Назначение барабанной печи
Назначение данной вращающейся обжиговой печи – нагревание подаваемого материала до максимальной температуры 950 °C. Конструкция оборудования основана на изложенных ниже условиях процесса, протекающего во вращающейся обжиговой печи.
| Сырье
Материал сырья Скорость подачи сырья Влажность сырья Температура сырья Удельная теплоемкость сырья Объемная плотность сырья |
пероксид урана (UO 4 . 2H 2 O) 300 кг/ч 30 масс. % 16 °C 0,76 кДж/кг К 2,85 г/см³ |
| Продукт
Материал продукта Скорость подачи продукта Влажность продукта (влажная масса) Температура продукта: на разгрузочной стороне обжиговой печи на разгрузочной стороне охладителя Удельная теплоемкость продукта Объемная плотность материала продукта Размер частиц |
закись-окись урана (U3O8) 174,4 кг/ч ≈ 0 масс.% 650 – 850 °C |
| Потребляемая мощность печи | 206 кВт |
| Частота вращения барабана
диапазон нормальная |
1-5 об/мин 2,6 об/мин |
Материал нагревается в следующих режимах теплопередачи, перечисленных в порядке возрастания их значимости:
1. Теплота излучения.
2. Теплота от прямого контакта с внутренней поверхностью барабана.
Необходимое количество тепла определяется с учетом следующих требований:
1. Тепло для увеличения температуры твердых компонентов.
2. Тепло для нагрева влажного подаваемого материала до температуры испарения.
3. Тепло для выпаривания влажного подаваемого материала.
4. Тепло для увеличения температуры струи воздуха.
Описание процесса работы барабанной печи
Влажный кек (UO 4 . 2H 2 O) помещают на загрузочный конвейер обжиговой печи. Загрузочная сторона барабана оборудована винтовыми пластинами и подающей накладкой, с большой скоростью отводящей материал от данной стороны барабана. Сразу же после схода с винтовых пластин материал под действием силы тяжести стекает вдоль продольной оси барабана. В печной секции обжиговой печи гидратированный пероксид урана (UO 4 . 2H 2 O) подогревается при помощи электронагревательных элементов печи. Электрическая печь разделена на три зоны температурного контроля, что обеспечивает гибкость температурной характеристики. В первых двух зонах пероксид урана (UO 4 . 2H 2 O) поэтапно нагревается до температуры около 680 °C. В третьей зоне температура повышается примерно до 880 °C, причем происходит превращение пероксида урана (UO 4 . 2H 2 O) в закись-окись урана (U3O8).
Полностью прореагировавший желтый урановый кек (U3O8) подается в охлаждающую секцию барабана. Тепло отводится от твердых компонентов, за счет высокой теплопроводности, через стенку барабана обжиговой печи и удаляется с охлаждающей водой, разбрызгиваемой на внешнюю часть барабана. Температура материала уменьшается приблизительно до 60 °C, затем материал подается в разгрузочный трубопровод, через который под действием силы тяжести попадает в транспортную систему. Через разгрузочный трубопровод во вращающуюся обжиговую печь подается мощный поток воздуха, проходящий через барабан навстречу потоку материала, чтобы удалить водяной пар, образовавшийся на нагревательной стадии процесса. Влажный воздух отводится из загрузочного трубопровода при помощи вентиляции.
Компоненты обжиговой барабанной печи
Барабан вращающейся обжиговой печи
Сварные секции барабана имеют швы, располагающиеся попеременно под углами 90° и 180° один к другому и полученные сваркой с полным проплавлением основного металла. Бандажи и зубчатые венцы смонтированы на механически обработанных поверхностях, отделенных от барабана распорными элементами, чтобы учесть различия в радиальном тепловом расширении. Конструкция барабана учитывает любые тепловые и механические нагрузки и поэтому обеспечивает надежную работу. На загрузочной стороне барабана расположены удерживающие материал накладки, преграждающие обратный поток материала в трубопровод и винтовые пластины для подачи материала в нагретые секции.
Открытые секции барабана на загрузочной и разгрузочной стороне оборудованы экранами тепловой защиты персонала.
Бандаж
Барабан имеет два бандажа без сварных швов и стыков из кованой стали. Каждый бандаж имеет цельную прямоугольную секцию и упрочнен для увеличения срока службы.
Опорные колеса
Барабан печи вращается на четырех опорных колесах изготовленных из кованой стали. Опорные колеса упрочнены для увеличения срока службы. Колеса установлены с натягом на высокопрочный вал, установленный между двумя подшипниковыми опорами, имеющими срок службы не менее 60000 часов. Основание колес оснащено нажимными винтами для горизонтального выравнивания и регулировки колес.
Упорные ролики
Установка содержит два упорных ролика, состоящих из двух стальных колес с уплотненными сферическими роликоподшипниками, срок службы которых составляет не менее 60000 часов. Упорные ролики упрочнены для увеличения их срока службы.
Узел привода
Барабан рассчитан на вращение с частотой 1-5 об/мин при мощности 1,5 кВт от электродвигателя с частотой вращения 1425 об/мин, работающего от трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц и выполненного в герметичном исполнении с воздушным охлаждением. Вал электродвигателя напрямую соединен с входным валом главного редуктора через гибкую муфту.
Циклоидный главный редуктор имеет точное понижающее передаточное отношение 71:1 с одной ступенью понижения. Низкоскоростной вал редуктора рассчитан на необходимый момент и предельные нагрузки.
Предотвращение деформации барабана обжиговой печи
Для предотвращения деформации барабана печи, во время сбоев в системе энергоснабжения электродвигателя, предусмотрен дополнительный дизельный двигатель для продолжения вращения барабана. Дизельный двигатель имеет регулируемую частоту вращения (1500-3000 об/мин) и номинальную мощность на выходе 1,5 – 3,8 кВт. Дизельный двигатель запускается вручную или электрическим стартером постоянного тока и напрямую соединен с валом электрического двигателя через муфту.
Барабанная обжиговая печь">
Зубчатый венец
Зубчатый венец выполнен из углеродистой стали. Каждая звездочка имеет 96 закаленных зубьев, смонтирована на барабане и имеет разъемы для упрощения демонтажа.
Приводная шестерня
Изготовлена из углеродистой стали. Каждая шестерня имеет 14 закаленных зубьев и установлена на низкоскоростном валу редуктора.
Приводная цепь
Применяется цепь с наклоном для обеспечения вращения барабана обжиговой печи.
Система обжиговой печи
Кожух печи охватывает барабан и изготовлен из углеродистой стали. Стены и пол кожухов выполнены как одна полная секция. Крыша печи состоит из трех секций, по одной на каждую зону нагрева, и может быть снята с целью технического обслуживания печи или барабана.
Характеристики камеры/нагревательных элементов:
Форсуночный водоохладитель
Форсуночный водоохладитель - уменьшает температуру продукта печи. Корпус охладителя изготовлен из углеродистой стали с внутренними поверхностями, покрытыми эпоксидной смолой (для уменьшения действия коррозии). Корпус оборудован двумя смонтированными в верхней части трубопроводами, имеющими распылительные сопла, впускные и выпускные вращающиеся лабиринтные уплотнения, верхнее сопло для выпуска пара, нижнее дренажное сопло, боковое перепускное сопло, дверцы для доступа и смотровые отверстия. Вода подается в распылительные сопла по трубопроводу, а выпуск осуществляется под действием силы тяжести через нижний дренажный фланец.
Винтовой питатель
Обжиговая печь оборудована загрузочным винтовым конвейером для подачи в барабан кека пероксида урана, представляет собой шнек, расположенный под нулевым углом к горизонтали, подвергшийся чистовой обработке.
Термопары обжиговой печи
Предусмотрены термопары для непрерывного контроля температуры в зонах печи и температур выгружаемого продукта.
Выключатели по нулевой частоте вращения
Обжиговая печь поставляется с двумя выключателями по нулевой частоте вращения, один из которых непрерывно контролирует вращение барабана, другой – вращение загрузочной винтовой линии. Узлы выключателей по частоте вращения смонтированы на концах валов и имеют тип дисковых генераторов импульсов, создающих переменное магнитное поле, регистрируемое измерительным устройством.
Метод реакционной плавки в короткобарабанной печи сравнительно недавно начали применять в ФРГ для переработки богатых свинцовых концентратов, содержащих не менее 65-75% Pb, и некоторых полупродуктов свинцового производства.
Метод плавки в короткобарабанных печах применяют на заводе в Окере (ФРГ), где имеются 4 такие печи, в ГДР, на нескольких заводах ПНР и на некоторых европейских заводах. Иногда барабанную печь конструктивно значительно изменяют (удлиняют) и называют печью Дершля.
Для изучения физико-химических основ процесса прямого восстановления свинца в ФРГ были проведены опытные плавки специально подготовленной в стехиометрической пропорции смеси PbS, PbO и PbSО4.
На основе проведенной работы были сделаны следующие выводы;
1) в результате нагрева смеси PbS - PbO протекает реакция PbS + 2РbO = 3Рb + SO2 при температуре 920° С, при этом давление SO2 достигает 1 ат (1*10в5 н).
2) значительная скорость реакции между PbS, с одной стороны, и PbO или PbSО4, с другой, достигается лишь после доведения до жидкого состояния соответствующих смесей;
3) наивысшая скорость реакции в обоих случаях достигается при 920° С; при этой температуре и давлении SO2 1 ат (1*10в5 н) интенсивно выделяется металлический свинец.
Таким образом, исследователями было установлено, что реакционную плавку нужно проводить при более высокой температуре.
Для подготовки концентрата к плавке целесообразно подвергать его одноступенчатому агломерирующему обжигу с возможно меньшим количеством добавок с тем, чтобы соотношение PbS-PbO-PbSО4 в агломерате находилось в пределах, необходимых для реакционной плавки.
Агломерирующий обжиг можно проводить либо с просасыванием воздуха сверху вниз, либо с подачей воздуха под давлением снизу вверх. Последний способ имеет ряд преимуществ, особенно при переработке богатых свинцовых концентратов.
При агломерирующем обжиге были получены такие результаты:
Короткобарабанная печь представляет собой стальной клепаный кожух, футерованный высокоглиноземистым кирпичом состава, %: 65-70 Аl2О3; 20-25 SiО2; 3TiO2; 5Fе2О3; 0,5СаО. Толщина футеровки 250 мм. Между кожухом печи и огнеупорной футеровкой находится утрамбованный слой пластической глины толщиной 50 мм на случай расширения футеровки при ее нагревании.
Печь приводится во вращение электродвигателем с контактными кольцами трехфазного тока, 1000-500 об/мин. Мощность электродвигателя 9 квт.
Общий вид печи представлен на рис. 76, а разрезы - на рис. 77.
Основные данные короткобарабанной печи
Печь отапливается буроугольной пылью. Для улучшения процесса горения топлива в печь вводят первичный и вторичный воздух. Из печных газов можно извлечь до 50% серы в виде серной кислоты. Теплоту газов используют в котле-утилизаторе: на 1 г пылеугля получают 2-2,5 г пара. После котла газы фильтруют в мешочных фильтрах.
Процесс плавки периодический. Шихту загружают в печь либо малыми порциями, чтобы не слишком снизить температуру, после чего печь быстро нагревают до температуры интенсивного протекания реакций (1100° С), либо все потребное на операцию количество загружают сразу на слой жидкого свинца или шлака, оставленный в печи от прошлой плавки. Ванна нагревается пламенем и теплом футеровки.
Печь может вращаться в двух противоположных направлениях со скоростью 0,5-1,0 об/мин, что способствует хорошему контакту материалов и продуктов плавки и ускоряет процесс. Во время плавки поддерживается температура; пламени угольной пыли 1600° С, внутренней стенки футеровки 1100° С, топочного газа 1200° С. Пламя меняет направление в печи, и отходящие газы выходят из нее через верхнюю часть этого же отверстия. Напротив топочного отверстия имеется загрузочное окно, которое обычно закрыто.
К концу плавки ее продукты (свинец, шпейза, шлак) хорошо разделяются по плотности в печи с глубокой ванной и выпускаются по отдельности.
Часть тепла горячих газов печи используется в котле-утилизаторе для производства пара. Можно утилизировать серу для производства серной кислоты в размере -50%. Флюсов для плавки не требуется, а капитальные затраты на строительство завода по этому способу ниже, чем затраты по методу шахтной плавки.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к плавильным агрегатам для переработки (переплава) отходов цветных металлов, в частности для переплава вторичных алюминиевых ломов и отходов алюминиевых сплавов в слитки и чушки. Печь может применяться для рафинирования, получения сплавов, усреднения химического состава лома.
Известно устройство вращаюшейся металлургической плавильной печи для переплавки металла (патент РФ №2009423 C1), являющееся аналогом изобретения.
Также как и предлагаемое изобретение, аналог содержит цилиндрический корпус, загрузочное отверстие, горелку, летку для выпуска расплава металла и летку для слива шлака.
1. Сложность загрузки, которая вызвана необходимостью использования специального разливочного крана, и сложность осуществления процесса разлива металла из печи на разливочную машину, который требует наличия промежуточного разливочного ковша.
2. Отсутствие системы пылегазоочистки, которая бы уменьшала вредное влияние при плавке в печи на внешнюю среду.
Известно также устройство вращающейся металлургической плавильной печи для переработки отходов цветных металлов (патент РФ №2058623), являющееся аналогом изобретения.
Описанная в патенте печь содержит, как и предлагаемая, цилиндрический корпус, горелочное устройство, загрузочное отверстие, летку для слива расплава металла.
Недостатками этой печи являются:
1. Расположение летки для выпуска расплава металла и летки для слива шлака с торца печи усложняют процесс подачи металла на разливочную машину, так как при этом необходимо наличие промежуточного разливочного ковша.
2. Расположение загрузочного отверстия на цилиндрической части печи усложняет ее конструкцию, так как необходимо предусмотреть специальное уплотнительное устройство в крышке загрузочного отверстия, потому что печь вращается.
3. Отсутствие системы пылегазоочистки, которая бы уменьшала вредное влияние на окружающую среду при плавке.
4. Отсутствует теплоизоляция, которая бы уменьшала потери тепла в окружающую среду.
Ввиду наличия указанных выше недостатков, печь не может решить поставленную техническую задачу.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по отношению к заявляемой плавильной печи является вращающаяся плавильная печь для переработки отходов цветных металлов (патент РФ №2171437), содержащая, как и заявляемая печь, цилиндрический корпус, горелочное устройство, загрузочное отверстие, летку для слива расплава металла. Прототип заявляемой печи имеет следующие недостатки:
1. Печь не имеет быстросменного легочного кирпича, который позволяет производить быстрый ремонт в случае его износа.
2. Отсутствие системы пылегазоочистки, которая бы уменьшала вредное влияние на окружающую среду.
3. Отсутствует теплоизоляция, которая бы уменьшала потери тепла в окружающую среду.
Ввиду наличия указанных выше недостатков, печь не может решить поставленную техническую задачу.
Задачей изобретения является создание вращающейся барабанной плавильной печи простой конструкции для переработки (переплава) отходов цветных металлов, в частности, для переработки алюминиевых ломов, позволяющей снизить выбросы вредных газов в атмосферу, уменьшить потери тепла в окружающую среду, а также увеличить срок ее эксплуатации. Точнее сказать, создание вращающейся барабанной плавильной печи, которая в процессе плавки вращается относительно горизонтальной оси в обе стороны на угол 105° с помощью электрического привода.
Технический результат - разработанная печь является простой по конструкции, имеющей большой срок эксплуатации, позволяющей: использовать алюминиевую стружку, алюминиевый лом, снизить потери тепла в окружающею среду за счет теплоизоляции кожуха печи и торцевых стенок, вести процесс переплава на искусственной и естественной тяге с системой пылегазоочистки, что делает его экологически чистым, кроме того, совершать в процессе плавки вращательные движения относительно горизонтальной оси в обе стороны на угол 105° с помощью электрического привода.
Указанный технический результат достигается за счет того, что во вращающуюся барабанную плавильную печь для переработки отходов цветных металлов, содержащую цилиндрический корпус, горелочное устройство, загрузочное отверстие (окно), летку для слива расплава металла согласно предлагаемому изобретению, введен теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса, на который набивается слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы, в качестве горелочного устройства используется газовая четырехсмесительная инжекционная прямоугольная горелка, в которой в нижнем ряду размещены два смесителя с перфорированной полусферой, дающие пламя длиной 0,7 метра, а верхнем ряду находятся два смесителей с двенадцатью ребрами в конце смесителя на внутренней стороне, которые при горении газовоздушной смеси имеют пламя длиной 2,5 метра, при этом введен механизм поворота горелочного щита, кроме того, печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки для достижения экологически чистого процесса, в которую входят: камера смешения, дымосос, агрегат пылегазоочистки и картриджный фильтр, более того, печь в процессе плавки с помощью приводного механизма совершает вращательные движения относительно горизонтальной оси в обе стороны на угол 105°.
Введенный теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса позволяет снизить потери тепла в окружающую среду, а также позволяет дополнительно сохранять температуру металла в барабанной качающейся плавильной печи для переработки отходов цветных металлов (в дальнейшем печи). Срок службы печи увеличивается из-за использования муллитокорундовой набивной массы, которая имеет высокую огнеупорность и стойкость.
Более того, предлагаемая газовая четырехсмесительная инжекционная прямоугольной формы горелка содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, четыре смесителя, объединенных общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 26 градусов к их осям, причем нижние смесители представляют собой в верхней части трубу диаметром 62×10 мм и длиной 300 мм, содержат в нижней части устройства для окончательного перемешивания газовоздушной смеси, состоящее из рассекателя, выполненного в виде конуса, диска, втулки и перфорированной полусферы, а верхние смесители представляют собой трубу диаметром 90×10 мм, при этом смесители, детали к смесителям и литой стабилизирующий пламя туннель, надетый на объединяющую смесители газораспределительную камеру и на кожух горелки, изготовлены из жаростойкого чугуна ЧЮХШ. Стабилизирующий пламя туннель имеет наклонную перегородку, которая позволяет получить от нижних смесителей с перфорированной полусферой пламя, плавящее шихту, находящуюся ближе к горелке, а от двух верхних смесителей пламя, плавящее шихту, находящуюся в середине печи и ближе к дальней от горелке торцевой стенке. Жаростойкий чугун, используемый в качестве материала для изготовления смесителей, деталей к смесителям и литого стабилизирующего пламя туннеля, позволяет увеличить срок службы горелки и, естественно, печи. Номинальная тепловая мощность предлагаемой горелки 1,0 МВт.
Вместе с тем в конструкцию печи введен механизм поворота горелочного щита, состоящий из: колонны, внутри которой размещен вал, с возможностью поворота на угол 100° от гидроцилиндра, при этом на валу жестко закреплен кронштейн с приваренным к нему патрубком, по которому подается из газопровода газ в газовую четырехсмесительную инжекционную горелку, кроме того, на конце кронштейна приварен горелочный щит с горелкой. Введенный в конструкцию печи механизм поворота горелочного щита позволяет улучшить условия труда обслуживающему печь персоналу. Очень важным фактом является то, что механизм поворота горелочного щита позволяет быстро без разборки печи заменить износившуюся горелку, кроме того, через окно, в которое вставляется горелка производить легирование, рафинирование жидкого сплава, а также производить обработку флюсами. Кроме того, для увеличения производительности печи, увеличения объема выпуска металла можно производить загрузку шихты в печь через окно для горелки (при отведенной горелке) с помощью виброзагрузочной машины.
При этом вращающаяся барабанная плавильная печь для переработки отходов цветных металлов выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки, причем в агрегате пылегазоочистки производится очистка от вредных веществ, содержащихся в дымовых газах, а также от крупной и средней пыли, в картриджном фильтре от мелкой пыли. Картриджный фильтр имеет следующие технические характеристики; производительность по очищаемому газу 11000 м 3 /час; количество фильтровальных элементов 11 штук; количество клапанов продувки 6 штук; толщина теплоизоляции 30 мм; степень очистки - 96%; габариты 2800×2000×3400 мм. Работа на естественной тяге производится в случае ремонта отдельных агрегатов системы пылегазоочистки.
Введение в конструкцию печи перечисленных выше устройств, материалов и т.п. обеспечивает решение поставленной задачи.
Следует отметить, что загружать лом (допустим алюминиевый) в печь для плавки необходимо измельченным на измельчителе (шредере) и прошедшим магнитную сепарацию (для отделения чугуна и стали в виде втулок, вкладышей, толкателей, шпилек, пальцев и т.д., которые находятся в моторном ломе). В конструкторской части заявки на изобретение изображено:
на фиг.1 - вид печи сбоку и со стороны горелки;
на фиг.2 - футеровка печи;
на фиг.3 - газовая инжекционная горелка;
на фиг.4 - разрез А-А газовой инжекционной горелки;
на фиг.5 - агрегат пылегазоочистки;
на фиг.6 - картриджный фильтр;
на фиг.7 - вид печи в плане с разливочным и пылегазоочистным оборудованием.
Предлагаемая вращающаяся барабанная плавильная печь, далее печь, для переработки отходов цветных металлов, в основном алюминиевых ломов состоит из цилиндрического кожуха 1, сваренного из стального листа толщиной 8 мм. Торцовые стенки 2 кожуха 1 отъемные и крепятся двадцатью четырьмя болтами 3, двадцатью четырьмя гайками 4 и двадцатью четырьмя пружинными шайбами 5 фиг.1. В цилиндрической части кожуха 1 выполнено загрузочное окно 6, через которое производится загрузка шихты виброзагрузочной машиной 7 фиг.1, 7. Выпуск расплавленного металла производится через летку 8, расположенную в нижней торцевой стенке 2 печи. Летка 8 выполнена в быстросменном леточном кирпиче (не показан), который позволяет производить быстрый ремонт в случае его износа. Ремонт производится в течение 15-20 минут, при этом футеровка печи не разбирается.
К кожуху 1 печи крепятся два литых опорных кольца 9. Каждое опорное кольцо 9 имеет гладкую опорную поверхность. Кожух 1 печи в горизонтальном положении свободно лежит на четырех направляющих роликах 10. Направляющие ролики 10 имеют ось 11 и закреплены в четырех литых кронштейнах 12, которые смонтированы на опорах 13 литых кронштейнов 12, крепящихся к раме 14 печи. На одной оси 11 рядом с направляющим роликом 10 закреплено зубчатое колесо 15, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 16 привода. Рама 14 печи имеет внизу стальные опоры 17, на которых и стоит печь на бетонном полу 18 литейного цеха. Стальные опоры 17 закреплены в бетонном полу 18 фундаментными болтами (не показаны). Привод плавильной печи электрический и включает в себя: зубчатое колесо 16 привода, муфту 19, червячный редуктор 20 и электродвигатель 21. При загрузке плавильной печи шихтой рабочее окно 6 находится сбоку, во время плавки - вверху. Печь в процессе плавки с помощью электрического привода совершает вращательные движения относительно горизонтальной оси в обе стороны на угол 105°. При этом улучшается теплоотдача от футеровки металлу, кроме того, ускоряются процессы модифицирования, обработки флюсами и перемешивания металла в печи. Кроме того, для увеличения производительности печи, увеличения объема выпуска металла можно производить загрузку шихты в печь через окно для горелки (при отведенной горелке) с помощью второй виброзагрузочной машины 7.
Печь в торцевой стенке 2 кожуха 1 имеет горелочное устройство. В качестве горелочного устройства используется газовая четырехсмесительная инжекционная прямоугольная горелка 22, далее горелка, в которой в нижнем ряду размещены два смесителя с перфорированной полусферой, дающие пламя длиной 0,7 метра, а в верхнем ряду находятся два смесителя с двенадцатью ребрами в конце каждого смесителя на внутренней стороне, которые при горении газовоздушной смеси имеют пламя длиной 2,5 метра. Более того, предлагаемая горелка содержит стабилизирующий пламя туннель 23, огнеупорную набивную массу 24, четыре смесителя 25, объединенных общей сварной газораспределительной камерой 26, в каждом смесителе 25 просверлено четыре сопла 27 под углом 26 градусов к их осям, причем нижние смесители 25 представляют собой в верхней части трубу 28 диаметром 62×10 мм и длиной 300 мм фиг.3, 4. Каждый нижний смеситель 25 содержит в нижней части устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси, состоящее из рассекателя 29, выполненного в виде конуса, диска 30, втулки 31 и перфорированной полусферы 32, а верхние смесители 25 представляют собой трубу диаметром 90×10 мм. Рассекатель 29 имеет периферийные отверстия под углом 28 градусов к оси смесителя 25 для прохождения по ним газовоздушной смеси из камеры предварительного смешивания 33, кроме того, диск 30 имеет в центре отверстие, перфорированная полусфера 32 имеет ободок для фиксации, отверстия диаметром 2,5 мм в ней просверлены в разные стороны в шахматном порядке. К торцу газораспределительной камеры 26 приварен сварной стальной кожух 34, который служит для набивки горелки огнеупорной набивной массой 24. Газ в газораспределительную камеру 26 подается по штуцеру 35. Стабилизирующий пламя туннель 23 имеет наклонную перегородку 36, которая служит как направляющая и позволяет получить от нижних смесителей 25 с перфорированной полусферой 32 пламя, плавящее шихту, находящуюся ближе к горелке, а от двух верхних смесителей пламя, плавящее шихту, находящуюся в середине печи и ближе к дальней от горелке 22 торцевой стенке 2. При этом смесители 25, детали к смесителям и литой стабилизирующий пламя туннель 23, надетый на объединяющую смесители газораспределительную камеру 26 и на стальной кожух 34 горелки 22, изготовлены из жаростойкого чугуна ЧЮХШ. Жаростойкий чугун позволяет увеличить срок службы горелки и, естественно, печи.
В конструкцию печи введен механизм поворота горелочного щита 37, который представляет собой круглую стальную пластину диаметром 420 мм и толщиной 8 мм фиг.1. В горелочный щит 37 вварена по центру горелка 22. К фундаменту четырьмя анкерными болтами (не показаны) крепится колонна 38 механизма поворота горелочного щита 37. В колонне 38 поворачивается на угол 100° от гидроцилиндра 39 вал 40 с закрепленным на нем кронштейном 41 и приваренным к нему патрубком 42, по которому подается из газопровода 43 газ в горелку 22. Гидроцилиндр 39 жестко закреплен на опоре 44, а его шток 45 шарнирно соединен с тягой 46, которая приварена к кронштейну 41. К кронштейну 41 приварен горелочный щит 37. Газ по трубе 47 подается в горелку 22, где сгорает, а дымовые газы, образующиеся в процессе плавки, удаляются через зонд 48 в систему пылегазоочистки. Существенно отметить, что на виде сбоку (на фронтальном) механизм поворота горелочного щита 37 не показан фиг.1. Введенный в конструкцию печи механизм поворота горелочного щита позволяет улучшить условия труда обслуживающему печь персоналу. Очень важным фактом является то, что механизм поворота горелочного щита 37 позволяет быстро без разборки печи заменить износившуюся горелку, кроме того, через окно, в которое вставляется горелка производить легирование, рафинирование жидкого сплава, а также производить обработку флюсами.
Печь футеруется шамотным легковесным кирпичом марки ШЛ 0,9 клин ребровый изделие №44, 45.
В качестве связующего вещества применяется огнеупорный раствор, состоящий из огнеупорной глины (20%), шамотного порошка (75%), жидкого стекла (3%) и фоскона (алюмохромофосфатная смесь, 2%) фиг.2. Толщина швов 1-2 мм, термокомпенсационные швы не выкладываются. Для футеровки кожух 1 снимается с катков 10, ставится в вертикальное положение, отвинчивается одна торцовая стенка 2. Сначала на кожух 1 укладывается теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона 49, далее на него футеруется слой шамотного легковеса 50. Введенный теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона 49 и слоя шамотного легковеса 50, позволяет снизить потери тепла в окружающую среду, а также позволяет дополнительно сохранять температуру металла в печи. На слой шамотного легковеса 50 набивается по шаблону слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы 51. Теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона 49, укладывается на огнеупорный состав, состоящий из огнеупорной глины 30%, шамотного порошка 62%, жидкого стекла 5%, фоскона. Стойкость футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы 51 сравнительно велика - более 690 плавок. Срок службы печи увеличивается из-за использования муллитовой безусадочной набивной массы, которая имеет высокую огнеупорность и стойкость.
Печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки для достижения экологически чистого процесса. Система пылегазоочистки двухступенчатая. В первую ступень входят: камера смешения 52, дымосос 53, агрегат пылегазоочистки 54. Во вторую ступень - картриджный фильтр 55. Работа на естественной тяге производится в случае ремонта отдельных агрегатов системы пылегазоочистки. Для разбавления дымовых газов воздухом цеха с целью снижения температуры до 150-170°C перед подачей их в дымосос 53 устанавливается камера смешения 52, которая имеет два шибера: шибер 56 регулирует тягу (разряжение в печи), шибер 57 регулирует подачу цехового воздуха. В системе пылегазоочистки установлен дымосос ДН-9у поз.53, который подает разбавленные воздухом дымовые газы в агрегат пылегазоочистки 54. Агрегат пылегазоочистки 54 представляет собой сборный стальной цилиндрической формы корпус 58, в нижней части которого имеется поворотная загрузочная решетка 59 с отверстиями. Выше загрузочной решетки 59 расположен загрузочный патрубок 60. В верхней части цилиндрического корпуса 58 размещены вращающиеся рукавные фильтры, которые улавливают пылевидные частицы из дымовых газов (не показаны). Вверху агрегата пылегазоочистки 54 размещен привод вращения рукавных фильтров, состоящий из электродвигателя 61, червячного редуктора 62 и тарелки 63.
В верхней части цилиндрического корпуса 58 на раме 64 размещена воздуходувка 65 с электродвигателем, обслуживающая площадка 66 опирается на четыре опоры 67 и имеет слева лестницу 68. Отработанный адсорбент и пыль собираются в конусной части 69 цилиндрического корпуса 58. Очищаемые газы из печи подаются в агрегат пылегазоочистки 54 через патрубок 70. Принцип работы агрегата пылегазоочистки 54 заключается в следующем: из печи дымовые газы нагнетаются дымососом ДН-9у поз.53 в патрубок 70 и под давлением проходят слой адсорбента, при этом образуется «кипящий слой», в результате чего вредные вещества, находящиеся в дымовых газах, адсорбируются гашеной известью, селикагелем и активированным углем. После очистки дымовых газов от вредных веществ они очищаются от пыли во вращающихся рукавных фильтрах, находящихся в верхней части цилиндрического корпуса 58. Очищенные газы воздуходувкой 65 нагнетаются в картриджный фильтр 55. Отработанный адсорбент выгружается через нижнюю горловину 71 цилиндрического корпуса в металлическую емкость и увозится в отвал. Для удаления пыли на вращающихся рукавных фильтрах используется сжатый воздух давлением 0,6 МПа, который подается от заводской компрессорной станции. Основные технические характеристики агрегата пылегазоочистки:
| - производительность по очищаемому газу | 6000 м 3 /час; |
| - площадь поверхности фильтрования | 11,7 м 2 ; |
| - количество рукавных фильтров | 7 шт; |
| - толщина слоя адсорбента | 0,35 м; |
| - степень очистки по фтористому водороду | 62%; |
| - степень очистки по окиси меди | 84%; |
| - степень очистки по окиси углерода | 86%; |
| - степень очистки по окиси азота | 84%; |
| - степень очистки по окиси алюминия | 82%; |
| - степень очистки по пыли | 90%; |
| - температура очищаемого газа | от 20 до 100°C; |
| - температура наружной поверхности аппарата | от 45 до 60°C; |
| - уровень звука не более | 80 ДБА. |
Вторая ступень очистки от пыли включает в себя картриджный фильтр 55. Картриджный фильтр 55 сварен из листовой стали, имеет корпус 72, внутри которого размещены 11 картриджи (не показаны) для улавливания мелкой пыли. К корпусу 72 картриджного фильтра 55 в нижней части крепится бункер 73 для сбора мелкой пыли, а для удаления мелкой пыли из бункера 73 предусмотрен шнековый транспортер 74. В бункере 73 имеются два лючка 75. Корпус 72 картриджного фильтра 55 с бункером 73 опирается на четыре опоры 76, с боковой стороны корпуса 72 расположен входной патрубок 77, а с торцевой стороны корпуса 72 приварен выходной патрубок 78. Пыль с картриджей удаляется импульсом сжатого воздуха давлением 6 ати, подаваемого от компрессорной станции по трубе в шесть клапанов продувки 79. Для проведения обслуживания и ремонта картриджного фильтра предусмотрена нижняя 80 и верхняя 81 обслуживающие площадки и лестница 82. Картриджный фильтр 55 имеет следующие технические характеристики; производительность по очищаемому газу 11000 м 3 /час; количество фильтровальных элементов 11 штук; количество клапанов продувки 6 штук; толщина теплоизоляции 30 мм; габариты 2800×2000×3400 мм. Степень очистки - 96%.
Принцип работы картриджного фильтра 55 основан на улавливании пыли картриджами при прохождении через них дымовых газов. При осаждении пыли поры в картриджах постепенно уменьшаются. Основная масса пыли не проникает в картриджи, а оседает на них.
По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности картриджей возрастает сопротивление движению дымовых газов и снижается пропускная способность картриджного фильтра 55, во избежание чего предусмотрена регенерация запыленных картриджей импульсом сжатого воздуха. Очищенные дымовые газы после прохождения картриджного фильтра 55 поступают в дымовую трубу 83. Существенно отметить, что печь может работать как на искусственной тяге, так и на естественной тяге. За зонтом 48 газоход 84 раздваивается: одна ветвь 85 (работа на естественной тяге) имеет два шибера 86, 87 и идет на дымовую трубу 83, другая - на камеру смешения 52, дымосос 53, агрегат пылегазоочистки 54 и, далее, на дымовую трубу 83 фиг.7. Ветвь боровка, идущая к дымососу, имеет перед дымовой трубой 83 шибер 88. Регулировка шиберами производится не так часто, поэтому для их обслуживания используется приставная лестница. Выплавленный металл разливается из печи по поворотному желобу 89 в изложницы, закрепленные на разливочной карусели 90. Печь работает на естественной тяге следующим образом.
Печь после футеровки прокаливается. Измельченная на шредере шихта проходит магнитную сепарацию и подается в виброзагрузочную машину 7, печь оператором наклоняется в сторону виброзагрузочной машины 7, при этом рабочее окно 6 печи должно встать напротив загрузочного лотка виброзагрузочной машины 7. Оператор включает привод перемещения виброзагрузочной машины 7 вперед, виброзагрузочная машина 7 перемещается по рельсовому пути 91 к печи и ее лоток входит в рабочее окно 6 печи. Включается механизм вибрации виброзагрузочной машины 7 и шихта по лотку падает в предварительно прокаленную печь. После загрузки шихты виброзагрузочная машина 7 подается по рельсам 91 назад, а печь поворачивается в исходное положение. Для увеличения производительности печи, увеличения объема выпуска металла можно производить загрузку шихты в печь через окно для горелки (при отведенной горелке) с помощью второй виброзагрузочной машины 7 одновременно. При этом шиберы 86 и 87 на газоходе 85 открыты, а шиберы 56, 57, 88 закрыты. Пламя горелки 22 нагревает лом в печи до температуры плавления. Металл плавится и накапливается в печи. После полного расплавления загруженного в печь лома, горелка 22 плавильщиком металла отводится, забрасывается в печь через окно, где находилась горелка, флюс, после обработки флюсом жидкого металла и подтверждения лабораторией спектрального анализа марки получаемого сплава, открывают летку 8 и жидкий металл течет по желобу 89, заполняя изложницы, находящиеся на разливочной карусели 90. После разливки жидкого металла, печь поворачивают и по носку рабочего окна 6 шлак скачивают в шлаковню 92.
При работе печи на искусственной тяге, когда шиберы 86, 87 на газоходе 85 закрыты, а шиберы 56, 57 и 88 открыты, продукты горения, пройдя камеру смешения 52, разбавляются в ней воздухом цеха, далее дымососом 53 подаются в агрегат пылегазоочистки. Дымовые газы проходят в них очистку от вредных соединений в «кипящем слое», а во вращающихся рукавных фильтрах происходит их очистка от крупной и средней пыли. Далее воздуходувка 65 подает их в корпус 72 картриджного фильтра 55, в котором они очищаются от мелкой пыли и удаляются в дымовую трубу 83.
Работа печи на естественной тяге осуществляется в случае, если позволяют размеры санитарно-защитной зоны предприятия, а также при проведении ремонтно-профилактических работ системы пылегазоочистки.
Итак, предлагаемая печь является простой по конструкции, используется для переработки (переплава) отходов цветных металлов, в частности для переработки алюминиевых ломов, введенные в конструкцию элементы, устройства позволяют снизить выбросы вредных газов в атмосферу, уменьшить потери тепла в окружающую среду, а также увеличить срок ее эксплуатации.
1. Вращающаяся барабанная плавильная печь для переработки отходов цветных металлов, содержащая цилиндрический корпус, горелочное устройство, загрузочное окно, летку для слива расплава металла, отличающаяся тем, что она снабжена горелочным щитом с механизмом его поворота, приводным механизмом для обеспечения вращательного движения печи относительно горизонтальной оси в обе стороны на угол 105° и теплоизоляционным слоем, состоящим из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса, на который набит слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы, при этом горелочное устройства выполнено в виде газовой четырехсмесительной инжекционной прямоугольной горелки, в которой в нижнем ряду размещены два смесителя с перфорированной полусферой, обеспечивающие пламя длиной 0,7 метра, а в верхнем ряду находятся два смесителя с двенадцатью ребрами в конце смесителя на внутренней стороне, обеспечивающие пламя длиной 2,5 метра, при этом печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки, включающей камеру смешения, дымосос, агрегат пылегазоочистки и картриджный фильтр.
2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что механизм поворота горелочного щита содержит колонну, внутри которой размещен вал, с возможностью поворота на угол 100° от гидроцилиндра, жестко закрепленный на валу кронштейн с приваренным к нему патрубком для подачи из газопровода газа в газовую четырехсмесительную инжекционную горелку и приваренный на конце кронштейна горелочный щит, при этом механизм поворота горелочного щита выполнен с возможностью загрузки шихты в печь через окно для горелки при отведенной горелке посредством виброзагрузочной машины.
3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что газовая четырехсмесительная инжекционная прямоугольной формы горелка содержит стабилизирующий пламя туннель, огнеупорную набивную массу, четыре смесителя, объединенные общей сварной газораспределительной камерой, в каждом смесителе просверлено четыре сопла под углом 26 градусов к их осям, причем нижние смесители представляют собой в верхней части трубу диаметром 62×10 мм и длиной 300 мм, а в нижней части содержат устройство для окончательного перемешивания газовоздушной смеси, состоящее из рассекателя, выполненного в виде конуса, диска, втулки и перфорированной полусферы, а верхние смесители представляют собой трубу диаметром 90×10 мм, при этом смесители, детали к смесителям и литой стабилизирующий пламя туннель, надетый на объединяющую смесители газораспределительную камеру и на кожух горелки, изготовлены из жаростойкого чугуна ЧЮХШ.
4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что картриджный фильтр выполнен с возможностью обеспечения производительности по очищаемому газу 11000 м 3 /час, имеет 11 фильтровальных элементов, 6 клапанов продувки, толщину теплоизоляции 30 мм, степень очистки - 96% и габариты 2800×2000×3400 мм.
Похожие патенты:
Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания.
Изобретение относится к наклонному вращающемуся реактору для сжигания твердых бытовых и промышленных отходов и сушки сыпучих материалов. Реактор содержит установленный на неподвижной опоре с возможностью вращения цилиндрический корпус, в нижней части которого выполнено не менее двух отверстий для разгрузки материала с заслонками, выполненными с возможностью раскрытия в своем нижнем положении и закрытия в своем верхнем положении относительно вертикали под действием собственного веса при вращении реактора.
Изобретение относится к печам для плавки металлосодержащих отходов и нанесения металлических покрытий термодиффузионным методом и может быть использовано для извлечения цветных металлов из смесей и оксидов и обработки поверхностей деталей.
Изобретение относится к технологии обжига строительных материалов и может быть использовано при производстве керамзита. Способ обжига керамзита во вращающейся печи включает задание требуемых значений температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны нагрева, и температуры в точке, соответствующей середине зоны вспучивания, определение температуры в точке, соответствующей концу зоны нагрева, и температуры в точке, соответствующей середине зоны вспучивания, определение разности между требуемым и имеющимся значением температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны нагрева, формирование в функции величины разности этих температур управляющего воздействия на привод ленточного питателя, определение разности между требуемым и имеющимся значением температуры керамзита в точке, соответствующей середине зоны вспучивания, формирование в функции величины разности этих температур управляющего воздействия на горелку печи, дополнительно задают требуемое значение температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны сушки, определяют температуру в точке, соответствующей концу зоны сушки, определяют разность между требуемым и имеющимся значением температуры керамзита в точке, соответствующей концу зоны сушки, формируют в функции величины разности этих температур управляющее воздействие на привод вращения печи. Изобретение также относится к устройству для обжига керамзита. Технический результат - повышение качества керамзита, в том числе и его прочности, сокращение количества технологического отхода при производстве керамзита, стабилизация процесса обжига. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к конструкции летки доменной печи для производства чугуна. Устройство содержит жаропрочные кирпичи, расположенные вдоль внутренней стороны кожуха печи, цилиндрический корпус, проходящий через кожух печи и обращенный к жаропрочным кирпичам, и кольцевой уплотнительный узел, расположенный на конце корпуса рядом с жаропрочными кирпичами и содержащий уплотнитель корпуса. При этом уплотнитель корпуса расположен с обеспечением воздухонепроницаемого уплотнения корпуса по его периферии, а уплотнитель кирпичей - с обеспечением воздухонепроницаемого уплотнения кирпичей по всей периферии между жаропрочными кирпичами и уплотнительным узлом. Изобретение направлено на исключение утечки газа при выпуске жидкого чугуна. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к роторной наклонной печи для переработки алюминиевых ломов. Печь содержит футерованный корпус с опорным кольцом, которое оперто на два ролика, горелочный щит с закрепленной на нем газовой инжекционной горелкой с одиннадцатью смесителями, поворотную футерованную чашу с двумя футерованными желобам, привод вращения печи и привод подвода-отвода горелочного щита. Футерованный корпус имеет теплоизоляционный слой, состоящий из теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого фетра и слоя шамотного легковеса, на который набит слой футеровки из муллитокремнеземистой набивной массы с корочкой гарнисажа. Горелка содержит устройство регулирования расхода воздуха, установлена с наклоном 20° к оси футерованного корпуса с возможностью подачи газа к горелке по трубе, приваренной к кронштейну, закрепленному на поворотной колонне. Печь имеет смонтированную на тележке поворотную футерованную чашу с двумя футерованными желобам, причем один из двух футерованных желобов имеет снизу прикрепленный к нему желоб, который может перемещаться снизу верхнего для увеличения или уменьшения длины состыкованных желобов, тележка перемещается по рельсам к футерованному корпусу и обратно с помощью электропривода, поворотную раму, в рабочем положении опертую на переднюю и заднюю опоры поворотной рамы, печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с двухступенчатой установкой пылегазоочистки для достижения экологически чистого процесса. Обеспечивается увеличение срока службы печи, снижение потерь тепла и вредных выбросов в атмосферу. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к обжиговым печам непрерывного действия для термической обработки материала при контролируемой газовой атмосфере и температуре нагрева в режиме непрерывной работы и постоянном перемешивании материала, в частности к шнеко-трубчатой печи. Шнеко-трубчатая печь содержит теплоизоляционный корпус, электронагреватели, трубу-реторту, оснащенную загрузочной и разгрузочной течками, патрубком для подачи/забора воздуха и аптейком; шнек, расположенный внутри трубы-реторты и выполненный с возможностью вращения от электропривода; газоход, систему пылеулавливания и систему КИП, при этом труба-реторта выполнена диаметром в 1,4-2,5 раза больше диаметра шнека с формированием надшнекового пространства внутри трубы-реторты. Шнеко-трубчатая печь может быть выполнена двух-, трех- или четырехступенчатой. Обеспечивается возможность обработки как порошковых, так тонкодисперсных материалов с влажностью до 70% абс. и содержанием выгораемых и легколетучих компонентов от 5 до 95%, при этом пылевынос составляет ~0,5% от загрузки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к вращающейся плавильной печи для переработки отходов цветных металлов, в частности алюминиевого лома. Печь содержит цилиндрический корпус, футеровку, имеющую теплоизоляционный слой, состоящий из трех слоев гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса, на который набит слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы с корочкой гарнисажа, два загрузочных отверстия, выполненных в передней и задней торцевых стенках печи, летку для слива расплава металла и летку для слива шлака, и горелочное устройство, отличающаяся тем, что горелочное устройство выполнено в виде двух газовых инжекционных цилиндрических горелок, закрепленных в крышках, закрывающих загрузочные отверстия, при этом каждая из упомянутых горелок имеет двенадцать смесителей, пять из которых снабжены насадками, размещены вверху по месту установки в крышках загрузочных отверстий печи с обеспечением пламени длиной 2,4 м, а семь смесителей без насадок выполнены с возможностью обеспечения при горении газовоздушной смеси пламени длиной 1,5 м, при этом печь имеет смонтированные на тележке два поворотных футерованных желоба с приваренными футерованными чашами и с возможностью перемещения их на тележке по рельсам к летке для слива расплава металла и обратно с помощью электропривода, а в каждой крышке, закрывающей загрузочное отверстие, выполнен газоход, причем печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с двухступенчатой системой пылегазоочистки, обеспечивающей экологически чистый процесс и включающей камеру смешения, дымосос, двухсекционный агрегат газоочистки и блок циклонов. Обеспечиваются малые потери тепла, повышение производительности и увеличение срока эксплуатации печи. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к способу первичной обработки сырья, используемого в технологии производства фосфорной кислоты. Способ включает следующие этапы: (1) первичная обработка сырья, (2) заготовка внутренней сферы гранул, (3) формование композитных окатышей, (4) восстановление композитных окатышей по печному методу и (5) гидратация и поглощение фосфора. Технический результат заключается в обеспечении энергосберегающего, экологически безопасного и высокоэффективного процесса, позволяющего получить фосфорную кислоту высокого качества. 12 з.п. ф-лы, 20 ил.
Изобретение относится к вращающейся барабанной плавильной печи для переработки отходов цветных металлов, в частности алюминиевых ломов. Печь содержит цилиндрический корпус, горелочное устройство, загрузочное окно, летку для слива расплава металла, теплоизоляционный слой, состоящий из трех листов гибкого теплоизоляционного стекловолокнистого муллитокремнеземистого картона и слоя шамотного легковеса, на который набит слой футеровки из муллитовой безусадочной набивной массы, горелочное устройство выполнено в виде газовой четырехсмесительной инжекционной прямоугольной горелки, в которой в нижнем ряду размещены два смесителя с перфорированной полусферой, а в верхнем ряду находятся два смесителя с двенадцатью ребрами в конце смесителя на внутренней стороне. Печь имеет механизм поворота горелочного щита, с возможностью загрузки шихты в печь через окно для горелки при отведенной горелке, приводной механизм для вращения печи относительно горизонтальной оси в обе стороны на угол 105, систему пылегазоочистки, содержащую камеру смешения, дымосос, агрегат пылегазоочистки и картриджный фильтр. Обеспечивается простота конструкции, увеличивается срок эксплуатации, снижаются выбросы вредных газов в атмосферу. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Теоретическая сущность процесса
Сущность горновой плавки заключается в обработке смеси богатого сульфидного свинцового концентрата с твердым топливом струей сжатого воздуха. При этом происходит частичный обжиг PbS с образованием РbО и PbSO 4 и реакции взаимодействия между PbS и продуктами его окисления - РbО и PbSO 4 . Обжиг и реакционная плавка проводятся одновременно; кроме того, часть свинца восстанавливается углеродом топлива.
Реакция обжига PbS и ее тепловой эффект следующий:
2PbS + ЗО 2 = 2РbO + 2SO 2 + 201 360 кал(8450 кдж),(1)
приведенная реакция является суммарной, так как процесс окисления сульфида свинца протекает в несколько ступеней;
2РbО + 2SO 2 + О 2 = 2PbSO 4 + 183 400 кал(7680 кдж).(2)
Заметные количества сульфата свинца образуются при окислении сульфида уже при 200-300°С, процесс протекает крайне медленно.
После частичного обжига шихта содержит в твердом состоянии следующие химические соединения свинца: PbS, РЬО и PbSO 4 . При нагревании этих веществ, взятых в определенном соотношении, протекают следующие реакции:
PbS + 2РЬ0 = ЗРЬ + SO 2 - 52 540 кал(2200 кдж), (3)
PbS + PbSO 4 = 2Pb + 2SO 2 - 97 380 кал(4070 кдж). (4)
При определенных температуре и давлении SO 2 наступает химическое равновесие: реакции протекают с одинаковой скоростью в обоих направлениях. При повышении температуры равновесие нарушается, и реакции идут слева направо в сторону образования РЬ и SO 2 . Таким образом, повышение температуры полезно для реакционной плавки, так как при этом возрастает выход металлического свинца и ускоряется обжиг PbS. Но как для обжига (во избежание комкования), так и для самой реакционной плавки шихту необходимо сохранять в твердом состоянии. Поэтому процесс реакционной плавки осуществляется при температурах не выше 800-850°С. При более высоких температурах РbО расплавляется, происходит расслаивание по плотности, отчего нарушается контакт между сульфидом и окислом свинца в вытапливание свинца прекращается.
Избыточная окись свинца восстанавливается за счет С и СО по реакциям:
РbО + С = Рb + СО; (5)
РbО + СО = Рb + СО 2 . (6)
Для осуществления этих реакций в шихту горновой плавки вводят некоторое количество углеродистого топлива. Обычно это коксовая мелочь в количестве 4-10% от веса шихты. Чем интенсивнее процесс и чем больше в шихте содержится сульфидной серы, тем меньше требуется топлива для горновой плавки.
Оптимальная крупность кокса от 5 до 15мм.Более крупные частицы кокса способствуют сегрегации шихты, а более мелкие выносятся с пылью.
Короткобарабанная печь представляет собой стальной клепанный кожух, футерованный высокоглиноземистым кирпичом состава, %: 65-70 А1 2 О 3 ; 20-25 SiO 2 ; 3TiO 2 ; 5Fe 2 O 3 ; 0,5СаО. Между кожухом печи и огнеупорной футеровкой находится утрамбованный слой пластической глины толщиной 50 ммна случай расширения футеровки при ее нагревании.
Плавка осуществляется прерывно, каждая операция длится около 4 ч. Загрузив несколько тонн шихты, короткобарабанную печь вращают со скоростью 0,5-1,0 об/мини энергично подогревают сжигаемой угольной пылью до температуры интенсивного протекания реакции (1100°С). Печь может вращаться в двух противоположных направлениях. Благодаря вращению осуществляется хороший контакт между сульфидами и окислами свинца, необходимый для успешной реакционной плавки. Топочные газы проходят котел-утилизатор и фильтруются в мешочных фильтрах.
К концу плавки ее продукты (свинец, шпейза, штейн, шлак) хорошо разделяются по плотности в печи с глубокой ванной и выпускаются раздельно.