Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Для получения бедных шлаков прежде всего необходимо иметь равномерный ход плавки и получение постоянного состава продуктов — штейна и шлака. При соблюдении этих условий колебания в содержании металлов в шлаках будут минимальные и среднее содержание окажется ниже. Кроме того, облегчится точное регулирование всех условий для получения оптимального режима плавки и минимальных потерь металлов.
Все это требует тщательного усреднения шихты и получения постоянного состава сырья.
Добиться усреднения состава рудного сырья можно за счет соблюдения строгого графика добычи и поступления руд различных месторождении с предварительным их опробованием и устройства достаточно больших емкостей складов рудного сырья, оборудованных для усреднения и шихтовки в нужных соотношениях. Чем тщательнее будут выполняться указанные мероприятия, тем меньших колебаний в составе рудной смеси можно добиться.
При таком усреднении устраняются неполадки в работе печей (особенно шахтных) и обеспечивается постоянный режим работы обогатительных фабрик, еще более чувствительный к резким колебаниям состава сырья.
Обогащение руд, помимо дополнительного усреднения, дает значительное удешевление плавки и снижение потерь металлов при металлургической переработке за счет удаления большей части пустой породы, что снижает выход шлаков. Подсчеты показали, что даже при получении бедных отвальных шлаков, например при электроплавке, все же экономически выгоднее подвергать руды обогащению для удаления пустой породы, что приводит к снижению расхода топлива или электроэнергии и выхода шлаков; содержание металлов в хвостах обогащения обычно не выше, чем в шлаках.
Большой эффект в деле усреднения шихты и получения нужного оптимального ее состава дают емкие склады сырья, оборудованные грейферными кранами или шихтосмесительными машинами.
Крупность материала шихты должна строго соответствовать требованиям различных типов плавки и протекающих процессов. Так, например, для процессов восстановления в отражательных печах или электропечах степень извлечения металлов в сплавы прямо пропорциональна степени измельчения шихты и ее смешения. Скорость плавки и расход топлива также зависят от крупности материалов, особенно при отражательной плавке.
Для шахтной печи скорость плавки зависит от газопроницаемости столба шихты, поэтому желательно иметь равномерную по крупности шихту в пределах от 100 до 20 мм. Особенно вредно присутствие крупных кусков, создающих благоприятные условия для образования продувов и настылей. Продувы создают местные сильноокислительные участки в толще шихты, вызывают излишнее окисление сульфидов и увеличивают потери металлов с отвальным шлаком. Если в шихте одновременно присутствуют крупные куски и мелочь, то образуются пустоты, каналы, через которые рудная мелочь может просыпаться вниз и попадать в выходящий из печи шлак, также увеличивая потери металла.
Сама по себе плавка мелкой рудной шихты в шахтных печах не вызывает увеличенных потерь металлов с отвальным шлаком, если нет условий для ее просыпания вниз. Статистическая обработка практических данных шахтной плавки агломерата окисленных никелевых руд показывает, что с повышением содержания мелочи (—10 мм) в шихте от 0 до 50% содержание никеля в шлаках даже снижается (на 0,04—0,08%), а при плавке сульфидных медно-никелевых руд практически не меняется. Однако мелочь снижает производительность печей и увеличивает вынос пыли. Наилучшие результаты по производительности, расходу топлива и потерям металлов со шлаком получаются при плавке в шахтных печах окомкованного материала равномерной крупности, полученного брикетированием, гранулированием или агломерацией шихты.
Агломерация дает ряд существенных преимуществ не только потому, что снижает расход кокса и повышает проплав печи, но и вследствие возможности проведения химической подготовки рудного сырья, способствующей снижению потерь металлов. Так, количество серы, остающейся после агломерации свинцовых концентратов, может влиять на распределение свинца и меди между продуктами плавки. По данным Усть-Каменогорского завода, при повышении содержания серы в агломерате снижается содержание свинца и меди в шлаке даже при высоком содержании цинка.
При агломерации окисленных никелевых руд возможно предварительное сульфидирование никеля за счет добавки гипса в шихту агломерации. Такое сульфидирование дает резкое снижение потерь никеля с отвальным шлаком за счет уменьшения количества окисленного металла в шлаковом расплаве. Например, при опытных плавках в шахтной печи сульфидированного гипсом агломерата удавалось получать шлаки с содержанием никеля 0,08—0,12% вместо 0,20—0,24% при плавке несульфидированного агломерата.
Перед плавкой в отражательных печах концентраты часто обжигают для удаления и использования части серы. При этом обычно все составные части шихты — флюсы, обороты — добавляют к концентрату перед обжигом, что дает хорошее смешение и подготовку всех компонентов, шихты и благоприятно отражается на показателях плавки, в частности на содержании металлов в шлаках. Однако величину десульфуризации при обжиге следует регулировать с учетом того, что при низком содержании остаточной серы в шихте и получении богатых штейнов соответственно повысятся потери металлов в шлаках. Поэтому желательно получать при обжиге минимально необходимую степень десульфуризации, определяемую технико-экономическими расчетами, сделанными на основании статистического исследования плавки.