Печи цветной металлургии

Общая характеристика отражательной плавки

По химизму происходящих процессов различают следующие разновидности плавки: обжигово-реакционный процесс, реакционную, восстановительную и восстановительно-сульфидирующую плавку, плавку с ошлакованием пустой породы, комбинированную плавку.

По характеру подготовки материалов к плавке имеются две разновидности процесса: плавка сырых и обожженных материалов.

Отражательная плавка всех разновидностей осуществляется в пламенных отражательных печах.

Отражательные печи — важнейшие плавильные агрегаты в современной металлургии меди, никеля и олова. Их широко применяют для переработки рудного сырья, а также для огневого рафинирования и плавки металлов.

Исходная шихта, состоящая из руды, концентратов, оборотов и флюсов, в отражательных печах обычно располагается в виде откосов у боковых стенок печи (рис. 5). Эти откосы плавают в ванне печи и опираются одной стороной на внутреннюю поверхность стенок. В некоторых отражательных печах, например для плавки оловянных концентратов или для рафинирования меди, исходную шихту загружают по всей площади ванны. Углеродистое топливо, являющееся основным источником тепла в отражательной плавке, сгорает в свободном пламенном пространстве печи, окруженном поверхностями свода, стенок, откосов шихты и зеркала ванны. Так как процесс горения топлива протекает непрерывно, то образующиеся от горения газы непрерывным потоком двигаются от топочной к хвостовой части печи.

Схема плавки в отражательной печи

При движении газового потока в печи происходит процесс теплообмена между газами, кладкой, шихтой и ванной. Поверхности шихты и ванны получают тепло непосредственно от газового потока, а также от поверхности свода и.верхней части стенок. Тепло, поступающее на поверхность неметаллической шихты, вследствие малой ее теплопроводности распространяется в глубину слоя шихты замедленно. Поэтому поверхностный слой шихты быстро нагревается до температуры плавления, расплавляется и стекает по откосу в ванну, обнажая последующие слои, которые, в свою очередь, получая необходимое количество тепла от газового потока и кладки, переходят в жидкое состояние и последовательно стекают в ванну.

Таким образом, процесс плавления шихты в отражательных печах происходит в сравнительно тонком поверхностном слое откосов и представляется как непрерывное последовательное расплавление и стекание в ванну тонких пленок материала. В поверхностном слое шихты происходит также физико-химические преобразования материалов, определяемые повышением их температуры до уровня плавления: дегидратация, диссоциация, штейнообразование, шлакообразование и др. Образовавшиеся в итоге этих процессов основные продукты плавки — штейн и шлак — стекают с поверхности откосов в ванну печи, где они и разделяются отстаиванием. Газы, образовавшиеся на откосах шихты, смешиваются с газами от горения топлива и в общем потоке проходят пламенное пространство печи.

При работе отражательных печей твердые и жидкие материалы и продукты непрерывно движутся на откосах шихты и в расплавленной ванне вследствие неравномерного плавления. Струйки расплавленных смесей штейна и шлака, двигаясь вниз по откосу, увлекают и частички твердых материалов. В ванне печи шлак перемещается от центра печи к откосам и около откосов в глубь ванны вследствие перегрева шлака в центре ванны и охлаждения его у откосов. В результате этого движения шлака подплавляются откосы шихты снизу в части, погруженной в шлак. Кроме того, в ванне движется шлак по направлению к выпускным отверстиям, движутся капельки штейна через слой шлака и т. д.

Основные преимущества отражательных печей: относительно пониженные требования к загружаемой шихте и ее подготовке перед плавкой (повышенная влажность, большое количество мелких фракций и др.), ограниченная величина пылеуноса при весьма мелкой шихте, не превышающая 1—1,5%, возможность переработки конвертерного шлака в жидком виде, доступность наблюдения за ходом основных процессов.

Основные недостатки отражательных печей: низкий термический к. п. д., не превышающий 20—30%, ограниченные окислительные возможности и малая степень сокращения, ограниченные возможности по нагреву и перегреву шлака и штейна, препятствующие успешной переработке сырья с повышенным содержанием тугоплавких составляющих (окись магния, сульфид цинка и др.), большая тепловая инерция печей, относительно повышенное содержание металлов в шлаках.

Все рубрики