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

Тепло жидкого отвального шлака можно использовать для тепло­ фикации завода. На рис. 87 показана схема установки для исполь­ зования тепла отвальных шлаков, которая с 1950 г. успешно экс­ плуатируется на комбинате «Печенганикель».

Установка работает следующим образом: выпускаемый из элек­ тропечи щлак при 1350—1450° С поступает по кессонйроваиному желобу на грануляцию, которая осуществляется оборотной водой

снапором струи 2,5 ат. Гранулированный шлак по желобу поступает

вприемник и оседает на его дне, а нагретая шлаком вода переливается

по трубе в отстойник и далее поступает в цистерну-аккумулятор,

/

Рис. 87. Схема теплоустановки комбината «Печенганикель» :

1 — электропечь; 2 — желоб для грануляции шлака; 3 — приемник гранулированного шлака; 4 — отстойник; 5 — водонапорная башня; 6 — теплообменник; 7 —цистерна-аккумулятор; 8 — труба; 9 — jiafcoc

где нагревает в теплообменниках воду для душевых установок и отопления бытовых помещений завода. Охлажденная в аккумуля­ торе вода отсасывается насосом и подается на грануляцию. Осевший

вприемнике и отстойнике шлак гидроэлеваторами транспортируется

вшлаковый отвал. Вода на гидроэлеваторы приемника и отстойника поступает от насосной станции через водонапорную башню. Тепло­ вая мощность установки 8 -ІО6 ккал/ч, к. п. д. теплоустановки 35%. В смену теплоустановку обслуживают два человека.

Г л ав а VIII

те х н и к о - э к о н о м и ч е с к и е

ПО К А З А Т Е Л И (Э Л Е К Т Р О П Л А В К И

М Е Д Н О -Н И К Е Л Е В Ы Х [РУД И К О Н Ц Е Н Т Р А Т О В I

Количественные и качественные результаты электроплавки руд и концентратов определяются совокупностью- технико-экономиче­ ских показателей. К числу важнейших показателей процесса элек­ троплавки относятся: производительность печи, удельный расход электроэнергии, извлечение металлов в штейн, расход вспомогатель­ ных материалов, использование печи под нагрузкой.

198

/

§ 35s Производительность электропечей

Производительность электропечи — важнейший показатель ее работы, зависящий от мощности >и степени использования печных трансформаторов; химического состава сырья, т. е. от соотношения количества сульфидов и пустой породы; качества подготовки шихты к плавке; метода ее загрузки; технического состояния печи; опыта работы технического персонала; продолжительности простоев печи без подачи тока. Суточную производительность электропечи рас­ считывают по следующей формуле:

п_ Р - 24 cos фК 1 К 2

А’

вых руд и концентратов определяется мощностью печных трансфор­ маторов и составляет 18000—50000 кВА. С ростом мощности печи, естественно, увеличивается приход тепла и возрастает ее плавильная способность. ■ '

Производительность печей различной мощности принято сравни­ вать по величине суточного проплава, который приходится на ка­ ждые 1000 кВА установленной мощности печных трансформаторов. Так, при суточном проплаве 840 т и установленной мощности печных трансформаторов 300*00 кВА проплав на 1000 кВА составит 840 : 30 =

— 28 т/1000 кВА в сутки. В'зависимости от состава проплавляемого сырья и значения коэффициентов К х и К г показатель суточногопроплавана 1000 кВА установленной мощности может изменяться в широких пределах. В 1971 г. суточный проплав твердой шихты на 1000 кВА установленной мощности составил на комбинате «Печенганикель» 25,2 т, на «Североникеле» 29,3 т.

При постоянной мощности печи решающее значение на ее про­ изводительность оказывает химический состав шихты. Наиболее тугоплавки малосернистые руды и концентраты (алгомерат, ока­ тыши) с высоким содержанием MgO (18—22%). Легче всего пла­ вится многосернистое сырье с малым содержанием MgO (13— 15% S, 8 —10%' MgO). Так, при содержании в шихте 20% MgO суточный проплав электропечи мощностью 20000 кВА составляет 550 т, а при содержании 11% MgO 700 т, т. е. в 1,27 раза больше.

199

Производительность электропечи во многом зависит от способа подготовки шихты к плавке. Плавка подсушенной шихты, агломе­ рата или обоженных окатышей обеспечивает большую производи­ тельность электропечи, чем плавка неподготовленного сырья. Осо­ бенно хорошие результаты дает переработка горячего огарка и агло­ мерата. Для получения максимального проплава система загрузки шихты в электропечь должна соответствовать качеству проплавляе­ мого материала. Для сухой крупнокусковой руды наиболее эффек­ тивна центральная система загрузки, для агломерата — система загрузки на «электрод», при наличии в-шихте большого количества влажной мелочи — центральная заТрузка с откосом малой высоты (см. § 26).

Большое влияние на производительность электропечи имеет тех­ ническое состояние печи: оснащенность ее совершенными регулято­ рами мощности и загрузочными устройствами; автоматизация си­ стемы перепуска электродов; надежная конструкция арматуры шпуровых отверстий, обеспечивающая безаварийный выпуск про­ дуктов плавки; надежная система охлаждения элементов печи, обеспечивающая продление кампании печи, и т. д.

§ 36. Удельный расход электроэнергии

Удельным расходом электроэнергии называется количество элек­ троэнергии, расходуемое на плавление одной тонны твердой шихты. Для определения удельного расхода электроэнергии количество киловатт-часов электроэнергии (кВт-ч), израсходованное на плавле­ ние шихты за отрезок времени (смена, сутки, месяц и т. д.), делят на проплав за тот же период. Например, за смену проплавлено' 275 т шихты и израсходовано 192 500 кВт-ч электроэнергии. Удель­ ный расход электроэнергии составит 192500 : 275 = 700 кВт-ч/т.

Удельный расход электроэнергии при плавке медно-никелевых руд и концентратов изменяется в широких пределах и зависит от химического состава шихты, способа подготовки шихты к плавке, ее крупности и влажности, системы'загрузки шихты, мощности элек­ тропечи, величины рабочего напряжения, высоты шлаковой ванны. Решающее значение на величину удельного расхода электроэнергии оказывйет химический состав шихты и способ ее подготовки к плавке. Чем больше легкоплавких сульфидов содержится в шихте электро­ плавки-, тем меньше тепла необходимо затратить на ее плавление. Так, агломерат с содержанием 5% серы требует для своего плавле­ ния^ 620 кВт-ч/т, а с содержанием 11% серы — 525 кВт-ч/т. Чем меньше содержится в шихте сульфидов и больше тугоплавких окис­ лов, особенно окиси магния, тем выше удельный расход электро­ энергии на ее плавление.

Зависимость удельного' расхода электроэнергии от содержания окиси магния в отвальном шлаке (при выходе штейна 35—40% и шлака 100% от массы твердой шихты) приведена в табл, 25 (по дан­ ным комбината «Печенганикель»).

200

Зависимость удельного расхода электроэнергии от способа под­ готовки шихты к плавке можно иллюстрировать следующими при. мерами:

1. При спекании медно-никелевого концентрата получается агло­ мерат со следующим содержанием основных шлакообразующих окислов: 29,0% S i02, 11,0% MgO, 13,0% (CaO + А12 Оя). Этот агломерат содержит некоторое количество уже ошлакованного ма­ териала, в результате чего обеспечивается низкий удельный расход электроэнергии на его плавку (—620 кВт-ч/т). На плавку руд с та­ ким же составом шлакообразующих, как и в агломерате, расхо­ дуется 700 кВт-ч/т.

2.На заводе «Томпсон» в электропечь загружают горячий ога­ рок из печей кипящего слоя. Плавка горячего огарка характе­ ризуется низким удельным расходом электроэнергии (400 кВт-ч/т твердой шихты).

3.Переработка влажной шихты требует дополнительного расхода электроэнергии на испарение влаги. Каждый процент влаги в шихте повышает удельный расход электроэнергии на 9,75 кВт-ч/т. Так, например, при плавке шихты влажностью 4% удельный расход электроэнергии составляет '710 кВт-ч/т. Та же шихта, но предва; рительно высушенная до влажности 1,5%, потребует для своего

плавления 6 8 6 кВт-ч/т.

Как показала практика, оптимальная крупность шихты для электроплавки составляет 30—40 мм.

Шихту такой крупности плавят при глубоком погружении отко­ сов в шлаковый расплав, что предотвращает бесполезный перегрев продуктов плавки. Мелкую шихту (—10 мм) загружают в печь неболь­ шими откосами (до 500 мм над уровнем ванны), незначительно по­ груженными в расплав. В связи с этим шлаковая ванна печи пере­ гревается и аккумулированное ею тепло полностью не используется для плавления шихты. Поэтому плавка мелкой шихты, как правило, требует большего расхода электроэнергии, чем плавка кусковой шихты.

Система загрузки шихты в-электропечь оказывает заметное влия­ ние на величину удельного расхода электроэнергии. Чем совершеннее

201

система загрузки, чем полнее зеркало ванны закрыто шихтой, тем лучше используется тепло печи, достигается больший проплав и ниже удельный расход электроэнергии. Так, при плавке шихты оди­ накового состава система загрузки шихты «на электрод» обеспечи­ вает на 3% меньший удельный расход электроэнергии, чем система с центральной загрузкой.

Между рабочей мощностью печи и удельным расходом электро­ энергии для шихты постоянного состава и качества существует обратная зависимость: чем выше рабочая мощность печи, тем меньше удельный расход электроэнергии. Это объясняется тем, что с ро­ стом мощности увеличивается тепловой к. п. д. печи, так как абсо­ лютное количество тепла, теряемое через свод, стены и подину печи, остается постоянным. В результате улучшения использования тепла увеличивается проплав шихты и снижается удельный расход элек­ троэнергии.

Большое влияние на удельный расход электроэнергии оказывает величина рабочего напряжения. Как было сказано выше, с увели­ чением напряжения удельный расход уменьшается. Однако при

дуга. В этом случае за счет повышенных теплопотерь излучением удельный расход электроэнергии увеличивается.

Влияние высоты шлаковой ванны на удельный расход энергии было рассмотрено выше. Так как с отходящими газами электроплавки теряется до 20—30% тепла (см. § 34), то за счет уменьшения подсо­ сов в печь холодного воздуха /путем герметизации свода) можно добиться существенного снижения удельного расхода электроэнер­ гии. Знание факторов, влияющих на удельный расход электроэнер­ гии, а также создание условий, обеспечивающих снижение величины этого параметра, позволяет максимально повысить производитель­ ность электропечей.

§ 37. Извлечение металлов в- штейн

Извлечением металлов в штейн называется отношение их коли­ чества в штейне к количеству металлов в исходной шихте, выра­ женное в процентах. Так, если в 100 т шихты содержалось 2,5 т никеля и 1,25 т меди, а при электроплавке в штейн перешло 2,375 т никеля и 1,19 т меди, то извлечение никеля в штейн составит

ризуют полезное использование металлов шихты при электроплавке. Зная извлечение металлов в штейн, можно определить суммарные потери металлов с другими продуктами: отвальным шлаком и пылью, выносимой отходящими газами. В приведенном примере потери ни­ келя составят 100 — 95 = 5% и меди 100 — 96 = 4%.

В табл. 26 и 27 приведен примерный материальный баланс ме­ таллов в продуктах электроплавки медно-никелевого сырья. Как следует из данных этих таблиц, металлы при электроплавке теряются в основном с отвальными шлаками и с пылью. На отечественных

202