ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХОКИСИ СУРЬМЫ Российский патент 2006 года по МПК F27B3/02 C22B30/02 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения трехокиси сурьмы.

Известна печь для получения трехокиси сурьмы, содержащая корпус, подину, свод с расположенными в нем каналами для подачи воздуха, причем эти каналы расположены в передней стенке печи и выходят к поверхности расплавленного металла. Газы, несущие трехокись сурьмы, выводятся из печи и в газоходе смешиваются с подсасываемым воздухом, затем по газоходу транспортируются в систему пылеулавливания. Печь содержит также устройства для загрузки и выпуска расплава (Шиянов А.Г. Производство сурьмы. - М.: Металлургия, 1961, с.157-160).

Недостатками этой печи являются невысокая производительность и значительный расход электроэнергии на обогрев и возгонку трехокиси сурьмы. При этом из-за протекания побочных реакций окисления сурьмы до высших валентных форм получают сравнительно низкое качество товарной трехокиси сурьмы.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является печь для получения трехокиси сурьмы, содержащая корпус, подину, свод, расположенный на расстоянии 0,75-2,0 м от подины и соединенный с газоходом, устройства для загрузки металла и выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха, установленные на своде печи, при этом суммарная площадь отверстий фурм составляет 0,001-0,35 площади пода, а общее количество фурм определяется в зависимости от площади подины и коэффициента пересчета, числовое значение которого составляет 0,55-0,74 м² (Патент RU №2096705, МПК F 27 D 3/02, 1997).

Однако эта печь обеспечивает хорошее качество товарной трехокиси сурьмы только в начальный период ее эксплуатации. Так как при ведении процесса в автогенном режиме, за счет подачи холодного компрессорного воздуха происходит наряду с возгонкой трехокиси сурьмы образование высших нелетучих окислов сурьмы, которые осаждаются над расплавом на своде, на внутренних стенках и на горловине печи. Окисление металлической сурьмы является единственным источником, за счет которого поддерживается автогенность процесса, что приводит к значительному перепаду температуры в печном пространстве и осаждению возгонов трехокиси сурьмы на холодных стенках и горловине печи. Поэтому через 2-3 суток горловина печи зарастает практически на две третьих, что нарушает нормальный режим процесса получения трехокиси сурьмы. И как следствие снижается качество товарной трехокиси сурьмы, изменяется ее цвет: из ярко белой она становится в начале белой с серым оттенком, а затем темно-серой.

Кроме того, из-за резкого сужения проходного отверстия горловины значительно возрастает сопротивление при эвакуации газов и возгонов трехокиси из печного пространства и они начинают выходить наружу из неплотностей в печи (загрузочные устройства, заливочный желоб и т.д.), процесс образования высших окислов сурьмы начинает преобладать над процессом окисления сурьмы до трехокиси сурьмы. Зеркало металлического расплава покрывается пленкой из "нелетучих" высших окислов сурьмы, на боковых стенках печи образуются наросты. Вследствие этого приходится останавливать, охлаждать и проводить очистку горловины и боковых стен печи от наростов высших окислов сурьмы, все это резко снижает извлечение сурьмы и золота в товарные продукты, при этом снижается среднемесячная производительность печи и соответственно технико-экономические показатели получения трехокиси сурьмы.

Технический результат изобретения направлен на повышение качества получаемого товарного продукта и производительности печи, а также извлечение сурьмы и золота в товарные продукты.

Технический результат изобретения достигается тем, что печь для получения трехокиси сурьмы содержит корпус, подину, свод, устройства для загрузки металла и выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха, газоход для отвода отходящих газов и возгонов трехокиси сурьмы и устройство для разогрева печи, выполненное в виде газовой горелки, закалочную камеру, Внутренняя поверхность закалочной камеры соединена с газоходом и через съемную горловину с окном свода печи. Окно, в свою очередь, снабжено переходным фланцем. Между съемной горловиной и переходным фланцем установлены вставки. Закалочная камера со стороны торца и в верхней своей части снабжена патрубками для подсоса атмосферного воздуха, верхние из которых выполнены с поворотными заслонками. Устройство для разогрева печи - газовая горелка - снабжено огнеупорной форкамерой и используется в качестве обдувочной фурмы, причем площадь сечения устья форкамеры равна 0,4-0,8 площади свободного сечения съемной горловины, а площадь свободного сечения горловины равна 0,06-0,18 площади подины.

Печь может содержать три продувочные фурмы, при этом одна фурма - вертикальная - расположена на своде соосно с горелкой на расстоянии 300-400 мм от устья форкамеры горелки, а две другие фурмы - наклонные - установлены возле противоположной торцевой стенки печи под углом 45° к подине, причем устья наклонных фурм удалены от подины на 400-550 мм.

Площадь свободного сечения съемной горловины может быть выполнена в форме квадрата, а внутри по углам горловины установлены графитовые вставки, причем их поверхность в зоне контакта с отходящими газами составляет 0,25 площади горловины.

Между торцовыми поверхностями съемной горловины и переходным фланцем окна свода печи выполнен щелевой зазор, который составляет 5-6 мм для прохода атмосферного воздуха в закалочную камеру.

Отличительными признаками от прототипа является то, что печь снабжена закалочной камерой, внутренняя поверхность которой соединена с газоходом и через съемную горловину с окном свода печи, которое, в свою очередь, снабжено переходным фланцем, при этом между съемной горловиной и переходным фланцем размещены вставки, при этом закалочная камера со стороны торца и в верхней своей части снабжена патрубками для подсоса атмосферного воздуха, верхние из которых выполнены с поворотными заслонками, при этом устройство для разогрева печи - газовая горелка - снабжено огнеупорной форкамерой и используется в качестве обдувочной фурмы, причем площадь сечения устья форкамеры равна 0,4-0,8 площади свободного сечения съемной горловины, а площадь свободного сечения горловины равна 0,06-0,18 площади подины.

Печь может содержать три продувочные фурмы, при этом одна фурма - вертикальная - расположена на своде соосно с горелкой на расстоянии 300-400 мм от устья форкамеры горелки, а две другие фурмы - наклонные - установлены возле противоположной торцевой стенки печи под углом 45° к подине, причем устья наклонных фурм удалены от подины на 400-550 мм.

Площадь свободного сечения съемной горловины может быть выполнена в форме квадрата, а внутри по углам горловины установлены графитовые вставки, причем их поверхность в зоне контакта с отходящими газами составляет 0,25 площади горловины.

Между торцовыми поверхностями съемной горловины и переходным фланцем окна свода печи выполнен щелевой зазор, который составляет 5-6 мм для прохода атмосферного воздуха в закалочную камеру.

На фиг.1 схематично изображена печь для получения трехокиси сурьмы, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2.

Печь для получения трехокиси сурьмы содержит стальной корпус 1 с огнеупорной кладкой, подину 2, свод 3, устройство для разогрева печи, выполненное в виде газовой горелки 4, форкамеру 5, фурмы для подачи воздуха 6 и 7, съемную горловину 8, закалочную камеру 9, газоход 10 для отвода отходящих газов и возгонов трехокиси сурьмы, устройства для заливки жидкого металла 11 и выпуска расплава 12, и окно для загрузки твердого металла 13 (слитков), которая снабжена заслонкой 14.

Закалочная камера 9 соединена с газоходом 10 через съемную горловину 8 с окном 15 свода печи. Окно 15 свода печи снабжено переходным фланцем 16. Между съемной горловиной 8 и переходным фланцем 16 установлены вставки 17, которые образуют между торцовыми поверхностями съемной горловины 8 и фланцем 16 щелевой зазор 18 для прохода атмосферного воздуха в закалочную камеру 9. В закалочной камере 9 для закалки трехокиси сурьмы организован подсос атмосферного воздуха за счет установки патрубков 19 и 20, причем патрубки 20 снабжены поворотными заслонками. Патрубок 19 установлен на противоположной стороне закалочной камеры соосно газоходу 10, один из патрубков 20 с поворотной заслонкой установлен в верхней части закалочной камеры 9, соосно съемной горловине 8, а другой патрубок с заслонкой - перпендикулярно первому.

Устройство для разогрева печи - газовая горелка 4 - снабжено огнеупорной форкамерой 5, которая используется в качестве обдувочной фурмы для стабилизации горения газа в окислительном режиме, при этом площадь сечения устья форкамеры 5 равна 0,4-0,8 площади свободного сечения съемной горловины 8. Площадь свободного сечения горловины 8 равна 0,06-0,18 площади подины 2. Заявленные соотношения площадей обеспечивают оптимальные условия для окисления сурьмы до трехокиси и быструю эвакуацию возгонов трехокиси сурьмы из печного пространства. Это резко снижает вероятность образования нелетучих окислов сурьмы и их осаждение на внутренних стенках печи и горловины 8.

Печь может содержать три продувочные фурмы, при этом одна фурма - вертикальная 6 - расположена на своде соосно с горелкой 4 на расстоянии 300-400 мм от устья форкамеры 5 горелки 4, а две другие фурмы - наклонные 7 - установлены возле противоположной торцевой стенки печи под углом 45° к подине 2, причем устья наклонных фурм 7 удалены от подины на 400-550 мм.

Площадь свободного сечения съемной горловины 8 может быть выполнена в форме квадрата и иметь защитную огнеупорную футеровку из шамота, а внутри горловины 8 по углам установлены графитовые стержневые вставки 21 из углерода, при этом их поверхность в зоне контакта с отходящими газами составляет 0,25 площади горловины 8.

Между торцовыми поверхностями съемной горловины 8 и переходным фланцем 16 окна 15 свода 3 печи щелевой зазор 18 составляет 5-6 мм, который обеспечивает подсос атмосферного воздуха на графитовые вставки 21.

Печь работает следующим образом.

В печь, разогретую с помощью газовой горелки 4 с форкамерой 5, через устройство для загрузки металла 11 заливают расплав рафинированной сурьмы. После этого газовую горелку 4 переводят в окислительный режим работы. При этом форкамера 5 обеспечивает формирование горячей струи кислородосодержащих газов, поступающих на обдувку поверхности расплава. Одновременно на поверхность расплава через вертикальную фурму 6, установленную на своде соосно с горелкой 4 на расстоянии 300-400 мм от устья форкамеры 5 горелки 4, подают сжатый воздух. Подача холодной струи сжатого воздуха на факел газовой горелки 4 обеспечивает быстрое смешивание и нагрев газовых потоков от горелки 4 и вертикальной фурмы 6, при этом к поверхности расплава сурьмы поступает уже нагретая окислительная смесь газовых потоков, которая обеспечивает избирательное окисление расплава металлической сурьмы только до трехокиси сурьмы. За счет высокой температуры трехокись сурьмы переходит в газообразное состояние.

Заявленные соотношения площади свободного сечения горловины 8 к площади подины 2 и площади сечения устья форкамеры 5 к площади сечения съемной горловины 8 обеспечивают оптимальные условия для окисления сурьмы до трехокиси, а также практически полную и своевременную эвакуацию из печного пространства возгонов трехокиси сурьмы, что резко снижает вероятность образования нелетучих окислов сурьмы и их осаждение на внутренних стенках печи и на горловине 8. Трехокись сурьмы в газообразном виде на выходе из горловины поступает в закалочную камеру 9, где происходит быстрая закалка трехокиси сурьмы за счет регулируемого подсоса атмосферного воздуха через основной патрубок 19 и два дополнительных патрубка с заслонками 20. Взаимное расположение патрубка 19 к газоходу и патрубков 20 с заслонками к горловине обеспечивает быструю закалку возгонов трехокиси сурьмы и предотвращает их окисление до высшей валентной формы.

Процесс окислительной возгонки трехокиси сурьмы в этой печи протекает стабильно, заметного образования высших окислов сурьмы и их осаждение на стенках печи и на горловине 8 не отмечалось в течение 20 суток.

Среднесуточная производительность печи составила 5,5 тонн. По истечении 20 суток загрузку свежих порций металлической сурьмы прекратили. Продувку и обдувку расплава продолжали. При снижении уровня расплава до 70 мм произвели выпуск остатков от выжига (сплав сурьмы и благородных металлов). Извлечение сурьмы в товарную трехокись составило 95%, в остатки от выжига 3-4%, а извлечение в остатки от выжига - золота 95% и серебра 80-85%.

После выпуска остатков от выжига выключили газовую горелку 3, быстро сняли закалочную камеру 9 и горловину 8, прочистили их от наростов и установили обратно. Вся эта операция занимает не более 30 минут. При необходимости можно заменить и графитовые вставки 21. Затем включили газовую горелку в окислительном режиме и залили в печь новую порцию расплавленной сурьмы, сняли просыпи наростов и возобновили процесс получения трехокиси сурьмы.

Заявляемая печь эксплуатируется на ОАО Рязцветмет и за это время зарекомендовала себя как надежный металлургический агрегат. Если ранее аналогичную печь для получения трехокиси сурьмы (патент RU №2096705) необходимо было останавливать на чистку от наростов высших окислов два-три раза в течение месяца, то предложенное изобретение обеспечивает непрерывную работу печи в течение двух-трех месяцев.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения трехокиси сурьмы. Печь для получения трехокиси сурьмы содержит корпус, подину, свод, устройства для загрузки металла и выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха, газоход для отвода отходящих газов и возгонов трехокиси сурьмы и устройство для разогрева печи, выполненное в виде газовой горелки, закалочную камеру. Внутренняя поверхность закалочной камеры соединена с газоходом и через съемную горловину с окном свода печи. Окно, в свою очередь, снабжено переходным фланцем. Между съемной горловиной и переходным фланцем установлены вставки. Закалочная камера со стороны торца и в верхней своей части снабжена патрубками для подсоса атмосферного воздуха, верхние из которых выполнены с поворотными заслонками. Устройство для разогрева печи - газовая горелка - снабжено огнеупорной форкамерой и используется в качестве обдувочной фурмы, причем площадь сечения устья форкамеры равна 0,4-0,8 площади свободного сечения съемной горловины, а площадь свободного сечения горловины равна 0,06-0,18 площади подины. Печь может содержать три продувочные фурмы, при этом одна фурма - вертикальная - расположена на своде соосно с горелкой на расстоянии 300-400 мм от устья форкамеры горелки, а две другие фурмы - наклонные - установлены возле противоположной торцевой стенки печи под углом 45° к подине, причем устья наклонных фурм удалены от подины на 400-550 мм. Площадь свободного сечения съемной горловины может быть выполнена в форме квадрата, а внутри по углам горловины установлены графитовые вставки, причем их поверхность в зоне контакта с отходящими газами составляет 0,25 площади горловины. Между торцовыми поверхностями съемной горловины и переходным фланцем окна свода печи выполнен щелевой зазор, который составляет 5-6 мм для прохода атмосферного воздуха в закалочную камеру, обеспечивается повышение качества получаемого товарного продукта и производительности печи, а также извлечение сурьмы и золота в товарные продукты. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Печь для получения трехокиси сурьмы, содержащая корпус, подину, свод, устройства для загрузки металла и выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха, газоход для отвода отходящих газов и возгонов трехокиси сурьмы и устройство для разогрева печи, выполненное в виде газовой горелки, отличающаяся тем, что печь снабжена съемной закалочной камерой, внутренняя полость которой соединена с газоходом и через съемную горловину с окном свода печи, которое в свою очередь снабжено переходным фланцем, при этом между съемной горловиной и переходным фланцем размещены вставки, причем закалочная камера со стороны торца и в верхней своей части снабжена патрубками для подсоса атмосферного воздуха, верхние из которых выполнены с поворотными заслонками, при этом устройство для разогрева печи - газовая горелка снабжено огнеупорной форкамерой, используемой в качестве обдувочной фурмы, причем площадь сечения устья форкамеры равна 0,4-0,8 площади свободного сечения съемной горловины, а площадь свободного сечения горловины равна 0,06-0,18 площади подины.2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что на печи установлены три продувочные фурмы, при этом одна фурма - вертикальная расположена на своде соосно с горелкой на расстоянии 300-400 мм от устья форкамеры горелки, а две другие фурмы - наклонные установлены возле противоположной торцевой стенки печи под углом 45° к подине, причем устья наклонных фурмы удалены от подины на 400-550 мм.3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что площадь свободного сечения съемной горловины выполнена в форме квадрата, а внутри по углам горловины установлены графитовые вставки, причем их поверхность в зоне контакта с отходящими газами составляет 0,25 площади горловины.4. Печь по любому из п.1 или 3, отличающаяся тем, что между торцовыми поверхностями съемной горловины и фланца выполнен щелевой зазор для прохода атмосферного воздуха в закалочную камеру величина которого составляет 5-6 мм.