Способ регулирования температурного режима в печах для непрерывной плавки сульфидных руд и концентратов цветных металлов

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке сульфидных концентратов цветных металлов пирометаллургическим способом. Цель - повышение производительности печи и предотвращение настылеобразования. Способ регулирования температурного режима печи включает загрузку сульфидного сырья через свод печи, равномерную по длине печи подачу кислорода в массу расплава через фурмы и измерение температуры расплава в зоне загрузки t_з. При подаче сырья определяют охлаждение расплава t_охл= t_p-t_з и при соотношении t_охл:t_p > 0,08 в фурмы, расположенные в зоне загрузки, подают дополнительно кислород до восстановления оптимальной температуры - t_p.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке сульфидных концентратов цветных металлов пирометаллургическим способом.

Известен способ непрерывной плавки сульфидных материалов, включающий загрузку концентратов в зоне свода печи и равномерную подачу по длине печи в массу расплава кислорода через фурмы [1].

Реализуется известный способ в печах-агрегатах Ванюкова [2], имеющих шахту, свод, загрузочные течки в зоне свода печи и равномерно расположенные фурмы, в которые подается кислород.

Недостатком известного технического решения является то, что загрузка печи концентратами производится неравномерно в отдельных зонах, а подача кислорода в фурмы для плавки производится равномерно. Поэтому в зоне загрузки материалов происходит снижение температуры расплава, что отрицательно влияет на протекание технологического процесса плавки.

Снижение температуры расплава происходит по следующим причинам. Для протекания реакций окисления составляющих концентрата с выделением тепла необходимо нагреть концентрат, попадающий в расплав (550 - 600^оС). Нагрев концентрата осуществляется за счет тепла расплава с соответствующим снижением его температуры в этой зоне.

В составе концентратов присутствуют высшие сульфиды типа Cu₂S; CuFeS₂, которые при попадании в расплав диссоциируют с выделением элементарной серы. Реакция диссоциации протекает также с поглощением тепла расплава, что приводит к снижению температуры.

Таким образом в ванне печи в зонах нагрузки материала образуются низкотемпературные очаги.

Кроме того, при плавке концентратов наряду с получением шлака и штейна идет образование магнетита. При высоких температурах образующийся магнетит растворяется в шлаке и штейне. При низких температурах магнетит выделяется в самостоятельную фазу в виде промежуточного слоя между штейном и шлаком. Обладая высокой температурой плавления, по мере накопления в ванне печи магнетитовый слой полностью закупоривает выпускные отверстия (перетоки) печи, нарушает перелив из плавильной зоны печи в отстойники штейна и шлака, что приводит к аварийному останову агрегата (образование "козла").

Поскольку во всех печах для непрерывной плавки в расплаве Ванюкова подача кислорода осуществляется равномерно по всей массе расплава ванны, тепло, выделяемое от взаимодействия кислорода с составляющими шихты, также распределяется равномерно без учета снижения температуры расплава в зоне загрузки, что приводит к ухудшению технологического режима плавки, аварийным ситуациям и снижению производительности агрегата.

С целью устранения указанных недостатков предлагается для поддержания оптимального температурного режима по всей длине печи и во всей массе расплава подавать в зоны загрузки дополнительный кислород до восстановления оптимальной температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования температурного режима в печах для непрерывной плавки сульфидных руд и концентратов цветных металлов, включающем загрузку их через свод печи, равномерную подачу кислорода по длине печи в массу расплава через фурмы и измерение температуры расплава в зоне загрузки при подаче концентратов - t_з, определяют охлаждение расплава при подаче концентратов t_охл. = t_p- t_з и при соотношении t_охл. : t_p > 0,08 в фурмы, расположенные в зоне загрузки, подают дополнительно кислород до восстановления оптимальной температуры - t_p.

Соотношение t_охл./_tр определено из условия, что понижение температуры на 8% ниже оптимальной может привести к последствиям, связанным с образованием промежуточных магнетитовых слоев в низкотемпературной зоне, с ухудшением условий перелива штейна и шлака, вплоть до аварийных необратимых ситуаций.

Обычно в процессе непрерывной плавки подача в фурмы кислорода осуществляется равномерно по длине печи.

С целью предотвращения локального перегрева в зоне загрузки печи монтируется дополнительное количество фурм, что позволяет при общем стабильном расходе кислорода перераспределять расход между фурмами с помощью вентилей.

Пример осуществления способа.

В печи Ванюкова производительностью 50 т/ч перерабатывается при температуре 1280^оС шихта следующего состава,%: Медь 20 Железо 26 Сера 29 Кремнекислота 12 Влага 7.

30% серы в шихте представлены высшими сульфидами (25% FeS₂ и 5 % CuFeS₂). загрузка шихты производится в ограниченную часть плавильной зоны печи.

В этой зоне печи за счет разложения высших сульфидов и испарения остаточной влаги (2%) дополнительный объем тепла от ванны составляет около 1 млн.ккал/ч.

Охлаждение расплава в зоне сосредоточенной загрузки шихты и равномерное распределение кислорода по длине печи приводит к снижению температуры расплава в этой зоне до 1100^оС.

Условное охлаждение расплава составляет Δt_охл =1280-1100=180°C или = 0,14 .

Поскольку = 0,14>0,08, в фурмы, расположенные в зоне загрузки, подают дополнительный кислород в количестве 2000 - 2500 нм³/ч до восстановления и поддержания температуры в этой зоне около 1280^оС.

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения способа регулирования температурного режима по сравнению с базовым объектом составляет около 400 тыс.руб.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В ПЕЧАХ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий загрузку их через свод печи, равномерную подачу кислорода по длине печи в массу расплава через фурмы и измерение температуры расплава t_з в зоне загрузки при подаче концентратов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и предотвращения настылеобразования, определяют охлаждение расплава при подаче концентратов t_охл = t_р - t_з и при отношении t_охл : t_р > 0,08 в фурмы, расположенные в зоне загрузки, подают дополнительно кислород до восстановления оптимальной температуры t_р.