Плазменно-дуговая печь для карботермического восстановления руд Советский патент 1977 года по МПК C22B4/08 

(54) ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ КАРБОТЕРМИЧЕСКОГО

Известные электродутовые установки для карботермического восстановления руд состоят из реакционной ка.меры, установленного в ней дугового устройства (генератора дуги высокой интенсивности с расходуемым катодом) и системы улавливан11я конечного продукта из паровой фазы. Анодом дугового устройства является рас.чодуемый электрод из перерабатываемого рудного материала с добавкой углерода. В качестве катода исиользуют чистый углерод. Дуговой разряд в виде дуги высокой интенсивности осуществляется между рудным анодом и угольным катодо.м.

В подобных установках плотность тока и мощность у генератора дуги высокой интенсивности ограничены, что объясняется определенными физическими свойствами угольного катода .

Определсииое неудобство представляет также необходимость восполнения расходуемого ка1ода. Кроме того, в извеетных печах невозможно регу.лировать геометрические параметры разря;1а, ЧТ1) необходимо при работе с различными Н1ихтовы,:и материалами, а для стаби- :ичан.1П1 дуги вводить дополнительные encTCMbi.

ВОССТАНОВЛЕНИЯ РУД

образующего газа. Плазматрон располагают под углом 20-85° к расходуемому рудному электроду, причем величина угла зависит от физических свойств перерабатываемого материала. Катод снабжен механизмом перемещения, необходимым для регулирования геометрических параметров разряда. Эти отличия позволяют получить стабильную дугу высокой интенсивности и повысить производительность процесса.

Схема предложенной плазменно-дуговой нечи представлена на чертеже.

Устройство содержит реакционную камеру 1, генератор 2 дуги высокой интенсивности, закалочную камеру 3, систему 4 улав,1ивания конечного продукта, патрубок 5 для подсоединения к вакуумной системе и источник б нитания постоянного тока.

Основным рабочим элементом печи является генератор дуги высокой интенсивности, состоящий из двух основных узлов: анодной 7 н катодной 8 головок. В анодную головку 7 входят расходуемый рудный электрод 9, являю1ЦИЙСЯ анодом, скользя ций медный водоохлаждаемый токоподвод 10 и механизм 1 подачи и вращения электрода 9,

обеспечивающий подачу катода 12 вдоль его продольной оси, изменение угла между осями катода 12 и анода в пределах 20-85° и перемещение точки встречи продольных осей катода 12 и анода вдоль продольной оси анода. Токоподводы к катоду 12 выполнены в виде гибких шин. Газ и вода подаются с помощью гибких шлангов.

Плазматрон состоит из корпуса 14, медного сопла 15, катододержателя 16 и отрицательного электрода 17, в качестве которого используют либо чистый, либо тарированный вольфрам.

Для контроля длины вылета рудного расходуемого электрода 9 в печи предусмотрена следящая система, состоящая из набора конденсаторов и термоконтакта (на чертеже не показана)

Предложенная плазменно-дуговая печь работает следующим образом.

Откачивают камеру 1 печи, подают напряжение на генератор 2 дуги высокой интенсивности от источника 6 питания, включают привод вращения механизма 11 подачи рудного эле; трода 9. С помощью осцилляторного устройства, подключенного к отрицательному электроду 17 и промежуточному аноду, возбуждается дуга. Газ, проходящий через дугу, нагревается до высоких температур, ионизируется и устремляется с больщой скоростью через сопло 15 в виде плазменной струи.

В тот момент, когда плазменная струя достигает торца испаряемого рудного электрода 9, между ни.м и вольфрамовым электродом 17 возбуждается новый столб дуги, что вызывает быстрое испарение электрода 9 и переход в

режим дуги высокой интенсивности с характерными для нее анодным и катодным факелами. После установления режима дуги высокой интенсивности генератор дуги выводится на требуемый режим работы путем регулирования электрических параметров, положения плазматрона и скорости вращения и подачи электрода 9.

Рабочие параметры плазменно-дуговой печи, такие как расход плазмообразующего газа, давление в камере печи, геометрические параметры разряда, подбирают в зависимости от электрического и технологического режимов. Анодный факел, представляющий собой смесь элементарных паров материала электрода 9, попадая в закалочную камеру 3, резко охлаждается, в результате чего происходит конденсация продуктов реакции, улавливание и разделение которых осуществляют в системе 4 улавливания.

20

Формула изобретения

Плазменно-дуговая печь для карботермического восстановления руд в паровой фазе, содержащая реакционную камеру, генератор

дуги высокой интенсивности, систему улавливания конечного продукта и вакуумную систему, отличающаяся тем, что, с целью получения стабильной дуги высокой интенсивности и повыщения производительности процесса, катод генератора дуги выполнен в виде подвижного

плазматрона с осевой подачей плазмообразующего газа, расположенного под углом 20-85° к оси расходуемого рудного электрода.