Файл: Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов.pdf

таллическое железо растворено в нем. При охлаждении штейновой ванны ниже 1150° С из нее начинает выпадать металлическая фаза, которая представляет собой сплав никеля, меди и кобальта с метал­ лическим железом. Состав металлической фазы: 20—30% Ni, 1,5— 6% Cu, 0,6— 1,0% Со, 47—62% Fe и 1,4% S.

При плавке агломерата наиболее интенсивно металлическая фаза выпадает при снижении температуры штейна до 1080—1100° С, осо­ бенно после очередного планово-предупредительного ремонта печи. Выпуск из печп таких холодных штейнов затруднен, так как штейн становится очень вязким и содержит много включений выпавшей металлизированной фазы; желоба быстро зарастают настылыо. Если не разогреть штейновую ванну, то на подине может накопиться слой металлизированной фазы высотой 200—300 мм. Отложения метал­ лизированной фазы забивают штейиовые шпуры и делают невозмож­ ным выпуск штейна. Для создания нормальных условий работы печи

и ее отложения на подине постепенно уменьшаются. Для разогрева штейновой ванны трансформаторы печи переключают на низкую сту­ пень напряжения, при этом заглубление электродов в шлаковую ванну увеличивается и возрастает доля мощности, выделяемой в шла­ ковом расплаве. В период ликвидации отложений металлизирован­ ной фазы в печь не загружают восстановитель.

Большие осложнения выпуска штейна возникают при наличии на подине печи в области штейновых шпуров высокой настыли из тугоплавких соединений, которая преграждает доступ штейна к шпу­ рам и вызывает необходимость поддерживать постоянным высокий уровень штейна в печи. При снижении уровня штейна до гребня на­ стыли в шпуровой канал устремляется шлак. С появлением в штей­ новой летке шлака выпуск расплава немедленно прекращают и в шпур вводят ломик. Для оплавления настыли трансформатор фазы, ближайшей к штейновому торцу печи, следует переключить на низкую ступень напряжения, прекратить загрузку шихты в область крайнего электрода и снизить общую высоту ванны. Для нормализа­ ции работы штейновых шпуров необходимо постоянно контролиро­ вать уровень настыли 4і периодически оплавлять ее. При остановке печи на средний и капитальный ремонты настыль в области штейно­ вых шпуров следует обязательно удалять (причем как можно полнее).

Выпуск шлака

Шлак из электропечи выпускают через шпуровые отверстия диа­ метром 50—80 мм. Рудные электропечи имеют три или четыре шлако­ вых шпура. Шлак стремятся скачивать из зоны шлаковой ванны,

вкоторой содержание ценных металлов является минимальным. Сообразно с расположением этой зоны устанавливают отметку шла­ ковых шпуров в пределах 1450—1800 мм над уровнем пода. Шпуро­ вое отверстие обрамлено медной водоохлаждаемой втулкой, которая на болтах крепится к съемной водоохлаждаемой плите, вставленной

ввырез облицовочной плиты торца печи.

152

Втулки, как и на штейновых шпурах, служат для предотвраще­ ния разъедания кладки леточного отверстия струей шлака. На съем­ ной плите под шлаковой леткой имеется прилив, на который устанав­ ливают кессонированный поджелобок. Струя шлака по поджелобку плавно перетекает в кессонированный желоб и поступает на грануля­ цию или в чаши шлаковоза, транспортирующего шлак в отвал.

Для грануляции струю расплавленного шлака направляют в силь­ ную струю воды. Вода разбивает жидкий шлак на отдельные зерна— гранулы, в виде которых он затвердевает. По футерованным железо­ бетонным желобам гранулированный шлак направляют в отвал. Под шлаковый отвал отводят значительную территорию, обычно с некоторым уклоном. Гранулированный шлак равномерно распреде­ ляют по отвалу бульдозерами. Гидротранспортировка гранулиро­ ванного шлака в отвал возможна лишь при определенном рельефе местности и больших водных ресурсах. Расход воды на грануляцию и гидротранспортировку 1 т отвального шлака составляет 17—20 м3; давление воды для грануляции должно быть не менее 2,0 ат. При недостатке воды отдельные гранулы свариваются и привариваются к желобу; выдачу шлака приходится прекращать и расчищать желоб.

Гранулированный шлак — абразивный материал, поэтому для увеличения срока службы желобов их футеруют съемными чугунными вкладышами или плитками из каменного литья. При кладке футе­ ровки стыки ее отдельных частей не должны мешать току воды. По­ врежденную шлаком футеровку немедленно заменяют новой.

Гидроудаление гранулированного шлака обеспечивает непрерыв­ ный равномерный выпуск шлака из печи (за исключением времени, необходимого для заправки желобов, расчистки их от корок и т. д.) и создает условия для поддержания постоянного уровня шлаковой ванны.

Транспортировка шлака в отвал шлаковозными чашами (горячая перевозка шлака) предусматривает периодический выпуск шлака, что приводит к колебаниям уровня ванны. При таком методе шлакоудаления нормальная работа печи возможна лишь при четкой работе железнодорожного цеха.

Наилучшие показатели проплава шихты и содержания никеля в отвальном шлаке достигаются при работе с постоянным уровнем шлаковой ванны при почти непрерывном выпуске шлака. Старший плавильщик должен так вести процесс плавки, чтобы за один и тот же период времени объем выпускаемого из электропечи отвального шлака соответствовал объему образовавшегося шлака. Несоблюдение этой рекомендации приводит к нарушению технологии электроплавки,

кповышению или снижению уровня шлаковой ванны.

Взависимости от свойства шлака и уровня общей ванны шлак выпускают через один или несколько шпуров. Шлаковые шпуры, как и штейновые, вскрывают кислородом, только шлаковый шпур про­ жигают по телу стального ломика, предварительно введенного в шпу­ ровое отверстие. При соблюдении технологии электроплавки шлако­ вые шпуры вскрываются очень быстро. Для прожигания шпура требуется половина трубки (2,5 м) и четверть баллона кислорода.

153

Очень часто в момент вскрытия шлакового шпура из летки выте­ кает некоторое количество штейна, который скапливается на настыли, прилегающей к внутренней поверхности кладки. О появлении штейна свидетельствуют характерные искры, возникающие над струей рас­ плава, в то время как шлак вытекает спокойно, без искрения. Следует постоянно помнить о том, что при попадании штейна в воду происхо­ дит взрыв. Во избежание травматизма категорически воспрещается находиться в помещении грануляции в момент вскрытия шпура.

При выпуске шлака затруднения в работе возникают вследствие перечисленных ниже явлений:

1)зарастания шпурового отверстия тугоплавкими отложениями;

2)резкого охлаждения ванны в области шлаковых шпуров;

3)накопления в печи «грязи»;

4)несвоевременного удаления шлаковой корки с торца желоба, расположенного над устройством для грануляции.

В процессе выпуска шлака на стенках шпурового отверстия откла­

дываются тугоплавкие составляющие шлакового расплава, в основ­ ном ферриты. Если эти отложения не удалять, то может произойти самопроизвольная закупорка шпурового отверстия и шпур «замер­ знет». Поэтому шпуровое отверстие при выпуске шлака приходится периодически расчищать или, как говорят металлурги, «расшуровывать». Шлаковый шпур расчищают шуровкой — стальным ломиком длиной 4—4,5 м и диаметром 19—22 мм, один конец которого загнут в виде ручки.

При перегрузке шихтой откосов, расположенных вблизи шпуро­ вых отверстий для выпуска шлака, при бурлении и выбивании штейна на поверхность шлаковой ванны, а также при падении в этой части печи откоса шихты шлаковый расплав сильно охлаждается. Через летку такой шлак вытекает в виде вязкой и стылой массы, сильно заплавляющей желоба. В таких случаях шпур закрывают и некоторое время разогревают хвостовую часть печи, не загружая в эту зону шихту. После таких разогревов при прожиге шлакового шпура кис­ лородом шлак не всегда вытекает из шпурового отверстия, так как скопившийся за леткой остывший шлак препятствует выходу горя­ чего шлака. Чтобы открыть доступ горячему шлаку к шпуровому отверстию в последнее вводят длинную шуровку и энергичными движениями прошуровывают шпуровой канал.

При работе с высоким уровнем шлаковой ванны и при использо­ вании магнезиальной шихты нижние слои шлака имеют понижен­ ную температуру. Вследствие этого в них создаются условия для кри­

штейном и шлаком образуется промежуточный слой, называемый «грязью». Если не принять мер для разогрева нижних слоев шлака (снизить высоту шлаковой ванны, перейти на более низкую ступень напряжения и т. д.), то слой «грязи» может достигнуть шлаковых шпу­ ров. Выпустить же «грязь» невозможно, так как она очень вязка и закупоривает шлаковые шпуры. Это приводит к нарушению про­ цесса электроплавки, так как в печи накапливается шлак. Для

154

нормализации работы печи шлаковую ванну разогревают до темпера­ туры, обеспечивающей выпуск из печи шлака [при повышении тем­ пературы растворимость (MgFe)2-Si04 и Mg2Si04 в шлаке увеличи­ вается].

При грануляции отвалы-юго шлака на торце желоба, расположен­ ного над устройством для грануляции, настывает корка шлака, кото­ рую необходимо периодически удалять, иначе она, постепенно на­ мерзая, изменит направление падения струи шлака в грануляционный желоб. Корку следует сбивать, соблюдая предельную осторожность. Длинным ломиком поддевают корку сбоку, отрывают ее и сбрасы­ вают в грануляционный желоб. Запрещается сбивать корку прямыми ударами ломика сверху, так как перед коркой может скопиться выделившийся из шлака штейн; при соприкосновении штейна с во­ дой произойдет взрыв.

Шлаковые шпуры закрывают либо шуровкой с намороженной на ней коркой шлака, либо глиняной пробкой. Шлак намораживают на шуровку непосредственно перед закрытием шпура. Для этого в шпур вводят шуровку и тут же ее извлекают, на шуровке остается корка шлака. Не давая корке остыть, повторяют эту операцию до тех пор,, пока на шуровке не намерзнет корка, диаметр которой будет соответ­ ствовать диаметру шпурового отверстия. Такую шуровку на 1,2— 1.4 м вводят в шпуровой канал, и истечение шлака прекращается. Если необходимо быстро прекратить выпуск шлака, шпур закрывают глиняной пробкой. Через 2—3 мин в шпур осторожно вводят на 1,2— 1.4 м ломик диаметром 19—22 мм. Если ломик не ввести, то вскрыть шпур кислородом не удается, так как тепла от сгорания тонкой желез­ ной трубки будет недостаточно для расплавления заполняющего шпур шлака. Такой «замороженный» шпур можно вскрыть лишь с помощью перфоратора.

Пневмопритычки для прикрытия шлаковых шпуров применяют при выпуске шлака в чаши-шлаковозы, когда возникает необходи­ мость в частом прикрытии шпуров (комбинаты Норильский, «Северо-. никель»). Конструкция пневмопритычек и приемы работы — те же, что и при прикрытии штейновых шпуров.

Текущий ремонт штейновых и шлаковых шпуров

При выпуске из печи продуктов плавки огнеупорная кладка тор­ цовых стен в области штейновых и шлаковых отверстий постепенно изнашивается. Особенно сильно кладка изнашивается в области штейновых шпуров. Огнеупорные кирпичи пропитываются расплав­ ленным штейном, отчего снижается их химическая стойкость и меха­ ническая прочность. При прожигании шпура кислородом пропитав­ шаяся штейном кладка постепенно окисляется и разрушается. В результате диаметр шпурового отверстия увеличивается. Одно­ временно с кладкой изнашивается и съемная огнеупорная втулка. Безаварийная работа печи требует своевременного обновления изно­ сившейся части кладки и замены огнеупорной втулки.

г Ремонт шпуровых отверстий — одна из самых ответственных опе­ раций обслуживания электропечи. От качества и сроков выполнения

155

ремонта во многом зависит безаварийная и ритмичная работа как электропечи, так и цеха в целом. В целях своевременного проведения ремонта шпуров старший мастер электропечей ведет строгий учет выданных через каждый шпур ковшей штейна. Практикой установ­ лено, что через хромомагнезитовую втулку можно выдать 85—90 ковшей штейна емкостью 8—9 т, через графитовую— 100—120 ковшей.

Кладку шпура обновляют после выпуска через шпуровое отвер­ стие 170—180 ковшей штейна. Ее заменяют на глубину в два кирпича. Срок службы втулки, как и кладки, зависит от качества огнеупорного кирпича, состава и температуры выдаваемого штейна. При работе на бедных перегретых штейнах ремонтировать шпуры приходится чаще, так как бедные штейны более агрессивны, чем богатые.

Ремонтные работы на шпуровых отверстиях выполняют в соответ­ ствии с инструкцией, предусматривающей строгое соблюдение тех­ ники безопасности. Так как на различных заводах приемы ремонта шпуровых отверстий в принципе одинаковы, ограничимся описанием практики ремонта шпуров на элеткропечах комбината «Печенганикель».

Согласно инструкции, на электропечах этого комбината втулку разрешается заменять не ранее чем через 6 ч после прекращения вы­ дачи штейна. Перед снятием втулки прожигают в -ней кислородом шпуровой канал до торцовой стенки. Эта операция необходима для того, чтобы, во-первых, рабочий убедился в том, что шпур замерз и при снятии втулки не произойдет аварии из-за неожиданного вскры­ тия шпура, и, во-вторых, для того, чтобы при снятии втулки поверх­ ность кладки не скалывалась.

После «отжига» втулки выбивают футеровку широкой части же­ лоба, затем (рис. 38) вынимают клинья, крепящие нажимной хомут, снимают его и приступают к выбивке клиньев, прижимающих кессон к кладке печи. Эти клинья выбивают кувалдой или отбойным молот­ ком. Легко постукивая кувалдой по кессону, отделяют его вместе с втулкой от кладки и проверяют состояние поверхности кладки. Качество поверхности кладки оценивают по диаметру пропитанной штейном зоны вокруг шпурового отверстия. Кладка стены считается пригодной к дальнейшей службе, если диаметр пропитанной зоны на 4—5 см меньше диаметра торца втулки. При большей величине про­ питанного слоя, а также при наличии на поверхности кладки рако­ вин, сколов и трещин кладку в области штейнового шпура выбивают и обновляют.

При удовлетворительном состоянии кладки очищают ее поверх­ ность от глины и устанавливают новую втулку. При этом все операции установки производят в последовательности, обратной операциям снятия втулки. Вначале подгоняют втулку к кессону (втулка должна на 1—2 мм выступать из кессона). При подгонке втулки пользуются мастерком. Затем устанавливают кессон, предварительно положив на его поверхность, прилегающую к стене, слой густой огнеупорной глины. Клинья, прижимающие кессон к кладке, должны плотно вхо­ дить в гнезда полуколец съемной стальной шпуровой плиты. Боковую

156