Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

женные в боковых стенах горна на уровне его пода. Шлаки вы­ пускают через окно, расположенное в торцевой части горна.

Кроме шахтных печей для плавки медных руд в цветной ме­ таллургии распространены и другие шахтные печи для получе­ ния полупродуктов свинца, никеля и т. п. Они имеют свои кон­ структивные особенности, вызванные спецификой технологичес­ кого процесса, но в принципе аналогичны описанной выше шахтной печи.

§ 25. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПЕЧИ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Печи для обжига цинковых концентратов в кипящем слое

Для получения цинка электролитическим способом, содер­ жащего химически чистого Zn 99%, исходным сырьем, поступаю­

чах цинковых концентратов. В связи с этим целью обжига цин­ ковых концентратов является получение соединений цинка, ко­ торые легко растворяются в серной кислоте. Находящийся в концентратах цинк в виде сернистого цинка ZnS в процессе об­ жига окисляется кислородом воздуха по реакции

2ZnS }- 302 = 2ZnO + 2S02.

Окись цинка ZnO хорошо растворяется в серной кислоте. Часть окиси цинка в процессе обжига переходит в сульфат цин­ ка (ZnO-f S0 3 = Z n S 0 4), являющийся наиболее ценным продук­ том обжига, так как он хорошо растворяется в воде, т. е. для пе­ ревода его в раствор не надо затрачивать серную кислоту. Эти две реакции, протекающие со значительным выделением тепла, являются основными в процессе обжига цинковых концентратов.

Обжиг цинковых концентратов осуществляют в шахтных пе­ чах, которые по принципу действия и устройству мало чем от­ личаются от печей для обжига медных концентратов, описанных выше, а также в многоподовых пересыпных печах и печах для обжига в кипящем слое.

В последние годы печи для обжига в кипящем слое все боль­ ше внедряются для обжига сырья и полупродуктов различных цветных металлов, так как обеспечивают полноту выжигания серы при высокой производительности. Обжиг в кипящем слое назван так потому, что подающийся в печь в виде пыли концен­ трат подхватывается воздухом, поступающим через отверстия в поде печи, становится подвижным, и состояние его по внешне­ му виду напоминает кипение.

Схематическая печь для обжига цинковых концентратов в ки­ пящем слое показана на рис. 85. Она состоит из цилиндрической

204

обжиговой камеры, пода, через отверстия в котором подается воздух, устройства для загрузки шихты и удаления готовой про­ дукции и газоотводящей системы.

теплоизоляционная прослойка. Купольный свод камеры футеро­

ческих реакций. Для подачи тепла извне печь имеет форсунки или горелки, работающие на жидком или газообразном топливе.

Под печи, через отверстия в котором подается воздух (или газ), поддерживает материал в состоянии кипящего слоя. Он выполняется из металлических плит или жаростойкого бетона.

Чтобы обжигаемый материал не засорял отверстия в поде, их защищают грибообразными соплами или огнеупорными ша­ рами, укладываемыми в лунки отверстий. Воздух, подаваемый от вентилятора (или нескольких вентиляторов), поступает в спе­ циальную воздушную коробку, разделенную на отдельные сек­ ции, имеющие самостоятельный подвод воздуха, для обеспече­ ния ровной и устойчивой работы печи.

Площадь пода наиболее распространенных печей для обжи­ га в кипящем слое цинковых концентратов, в зависимости от производительности, составляет 20—30 м2. Высота обжиговой

205

камеры 6—10 м, а диаметр 6—8 м. Высота кипящего слоя 800— 1500 мм.

Электролизные ванны для получения алюминия

Исходным продуктом для производства алюминия электро­ литическим путем является чистый глинозем, полученный из бокситов, содержащих А120 3»65% .

Наиболее распространенным способом получения глинозема является спекание боксита при высоких температурах с содой и известняком. Получаемый при этом продукт, содержащий алюминат натрия, после выщелачивания водой в виде алюминатного раствора разлагают углекислотой с выделением алюми­ ния. Прокаливая последний, получают глинозем, годный для электролиза.

Схема электролизной ванны показана на рис. 86.

Процесс получения алюминия в электролизной ванне сво­ дится к следующему. Постоянный электрический ток, проходя через электролит — расплавленный криолит (3NaF-AlF3 или Na3AlF6) и растворенный в нем глинозем А120 3, поддерживает их в расплавленном состоянии и одновременно электролитичес­ ки разлагает глинозем. Образующийся при этом алюминий со­ бирается на подине ванны, служащей катодом. Таким образом, в ванне имеются два жидких слоя—слой алюминия и слой элек­ тролита, в который частично опущен анод.

В процессе работы на боковых стенках ванны за счет элек­ тролита образуется гарнисаж. На открытой поверхности ванны электролит образует твердую корку, на которую из бункеров подается глинозем. По мере необходимости корку разбивают и глинозем поступает в электролит. «Сгорание» (расход) анода происходит за счет выделения на нем кислорода, окисляющего углерод до СО и С02.

Алюминий извлекают из ванны с помощью сифона или ва­ куум-ковша через отверстие, пробиваемое в корке электролита.

Кожух ванны прямоугольной формы из листового металла крепят к фундаменту анкерными болтами. Дно ванны и ее бо­ ковые стены футеруют шамотным кирпичом. На шамотную фу­ теровку дна наносят слой углеродистой массы, на которую уста­ навливают прессованные предварительно обожженные угольные подовые блоки.

Электрический ток подается к углеродистым подовым бло­ кам (катодам) с помощью стальных стержней. Для обеспечения надежного контакта зазоры между блоками и стальными стерж­ нями заливают чугуном. Швы между блоками заполняют нагре­ той до 70—80° С углеродистой массой. Боковые стены ванны впритык к шамотной кладке футеруются углеродистыми плита­ ми. Глубина ванны от пода до верха футеровки стен составляет 0,4—0,5 м.

206

Рис. 86. Электрическая алюминиевая ванна с самообжигающимся анодом

207