» » Режим плавки шлаков
03.06.2015

Режим плавки, т. е. скорость и температура плавки, расход топлива, добавка восстановителя или сульфидизатора, состава газовой фазы, должен оказывать существенное влияние прежде всего на попадание в уходящий из печи шлак окисленных соединений металлов. Кроме того, режим плавки определяет температуру и вязкость шлаков, ход процесса укрупнения мелких частиц штейна или металла и другие факторы, влияющие на содержание механически взвешенных частиц в шлаках.
Скорость плавки влияет двояко. При увеличении скорости плавки улучшается тепловой баланс ванны печи или переднего горна, повышается температура жидкой массы, уменьшается образование настылей и могут быть увеличены объем и время отстаивания штейна или металла. При этом имеется возможность работать на более тугоплавких шлаках за счет снижения расхода флюсов и выхода шлаков, что также снижает потери металлов. При форсировании шахтной печи ход плавки становится более устойчивым, снижаются простои, что в свою очередь положительно сказывается на условиях отстаивания шлаков.
Вместе с тем большая скорость плавки снижает время отстаивания шлаков при том же объеме ванны или переднего горна. Если время отстаивания было предельным или даже меньше минимально необходимого, то в этом случае форсирование будет приводить к увеличению содержания металлов в шлаках, что иногда наблюдалось при плавке свинцовых и окисленных никелевых руд, где объем отстойников мал. При хороших отстойниках с запасом времени отстаивания выше минимально необходимого форсирование плавки обычно снижает потери металлов.
Интересен опыт форсирования шахтной плавки окисленных никелевых руд на Южно-Уральском никелевом комбинате. При увеличении удельного проплава печей в 2,4 раза, снижении удельного расхода кокса в 1,6 раза и высоты сыпи с 4,5—5 до 3—3,5 м от уровня фурм, среднее содержание никеля в шлаках снизилось с 0,31 до 0,23% за счет прекращения образования в горне ферроникелевых настылей, устойчивой работы печей, улучшения загрузки. Температура вытекающих из печи шлаков при этом изменилась в среднем с 1275 до 1290°.
Эти результаты показывают, насколько ошибочны были взгляды, согласно которым считалось необходимым медленно вести подобного типа плавку при сильно восстановительном составе газовой фазы, т. е. с высоким расходом кокса.
Высокий расход кокса дает всегда низкую производительность шахтной плавки, тяжелые условия обслуживания и допустим лишь там, где плавится руда с большим количеством тугоплавкой пустой породы или где требуется для восстановительных процессов высокое содержание окиси углерода, например при доменной плавке на чугун. Во всех же известных процессах рудной плавки в цветной металлургии не требуется сильно восстановительная атмосфера. Действительно, при плавке окисленных медных или никелевых руд идет не восстановительная, а сульфидирующая плавка, не требующая высокого содержания окиси углерода в газах. Для восстановления свинца или олова из окислов также не требуется высокой концентрации окиси углерода в газах.
Поэтому шахтную плавку всегда выгоднее вести с минимально необходимым расходом кокса, обусловленным тепловым режимом.
Статистическая обработка данных шахтной плавки окисленных никелевых руд, сульфидных медно-никелевых руд и свинцовых руд показывают, что величина удельного расхода кокса практически не влияет на содержание в шлаках никеля, меди, кобальта и свинца (если только расход кокса не снижается ниже необходимого для расплавления шихты).
Температура зоны шлакообразования и вытекающего из печи шлака оказывает непосредственное влияние на потери металлов. Неоднократно отмечалось, что более горячие шлаки дают меньшие потери металлов, чем холодные шлаки. Это можно видеть на примере высокомагнезиальных шлаков (см. рис. 11).
При восстановительном характере плавки на металлический сплав увеличение количества восстановителя до известного предела способствует большему восстановлению железа, повышению выхода сплава и извлечения в него цветного металла.
Добавка восстановителя при плавке сульфидных материалов в отражательной и электрической печи также иногда способствует снижению потерь металлов с отвальным шлаком. Такие опыты проводились на Карсакпайском заводе, где при добавке 4—5% угля в шихту, состоящую из смеси сульфидных концентратов и окисленной медной руды, получали штейны, содержащие до 60% меди при шлаках с 0,47—0,50% меди. Также благоприятны были опыты добавки 1—2% мелкого коксика в электропечи при плавке сульфидных медно-никелевых руд с добавкой большого количества (50—80% от руды) оборотных конвертерных шлаков.
При этом важно, однако, выпуск шлаков осуществлять без попадания поверхностного слоя, имеющего благодаря содержанию мелкого угля высокую вязкость и могущего вынести со шлаком богатую смесь ею с нерасплавившейся шихтой.
При сульфидирующей плавке (например, окисленных никелевых руд) количество добавляемого сульфидизатора мало изменяет состав получаемого штейна и содержание металла в шлаке, если только сам сульфидизатор, например пирит, не разбавляет штейн.
Если не требуется извлечения из сульфидизатора попутных составляющих, то преимущество всегда будет за такой сульфидирующей добавкой, которая не растворяется в штейне, например CaS, получаемой из гипса, тем более, что CaS энергичнее сульфидирует, чем FeS, и дает меньше потерь металла с отвальным шлаком. При загрузке гипса в печь очень важно равномерное распределение его в шихте при достаточно мелком дроблении. Как уже отмечено, значительно лучшие результаты получаются при добавке гипса в шихту агломерации.
Состав газовой фазы определяется расходом кокса и воздуха, высотой столба шихты, т. е. теми факторами, влияние которых уже рассмотрено.