звід (q до піт ), вважаючи, що q до w = q < sup> до піт . Середні температури поверхонь укосів і ванни знаходять при вирішенні внутрішньої задачі, до якої належать питання тепло - і масопереносу, що протікає всередині зони технологічного процесу.
Нагрівання і розплавлення шихти на укосах. До складу шихти в якості основних компонентів входять сульфідні мінерали міді та заліза, а також оксиди, силікати, карбонати і інші породообразующие з'єднання. Під дією високих температур ці матеріали нагріваються. Нагрівання супроводжується випаровуванням вологи, що міститься в шихті, розкладанням мінералів та іншими фізико-хімічними перетвореннями, зумовленими прийнятою технологією. Коли температура на поверхні завантажується шихти досягає приблизно 915 - 950 0 С, починають плавитися сульфідні сполуки, що утворюють штейн. Поряд з плавленням сульфідів триває нагрів інших матеріалів і при температурах порядку 1000 В° С в розплав починають переходити оксиди, що утворюють шлак. Інтервал температур плавлення основних шлаків становить 30-80 0 С. З збільшенням ступеня кислотності шлаку цей інтервал зростає і може досягати 250-300 0 С. Повного розплавлення шлаку на укосах, як правило, не відбувається, так як штейн і легкоплавкі з'єднання шлаку стікають з похилою поверхні укосів, захоплюючи за собою інший матеріал. У період плавлення укоси покриті тонкою плівкою розплаву, температура якого постійна в часу і залежить в основному від складу шихти.
Процеси, протікають на укосах, можна умовно розділити на два періоди, що включають в собі нагрівання поверхні завантаженої шихти до температури, при якій утворюється розплав починає стікати з укосів. При якій утворюється розплав починає стікати з укосів, і подальше нагрівання шихти в поєднанні з плавленні матеріалу. Тривалість першого періоду визначається умовами зовнішньої задачі, приблизно однакова для всіх шихт становить близько 1,0-1,5 хв. Тривалість стельность другого періоду визначається умовами внутрішньої завдання. Вона обернено пропорційна величині щільності теплового потоку на поверхні укосів і прямо пропорційна товщині шару завантажується шихти. У умовах конкретної печі тривалість цього періоду залежить від способу завантаження і може становити від декількох хвилин до 1 - 2 ч. Після закінчення періоду плавлення на укоси завантажується нова порція шихти і процес повторюється. p> Необхідно відзначити, що із зменшенням інтервалу часу між завантаженнями знижується середня (у часі) температура поверхні укосів. Відповідно зростають щільність результуючого теплового потоку на цій поверхні і швидкість плавлення шихти. Максимальний ефект досягається тоді, коли цей інтервал порівняти за величиною з тривалістю першого періоду, тобто практично при безперервному завантаженні. Тому при конструюванні печі слід враховувати, що системи безперервної завантаження мають незаперечну перевагу.
Середня по масі швидкість плавлення матеріалу (кг/с) може бути визначена за формулою
, (3)
де - теплоспоживання шихти на укосах, Дж/кг; k - коефіцієнт, враховує конвективную складову сумарного теплового потоку на поверхні шихтових укосів, k = 1,1 год - 1,15; F o - поверхня укосів, м 2 .
Переробка матеріалів у шлакової ванні. У ванну надходить розплавлений матеріал з відкосів і, крім того, зазвичай заливається конвертерний шлак, що містить приблизно 2-3% міді та інших цінних компонентів, які при плавці переходять в штейн. Вступники матеріали прогріваються у ванні до середньої температури міститься в ній розплаву, що супроводжується завершенням процесів формування шлаку, а також ендо - і екзотермічними реакціями, характер яких обумовлений технологією плавки. Расходуемое на ці процеси тепло розподіляється наступним чином: нагрівання продуктів, що надходять з відкосів (Q 1 ) 15 - 20%; завершення процесів плавлення і освіти знову надходження шлаку (Q 2 ) 40 - 45%; прогрів конвертерного шлаку (Q 3 ) і ендотермічні реакції (Відновлення магнетиту і т. п.) (Q 4 ) 35 - 40% і втрати тепла теплопровідністю через стіни і під печі 1%. Крім того, у ванні відбуваються екзотермічні процеси, пов'язані із засвоєнням кремнезему розплавом шлаку (Q 5 ). Сумарний ефект від протікання процесів, що йдуть зі споживанням тепла, віднесений до одиниці маси переробляється шихти носить назва вживання шихт у ванні і позначається.
Процеси тепло - і масопереносу у ванні відрізняються крайньою складністю внаслідок поєднання конвекції і теплопровідності. Завдання можна істотно спростити, якщо врахувати, що температура крапель Штейна, розподілених за обсягом шлаку, дорівнює температурі навколишнього їх розплаву. У цьому випадку можна припустити, що штейн фільтрується через відносно нерухомий шлак, у якому тепло передається теплопровідністю, і що краплі Штейна ...
