Способ плавки пастообразной пятиокиси ванадия и плавильная печь для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C22B34/22 F27B17/00 

Ласта пятиокиси банаоия

Изобретение относится к способам плавки пастообразной лятиокиси ванадия и плавильным печам для их осуществления. Цель изобретения - интенсификация процесса, повышение производительности и надежности в работе печи и снижение энер.I гетических затрат. Перёд загрузкой в плавильную камеру пастообразную яятиокись ванадия измельчают до частиц размером 2 - 15 мм и проводят плавление при 1150- 1400°С. Печь для плавки снабжена течками 5 конфузорного типа, системой подачи воздуха, огнеупорным пережимом 9. Плавильная камера 11 выполнена в виде секций 1 с индивидуальным охлаждением. Течки 5 расположены под загрузочными рукавами 4, оборудованы системой подачи воздуха и сообщаются с рабочим пространством плавильной камеры 11. Огнеупорный пережим 9 размещен перед копильником 3 и выполнен с отверстием 10 в нижней части, высота пережима 9 равна 0,6 - 1,2 радиуса рабочего пространства плавильной камеры 11. Использование изобретения позволяет повысить производительность печи с 827 до 1100 - 1480 кг/ч, снизить расход природного газа с 930 до 840 - 890 м3 на тонну пятиокиси ванадия, уменьшить затраты на ремонт футеровки. 2 с.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл. Ё

Холодная Вода

/дрячая v $оёа 11

Изобретение относится к металлургии, в частности к плавлению пастообразной пя- тиокиси ванадия.

Известны способы плавки пастообразной пятиокиси ванадия и плавильные печи для его осуществления, используемые в металлургии. Способ включает загрузку пастообразной пятиокиси ванадия из емкостей через воронку в плавильное пространство печи кусками пасты пятиокиси ванадия крупностью 100 -150 мм и оплавление ее по поверхности насыпного конуса при 950 - 1100 С. В качестве плавильных печей используются отражательные плавильные печи и циклонные печи.

Указанный способ плавки пастообразной пятиокиси ванадия и плавильные печи для его осуществления обладают низкой производительностью, малым коэффициентом загрузки плавильного пространства, требуют значительного удельного расхода топлива.

Наиболее близким по технической сущности является способ плавки пастообразной пятиокиси ванадия (и плавильная печь для его осуществления), заключающийся в том, что пасту пятиокиси ванадия загружают по течке в плавильное пространство печи кусками 50 - 150 мм и плавят при 950 - 1150°С. В способе исключена опера- ция сушки пастообразной пятиокиси ванадия ввиду особой сложности процесса сушки из-за выделения пыли пятиокиси ванадия, которая относится к первому классу вредности, но производительность пла- вильной печи против известных работающих на сухом порошкообразном материале резко упала. Плавильная печь состоит из од- носекционного циклона, копильника, газовых горелок, газохода, выпускной летки для выхода плавленой пятиокиси ванадия.

Недостатки известного способа плавки пастообразной пятиокиси ванадия следующие: паста пятиокиси ванадия образует в плавильном пространстве насыпной конус и оплавление происходит только по поверхности конуса, образующийся конус пастообразной пятиокиси ванадия перекрывает сечение плавильного пространства, в ре- зультате чего появляются зоны, не заполненные пастой пятиокиси ванадия. Топочные газы от горелок устремляются по центральной части циклона и плавление происходит в основном от теплоизлучения факела без использования конвективной теплопередачи от факела к пасте пятиокиси ванадия. Крупные куски пасты пятиокиси ванадия не раскатываются по поверхности плавильного пространства, чем значительно уменьшается поверхность нагрева пасты пятиокиси ванадия.

Недостатки известной печи следующие. Прямые загрузочные течки не позволяют произвести разрушение пасты пятиокиси ванадия струей сжатого воздуха. Односек- ционная водоохлаждаемая оболочка плавильного пространства громоздка, имеет застойные зоны охлаждения. Кроме того, отсутствие огнеупорного пережима снижает эффект конвективной теплопередачи в плавильном пространстве печи.

Целью изобретения является интенсификация процесса плавки пастообразной пятиокиси ванадия, увеличение производительности, повышение надежности работы печи и снижение затрат на текущий ремонт печи и энергетических затрат.

Пастообразную пятиокись ванадия измельчают до крупности кусков 2-15 мм и плавление осуществляют при 1150 - 1400°С. Загрузочное устройство снабжено течками конфузорноготипа, сообщающимися с плавильной камерой и оборудованными системой подачи воздуха, а плавильная камера выполнена в виде секций с индивидуальным охлаждением и оборудована огнеупорным пережимом с отверстием в нижней части, причем огнеупорный пережим расположен перед копильником, а высота его равна 0,6 - 1,2 радиуса рабочего пространства плавильной камеры,.

Разрушение пастообразной пятиокиси ванадия до кусков 2 -15 мм необходимо для увеличения поверхности нагрева кусков пасты пятиокиси ванадия, что интенсифицирует плавление. Разрушение пастообразной пятиокиси ванадия механическими устройствами затруднительно, так как она прилипает к деталям разрушающего устройства и выводит его из строя. Разрушение воздушной струей в конфузорной течке происходит за счет турбулентных потоков воздуха.

Разрушение пасты пятиокиси ванадия до частиц крупностью более 15 мм уменьшает поверхность нагрева и производительность печи. Разрушение пасты пятиокиси ванадия до частиц крупностью менее 2 мм влечет за собой потерю ценного продукта за счет выбрасывания частиц пасты пятиокиси ванадия из течки. Температура в пространстве плавильной камеры поддерживается в пределах 1150 - 1400°С. При температуре ниже 1150°С снижается интенсивность процесса плавления, а при температуре выше 1400°С снижается стойкость огнеупорной футеровки.

Течки конфузорного типа для загрузки пастообразной пятиокиси ванадия изготовлены в форме конфузора для создания максимальной турбулентности воздушного потока, разрушающего пасту пятиокиси ванадия. Три с индивидуальным охлаждением секции плавильного пространства плавильной камеры необходимы для интенсивного охлаждения и ликвидации зон застоя воды, что ликвидирует опасность местных перегревов и разрушение футеровки. Кроме того, наличие трех секций уменьшает их габариты и создает удобство в обслуживании, ремонте, замене. Наличие огнеупорного пережима перед копильником создает дополнительную турбулентность газового потока, что улучшает конвективный теплообмен между газом и пастой пятиокиси ванадия.

Высота огнеупорного пережима 0,6 - 1,2 радиуса рабочего пространства плавильной камеры диктуется следующими соображениями. При высоте огнеупорного пережима менее 0,6 радиуса рабочего пространства плавильной камеры создается недостаточная турбулентность газов и снижается эффективность конвективного теплообмена, часть газов проходят по центральной части объема плавильной камеры. При высоте огнеупорного пережима более 1,2 радиуса рабочего пространства плавильной камеры создается дополнительное сопротивление, ухудшающее вентиляцию плавильной камеры и приводящее к неполному сгоранию топлива.

Сравнение предлагаемого способа плавления пастообразной пятиокиси ванадия и плавильной печи для его осуществле- ния с известными показывает, что разрушение пастообразной пятиокиси ванадия воздушной струей в течке конфузор- ного типа позволяет разрушить пасту пятиокиси ванадия до нужных 2 - 15 мм кусков, обеспечивающих необходимую поверхность нагрева, и не допускать потерь ценного продукта. Плавление пастообразной пятиокиси ванадия при 950 - 1100 С в плавильных печах известно. Однако плавление разрушенной до кусков размером 2 - 15 мм пастообразной пятиокиси ванадия при 1150 - 1400°С увеличивает интенсивность плавления.

Водоохлаждаемые металлические секции для ограждения плавильного пространства плавильной камеры известны. Однако разделение их на три части с увеличенной интенсивностью протока теплоносителя исключает застойные зоны и местный перегрев. В металлургических агрегатах металлургии известны огнеупорные пережимы для улавливания твердых частиц при изменении направления движения газа. Однако в предлагаемой печи огнеупорный пережим установлен для создания дополнительной турбулентности газа, что увеличивает эффект конвективного теплообмена между газом и пастой пятиокиси ванадия.

Плавильная печь содержит три секции 1 с индивидуальным охлаждением, крышку 2, копильник 3, загрузочные рукава 4 и течки 5 конфузорного типа, газовые горелки 6, выпускную летку 7 для плавленой пятиокиси ванадия, газоход 8, огнеупорный пережим 9, отверстие 10 для прохода плавленой пятиокиси ванадия, пространство, ограниченное секциями 1 и крышкой 2, образующее

плавильную камеру 11, систему подачи воздуха, состоящую из воздухопровода 12; манометра 13, регулятора 14 давления.

Паста пятиокиси ванадия в аморфном состоянии с влажностью 55% и крупностью

кусков 120 мм загружается через рукава 4 и под действием собственного веса падает в течки 5 конфузорного типа, которые имеют форму конфузора. Одновременно с пастой пятиокиси ванадия в течки 5 конфузорного

типа подается сжатый воздух по воздухопроводу 12 под давлением 3,5 ати, которое поддерживается регулятором 14 давления и контролируется манометром 13. В узкой части течки 5 конфузорного типа да счет турбулентных потоков воздуха куски пасты пятиокиси ванадия, соударяясь один об другой и о стенки течки конфузорного типа, дробятся до кусков крупностью 4 мм. Поток кусков пасты пятиокиси ванадия

и воздуха поступает в плавильную камеру 11, где паста пятиокиси ванадия разбрасывается по поверхности плавильной камеры, а воздух, нагреваясь от горелок 6 до 1200°С, отдает часть тепла пасте пятиокиси ванадия

за счет конвективной теплопередачи и уходит в газоход 8. Одновременно паста пятиокиси ванадия получает тепло за счет излучения факелов горелок 6 и плавится, стекая по наклонной плоскости плавильной

камеры 11 к отверстию 10 огнеупорного пережима 9. Установка огнеупорного пережима 9, высота которого равна 0,9 радиуса рабочего пространства плавильной камеры 11, обеспечивает высокое теплонапряжение

в плавильной камере за счет повышения турбулентности газовоздушного потока, нагретого до 1200°С. Индивидуальное охлаждение трех секций 1 позволяет производить интенсивный теплосъем с поверхности плавильной камеры, таким образом, не допускается разгар футеровки и увеличивается срок работы плавильной камеры. Плавленая пятиокись ванадия стекает через отверстие 10 в копильник 3 и далее через выпускную

летку 7 поступает в дальнейшую переработку.

В таблице приведены примеры выполнения предлагаемого способа.

Применение способа плавки пастооб- разной пятиокиси ванадия и плавильной печи для его осуществления позволяет увеличить производительность за счет увеличения поверхности кусков пастообразной пятиокиси ванадия при разрушении, увели- чения температуре в плавильном пространстве плавильной камеры до 1150 - 1400°С, улучшения конвективного теплообмена за счет создания дополнительной турбулентности газов за счет установки огнеупорного пережима, уменьшить затраты на ремонт футеровки за счет интенсивного охлаждения секций с индивидуальным охлаждением, снизить расхода топлива.

Формула изобретен и я

ремонт печи и энергетических затрат, перед загрузкой в плавильную камеру пастообразную пятиокись ванадия измельчают до частиц размером 2 - 15 мм, а плавление производят при 1150 - 1400°С.

2. Печь для плавки пастообразной пятиокиси ванадия, включающая загрузочные рукава, водоохлаждаемую плавильную камеру, горелки, копильник, выпускную летку и газоход, отличающаяся тем, что, с целью интенсивности процесса, увеличения производительности, повышения надежности работы печи, затрат на текущий ремонт печи и энергетических затрат, печь снабжена течками конфузорного типа, системой подачи воздуха, огнеупорным пережимом, плавильная камера выполнена в виде секций с индивидуальным охлаждением, течки конфузорного типа расположены под загрузочными рукавами, выполнены с системой подачи воздуха и сообщаются с рабочим пространством плавильной камеры, огнеупорный пережим расположен перед ко- пильником и выполнен с отверстием в нижней части, высота огнеупорного пережима равна 0,6 - 1,2 радиуса рабочего пространства плавильной камеры печи.