Файл: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник.pdf

жится на резьбе. Смотровые отверстия в крышках расположены эксцентрично. Для наблюдения за процессом плавки отверстия со­ вмещают, поворачивая крышку за рукоятку. Плотность прилегания крышек достигается притиркой сопрягаемых поверхностей. Нали­ чие дроссельного клапана ухудшает герметичность фурмы, так как трудно обеспечить плотность сопряжения клапана с внутренней поверхностью патрубка.

Кессоны шахтных печей имеют коробчатое сечение. Одна боковая

вия.

Поперечные сечения кессонов и способы соединения их стенок показаны на рис. 241. На рис. 241, а показано сечение клепаной

конструкции. Все стенки выполнены отбортованными. Сечение на рис. 241, б имеет отбортованными огневую и торцовые стенки. Наружная стенка приварена в угол. Сечение на рис. 241, в имеет

все стенки, сваренные в угол. Кессоны этой конструкции наиболее просты в изготовлении, но менее долговечны и надежны в эксплуа­ тации.

Сварные швы с огневой стороны сравнительно быстро растре­ скиваются, разрываются, особенно в печах, работающих на дутье обогащенном кислородом. Опыт эксплуатации этих печей показывает резкое снижение срока службы кессонов. Из сварных конструкций предпочтение отдается кессонам с отбортованной огневой стенкой, как более стойким в условиях шахтной плавки.

На рис. 242 показан боковой кессон. Огневая стенка кессона 2

имеет отбортованные кромки. Верхняя часть кессона 7 расширена, чтобы создать опорную поверхность для огнеупорной кладки и лучше заполнять кессон водой — избежать воздушных и паровых мешков. К крышке 1 приварены ребра жесткости 5. Ребра свободно примы­

кают к огневой стенке. В последних конструкциях кессонов вместо ребер жесткости устанавливают связи из круглой стали. Вода под­ водится по трубе 12, а отводится через два патрубка 8. Патрубок 9

Рис. 242. Боковой кессон

452

служит для измерения температуры воды. В отверстие 3 подводится воздух от фурмы. Через нижние люки 13 кессон очищают от ила и накипи, а через верхние люки 10 осматривают и заваривают верх­

нюю часть кессона. Люки плотно закрывают крышками и проклад­ ками. Уши 4 предназначены для соединения кессонов друг с другом, уши И — для присоединения к опорным конструкциям, а уши 6 —

для транспортирования кессона.

Выпускной кессон (рис. 243) работает в наиболее тяжелых усло­ виях, подвергается воздействию расплава от частых открываний

отверстий для выпуска шлака 5 и штейна 6. Кессон имеет коробчатое сечение, составленное стенками 1 и 4. Вода подводится через две трубки 3, а отводится по трубке 2. Между ребрами 7 установлен

выпускной желоб. В печах медной плавки выпускной кессон отли­ вают из меди с залитыми водяными трубками. Остроконечная форма кессона вызвана необходимостью предохранить верхние торцовые кессоны от оседания ила.

После сварки, а также при установке на место, кессоны под­ вергают гидравлическому испытанию на давление 150—200 кН/м2 (1,5—2 кгс/см2). Для сварки кессонов пользуются качественными электродами.

453

без песка, ила и других примесей. Нагретая вода обычно сливается в открытый желоб, что позволяет лучше контролировать охлажде­ ние кессонов. Кессоны регулярно (1—2 раза в месяц) чистят и про­ мывают. Подачу воды регулируют вентилями, устанавливаемыми перед каждым кессоном. Чистку, заварку прожженных мест и замену кессонов выполняют, не останавливая печь. Все зазоры между кес­ сонами тщательно уплотняют асбестовым шнуром, иногда пропитан­ ным жидким стеклом.

Срок службы кессонов при работе на холодном воздушном дутье достигает 4 лет, а при работе на подогретом и обогащенном кислород­ ном дутье долговечность кессонов снижается в 3—4 раза. Для по­ вышения долговечности в этом случае применяют водоохлаждае­ мые фурмы и вдвигают их внутрь печи на 200—300 мм.

Впроцессе работы следят за герметичностью фурм и соединений

ввоздухоподводящих трубах и патрубках. Задвижки, вентили, устанавливаемые на фурменных рукавах, должны полностью пре­ кращать поступление воздуха в фурму при ее отключении. Такое же требование предъявляют к задвижкам, отключающим каждую печь от воздушной магистрали.

Шахтные печи имеют большое число фурм, возрастающее с пере­ ходом на работу с фурмами меньшего диаметра (65—75 вместо 100 мм). Общее сечение фурм колеблется в пределах 4—5% от площади печи

вобласти фурменного пояса. В зависимости от технологического процесса и культуры обслуживания печи срок службы фурм колеб­ лется в широких пределах: от 4 до 12 месяцев. Основная причина

преждевременного выхода фурм из строя — заливание и разъеда­ ние их шлаком при ненормальном ходе плавки. Для предохранения фурм устанавливают контрольную фурму ниже уровня фурменного пояса.

Кампания шахтной печи колеблется от 1 до 2 лет в зависимости от ведения технологического процесса и культуры обслуживания агрегата.

Достоинства шахтной печи: сравнительно высокая производитель­ ность на единицу площади рабочего пространства и высокий коэффи­ циент использования тепла, простая в изготовлении и ремонте кон­ струкция, более быстрый пуск печи в работу (1—2 суток). Для разо­ грева отражательной печи требуется 8—10 суток. Недостатки печи: невозможность переплавлять материалы без предварительного их спекания или брикетирования, сравнительно большой расход то­ плива — кокса, сложный процесс плавки и меньшая доступность его контроля, большой расход охлаждающей воды и сжатого воздуха.

§ 78. Рудоплавильные электрические печи

Эти печи широко применяют для плавки медно-никелевых и медных руд и концентратов. Электропечь имеет прямоугольную форму и состоит из фундамента, подины, стен, свода, кожуха, кар-

4 5 4

каса и электродного устройства. Верх фундамента (рис. 244) состоит из отдельных столбов, на которые положены стальные балки и плиты для поддержания подины 8. Подина представляет собой свод обрат­

ной кривизны толщиной 900—1200 мм, выложенный из магнезитового и шамотного кирпича на огнеупорной подсыпке или бетонном поясе. Стены выкладывают на уровне ванны из магнезитового или хромо­ магнезитового кирпича, а выше ванны — из шамотного кирпича. В наиболее напряженных местах (шпурах, летках и др.) устанавли­ вают медные кессоны. Толщина стен на уровне ванны равна 700— 920 мм, а на уровне пяты свода 600—700 мм. Свод печи арочного типа выкладывают из шамота или жаропрочного бетона толщиной 300—400 мм. Для повышения стойкости начинают применять сталь­ ные водоохлаждаемые своды. Распорные усилия свода восприни­ маются подпятовыми балками. Противоположные колонны каркаса стягиваются подпружиненными тягами. Кладка печи заключена в кожух из стальных листов.

Загрузочные отверстия 6 размещены на своде печи в один или два

ряда по обеим сторонам свода. Отверстия имеют диаметр 250—300 мм. Шихта состоит из руды, концентратов, оборотных шлаков, флюса. Перед плавкой шихту дробят до крупности 10—20 мм и сушат до влажности 2—3%. Шихту загружают равномерно по мере ее плавле­

ния из бункеров, расположенных над печью, или подают скребко­ выми конвейерами. Тяжелую, малопористую, склонную к слежива­ нию и зависанию шихту загружают с разрывом потока, порционно. Сыпучую, пористую неслеживаемую шихту загружают непрерывно.

Процесс плавления протекает за счет тепла, возникающего от горения электрической дуги, имеющей температуру около 6000° С. Электроэнергия подводится через электроды 7 от специальных печ­ ных трансформаторов трехфазного и однофазного тока. Рудоплавиль­ ные печи строят с тремя и шестью электродами мощностью до 45 тыс. кВА и более. Для уменьшения электрических потерь и длины шинопроводов 5 трансформаторы размещают рядом с печами.

Электроды применяют набивные самоспекающиеся диаметром 800—1400 мм. Электродная масса состоит из мелкого антрацита и кокса, смешанных с пеком или каменноугольной смолой. При на­ греве до 300° С электродная масса размягчается, а при дальнейшем нагреве — затвердевает, спекается. Электроды набивают в стальной кожух толщиной 1,5—2 мм. Диаметр электрода выбирают, исходя из допускаемой плотности тока, равной 2—4 на 1 см2 сечения элек­ трода. Расстояние между электродами устанавливают около 3 диа­ метров электрода.

Электрод зажимают кольцевым электродозажимом 9, состоящим

из 6—8 водоохлаждаемых медных щек. Щеки прижаты к электроду упорными болтами или клиньями, пропущенными через стальное кольцо. Тягами кольцо соединено со стальным цилиндром — мантелем 4, подвешенным на тросах к подъемной лебедке 1. По мере

сгорания электрода его опускают из мантеля на 120—150 мм при помощи ленточного тормоза 3, закрепленного на кронштейне каждого

электрода. При ослаблении зажимных болтов и тормозных колодок

455

Рис. 244. Рудоплавильная электропечь:

/ — подъемная лебедка; 2 — кожух электрода; 3 — тормоз; 4 — мантель; 5 — шинопроводы; 6 — загрузочные отверстия; 7 — электрод; 8 — подина печи; 9 — электрозажимы; 10 — водяные трубки

456

Электрод опускается под действием собственного веса. Электроду выдвигают под наблюдением мастера осторожно во избежание обрыва электрода и вытекания массы в печь. Перед началом опускания элек­ трод обесточивают. Укороченный электрод наращивают, привари­ вая к кожуху секцию длиной около 1400 мм и заполняя электродной массой на рабочем месте. Электродная масса поступает с электродных заводов. На рабочую площадку ее подают подъемником. Штейн и шлак выпускают через шпуровое отверстие и шлаковую летку, расположенные на противоположных торцовых стенах. Топочные

Поэтому трансформаторы делают с широким диапазоном напряжения, увеличенным числом ступеней и надежным переключением под на­ грузкой. Уплотнение электродных отверстий в своде должно быть герметичным и коррозионностойким, чтобы избежать подсоса воз­ духа в печь. При плохом уплотнении подсос воздуха достигает огром-1 ных размеров, превышая норму в 20—40 раз. Потери при этом дости­ гают 10—30% потребляемой энергии. Водоохлаждаемое устройство электродов должно быть надежным, чтобы не допустить попадания воды в рабочее пространство.

В электропечах можно переплавлять руды и концентраты практи­ чески любого химического состава и иметь проплав 5—7 т/сутки на 1 м2 площади пода при степени извлечения меди и никеля в штейн 95—96%, т. е. с малыми потерями металла с отвальными шлаками. Для проведения плавки отпадает необходимость в сжигании топлива. Вследствие этого во много раз снижается количество топочных газов, а поэтому снижаются затраты на строительство и содержание газоотводящих и газоочистительных сооружений. Низкая темпера­ тура отходящих газов (400—500° С) говорит о сравнительно высокой степени использования тепла в печи, составляющей 60—62% от общего количества. Потери тепла с отходящими газами составляют 20—25%, потери поверхностью печи — около 3%.

Поскольку газов и пыли выделяется меньше, создаются лучшие санитарно-гигиенические условия в цехе. К недостаткам рудопла­ вильных электропечей относят: невозможность перерабатывать ма­ териалы с содержанием влаги выше 3%; невозможность получения богатых штейнов; очень большой расход электроэнергии, составля­ ющий 700—750 кВт ч на 1 т шихты, или 800—850 кВт ч на 1 т руды. Поэтому электропечи применяют преимущественно в районах, распо­ лагающих большими ресурсами электроэнергии.

Вцветной металлургии используются круглые электропечи (типа сталеплавильных) для плавки никеля, меди и стали. От пря­ моугольных рудоплавильных печей они отличаются меньшими раз­ мерами. В круглых печах имеется механизм для ее наклона; элек­ троды устанавливают графитовые или угольные, обожженные; своды выкладывают из динаса или магнезита.

Впроцессе эксплуатации электропечей строго соблюдают правила безопасности. Площадки для наращивания электродов должны быть

457