11 д-ріс. Шарпыма пештерінде бал-ыту


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.

1
1

дәріс
.
Ша
рпыма пештерінде

балқыту


Мыс
құрамды

шихталарды ша
рпыма пештерінде

балқыту

Бұл үрдіс ұсақ дисперсті материалдарды (флотациялық концентрат
,
цементациялық мыс, күйінді, күл, ша
ң
)
немесе айналымдағы балқымаларды

балқытуға арналған.


Шихтаның пеште қыз
дырылуы

мен балқуы
пеш ваннасының
үстіңгі жағындағы газ
кеңістігінде
отынды жағу
есебінен

жүзеге асырылады. Пеш
кӛлденең орналасқан жұмыс
аймағынан тұрады

және т
үтін
газдары

балқыманың бетімен
еркін
жүріп
ӛтеді

(19, 20
суреттер)
.

16

сурет.
Шарпымалы

балқыту сұлбасы


Пештің ӛлшемдері, м: ұзындығы


30
-
6, ені


8
-
10, биіктігі


3,3
-
3,8,
астынғы табанның кӛлемі
300 м
2

астам
.

Шихта
ның құрамы
.
Бұл пеште ш
икі

(кепті
рілген),
күйдірілген
(күйінді)
концентратт
арды

балқ
ыт
а
ды. Айналым материалдары болып
ірі
шаң
, шихтаның массасынан
20
-
25%
мӛлшеріндегі
сұйық конве
рторлы

шлак
таб
ылады.
Ф
люс ретінде кварц
ты

және әктасты қолданады.

Шихтаның түрін таңдау
(күйінді немесе шикі
концентрат)
ш
икізаттағы
мыстың үлесін анықтау арқылы, құрамында 18
-
20% Сu кем болмайтын
штейнді алу негізіне сүйене отырып, жүргізіледі
. Сондықтан кедей
концентраттар

ӛңдеуге түскен кезде оларды
алдын ала күйдіру
қажет болады.

Пештерді қыздыру үшін жоғары

калориялы отындарды; жоғары сапалы
тас кӛм
і
рлі шаң
ды
, табиға газ
ды
, мазут
ты қолданады
. Кӛп жағдайда
пештерді
қыздыру үшін кешенді
газ
-
мазутты отындарды қолданады.
Т
абиғи газ
ға

20 %
мазутты
қосқан жағдайда

(жылу бойынша)

ол
жалынның жарықтығы
н

ар
т
т
ыр
ады

жә
не
жылу
дың
сәулелер арқылы беріл
у

тиімділігі

күшейтеді.

Пештегі отынның жан
у

жалын
ы
ның
ұзындығ
ы


5
-
тен 12 м
-
ге дейін
жетеді. Жалын
дағы

максималды температура 1770
-
1870 К құрайды. Пештің
бұл бӛлігі
негізгі
балқ
у аймағы болып табылады.


Пештегі максималды
температура
п
ештің соңғы бӛлігіндегі
температура
дан
300°С жоғары болады
.

Агрегаттағы жалынның және газ

ортасының

температурасы
п
ештің
жылулық реж
им
ін анықтайды, ол сонымен қатар о
тқа тӛзімді материалдың
тұрақтылығы
ме
н шекте
ле
ді және 1870 К ас
п
айды. Шихтаны
ң балқу
температурасы концентрат
т
ың құрамына
, түріне, балқытуға дайындау
сипатына

байланысты және
ол кем дегенде

1570
-
1600 К
аспауы
қажет
.

Ша
рпыма

пештер
ін
ің конструкциясы.
Пештің фундаменті

темірбетон
қора
пша

түрінде жасалады. Оны буталы тастармен, бетонм
ен, қалдық
шлактармен толтырады.

Толтырғышты

температуралық кеңеюден сақтау
үшін

оны
пеш астындағы
тұрақтардан

жеңіл салмақты шамоттармен немесе
диатомитті кірпіштермен оқшаула
й
ды.

Пеш астындағы тұрақтар

(лещадь)

дайындалуы бойынша қағылған,
құйылған, кір
пішті деп
, ал
қ
олданылатын материалдың
түрі

бойынша негізді
және қышқылды деп
бӛлінеді.

Пеш
тің

қабырғалары.
Т
ұрақтар мен ваннадан ауыртпалық түсетін
пештің тӛменгі
бӛлігі
н қалыңдау

етіп
,
1150 мм

дейін
гі

қалыңдықпен
жасайды
. Ваннаның деңгейін
ен жоғары болат
ын

қабырғаның қалыңдығы
460
-
690 мм
-

ді құрайды, ал
тұндыру аймағындағы

балқымамен
жанасатын

жерлерде 960
-
1035 мм
-
ге дейін барады.
Пеште д
инасты магнезитті,
магнезитхромитті және хроммагнезитті отқа тӛзім
ділер

қолдан
ыл
ады.

Жылудың ұлғаюын компенсациялау үші
н

әр 2
-
4 м

сайын

қабырғаларында
10
-
15 мм бос
тесіктерді
қалдырады.
Шеткі қ
абырғалард
а

шлак шығарылатын
терезелер
, штейн шпуралары немесе сифондар

қарастырылған. Пештің
алдындағы қабырға
сында

конвертерлі шлакты пешке құю
ға арналған және
оттықтарға арналған

терезе
лер

жасалады.


Шарпыма пештерінің
күмбездері аркалы, кермелі
-
жылжымалы
және
жылжымалы
; ал
отқа тӛзімді

материалдың түрі бойынша
-

негізді және қышқылды

болып бӛлінеді
. Пештің
ені

8
м
астам болғанда аркалы
күмбездер қолданылмайды.

Ағымдағы жӛндеу
жұмыстары жүргізілген
шартта, а
р
калы

динас

күмбезінің жиынтығын
жасау
6
-
12
айға,
магнезит
хромит
ті

кермелі
-
жылжымалы күмбезініңкі


24
-
25
айға созылады.


17

сурет. Ша
рпыма пешінің

қимасы

Шихтаны жүктеу.

Кӛбіне
шихтаны пештің
жанынан жү
ктеу кеңінен
қолданылады,
ол бойынша
шихта

күмбездің екі жағында немесе жанындағы
екі қабырғада орналасқан
тесік
тер

арқылы жүктеледі.
Шихтаны жүктеу
кезе
кпен

орындалады: ал
д
ымен бірінші жағынан кейін
, содан кейін пештің

екінші жағынан жүктелед
і
. Шихта қабы
рғаның жанында
жататындықтан
оларды жоғары
температура
лардың әсерінен және агрессивті
балқымалардан
сақтайды.

Конверлі шлак
науалар (желобтар) бойынша аз ғана ағын
мен
, ваннаны
бұрқылдатпай және шеткі құламаларды бұзбайтындай етіп,

құйылады.
Шлакты қ
ұю
кез
інде
шихтаны
жүктеуді
және
қалдық
шла
гын тӛгуді

тоқтатады.
Конвер
торлы

шлакты ӛндеу балқы
ту процесінің кӛрсеткіштерін

тӛмендетеді: мыстың
қалдық шлактармен
жоғал
у
ы артады,

әрбір 10% шлакқа

алғанда

мыстың
б
ӛлінуі

1,1
%
-
ға
тӛмендейді.
Мұндай жағымсыз құбылыс
тар

балқы
т
уға
конвертерлі шлакпен магнезиттің кӛп мӛлшерде түсуіне
байланысты.
К
онвер
терлі шлактағы
Fe
3
O
4


үлесі шамамен
20
-
32
% құрайды.

Магнетит шлактың
тығыздығын,
тұтқырлығын кӛбейтеді және
«штейн
-
шлак» бӛліну шекарасындағы
фазааралық тартыл
ысты

тӛм
ендетеді
.

Fe
3
О
4


тотықсыздану дәрежесі
балқытуға түсетін
шихтададағы FeS
үлесіне

және
температураға
тәуелді болады
.

Балқы
туға түсетін

шихтада

магнетит

үлесінің кӛп болуы

пешт
ің
қабырғаларында қиын балқитын массаның

(настылеобразование)
кӛп
мӛлшерде түзілу
іне әкеледі және осының есебінен

ваннаның пайдалы кӛлемі
азайып кетеді
.
М
ыс
-
мырыш
т
ы шикізатты
ӛндеу кезінде
осы құбылыс үдеп
кетеді, себебі
ZnS штейнның балқу температурасын арттырады.

Пеш
тің соңғы жағындағы температура шлак

ванна
сы
ның
температурасымен ан
ықталады және

ол
ваннадағы температурадан
343
-
373 К
артық болады
.
Пештің ұзындығы бойынша температуралық ауытқу

470
-
570
К

құрайды.


9
к
есте



Шарпыма пешінде

балқытудың техника
-
экономикалық
кӛрсеткіштері

Меншікті
ӛнімділік
т/(м
2
·
тәу.
)

Шартты
отынның
менш
ікті
шығыны,
кг/т

Шы
ғым
, %

Штейн
г
е
мысты
ң

бӛл
інуі
,
%

Мыс
тың үлесі
, %

Ште
й
н


Шлак

Шлакт
а

Штейнд
е

4,19

178,3

76,6

76,9

97,6

0,43

24,3

4,84*

190,6

49,5

70,1

97,8

0,46

41,6

8,74

136,5

56,1

71,0

95,5

0,51

30,4

5,9

118,9

42,3

77,1

96,5

0,46

32,6

3,66

20
0,9

60,9

80,6

95,7

0,46

20,2

*
-

күйі
ндіні

балқыту

Балқы
ту

өнімдерін шығару.
Ванна
ның

биіктігі 90
-
120 см

штей
ннің
деңгейі

30
-
60 см, шлакты
ң


деңгейі
50
-
90 см

құрайды
. Шлакты кӛбінесе
үз
дік
сіз ағызады, ал штейнді жина
қталған

мӛлшеріне байланысты

шығарып
тұрады
.

Қалдық шлагының

құрамы
, масс.
: 0,43
-
0,56 Сu, 1,0
-
4,6
Zn,
0,31
-
1,2 Рb,
17,8
-
45,2 Fе, 1,0
-
9,0 Fe
3
O
4
, 31,0
-
45,7 SiO
2
, 5,4
-

9,3 A1
2
O
3
, 1,9
-
9,0 CaO, 1,0
-
1,5
MgO, 0,44
-
1,48 S.

Штейн
сифон арқылы
шығарылады
. Сифон
жалғасқан ыдыстар
принципі бойынша
жұмыс
істейді.

Ӛндірістік штейндердің типтік құрамы, масс.

%:
20,0
-
41,6 Сu; 1,5
-
4,9
Zn; 1,1
-
2,1 Рb; 25,0
-
42,6 Fе; 0,8
-
8,0 Fe
3
O
4
; 24,0
-
26,5 S.

Ша
рпыма

пешінде балқыту
технологиясын ж
етілдіру

Оттегінің қолданылуы
.
Оттегімен

байытыл
ған үрлеуді
отынның жану

қарқынд
ылығын арттырады,

жану ӛнімдері кӛлемдерінің азаюына
байланысты
отынның
теориялық
жану температурасын жоғар
ы
латады
;
сәулеленумен ж
ылу
дың
беріл
у қарқындылығын және соның нәтижесінде
процестің ӛнімділігін
арттырады
;
балластты азот үлесінің қысқаруы есебінен
шығыс газдарының кӛлемін, шаң шығымын, газдармен жылудың жоғалымын
азайтады және пештің жылулық ПӘК жоғарылатады
;
күкірт ангидридінің
концентрациясын және мыстың штейнге бӛлінуін

жоғарылатады
.

Пештің ф
окус
ынд
ағы температураны кӛтер
у

отқа тӛзімділердің

қыз
мет
ету уақытын
қысқартады. Сондықтан
пештегі жұмыс аймағын ұзарту
мақсатында
пешке отте
гіні дұрыстап береді
.
Сонда г
аздың құрамындағы SО
3

7,8
%
-
ғ
а дейін, меншікті балқы
ту ӛнімділгі



7,0 т/(м
2
·т
әу
) дейін

ӛседі
,
ал
олардың
температуралары ӛзгермейді.

Пешт
і
кешенді түрде екі
жақты
-
күмбезді

қыздыру.

Отын
-
ауа жалынымен шлак балқымасын үрлеу.

Шлак ваннасында отынның жану ӛнімдерімен барботаждалатын
шихтаны балқыту жалпы жылумассаалмасу процесінің конвективті

үлесін
15
-
20 %

арттыруға мүмкіндік береді.

Табиғи г
аздың жануы шлакқа батырылған күмбезді фурмалардың
кӛмегімен жүзеге асырылады.

Қыздырып үрлеу
.
Қыздырып үрлеу
отынның жану
ының

кинетикалық
сатысының қарқындылығын арттырады, шартты отынның меншікті
шығынын тӛмендетеді.
Тӛзімді рекуператор

(жылуалмастырғыш
)

конструкцияларының жоқтығы қыздыру температурасын шектейді

(
ол
500
-
540 К

аспауы тиіс
).

Бөлінетін

газ жылуының
қайта
пайдаға асырылуы.
Бӛлінетін

газдар
дың

жылуын
қайта
пайдаға асыр
уда

рекуператорлармен қоса

қазан
-
утилиза
торда жылуды қайта пайдаға асыру к
еңінен таралған тәсіл болып
табылады.

Ша
рпыма
лы

пеште
балқ
ыт
у агрегаты
ның

конструкциясын

жетілдіру
.

Қытайда «Пекин» процесі ж
асалған

(
21
-
сурет).
Балқыту

және тұндыр
у

айма
қтар
ы
арасынан балқыма ағатындай етіп, бӛлгіш қабырғамен

екіге
бӛлінген.

Жылу күмбез

ас
тындағы оттықпен отынды жағу ар
қылы және
сульфидті шихтаның тотығуы есебінен қамтамасыз етіледі.
Шихта
барботаждалатын ваннаның бет
іне

салынады.


21

сурет

-

«Пекин» пешінің сұлбасы

Ша
рпы
малы балқытудың басқа
түрлері.

Шарпымалы

балқыту

қалайы
және
қорғасын ӛндірісінде
, екіншілік шикізатты қайта балқыту кезінде
жиі
қолдан
ыл
ады.

Құрамында қалайы бар концентраттарды қайта өндеу.
Шарпымалы

пештердің конструкциясының ере
кшелігі
ондағы жүретін балқу процесінің
сипаты тотықсыздандырушы болып келеді
.
Қолда
нылатын о
тынның
құрамында минималды
мӛлшер
де күкірт болуы тиіс, себебі
күкірт кӛп болса
ұшқыш болып табылатын қалайының (ІІ) сульфиді түзіліп, металдың газбен
жоғалу қауп
і

пайда болады
.

Отын
ның күлділігі де тӛмен болуы тиіс,

ә
йтпесе флюстың, шлактың
шығ
ым
ы және қалайының
солармен бірге жоғалуы
күшейеді.

Сұйық қалайы
ның беттік керілісінің мәні

тӛмен

және


капилярлы
белсенділі
гінің жоғары болуымен сипатталады
,
содан ол пеш
қаптамасындағы кеуектер арқылы оңай ағып кетеді. Содан пештің т
абанын

нығыз етіп жасап
, оны қабырғалармен қосып
қосымша
металл қа
птамасым
ен
қаптайды.

Қалайының
балқымасы

метал
дық

темірді Fe
2
Sn, FeSn, FeSn
2
интерметалдық қосылыстарын түзе отырып ерітіп жібереді
, сондықтан
ваннаның
қаптамасын

үзіліссіз ауамен суытып тұрады.

Осы
мақсатта
ванн
аны қалыңдығы 300 мм отқа тӛзімді б
етонннан жасалған б
ағанаға
орнатады.

Пеш табанының ауданы 25
-
40 м
2
,
енінің ұзындығына қатынасы

1:(2
-
3)
болады

Тотықсыздандырғыштың
шығыны стехиометриялық реакция
ға сүйеніп

есепте
ле
ді:

SnO
2

+ 2
С

= Sn + 2CO;

Fe
2
O
3

+
С

= 2F
eO + CO.

Тотықсыздандырғыштың
артық

мӛлшері есептелген мәннен
10
-
25
%
құрайды.

Пештегі температура
1420
-
1470
К

құрайды және балқыту процесінің
соң
ына қарай

1620
-
1720
К

дейін
кӛтеріледі
.
Алынатын қ
ара қалайы
ның

құрамы

келесідей болады
,
%:
93,8
-
99,2 Sn; 0,1
-
1,35 Pb; 0,1
-
0,8
С
u; 0,2
-
2,5 Fe;
0,17
-
1,3 As; 0,01
-
0,2 S.
Оны болаттан жасалған қазанға құйып, тазартуға
жібереді.

Ал ш
лак
т
ың құрамы

келесі
дей болады
, масс.
%:
4
-
12 Sn; 25
-
55 Si
О
2
; 10
-
30 FeO; 10
-
25
СаО
; 10
-
20 A1
2
О
3
.

Ол ары қарай
құрамынан қалған қалайыны
а
лу үшін, яғни кедейлендірілуге
фьюминг
теуге және электрлік балқытуға
жіберіледі.

Қалайының 8
-
12 % шаңға
ӛтеді; сол шаң шарпыма пешінде
балқытылатын шихтаға қайтарылады. Процестің меншікті
ӛнімділігі 1
-
2
т/(м
2
·т
әу.
) құрайды
,

м
азуттың
меншікті
шығы
н
ы 1 т кон
центратқа 100
-
300 кг
,
флюстың шығыны 1 т концентратқа 50
-
100 кг, тотықсыздандырғыштың

шығы
н
ы концентраттағы
1 т
қалайыға 400
-
650 кг

құрайды
.

Қорғасын
ды

бақыту өндірісіндегі ша
рпыма пеште балқыту
.

Қорғасын
зауыттарында
шарпыма пешінің
табанының ауданы 27 м
2
(2,7*10,2 м), табиғи
газбен қара қорғасынды мыссыздандырады.
Ликвациялық процесінің
физика
-
химиялық
негіздері бұрын ӛткен МПТ курсымен
қарастырыл
ған
. Мысты
сульфидтеу қорғасынның бай концентратымен

келесі реакция

реакция
бойынша жүзеге асырылады:

PbS + 2
[Cu]
Pb

= (Cu
2
S) + [Pb].

Штейн
түзілу

процесінде сода және қорғасын концентраты
ның

ӛзара
әрекетт
у реакциясы ерекше рольді атқарады:

4PbS + 4Na
2
CO
3

= 4Pb + 3Na
2
S + Na
2
S
О
4

+ 4CO
2
.

Осы реакцияның нәтижесінде

Na
2
S

түзіледі, ол

штейннің балқу
температурасын, оны
ң құрамында қорғасынның
ерігіштігін

тӛмендетеді.

Шарпыма

пеш
ін
ің ванна
сының ерекшелігі сұйық ваннаның тігінен
алғандағы кескіні бойынша
темепература
ның

ауыспалы бол
уында
. Пештің
жоғарғы қабатында
Т =
1270
-
1370 К, ваннаның түбінде
гі

температура 720
-
820 К де
йін тӛмендейді.
Сәйкесінше
мыстың
үлесі тӛменгі қабаттарда
0,3
-
0,5
%
-
ға дейін тӛмендейді.

Ваннаның сыйымдылығы 500 т, тереңдігі 1,7 м, шлак
-
штейнді
балқыманың биіктігі 0,1
-
0,3 м

құрайды
. Ванна
жартылай
цилиндр т
үрінде
жасалып
, хромды магнезитті кірпіштерме
н шегендел
іп,

металды
қаптамамен
қаптал
ады
.

Құрамында 0,3
-
0,6 % мысы бар қара қорғасын
Т =
723
-
873 К
температраларында
сифон арқылы пештен қазан
-
араластырғышқа

шығарылады

да
, онда
температура
713
-
718 К дейін түсір
іл
еді
, нәтижесінде

құрамында 0,1
% мыс
ы бар
қорғасын металы
ал
ын
ады.

Әдебиет
:

1
нег.

[151
-
176], 2 н
ег
. [187
-
228], 1
қос
. [108
-
117, 149
-
171], 2
қос
.
[98
-
140].


Бақылау сұрақтары
:

1.

Шарпыма пеші қандай шикізаттарды балқытуға арналған?

2.

Қандай жағд
а
йларда аспалы, ал қандай жағдайларда
ар
калы күмбез

қолданылады?

3.

Қазақстанның қай жерінде концентраттарды балқыту үшін шарпыма
пеші, қай жерінде кентермиялық балқыту қолданылады
?

4.

Шарпыма пешінен шығатын газдардың құрамы қандай болады
?

5.

Мыс концентраттарын шарпыма пешінде балқыту күкіртсіздендірудің
қандай
дәрежесін қамтамасыз етеді?



Приложенные файлы

  • pdf 9355981
    Размер файла: 439 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий