» » Шахтная плавка медно-сланцевых руд
21.05.2015

Большой интерес представляют опыты шахной плавки мансфельдских медно-сланцевых руд с дутьем, обогащенным кислородом, осуществленные в 1955 г. металлургическим институтом Фрайбергской горной академии. Плавки велись в печи с кессонированной нижней частью, имевшей сечение в области фурм 0,283 и работавшей на 6 фурмах диа.метром 70 мм. Высота сыпи во всех опытах была примерно постоянной (2,8—2,9 м).
Плавке подвергалась мансфельдская руда следующего состава: 1,74% Сu, 0,49% Рb, 0,82% Zn, 2,93% Fе, 37,3% SiO2, 12,8% Аl2О3, 10,8% СаО, 5,9% МgО, 6% С. Основная масса руды была крупностью 18—50 мм, но выход фракции 0—18 составлял довольно значительную величину. В шихту вводили 7% известняка. Кокс подавали с размером кусков крупнее 40 мм. Кислород получали с кислородно-водородного завода в жидком виде, газифицировали в испарителе и через измерительную диафрагму вводили в воздухопровод между воздуходувкой и кольцевым трубопроводом печи. Количество введенного в печь кислорода устанавливали с помощью расходомера, установленного на кислородопроводе за газификатором; содержание кислорода в дутье определяли каждые полчаса.
Для получения сравнительных данных опыты были начаты с работы печи на нормальном воздушном дутье. В процессе проведения этих опытов количество воздуха систематически увеличивалось. С увеличением расхода воздуха повышались температуры шлака и колошниковых газов, а расход кокса практически оставался постоянным — 35—36% от веса руды
Результаты опытов плавки мансфельдских медно-сланцевых руд, представленные на рис. 3—6, позволяют сделать ряд выводов.
Так, рис. 3 свидетельствует, что обогащение дутья кислородом влечет существенное увеличение производительности печи, особенно значительное при повышенных количествах дутья. Максимальный проплав, полученный при опытных плавках, отвечал дутью с 30,2% кислорода и количеству кислорода около 700 нм3/м2*час и составлял 78 т/м2 сутки; судя по характеру соответствующей кривой этот проплав отнюдь не является предельным и с увеличением количества дутья можно ожидать дальнейшего повышения проплава.
Рис. 4 показывает практически линейную зависимость минимального расхода кокса от концентрации кислорода в дутье. Однако, как видно из результатов плавки окисленных никелевых руд, такая зависимость не типична и для кривой расхода кокса характерен затухающий характер. При шахтной плавке мансфельдской руды дутье с 30% кислорода обусловливало снижение расхода кокса на 40%, а дутье с 33% кислорода — на 50%.
Шахтная плавка медно-сланцевых руд

Как видно из рис. 5, температура отходящих газов тем ниже, чем выше концентрация кислорода в дутье. При чисто воздушном дутье увеличение количества подаваемого в печь воздуха влечет повышение температуры колошниковых газов, между тем как при дутье, обогащенном кислородом, зависимость обратная. Однако иллюстрируемая рис. 5 возможность получения колошниковых газов с температурой 40—50° в некоторых случаях может вызвать осложнения, обусловленные осаждением в газоходе большого количества влажной пыли. В частности, в настоящей работе низкая температура отходящих газов повлекла образование цинковистых настылей, что вызвало необходимость двукратного выдувания печи.
Шахтная плавка медно-сланцевых руд

Применение обогащенного дутья при сохранении неизменным или некотором увеличении содержания окиси углерода в отходящих газах
резко повышает в них содержание двуокиси углерода. Но приблизительно одинаковый состав колошниковых газов по горючим газам (окись углерода, метан, водород) определяет, вопреки литературным данным, приблизительно равную их теплотворную способность. Количество отходящих, газов, рассчитанное по анализу их, составляло: при плавке с применением нормального воздушного дутья — от 2000 до 2240 м3/т руды; при применении воздуха, обогащенного кислородом до 30%, — от 920 До 1170 м3/т руды. Таким образом, количество газов на 1 т руды уменьшилось примерно в два раза. Отсюда возможное увеличение примерно вдвое проплава при том же количестве дутья в единицу времени.
Опытные плавки с применением обогащенного дутья показали, что температура шлака шахтной печи повышается приблизительно на 80—100° по сравнению с плавками на обычном воздушном дутье (рис. 6). Но распределение меди между шлаком и штейном осталось неосвещенным, хотя высокое содержание кремнезема в шлаке дает основание предполагать, что повышение температуры будет способствовать снижению их вязкости, а следовательно, и благоприятному распределению меди между продуктами плавки.
Шахтная плавка медно-сланцевых руд

На основании опытов, проведенных институтом цветных металлов Фрайбергской горной академии, на заводе им. Августа Бебеля Мансфельдского металлургического комбината им. В. Пика построена станция производительностью 1500 кислорода в час для перевода одной шахтной печи на дутье, обогащенное кислородом до 30%.