на штейн в шахтних печах
.2.1 Типи шахтних печей
Шахтна плавка руд належить до найбільш старих способів плавки на штейн. Вона існує вже кілька століть і зберігає своє значення до теперішнього часу.
Шахтна піч являє собою плавильний апарат з вертикальним робочим простором, схожим на шахту. У поперечному перерізі шахтні печі мають прямокутну форму. Схематичний пристрій печі представлено на малюнку 1.4.
Шихту, що складається з руди, флюсів та палива, періодично завантажують через завантажувальні вікна на колошниковій площадці окремими порціями, званими колошами. У нижній частині печі через фурми вдувають повітря. В області фурм паливо (кокс або сульфіди) згоряє. У результаті в цій галузі розвиваються високі температури в межах 1300-1600 про С. Зона високих температур називається фокусом печі. У фокусі печі відбувається плавлення шихти і завершується утворення продуктів плавки.
Продуктами плавки є шлак і штейн, які стікають у внутрішній горн. З внутрішнього горна вони спільно випускаються за сифон жолобу в передній горн на відстоювання. Роздільний випуск штейну і шлаку здійснюється з переднього горна.
У міру плавлення шихта опускається вниз, а на її місце завантажується нова порція шихти.
Гази, що утворюються в області фурм, піднімаються вгору, пронизують стовп опускающейся шихти і віддають їй свою теплоту. У цих умовах здійснюється теплообмін між газами і шихтою за принципом протитечії. Такий теплообмін забезпечує найвищий коефіцієнт використання теплоти, що спостерігається в металургійних печах. У шахтних печах він досягає 80-85%.
- внутрішній горн, 2 - колошник, 3 - шахта печі, випускний жолоб, 6 - зовнішній (передній) горн
Малюнок 1.4 - Схема пристрою шахтної печі.
Однією з необхідних умов успішної роботи шахтної печі є попереднє окускование руди. Це досягається методами брикетування та агломерації.
Розрізняють декілька видів шахтних плавок медьсодержащіх матеріалів: відновлювальна, Піритова (окислювальна), полупірітная і вдосконалена полупірітная або мідно - сірчана плавка. У сучасній металургії міді сої практичне значення зберегли тільки полупірітная і мідно - сірчана плавки. Відновлювальна плавка використовується в даний час як основний метод отримання чорнової міді з вторинної сировини.
При відновної плавці, придатної для переробки окисленого або вторинної сировини, вся необхідна для процесу теплота виходить за рахунок спалювання коксу, витрата якого становить не менше 15% від маси твердої шихти. Піритова плавка в принципі повністю може протікати за рахунок тепла, що виділяється в процесі окислення сульфідів шихти. На практиці, однак, в піч все-таки доводиться вводити близько 2% коксу для забезпечення стабільного теплового балансу. Піритова плавка придатна для переробки руд, що містять не менше 75% піриту або 42% сірки. У чистому вигляді вона втратила своє значення.
Плавка, при якій у вихідній шихті не вистачає сульфідів для автогенного ведення процесу, і в якій недолік тепла компенсують спалюванням палива, отримала назву полупірітной плавки. Витрата коксу при проведенні такої плавки коливається в межах від 5 до 12%. Таки чином, полупірітная плавка займає проміжне положення між відновлювальної та піритної плавкою.
4.2.2 Полупірітная плавка
Основні процеси визначають хід і характер полупірітной плавки, протікають у фокусі печі, де досягається максимальна температура, порядку 1600 о С і протікають процеси горіння коксу і сульфідів в твердому і рідкому станах, плавлення компонентів шихти, штейно-і шлакообразованія.
У фокусі печі протікають наступні основні реакції:
C + O 2=CO 2 (1.35)
FeS + 3O 2=2FeO + 2SO 2 (1.36)
2FeO + SiO 2=2FeO · SiO 2 (1.37)
Дуття при проведенні полупірітной плавці ведуть з великим надлишком повітря. Надлишок становить до 100% від теоретично необхідної кількості. У результаті плавка відбувається форсовано і хімічні реакції в реакційній зоні завершуються швидко.
При великому надлишку повітря, кисень дуття не встигає повністю витратитися у фокусі печі й у значній кількості надходить у верхні шари шихти, в підготовчу зону. У результаті цього у верхніх шарах шихти поряд з процесами нагріву, сушіння та термічної дисоціації вищих сульфідів і карбонатів відбувається горіння твердих сульфідів.
Збагачення дуття киснем сприяє інтенсифікації процесу.
Принципова схема пристрою шахтної печі полупірітной плавки приве...
