title-icon
Яндекс.Метрика
» » Автогенные плавки медьсодержащего сырья

Автогенные плавки медьсодержащего сырья

Первой автогенной плавкой, протекавшей периодически без расходования топлива при среднем расходе его 2—3% от шихты, была пиритная плавка. Основой теплового баланса печи тогда служили две реакции:
2FeS2 = 2FeS + S2 — 180 кДж;
2FeS + 3O2 + SiO2 = Fe2SiO4 + 2SO2 + 990 кДж.

Еще некоторое количество тепла выделялось по реакции частичного восстановления сернистого газа: 2SO2 + 2С = 2СO2+ + S2 + 192 кДж.
Таким образом, на 2 моля пирита (240 г) выделялось теоретически около 1000 кДж (-180 + 990 + 190 = 1000), а практически 860— 880 кДж, поскольку сернистый газ восстанавливается на 15—25%. При окислении пирита на 90% 1 кг его давал 1000x0,9 : 110*120 = 3450 кДж.
Горение кокса увеличивало эту цифру до 4200—4620 кДж (1000— 1100 ккал). Этого количества тепла было достаточно, чтобы нагреть шлак и штейн до 1400° С, а газы до 250—300 С. Выход газов в расчете на 1 моль пирита составлял 7—8 молей (0,15—0,18 м3).
Попытки плавить концентрат за счет собственной теплотворности долго не удавались. На освоение теории плавки ушло около 20 лет. Дело в том, что тепловой баланс автогенной плавки концентрата значительно отличается от баланса пиритной плавки:
1. В концентрате намного меньше пирита. Например, в 20%-ном медном концентрате, состоящем из пирита, халькопирита и 5% кварцита, на долю пирита приходится всего 36,5%.
2. При сжигании концентрата в факеле газы нагреваются по меньшей мере до температуры плавления шлака, т. е. до 1250—1300° С, тогда как при пиритной плавке температура их всего 250° С. Вследствие этого с ними отводится в 5 раз больше тепла.
3. Пары серы сгорают в факеле, что увеличивает приход тепла, но одновременно возрастает и количество газов, и, следовательно, потери тепла с ними.
Основные реакции автогенной плавки можно записать так:
2FeS2 = 2FeS + S2 — 180 кДж;
2FeS + 3O2 + SiO2 = Fe2SiO4 + 2SO2 + 990 кДж;
S2 + 2O2 = 2SO2 + 594 кДж.

Всего тепла — 180 + 990 + 594 = 1406 кДж.
Приход тепла в расчете на 2 моля пирита (240 г) увеличился по сравнению с пиритной плавкой примерно в 1,5 раза. Ho выход газов возрос с 14 молей, практически до 25—26 молей, т. е. почти удвоился. Учитывая, что их температура в 4—5 раз больше, отвод тепла с ними возрастет в 8—9 раз. Расход воздуха на основные реакции в нашем примере составил 1,34 м3. Тепловой баланс в расчете на 1 кг концентрата принимает поэтому следующий вид (табл. 27).

Масса шихты на 1 кг концентрата составила 1,3 кг, ее теплотворность 2510 кДж/кг. Недостаток тепла на плавку составил 4200 - 3276 = 924 кДж. Рассмотрим, что нужно делать для восстановления теплового баланса:
1. Следует плавить только сухую шихту (кроме случая плавки на жидкой ванне), чтобы не тратить тепло на парообразование.
2. Потучать более богатый штейн. Как правило, наблюдается следующее: чем богаче штейн, тем больше выделяется тепла при плавке концентрата, так как при этом окисляется больше сульфида железа. Обычно получают 50%-ный штейн, хотя можно получать и более богатые штейны и даже черновою медь
3. Сжигать топливо. Этот путь нежелателен вследствие разбавления печных газов продуктами горения.
4. Подогревать воздух. Этот способ весьма удобен тем, что, не меняя материального баланса плавки и не внося изменений в химизм процесса, улучшает тепловой баланс.
В нашем примере недостаток тепла, равный 920 кДж при расходе воздуха 1,34 м3 (все в расчете на 1 кг концентрата), может быть покрыт подогревом воздуха на х С. Составляем, принимая Cр воздуха равным 1,32, уравнение х*1,32*1,34 = 920; х = 510 С. Ecли в концентрате меньше серы, чем в нашем случае, то дутье нагревают до 800—1000° С или обогащают его кислородом. На основе подогрева дутья развивался так называемый финский способ плавки, получивший в настоящее время широкое распространение во всем мире.
5. Заменять воздух технологическим кислородом. Технологический кислород содержит около 95% кислорода и 5% азота. Поэтому в отходящих газах количество азота снижается примерно в 25 раз. Вследствие этого и потери тепла с газами снижаются на 75—80% Это значит, что в нашем примерном балансе с газами вместо 2310 кДж будет отведено всего 460 кДж, экономия тепла составит 1840 кДж, а необходимое на проведение плавки тепло составит 4200 — 1840 = 2360 кДж. Таким образом, вместо дефицита мы будем иметь избыток тепла в количестве 1840 — 920 = 920 кДж По этой причине продукты плавки сильно перегреваются. Снизить температуру факела можно кессонированием стен циклона, стен печи (рис. 48 и 49), разбавлением технологического кислорода воздухом; добавкой флюсов.

Содержание кислорода в дутье, обеспечивающее нормальный ход плавки, называется точкой автогенности Обычно автогенность достигается при 32—45% кислорода в дутье. Для определения размеров сжигающего устройства важно знать, что в подогретом воздушном дутье шихта сгорает на пути 8—10 м, а в кислороде на пути всего около 1—2 м
На кислородном дутье работают плавильные комплексы КФП, КИВЦЭТ, на воздушно-кислородном — некоторые печи финской плавки (рис. 57), опытно-промышленные печи с погруженным факелом.
Большим преимуществом автогенных плавок считается уменьшение выхода газов сравнительно с отражательной плавкой в 20—40 раз, лучшее вследствие этого извлечение серы и меди, оздоровление окружающей среды (табл. 28).


title-icon Подобные новости