» » Устройство шахтных печей для выплавки свинца
06.05.2015

Шахтные печи для выплавки свинца, хотя и медленно, но претерпевают известные изменения Печи круглого сечения после 1880 г. были в значительной степени вытеснены прямоугольными, которые можно было за счет увеличения длины строить большей площади, а значит, и большей производительности.
Основные части шахтных печей для свинцовой плавки — горн, шахта и колошник Общий вид печи приведен на рис. 28.
Горн (рис. 29) покоится на массивном бетонном фундаменте. Стенки горна толщиной 400—500 мм выложены из шамотного и магнезитового кирпича. Кладка заключена в плотный стальной сварной кожух, стянутый металлическими тягами.
По длине и ширине горн соответствует размерам печи в области фурм, глубина его 0,5—0,8 м в зависимости от содержания свинца в проплавляемой шихте Для шихты, более богатой свинцом, при котором накапливание его и обмен в горне протекают быстрее, горн строят глубже.
Устройство шахтных печей для выплавки свинца

Горн постоянно заполнен свинцом. Как правило, свинец выпускают из горна через сифон непрерывно, по мере поступления из шахты. Сифонный выпуск отличает шахтные печи для свинцовой плавки от других шахтных печей. Расположение сифона, его устройство и успешная работа во многом определяют успех плавки.
Трудности при работе сифона возникают при получении чернового свинца, богатого медью, которая выкристаллизовывается из охлаждающегося свинца и оседает на стенках канала и наружной чаше, уменьшает их сечение и в конечном итоге прекращает работу сифона. Поэтому сифон систематически чистят ломиком, введенным в канал. Однако наилучшей гарантией бесперебойного действия сифона является ровный безостановочный ход печи и достаточное количество протекающего через него свинца.
Предложения об обогреве канала сифона электрическим током не представляют особого интереса, поэтому практически не применяются.
На печах длиной 3—4 м сифон расположен в середине длинной стороны, в более длинных печах, снабженных в обоих торцах отверстиями для выпуска штейна и шлака, иногда устраивают два сифона, расположенных на расстоянии трети длины печи. При этом эксплуатируют сифон, расположенный ближе к работающему торцу, в котором имеются отверстия для выпуска штейна и шлака.
Шахта в печах старой конструкции была собрана в нижней части (на высоту 1,5—2 м) из кессонов, а в верхней части — (2—3 м) выложена из шамотного кирпича Кирпичная кладка опиралась на балки, уложенные на колонны, укрепляемые в фундаменте
В последнее время шахты печей полностью кессонируют. Кессоны устанавливают в два ряда (на Усть-Каменогорском заводе, например, длина кессонов нижнего ряда 2,3 м и верхнего 3 м). Эксплуатация печей с такой шахтой удобнее, так как намного упрощается удаление настылей и регулирование температуры в верхней части печи.
В последнее время изменилась и конструкция кессонов. Ранее они выполнялись в виде клепаных коробок из 10—12-мм железа с двумя отверстиями для фурм, расположенными в один ряд, В настоящее время на большинстве печей отечественных заводов кессоны выполнены в виде плоских сварных коробок из 10—12-мм железа шириной 700 мл, высотой 2—3 м и шириной заполненного водой пространства 120—130 мм. Фурменные отверстия диаметром 100 мм расположены в два ряда в шахматном порядке на расстоянии (по осям) 150—200 мм друг от друга. Нижний ряд фурм отстоит от кромки кессона на 300—350 мм. По мнению одних металлургов, такое расположение фурм обеспечивает надежную их работу и способствует устойчивой работе печи, по мнению других, двухрядное расположение фурм способствует большим потерям воздуха и растягиванию фокуса, а поэтому нецелесообразно.
Ширина печей в области фурм в настоящее время достигает 1,5—1,6 м. На заводе в Трейл опытным путем было установлено, что наибольший проплав получается в печи шириной 1,65 м, в печи шириной 1,75 м проплав получился меньший, а печь шириной 2,44 м оказалась не пригодной к эксплуатации.
Интересной конструкции печь эксплуатируется с 1939 г. на заводе Порт-Пори (рис. 30). Длина ее 10,66 м, ширина в области нижнего ряда фурм 1,52 м и верхнего ряда 3,05 м. Площадь в плоскости верхнего ряда фурм 32,5 м2, расстояние между фурмами верхнего и нижнего ряда 914 мм. Описываемое расположение фурм способствует равномерному прохождению газов через все сечение этой широкой печи. Торцовые стенки не прямые, а овальные — для предотвращения образования настылей в углах. В таком виде печь проработала 6 лет (две кампании), после укорочения на 3,76 м и уменьшения сечения до 21 м2 успешно работает до настоящего времени.
Шахта сужена книзу, при этом тепло концентрируется лучше в фурменном поясе, а газы, идущие вверх, в расширенном сечении шахты теряют скорость и увлекают с собой меньше пыли.
Торцовые кессоны расположены вертикально. В нижней их части, у верхней отметки горна, установлены выпускные кессоны, которые представляют собой литую сплошную медную плиту с отверстиями для выпуска шлака и штейна и с железными трубками, по которым циркулирует охлаждающая вода. Такие кессоны служат лучше, чем сварные из котельного железа.
Устройство шахтных печей для выплавки свинца

Общее сечение фурменных; отверстий составляет обычно 3—5% (чаще 4%) сечения печи в области фурм. На некоторых заводах диаметр фурм уменьшили до 65—70 мм увеличив общее их число. При этом добились более равномерной подачи воздуха в печь. Несовершенное уплотнение стыков и несовершенная конструкция фурм часто служат источником больших потерь воздуха (достигающих иногда 50%) как при чистке фурм, так и при нормальной их работе. Однако при хорошей сборке и обслуживании можно добиться хорошей плотности фурм.
Колошник печи и колошниковый шатер, через который в печь загружают агломерат и кокс, смонтированы в большинстве случаев на горизонтальных водоохлаждаемых балках. Высокая температура, возникающая иногда при сгорании колошниковых газов, приводит к быстрому прогару колошниковых устройств, поэтому верхнюю часть шатра (горловину) закрывают чугунными плитами, а боковые стенки монтируют из плит котельного железа и внутри футеруют шамотным кирпичом.
На отечественных заводах колошники не герметичны, поэтому они часто сильно разогреваются горящими колошниковыми газами.
На большинстве эксплуатируемых в настоящее время печах загрузка шихты ведется сбоку, по длинным сторонам. В колошниковом шатре устраивают для этой цели 3—4 окна, закрываемых крышками различного устройства.
Загрузочное устройство, приведенное на рис. 31, достаточно совершенно, однако на Усть-Каменогорском заводе оно не было полностью освоено из-за систематического перегрева колошника и выхода в связи с этим из строя приводов затворов. При нормальной эксплуатации печи такое загрузочное устройство обеспечит необходимую герметичность. Угол наклона отбойной доски определяется крупностью загружаемой шихты. При неправильном расположении доски крупные и мелкие части шихты, ссыпаясь в печь, разделяются, что приводит к «центральному» или «периферийному» ходу печи, т. е. неравномерному прохождению через нее газов.
Устройство шахтных печей для выплавки свинца

Передний горн или отстойник на большинстве заводов выполняется в виде чугунного прямоугольного ящика, собранного из подины и четырех сболченных стен и установленного на двухосной тележке.
Объем отстойника обычно равен 1,5—2 м3 и зависит от производительности печи, свойств шлака и условий плавки. На каждом заводе он определяется опытным путем.
В отстойник поступает смесь шлака и штейна. При отсутствии сифона или при недостаточно хорошей его работе в отстойник попадает также свинец. Все три продукта разделяются по удельным весам и по мере накопления выпускаются: свинец и штейн — через шпуры, расположенные у дна отстойника и на высоте 200—300 мм от него, а шлак — по желобу у верхней кромки отстойника непрерывно по мере поступления из печи. На некоторых заводах для лучшего отстаивания два отстойника располагают последовательно.
Отстойник постепенно зарастает настылью, и когда объем его заметно уменьшается (более чем на 1/3), расплав из печи начинают выпускать с противоположного торца, а застывший отстойник выкатывают из цеха и разбирают. Застывшую массу разбивают и возвращают в плавку. Количество этих оборотов иногда бывает весьма велико
При очень значительной производительности (размерах) печи и особенно, если необходима последующая переработка шлака, т. е. если шлак необходимо накапливать в жидком виде в количестве нескольких десятков тонн, описанные отстойники мало пригодны. Поэтому на некоторых заводах применяют стационарные обогреваемые отстойники — копильники. На Усть-Каменогорском заводе, например» сначала отстойники были выполнены в виде отражательных печей с площадью пода 20 м2 с мазутным отоплением, а затем из-за неудовлетворительного прогрева шлака были переведены на электрообогрев. В отстойник, площадь которого была уменьшена до 15,5 м2, через свод были опущены три электрода диаметром 400 мч. Свинец и штейн выпускают через нижние шпуры, а шлак — через отдельный шпур, расположенный несколько ниже середины высоты отстойника.
В процессе освоения отстойников встретились значительные трудности. связанные с образованием настылей на поду. Эти трудности были преодолены путем подбора правильного соотношения объема отстойника. мощности и напряжения тока, а также в результате усовершенствования отдельных конструктивных элементов. Общий вид отстойника приведен на рис 32.
Устройство шахтных печей для выплавки свинца

Исследование полученных в отстойнике настылей показало, что в небольшом нижнем слое настыль имеет сульфидноцинковый состав (45% сульфида цинка и 30% магнетита), а в основном верхнем слое, составляющем обычно 3/4 общей ее величины, представлена материалом, сильно обогащенным магнетитом (30—35%). Магнетит представлен в ней зернами крупностью до 1 мм.
При правильном регулировании восстановительной способности печи, при которой содержание магнетита в шлаке не превышает 3—4%, и устранении подсосов воздуха через отверстия в своде длительность работы освоенного на Усть Каменогорском заводе отстойника превышает 12—14 месяцев. Использование стационарных отстойников уменьшило выход оборотов и позволило накапливать необходимые для заливки в фьюминг печь порции шлака, достаточно полно отстоявшегося от свинца и штейна.
Характеристика шахтных печей и основные технологические показатели свинцовой шахтной плавки приведены в табл. 5.
Устройство шахтных печей для выплавки свинца