Способ отопления отражательной печи для плавки сульфидной медьсодержащей шихты на штейн Советский патент 1993 года по МПК C22B15/00 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при плавке сульфидных медных шихт в отражательных печах.

-Целью изобретения является сокращение расхода топлива при плавке и повышение содержания сернистого ангидрида в отходящих газах.

Указанная цель достигается продувкой штейнового расплава кислородсодержащим газом на участке плавильной зоны печи от ее начала на расстоянии 16-17 м и от места выпуска шлака на расстояний 10-12 м при расходе кислорода 3400-4500 м /ч.

Процесс штейнообразования в большей степени развивается, начиная с 16-17 м плавильной зоны печи. Следовательно, для продувки сформировавшегося штейнового расплава, ввод дутья целесообразно осуществлять начиная с 16-17 м от начала печи. Протяженность участка окислительной продувки штейна таким образом, составляет от 16-17м плавильной зоны и до участка обеднения шлака, который по условиям прототипа составляет 10-12 м от места его выпуска.

Окислительная обработка штейнового расплава на расстоянии менее 16-17 м от начала печи увеличивает расход топлива на торцевых форсунках (см. таблицу), а более 16-17 м - повышает потери меди с отвальными шлаками.

Примыкание зон окислительной продувки штейна и газотермической обработки шлака позволяет полнее использовать свободный кислород дутья для дожигания продуктов неполного сгорания природного газа. Это увеличивает общий коэффициент полезного теплоиспользования топлива при плавке.

Продувка штейнового расплав кислородсодержащим газом позволяет:

1. Обеспечить дополнительный приток тепла в печь, эквивалентный сжиганию природного газа в количестве:

3400(4500) 932000-0.9(67,2 36468- 1160(1540)м-7ч

у

Ј

00

о ю

СО

ю

Os

00

де: 3400, 4500 - расход кислорода на проувку штейновой ванны, м /ч;

36468 - теплотворная способность приодного газа, кДж/м ;

932000 - тепловой эффект реакции на 7,2 м3/ч кислорода, кДж;

0,9 -степень использования кислорода.

Тогда, снижение расхода топлива при лавке составит:

1160(1540 0,6-100/5000(5500) «12.6- 18,0% отн.

где: 0,6 -теплотехнический КПД в условиях барботажа.

2, Дополнительное окисление сульфида железа штейна кислородом дутья позволяет повысить объем сернистого ангидрида в атмосфере печи на:

3400(4500) 44,8 0,9/67,2 - 2040(2700)м3/ч

где: 44,8 - объем SOa, выделяемого по реакции 67,2 м3/ч кислорода, м3/ч.

При среднем объеме отходящих газов в отражательных печах (40-110) 10 м /ч (5) и средней концентрации в них S02 2,0об%. содержание последних может достигать:

а) при использовании воздушного дутья 2,0 + 2040(2700)-100 /56200 (131430) - -3,55-6,80 об. % .

где: 56200 - объем газов с учетом дополнительно введенного воздуха в количестве 3400 : 0,21 16200 м3/ч; соответственно, 110000 + (4500:0.21) 131430 м3/ч.

б) при использовании технологического кислорода

2,0 + 2040(2700)-100/40000(110000) - 3,85-8,75 об.%.

Продувка штейновой ванны окислителем, содержащим менее 3400 м3/ч кислорода приводит к образованию газов с концентрацией сернистого ангидрида менее 3,5 об.% (см. таблицу). В то время как для производства серной кислоты, минимальное содержание SOa в атмосфере печи должно составляет 3,5% (4). Использование дутья с содержанием кислорода более 4500 м /ч приводит к переокислению сульфида железа до магнетита, что увеличивает потери меди со шлаками (см. таблицу).

Приме р. В отражательной печи длиной 32 м плавили медный огарок, содержащий 13,27% меди и 13,8% серы. На торцевых форсунках печи сжигали 5100 м3/ч природного газа и 1200 кг/ч мазута с а 1,10. На вертикальных фурмах, установленных в зоне загрузки и плавления сжигали 250 м3/ч природного газа с он 1,08 и в отстойной зоне сжигали аналогичное количество топлива с « 0,8. Удельная производительность процесса составила 8,4 т/м2 сут, содержание

меди в отвальном шлаке 0,56% и в штейне 25,4%. Содержание сернистого ангидрида в районе аптейка было 1,8 об. %.

В дальнейшем, плавку огарка осуществляли при сжигании 4300 м3/ч природного газа и 1200 кг/ч мазута на торцевых форсунках с « 1,10 и погруженных в шлак вертикальных фурмах. Расход газа и условия его сжигания в шлаке не изменяли. Дополнительно на участке загрузки и плавления на

расстоянии 16-17 м от начала печи продували штейновую ванну воздухом с расходом дутья 18000 м3/ч. Процесс плавки характеризовался следующими показателями:

удельная производительность 8,4 т/м2 сут. содержание SOa в атмосфере печи 5,4 об.%, содержание меди в отвальном шлаке 0,55 и в штейне 27,6%. Загрузку огарка перераспределяли таким образом, чтобы 10-15% от

его общего количества приходилось на поверхность барботируемой воздухом штейновой ванны. Таким образом, по сравнению с условиями прототипа достигается сокра- . щение расхода топлива на:

(800:5100) 100 15,6 отн.%.

Одновременно представляется возможным получить газы кондиционные для их утилизации в сернокислотном производстве. При соответствующей герметизаций печи и использовании технологического кислорода концентрация S02 в газовой фазе может быть повышена.

Плавки проводили также при различном расходе воздуха и расположении фурм по

длине плавильного участка. Основные показатели этой серии плавок приведены в таблице. Данные относятся к постоянной удельной производительности 8,4 т/м2 сут, Эксперименты с различным количеством

подаваемого дутья проводили на участке плавильной зоны 16-17 м от начала печи, места продувки варьировали при постоянном расходе воздуха 18000 м3/ч.

Из таблицы следует, что продувка штейновой ванны с расходом воздуха более 21,9 тыс.м3/ч или в пересчете на кислород 4600 м /ч (т.е. более заявляемого кол-ва 4500 м3/ч) характеризуется повышенным содержанием меди в отвальном шлаке (0,62%).

Вместе с тем, обработка штейновой ванны не достаточным количеством окислителя (3300 м3/ч кислорода или 15,7 тыс.м3/ч воздуха) приводит к образованию газов, содержащих менее 3,5 об. % SOa.

Формула изобретения

Способ отопления отражательной печи для плавки сульфидной медьсодержащей шихты на штейн, включающий рассредоточенную подачу топлива, сжигание части его в шлаковом расплаве плавильной зоны с

коэффициентом избытка окислителя а 1,03-1,10, а другой части в шлаковом расплаве зоны отстаиванием до места выпуска шлака с коэффициентом избытка окислителя а 0,5-0,8, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода топлива и

снижения потерь серы с отходящими газами, на участке плавильной зоны, отстоящем от ее начала на 16-17 м и от места выпуска шлака на 10-12 м штейновый расплав продувают кислородсодержащим газом при расходе кислорода 3400-4500 м3/ч.

Использование: цветная металлургия, практика работы отражательных печей. Сущность: при плавке на штейн часть топлива сжигают в шлаковом расплаве плавильной зоны с коэффициентом избытка окислителя а 1.03-1,10, а другую часть в шлаковом расплаве зоны отстаивания с а° 0,5-0,8, а на участке плавильной зоны, отстоящей от ее начала на расстоянии 16-17 м и за 10-12 м от места выпуска шлака штейновый расплав продувают кислородсодержащим газом с расходом кислорода 3400-4500 м3/ч. 1 табл.

Технологические показатели отражательной плавки в зависимости от количества и места ввода окислителя (в перерасчете на кислород)