Процесс плавки в жидкой ванне (ПЖВ) - Цветные металлы в строительстве
Оригинальный процесс автогенной плавки сульфидных мед-ных и медно-цинковых концентратов, названный авторами данной книги "плавкой в жидкой ванне", начал разрабатываться в Советском Союзе в 1951 г Дальнейшие разработка и внедрение до 1986 г. велись под общим научным руководством проф. А. В. Ванюкова.
Первые испытания этого метода плавки были проведены в лабо-раторных и заводских условиях в 1954--1956 гг. В настоящее время по методу плавки в жидкой ванне работают промышленные установки на медном заводе Норильского ГМК и Балхашском горнометаллургическом комбинате.
Схема печи для плавки в жидкой ванне:
1 -- шихта; 2 -- дутье; 3 -- штейн; 4 -- шлак; 5 -- газы; 6 -- кладка печи; 7 -- медные литые кес-соны; 8 -- фурмы; 9 загрузочная воронка; 10 -- аптейк; 11 -- штейновый сифон; 12 шлаковый сифон
Процесс ПЖВ запатентован в ряде зарубежных стран. При разработке процесса плавки в жидкой ванне ставилась задача создания максимально благоприятных условий для проте-кания всех физико-химических процессов. Предложено несколько вариантов технологического и аппара-турного оформления процесса в зависимости от состава исходного сырья и конечных результатов его переработки. Рассмотрим работу плавильной печи для автогенной и полуавтогенной плавки сульфид-ных медных концентратов с получением богатого штейна. Для осуществления процесса плавки предложено использовать частично кессонированную печь шахтного типа. Оптимальная длина промышленных печей определяется потреб-ной единичной мощностью агрегата, т. е. его абсолютной суточной производительностью, и может изменяться от 10 до 30 м и более. Ширина печей при этом с учетом возможностей дутьевого хозяйства и свойств расплавов составляет 2,5--3, высота шахты 6--6,5 м. Отличительной особенностью конструкции печи является высокое расположение дутьевых фурм над подом (1,5--2 м).
Содержание кислорода в дутье для обеспечения автогенного режима при плавке сухой шихты с влажностью менее 1--2% со-ставляет 40--45%, влажной (6--8% влаги) 55--65%. В печи можно плавить как мелкие материалы, так и кусковую шихту. Крупную и влажную шихту загружают непосредственно на поверхность рас-плава. При необходимости сухие мелкие и пылевидные материалы могут вдуваться через фурмы. Таким образом, плавление шихты и окисление сульфидов в процессе ПЖВ осуществляются непосред-ственно в слое расплава.
Шлак и штейн выпускаются раздельно из нижней части ванны с помощью сифонов.
Характерной особенностью плавки в жидкой ванне, отличающей ее от всех рассмотренных ранее процессов, является то, что плав-ление и окисление сульфидов осуществляются в ванне шлака, а не штейна, и шлак движется в печи не в горизонтальном направлении, как это имеет место во всех известных процессах плавки, а в верти-кальном -- сверху вниз.
Горизонтальной плоскостью по осям фурм расплав в печи делит-ся на две зоны: верхнюю надфурменную (барботируемую) и ниж-нюю подфурменную, где расплав находится в относительно спокой-ном состоянии.
В надфурменной зоне осуществляются плавление, растворение тугоплавких составляющих шихты, окисление сульфидов и укрупне-ние мелких сульфидных частиц. Крупные капли сульфидов быстро оседают в слое шлака, многократно промывая шлак за время его движения сверху вниз в подфурменной зоне. При непрерывном осу-ществлении процесса устанавливается динамическое равновесие между количеством поступающих с загрузкой мелких сульфидных частиц, скоростью их укрупнения и отделения от шлака. В резуль-тате одновременного протекания этих процессов устанавливается постоянное содержание сульфидов (капель) в шлаке, лежащее на уровне 5--10% от массы расплава. Таким образом, все процессы в надфурменной области протекают в шлако-штейновой эмульсии, в которой преобладает шлак.
Окисление сульфидов, как известно, является очень быстрым процессом и обычно не ограничивает конечную производительность агрегатов. В производственных процессах желательно не только не повышать, но даже замедлять скорость окисления сульфидов. Дей-ствительно, большие скорости окисления сульфидов, например при продувке жидких сульфидов кислородом, приводят к чрезмерному повышению температуры в области фурм.
Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии протекает менее интенсивно, чем в сульфидном расплаве, фокус горения рас-тягивается, что позволяет избежать локального повышения темпе-ратуры в области фурм даже при использовании чистого кислорода. Это в свою очередь облегчает задачу создания надежной и дол-говечной аппаратуры. При этом скорость окисления остается доста-точно высокой и степень использования кислорода на окисление сульфидов практически равна 100% при любом необходимом его количестве, подаваемом в расплав. Таким образом, и при окислении сульфидов в шлако-штейновой эмульсии скорость их окисления не лимитирует производительности агрегата. Возможность интенсив-ного окисления сульфидов в шлако-штейновой эмульсии без боль-шого локального повышения температуры в области фурм является важным достоинством плавки в жидкой ванне.
Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии представля-ет собой сложный многостадийный процесс, состоящий из окисле-ния капелек штейна, окисления растворенных в шлаке сульфидов, окисления FeO шлака до магнетита и окисления сульфидов магне-титом. Таким образом, шлак также является передатчиком кисло-рода. По последним данным, наибольшее значение имеет стадия окисления сульфидов, растворенных в шлаке.
Характерная особенность окисления сульфидов в шлако-штейно-вой эмульсии состоит в том, что оно не сопровождается образова-нием первичных железистых шлаков и выпадением мелких суль-фидных частиц. Оксиды, образующиеся на поверхности сульфидных капель, немедленно растворяются в шлаке конечного состава.
Отсутствие условий для образования значительных количеств мелкой сульфидной взвеси является важным достоинством плавки в жидкой ванне, создающим предпосылки для получения бедных отвальных шлаков.
Высокая степень использования кислорода обеспечивает про-стое управление составом штейна и соотношением количеств пода-ваемого через фурму кислорода и загружаемых за то же время концентратов. Состав штейна можно регулировать в широком диа-пазоне вплоть до получения белого матта или даже черновой меди. Напомним, что потери меди со шлаком начинают резко воз-растать, когда ее содержание в штейне превысит 60%. Поэтому при плавке на штейн, если в технологической схеме не предусматрива-ется специальное обеднение шлака, увеличивать содержание меди в штейне свыше 50--55% нецелесообразно. При получении белого матта или черновой меди в технологическую схему должна обяза-тельно включаться операция обеднения шлаков.
Растворение тугоплавких составляющих шихты является одним из относительно медленных процессов. Энергичный барботаж ванны резко ускоряет процесс растворения кварца и компонентов пустой породы, что позволяет использовать даже сравнительно крупные флюсы. Промышленные испытания показали, что при крупности кварца около 50 мм скорость его растворения не влияет на произ-водительность печи, по крайней мере, вплоть до удельного пропла-ва, равного 80 т/(м2 * сут). Высокая скорость растворения туго-плавких составляющих является важной особенностью плавки в жидкой ванне.
Минимальное содержание магнетита в шлаках -- обязательное условие совершенного плавильного процесса. Как уже говорилось, с увеличением содержания магнетита резко возрастает содержание растворенной меди в шлаках. Кроме того, повышение содержания магнетита (степени окисленности системы) приводит к снижению межфазного натяжения на границе раздела штейна и шлака.
Похожие статьи
-
Выбор технологии плавки на штейне - Цветные металлы в строительстве
Почти столетие в металлургии меди и около полувека в металлур-гии никеля (в Канаде) "господствует" отражательная плавка. Свое широкое распространение она...
-
Плавка стали в основной дуговой электропечи. - Производство стали
Сырые материалы. Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества...
-
ПРОИЗВОДСТВО ТИТАНА - Цветные металлы в строительстве
Титан получают магнийтермическим способом, сущность которого состоит в обогащении титановых руд, выплавке из них титанового шлака с последующим...
-
Производство меди. Медь получают главным образом пирометаллургическим способом, сущность которого состоит в производстве меди из медных руд, включающем...
-
Особенности плавки цветных металлов и сплавов - Технологическое оборудование литейных цехов
Общие положения По характеру взаимодействия с кислородом цветные металлы и сплавы подразделяют на три группы. К первой относятся металлы, заметно не...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Характеристика сплава Таблица 4 Марка чугуна Массовая доля элементов,% (остальное) Механические свойства С Si Mn P S Вв HB Не более МПа СЧ 15 3.5 -3.7...
-
Производство алюминия. - Цветные металлы в строительстве
Сущность процесса производства алюминия заключается в получении безводного, свободного от примесей оксида алюминия (глинозема) с последующим получением...
-
Производство стали в мартеновских печах - Новые технологии производства чугуна и стали
В мартеновских печах сжигают мазут или предварительно подогретые газы с использованием горячего дутья. Печь имеет рабочее (плавильное) пространство и две...
-
Плавка стали осуществляется в электродуговых печах вместимостью 12 т. Плавильные агрегаты имеют трансформаторы большой мощностью до 35000 кВА, поэтому...
-
Сварка плавлением - Процессы сварки металлов плавлением
Сварка плавлением осуществляется нагревом свариваемых кромок до температуры плавления без сдавливания свариваемых деталей. При нагреве с повышением...
-
Печи для выплавки цветных металлов - Технологическое оборудование литейных цехов
Плавкой называют комплекс физико-химических процессов, протекающих в плавильных печах при переработке заранее подготовленных материалов. Целью плавки...
-
Место отрасли в хозяйстве России, ее структура. - Цветные металлы в строительстве
Состояние и развитие металлургической промышленности в конечном итоге определяют уровень научно - технического прогресса во всех отраслях народного...
-
ПРОИЗВОДСТВО МАГНИЯ - Цветные металлы в строительстве
Для производства магния наибольшее распространение получил электролитический способ, сущность которого заключается в получении чистых безводных солей...
-
Перспективы развития отрасли. - Цветные металлы в строительстве
В условиях становления и развития рыночных отношений Комитетом Российской Федерации по металлургии разработана концепция акционирования и приватизации...
-
Влияние отраслевого производства на экологические условия - Цветные металлы в строительстве
Одной из острейших проблем на современном этапе развития металлургического комплекса России являются рациональное природопользование и охрана окружающей...
-
Ресурсная база отрасли или ее главное целевое назначение. - Цветные металлы в строительстве
Россия обладает мощной цветной металлургией, отличительная черта которой - развитие на основе собственных ресурсов. По физическим свойствам и назначению...
-
Металлургический комплекс включает черную и цветную металлургию, то есть совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса...
-
Производство стали в конвертерах - Производство стали
Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в конвертере...
-
Плавка с окислением. - Конструкция и принцип работы елктропечи
Рассмотрим ход плавки с окислением. После окончания периода расплавления начинается окислительный период, задачи которого заключаются в следующем:...
-
Основной мартеновский процесс - Полная характеристика черной металлургии
Перед началом плавки определяют количество исходных материалов (чушковый чугун, стальной скрап, известняк, железная руда) и последовательность их...
-
Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали (процессы AOD и VOD) . - Производство стали
Широкое распространение получают методы производства низкоуглеродистой коррозионностойкой стали вне электропечи. Метод AOD. В электропечи выплавляют...
-
Свойства титана Титан - металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации. Отличительными особенностями являются хорошие механические свойства,...
-
Резанье металлов - это обработка путем снятия стружки. В процессе обработки рабочее движение сообщаемое заготовке и режущему инструменту обеспечивает...
-
Факторы размещения отрасли по территории России - Цветные металлы в строительстве
Урал является старейшим из регионов России по производству цветных металлов, особенно меди, алюминия, цинка, никеля, кобальта, свинца, золота и многих...
-
Получение стали, Мартеновский способ - Чугун и сталь
Еще в XX столетии начали широко применять более современные получения стали, позволяющие выпускать наиболее сложные и высоко легированные стали....
-
Подготовка материалов к плавке., Технология плавки. - Конструкция и принцип работы елктропечи
Все присадки в дуговые печи необходимо прокаливать для удаления следов масла и влаги. Это предотвращает насыщение стали водородом. Ферросплавы...
-
По ходу плавки в электродуговую печь требуется подавать различное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменением напряжения или силы тока...
-
Как было отмечено, процесс окисления протекает многостадийно, поэтому некоторыми авторами [4, 7-11] кислотное число принимается за основной показатель,...
-
Взаимодействие струи окислителя с расплавами представляет собой первичное и определяющее звено в сложном комплексе взаимосвязанных явлений, протекающих в...
-
Одношлаковый процесс. - Конструкция и принцип работы елктропечи
В связи с интенсификацией процесса электроплавки в последние годы получил большое распространение метод плавки в дуговой печи под одним шлаком. Сущность...
-
Плавка в кислой электропечи. - Производство стали
Кислые электропечи футеруют огнеупорными материалами на основе кремнезема. Эти печи имеют более глубокие ванны и в связи с этим меньший диаметр кожуха,...
-
Химическая схема процесса, Сжигание серы. - Производство серной кислоты
Сжигание серы. При получении обжигового газа путем сжигания серы отпадает необходимость очистки от примесей. Стадия подготовки будет включать лишь осушку...
-
Применение кислорода. Использование газообразного кислорода в окислительный период плавки и в период расплавления позволяет значительно интенсифицировать...
-
Сплавы на основе магния, Свойства магния - Сплавы цветных металлов
Свойства магния Магний - металл серебристо-белого цвета. Магний и его сплавы отличаются низкой плотностью, хорошей обрабатываемостью резанием и...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Металлы: процессы обработки Металлы и многочисленные по составу и назначению сплавы металлов широко применяются в народном хозяйстве. Они имеют огромное...
-
Сплавы цветных металлов - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Бронза -- сплав на основе меди, главными компонентами которого являются олово, цинк, никель, свинец, фосфор и марганец. Такие сплавы называются...
-
Методика расчета дуговой печи (для плавки черных металлов). - Дуговая печь косвенного действия
Определяем мощность трансформатора, кВА, Где Wтеор -- удельный расход электроэнергии на расплавление, кВт-ч/т; П -- производительность печи, т/ч; -- КПД...
Процесс плавки в жидкой ванне (ПЖВ) - Цветные металлы в строительстве