Способ электроплавки рудного сырья
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электроплавке сульфидного медно-никелевого и окисленного никелевого сырья. Цель - повышение производительности и снижение удельного расхода электроэнергии. Способ включает загрузку шихты в печь и плавку при удельной мощности 800-2000 кВт на 1 м2 площади пода при принудительном перемешивании расплава. Перемешивание может осуществляться подачей газа в шлак. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, а именно к пирометаллургическому производству никеля, меди и кобальта, и может быть использовано при электроплавке сульфидного медно-никелевого и окисленного никелевого сырья. Целью изобретения является повышение производительности и снижение удельного расхода электроэнергии. Способ включает загрузку шихты в рудно-термическую печь с электродами, погруженными в шлак, при этом плавку ведут при удельной мощности 800-2000 кВт на 1 м2 площади пода с принудительным перемешиванием шлаковой ванны. Необходимость поддержания указанных параметров установлена экспериментально. На трехэлектродной электропечи мощностью 400 кВА с электродами диаметром 75 мм проведены плавки сульфидного медно-никелевого и окисленного никелевого сырья. Шихта загружалась на поверхность расплава и механически (с помощью шуровки) замешивалась в шлаковый расплав. В ряде опытов осуществлялся барботаж шлаковой ванны азотом, подаваемым в глубь расплава. В обоих случаях происходило разрушение шихтовых куч на поверхности расплава, который был покрыт только тонким слоем шихты высотой не более размера одного куска. По мере проплавления практически непрерывно подавались следующие порции шихты и равномерно распределялись по поверхности расплава. При таком способе значительно увеличивается поверхность шихты, находящейся в контакте с расплавом, так как куски шихты, загружаемые в печь без образования шихтовых куч, контактируют с расплавом по всей своей поверхности. Величина поверхности контакта с расплавом у дисперсного материала значительно превышает поверхность контакта материала той же массы, загружаемого кучей. Таким образом, предлагаемый способ плавки позволяет снизить температуру расплава в печи по сравнению с известным способом. Недостатки известного способа особенно сильно проявляются при электроплавке на повышенных мощностях, так как величина контакта шихтовой кучи с расплавом не может быть увеличена, в результате значительно перегреваются продукты плавки и растут потери тепла в окружающую среду. В предлагаемом способе перегрева продуктов плавки не происходит за счет искусственного развития поверхности контакта шихты с расплавом, доля мощности, затрачиваемая на плавление шихты, увеличивается и, следовательно, возрастает производительность агрегата и снижается удельный расход электроэнергии. Результаты опытов приведены в таблице. Как следует из приведенных данных, электроплавка по предлагаемому способу позволяет по сравнению с известным способом (примеры 1, 2, 8) увеличить удельную производительность агрегата и снизить удельный расход электроэнергии. Постепенное увеличение удельной мощности до значений, меньших 800 кВт/м2 площади пода (примеры 1, 2, 8), не вызывает значительного перегрева продуктов плавки, хотя в этом случае не применяется принудительное перемешивание шлаковой ванны и замешивание шихты в расплав. Попытки замешивания шихты в расплав при удельной мощности менее 800 кВт/м2 (пример 12) приводит к расстройству хода печи, ее замораживанию и невозможности выпустить продукты плавки. При увеличении удельной мощности сверх 2000 кВт/м2 (пример 6) роста удельной производительности практически не происходит. Как видно из примера 6, растет температура продуктов плавки, увеличиваются потери тепла с открытых участков ванны и через стены печи в окружающую среду и, следовательно, растет удельный расход электроэнергии. Подача газа в шлаковый расплав улучшает условия разрушения шихтовой кучи, увеличивает скорость конвективного движения шлака и за счет барботажа расплава уменьшает удельную плотность шлака, улучшая условия замешивания кусков шихты в расплав. Как видно из примеров 7 и 11, барботаж ванны газом по сравнению с механическим перемешиванием увеличивает удельную производительность агрегата и снижает расход электроэнергии. Пример 1. На трехэлектродной рудно-термической электропечи мощностью 400 кВА с площадью пода 0,21 м2 и электродами диаметром 75 мм проведена плавка сульфидной медно-никелевой руды на мощности 60 кВт. Удельная мощность составила 280 кВт/м2 площади пода. Загрузка шихты в электропечь осуществлялась "без разрыва" потока шихты с образованием шихтовых куч, постоянно находящихся на поверхности расплава (известный способ). Заглубление электродов в шлак поддерживалось в пределах 15-45 мм. Проплав шихты 63,9 кг/ч, удельный проплав 7,3 т/м2
сут, удельный расход электроэнергии 920 кВтч/т шихты. Температура шлака на выпуске 1260oС, штейна 1180oС. Затем рабочая мощность печи была увеличена до 168 кВт. Загрузка осуществлялась также "без разрыва" потока шихты. Проплав шихты увеличился до 175 кг/ч, удельный проплав до 20 т/м2сут, расход электроэнергии 960 кВтч/т шихты. Таким образом, увеличение мощности на 33% подняло производительность на 25% однако удельный расход электроэнергии уменьшился только на 0,2% Увеличилась на 20-30% температура продуктов плавки. Следовательно, простое наращивание мощности не приводит к существенному росту производительности агрегата. При той же рабочей мощности была изменена система загрузки шихты, которая осуществлялась с "разрывом" потока без образования шихтовых куч. Для ускорения их разрушения загружаемая шихта замешивалась в расплав шуровкой. Без увеличения мощности проплав увеличился до 262,5 кг/ч, удельная производительность 30 т/м2сут, удельный расход электроэнергии 640 кВтч/т. Температура шлака на выпуске снизилась до 1180oС, штейна до 1110oC. Таким образом, при интенсивной плавке с одинаковой удельной мощностью по предлагаемому способу можно повысить производительность на 50% и снизить удельный расход электроэнергии на 33,3% Пример 2. На трехэлектродной электропечи, описанной в примере 1, плавилась та же шихта. Рабочая мощность была увеличена до 315 кВт, удельная мощность до 1500 кВт/м2. Загрузка шихты осуществлялась с "разрывом" потока и механическим замешиванием шихты в ванну. Проплав шихты 534 кг/ч, удельная производительность 61 т/м2сут, удельный расход электроэнергии 590 кВтч/т. При той же удельной мощности механическое перемешивание было заменено барботажем ванны азотом. Проплав шихты при этом увеличился до 604 кг/ч, удельная производительность до 69 т/м2сут, удельный расход электроэнергии снизился до 522 кВтч/т. Таким образом, увеличение мощности в 1,9 раза увеличило производительность в 2,03 раза. Помимо описанных были проведены дополнительные опыты на более высоких удельных мощностях. Они показали, что при дальнейшем увеличении удельной мощности прирост производительности замедляется, а удельный расход растет. Особенно эта тенденция заметна после повышения удельной мощности сверх 2000 кВт/м2. Аналогичные результаты были получены и при интенсивной плавке окисленных никелевых руд. В результате проведенных плавок установлено, что предлагаемый способ электроплавки по сравнению с прототипом позволяет получить следующие преимущества: увеличить производительность агрегатов в 2-3 раза, уменьшить удельный расход электроэнергии на 35-40% Дополнительный эффект при внедрении высокоинтенсивной плавки по предлагаемому способу заключается в том, что для достижения одной и той же производительности линейные размеры агрегата могут быть уменьшены в 3 5 раз, что облегчает условия эксплуатации сводовых элементов, снижает тепловые потери агрегата и уменьшает капиталовложения при его сооружении.
Формула изобретения
1. Способ электроплавки рудного сырья, включающий загрузку шихты в рудно-термическую печь и принудительное перемешивание шлаковой ванны, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения удельного расхода электроэнергии, плавку ведут при удельной мощности 800 - 2000 кВт на 1 м2 площади пода. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что принудительное перемешивание осуществляют подачей газа в шлаковый расплав.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 12.07.2007
Извещение опубликовано: 27.02.2009 БИ: 06/2009
