4.5 Системы разгрузки печи
Известно, что наиболее эффективно производство непрерывным способом, однако далеко не всегда представляется возможность именно так организовать процесс.
Примером непрерывного процесса в руднотермической печи может служить производство медно-никелевого штейна (рисунок 13). Загрузка прямоугольной закрытой печи осуществляется непрерывно из бункеров по загрузочным трубам, снабжённым заслонками для регулирования подачи шихты. На одну печь устанавливают от 8 до 72 загрузочных труботечек (шести электродные прямоугольные печи). Выпуск шлака и штейна производят из лёток расположенных в противоположных торцевых стенках печи. Лётка для выпуска штейна расположена ниже шлаковой лётки. Опыт работы этих печей показал, что необходимости в аппаратах для прожига лёток нет. Лётку подогревают с помощью кислородно-ацетиленовой горелки.
1 – короткая сеть; 2 – электрод; 3 – механизм перепуска электрода; 4 – загрузочная воронка; 5 – газоотвод; 6 – ванна печи; 7 – механизм вращения печи
Рисунок 12 - Печь РКЗ-33М2 для выплавки ферросилиция
Так как работа этих печей основана на преобразовании электрической энергии в тепловую за счёт прохождения тока через шлаковый расплав, то перед пуском печи в неё заливают готовый расплавленный шлак из шахтных печей или конвертеров.
Производство целевого продукта в газообразном виде (фосфор, цинк, свинец и т.д.) носит непрерывный характер, однако образующиеся при этом шлаки и ферросплавы так же необходимо удалять из печи. Для этого предусмотрены специальные лётки, которые открывают по мере накопления побочного продукта. Момент, когда подошло время для слива шлака, штейна или металла, определяют по объёму потреблённой печью энергии или по количеству загруженной шихты. Например, при производстве цинка (рисунок 10) шлак сливают один раз в сутки, а штейн каждые 6÷7 или даже 10÷15 суток, каждый через свои лётки.
Большая часть руднотермических производств носит полунепрерывный характер. При этом загрузка печи осуществляется непрерывно, а слив продукта и шлака носит периодический характер по мере их накопления. Так работают, например, печи по производству ферросилиция, в которых продукт сливают 4÷7 раз за смену через равные промежутки времени.
1 – воронка для заливки шлака; 2 – лётка для штейна; 3 – лётка для шлака
Рисунок 13 - Прямоугольная печь для плавки медно-никелевого штейна
непрерывного действия
Число лёток выбирают из технологических соображений. Обычно, если продукты достаточно текучи, для каждого из них у печи предусмотрена своя лётка. Иногда используют одну общую лётку. Например, при производстве высокоуглеродистого феррохрома, сплав и шлак выпускают одновременно через одну лётку три-четыре раза в смену. У карбидных печей при температуре выпуска (около 19000С) карбид кальция имеет достаточно высокую вязкость, поэтому для его выпуска устраивают три лётки против электродов.
Во время плавки лётки закрыты. Для того чтобы слить расплав лётку вскрывают, прожигая её дугой с помощью специальных аппаратов или кислородными горелками, простреливая из специального ружья, пробивая стальным ломом или при помощи бура. По окончании выпуска очко лётки закрывают возможно глубже конической пробкой из смеси электродной массы и песка или огнеупорной глины вручную или пушкой.
Распространёнными являются руднотермические процессы, работающие в периодическом режиме. Например, плавку феррованадия и ферротитана ведут в несколько этапов, отличающихся загруженными материалами и природой происходящих химических процессов. Во время плавки сливают образовавшийся шлак. После завершения всей плавки полученный продукт сливают в изложницу через сливной носок, наклонив печь (по аналогии с ДСП) (рисунок 3).
При производстве тугоплавких материалов, таких как карбид бора, ферровольфрам, ферромолибден, корунд и т.п. получаемый продукт удаётся расплавить и поддерживать в жидком состоянии только в небольшой зоне у электродов (при плавке ферровольфрама температура рабочей зоны около 30000С). В этом случае слить продукт очень трудно или не возможно (в производстве ферровольфрама иногда применяют вычерпывание расплава из печи стальными ложками порциями по 50 кг), тогда плавку проводят «блок-прцессом» (рисунок 9).
По мере расплавления и затвердевания продукта, в печь подают новые порции шихты, в результате наращивают блок продукта до заполнения всей шахты печи. После этого печь останавливают, поднимают электроды и выкатывают ванну печи из-под них. Ванну печи ставят на охлаждение, затем извлекают из неё блок и оставляют его для окончательного остывания. Полученный таким образом блок разделывают, т.е. разбивают, сортируют и дробят. Годный материал идёт по назначению, а непрореагировавшую и полурасплавленную шихту возвращают в печь для следующих плавок.
При работе «блок-процессом» ванну печи монтируют на подвижной тележке (рисунок 8) для того, чтобы один комплект оборудования мог поочерёдно обслуживать несколько ванн.
Как любой периодический процесс, «плавка на блок» менее производительна и менее экономична, чем работа на выпуск.