АГРЕГАТ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ОБЕДНЕНИЯ ШЛАКОВЫХ РАСПЛАВОВ Российский патент 1996 года по МПК F27B17/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к пирометаллургическому обеднению шлаковых расплавов, содержащих цветные металлы.

В настоящее время обеднение шлаковых расплавов осуществляется либо в выносных обогреваемых агрегатах для отстаивания шлака-отстойниках, либо в электрических, фьюминговых печах или горизонтальных конвертерах (Ванюков А. В. Зайцев В. Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. М. Металлургия, 1969, с. 360 370).

К недостаткам данных агрегатов следует отнести низкую производительность процесса и степень извлечения металлов из шлака при высокой его энергоемкости. Это связано, с тем, что указанные агрегаты работают в периодическом режиме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является печь для переработки шлаков, содержащая реакционную камеру с подом, сводом, стенами, газоходом, фурмами для подачи дутья, перегородку, разделяющую реакционную камеру на загрузочную и барботажную зону, установленную с образованием окна между подом и перегородкой для перетока расплава, загрузочное устройство и устройства для выпуска продуктов обеднения (авт. св. N 759826, кл. F 27 B 17/00, 1976).

К недостаткам данной конструкции печи следует отнести сложность узла загрузки шлака, связанную с подачей и распылением расплава, что исключает загрузку твердого шлака и других материалов. Кроме того, установка фурм над расплавом не обеспечивает интенсивный массообмен в объеме реакционной камеры. Загрузка твердого восстановителя здесь не эффективна из-за слаборазвитой поверхности контакта шлакового расплава с твердым восстановителем.

Задача изобретения создание высокопроизводительного агрегата по переработке жидких и твердых шлаков с глубоким их обеднением путем отгонки ценных составляющих в газовую фазу и извлечения металлов в донный продукт.

Это достигается тем, что агрегат для переработки шлаков, содержащий реакционную камеру с подом, сводом, стенами, газоходом, фурмами для подачи дутья, перегородку, разделяющую реакционную камеру на загрузочную и барботажную зоны, установленную с образованием окна между подом и перегородкой, устройства для загрузки шлака и выпуска продуктов обеднения, по предлагаемому изобретению снабжен устройством для подачи твердых материалов, размещенным на своде, перегородка установлена с образованием окна между сводом и перегородкой при этом отношении площадей барботажной и загрузочной зон составляет 1,2 4,0, а расстояние от осей фурм до подины 2 18 калибров сопла фурмы.

На фиг. 1 изображен предлагаемый агрегат, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Агрегат содержит реакционную камеру 1 для расплава с сифонами 2 и 3 для ввода и вывода расплава из агрегата, разделенную перегородкой 4 на барботажную 5 и загрузочную 6 зоны с образованием окон между подом и перегородкой и между перегородкой и сводом. В барботажной зоне установлены погрузные фуpмы 7 для ввода газообразного восстановителя. В верней части реакционной камеры расположены загрузочное приспособление 8 для ввода твердых материалов, например, восстановителя или твердого шлака в загрузочную зону и газоход 9 для отвода газов. Шпуровое отверстие 10 реакционной камеры 1 служит для выпуска обогащенной жидкой фазы из агрегата.

Агрегат работает следующим образом.

Перерабатываемый шлак заливается в предварительно разогретый агрегат посредством сифона 2 при одновременной подаче дутья через фурмы 7 барботажной зоны 5.

По мере заполнения реакционной камеры 1 расплавом шлака, уровень ванны в барботажной зоне вследствие подачи дутья через фурму 7 повышается. Образуется восходящий газошлаковый поток, который затем сливается через окно между сводом и перегородкой 4 в загрузочную зону 6, обеспечивая нисходящий шлаковый поток в зоне загрузки твердых материалов, подаваемых через загрузочное устройство 8. Таким образом, реализуется направленная циркуляция расплава в агрегате, вовлечение в циркулирующий поток расплава загружаемого твердого материала, его плавка и многократное прохождение расплава с восстановителем через барботажную и загрузочную зоны до выхода его из агрегата, тем самым обеспечивая глубокое обеднение шлака по цветным металлам как за счет отгонки их в газовую фазу, так и осаждения в донный продукт.

Выпуск из агрегата обедненного шлака производится посредством сифона 3. Обогащенный продукт жидкая металлизированная сульфидная фаза выдается через шпуровое отверстие 10. Газы удаляются с помощью газохода 9.

Заявляемое соотношение площадей горизонтальных сечений барботажной и загрузочной зон на уровне фурм, равное 1,2 4,0, обеспечивает массовую скорость циркулирующего расплава, необходимую для вовлечения в него кусков восстановителя, объемная плотность которого меньше плотности шлакового расплава. Согласно расчета, а также исследований на модели и опытной установке скорость движения расплава при соотношении указанных площадей 1,2 составит более 0,2 м/с. При увеличении соотношения площадей горизонтальных сечений барботажной и загрузочной зон более 4,0 скорость циркуляции расплава практически не возрастает.

Установка фурм для ввода газообразного восстановителя в барботажной зоне на расстоянии от подины агрегата, равном 2 18 калибров сопла фурмы, является оптимальным, поскольку предотвращает образование настылей шлака на подине (при расстоянии оси фурм от подины ≅ 18), или исключает механическое размывание ее газовой струей (при расстоянии оси фуpм от подины ≥ 2).

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано при обеднении шлакового расплава, содержащего легковозгоняемые металлы (цинк, олово и др.). Агрегат может работать в режиме непрерывной плавки и обеднения твердого шлака.

При этом восстановление металлов и их отгонка осуществляются как газообразным восстановителем, вводимым посредством фурм и получаемым дополнительно в реакционной камере при газификации твердого восстановителя, так и на поверхности последнего. Обеднение расплава шлака осуществляется также за счет промывки шлака металлизированной фазой при постоянном науглероживании этой фазы твердым восстановителем.

Сущность изобретения: в агрегате, содержащем емкость для расплава, снабженную каналами для ввода и вывода расплава, крышку емкости с расположенными на ней патрубком для отсоса газов и загрузочным приспособлением для твердых материалов, емкость разделена перегородкой с окном в нижней ее части на реакционную и загрузочную зоны, отношение площадей которых составляет 1,2 - 4,0, причем в реакционной зоне установлены формы для ввода восстановительного газа на расстоянии от подины, равном 2 - 18 калибров сопла фурмы. 2 ил.

Агрегат для обеднения шлаковых расплавов цветных металлов, содержащий реакционную камеру с подом, сводом, стенами, газоходом, фурмами для подачи дутья, перегородку, разделяющую реакционную камеру на загрузочную и барботажные зоны, установленную с образованием окна между подом и перегородкой, устройства для загрузки шлака и выпуска продуктов обеднения, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подачи твердых материалов, размещенным на своде, перегородка установлена с образованием окна между сводом и перегородкой, отношение площадей барботажной и загрузочной зон составляет 1,2-4,0 и расстояние от осей фурм до подины составляет 2-18 калибров сопла фурмы.