Общая характеристика шахтных печей
Шахтные печи с момента их появления широко используются для плавки руд черных и цветных металлов. В общем случае это промышленная печь с рабочим пространством в основном цилиндрической формы, в которой топливо для плавки сгорает или в выносном устройстве, или в самой печи.
Конструкции и особенности шахтных печей черной и цветной металлургии несколько отличаются. Далее будет рассмотрено несколько видов шахтных печей, которые используются в цветной металлургии, в частности для выплавки меди, никеля и свинца.
Шахтная печь для полупиритной плавки медных и медно-никелевых руд и концентратов состоит из стандартных элементов.
Фундамент представлен массивной бетонной плитой, выступающей над полом. Над плитой расположен внутренний горн и лещадь. Последняя состоит из стальных или чугунных плит, выложенных изнутри магнезитовым или хром-магнезитовым кирпичом. Внутренний горн находится в нижней части печи и также сложен магнезитовым кирпичом, обшитым снаружи стальными плитами.
Шахтная печь с герметическим колошником для медно-серной плавки состоит из нескольких отдельных кессонов, охлаждаемых водой. Кессоны скрепляются между собой болтами и специальными креплениями. Через фурменные отверстия в нижней части кессонов в печь подается воздух.
Шахтная печь для восстановительно-сульфидирующей плавки агломерата из окисленных никелевых руд характеризуется тем, что надколошниковое устройство в ней состоит из металлического каркаса, обложенного шамотным кирпичом. Но также оно может быть металлическим и охлаждаться воздухом или водой, без использования огнеупоров. В каркасных устройствах каркас опирается на колонны и балки, отдельные от шахты самой печи. Из верхней части колошника отходят газоотводы.
Особенность шахтной печи для восстановительной плавки свинцового агломерата заключается в креплении кессонов. Кессоны этой печи закреплены распорными балками, которые, в свою очередь опираются на кольцевой воздухопровод или на продольные балки, опоясывающие печь.
В общем случае водопровод у шахтных печей подводящий и разветвляется к каждому кессону. Он имеет открытые желоба, через которые собирается горячая вода из кессонов. Воздухопровод кольцевой, имеющий множество труб, подводящих воздух к фурмам, а они, в свою очередь, опоясывают шахту одним или двумя рядами.
Загрузка шихты происходит обычно через продольные стенки колошникового шатра, в которых имеется специальное окно. Однако такая конструкция не касается печей для медно-серной плавки – в них используется конусовидные воронки, герметизирующие колошниковое устройство. Герметизация предполагается и в печах для переработки окисленных никелевых руд.
Продукты выплавки выпускаются обычно через отверстие во внутреннем горне, а в печах, выплавляющих свинец, конечный продукт (веркблей, или серебристый свинец) выпускается из внутреннего горна через сифон.
Передний горн разделяет штейн и шлак. Она выполнена в виде круглой или овальной ванны, выложенной, как и лещадь, магнезитовым или шамотным кирпичом. С наружной стороны она скрепляется балками и железным кожухом.
Конструкции и особенности шахтных печей черной и цветной металлургии несколько отличаются. Далее будет рассмотрено несколько видов шахтных печей, которые используются в цветной металлургии, в частности для выплавки меди, никеля и свинца.
Шахтная печь для полупиритной плавки медных и медно-никелевых руд и концентратов состоит из стандартных элементов.
Фундамент представлен массивной бетонной плитой, выступающей над полом. Над плитой расположен внутренний горн и лещадь. Последняя состоит из стальных или чугунных плит, выложенных изнутри магнезитовым или хром-магнезитовым кирпичом. Внутренний горн находится в нижней части печи и также сложен магнезитовым кирпичом, обшитым снаружи стальными плитами.
Шахтная печь с герметическим колошником для медно-серной плавки состоит из нескольких отдельных кессонов, охлаждаемых водой. Кессоны скрепляются между собой болтами и специальными креплениями. Через фурменные отверстия в нижней части кессонов в печь подается воздух.
Шахтная печь для восстановительно-сульфидирующей плавки агломерата из окисленных никелевых руд характеризуется тем, что надколошниковое устройство в ней состоит из металлического каркаса, обложенного шамотным кирпичом. Но также оно может быть металлическим и охлаждаться воздухом или водой, без использования огнеупоров. В каркасных устройствах каркас опирается на колонны и балки, отдельные от шахты самой печи. Из верхней части колошника отходят газоотводы.
Особенность шахтной печи для восстановительной плавки свинцового агломерата заключается в креплении кессонов. Кессоны этой печи закреплены распорными балками, которые, в свою очередь опираются на кольцевой воздухопровод или на продольные балки, опоясывающие печь.
В общем случае водопровод у шахтных печей подводящий и разветвляется к каждому кессону. Он имеет открытые желоба, через которые собирается горячая вода из кессонов. Воздухопровод кольцевой, имеющий множество труб, подводящих воздух к фурмам, а они, в свою очередь, опоясывают шахту одним или двумя рядами.
Загрузка шихты происходит обычно через продольные стенки колошникового шатра, в которых имеется специальное окно. Однако такая конструкция не касается печей для медно-серной плавки – в них используется конусовидные воронки, герметизирующие колошниковое устройство. Герметизация предполагается и в печах для переработки окисленных никелевых руд.
Продукты выплавки выпускаются обычно через отверстие во внутреннем горне, а в печах, выплавляющих свинец, конечный продукт (веркблей, или серебристый свинец) выпускается из внутреннего горна через сифон.
Передний горн разделяет штейн и шлак. Она выполнена в виде круглой или овальной ванны, выложенной, как и лещадь, магнезитовым или шамотным кирпичом. С наружной стороны она скрепляется балками и железным кожухом.
| Характеристика шахтных печей |
| Показатели | Печи для полупиритной плавки медных и медно-никелевых руд и концентратов | Печи для медно-серной плавки | Печи для восстановительно-сульфидирующей плавки агломерата на окисленных никелевых руд * | Печи для восстановительной плавки свинцового агломерата |
| Площадь печи на уровне фурм, м2 | 15,3 | 6 | 23,4 | 6 – 10 |
| Ширина печи на уровне фурм, м | 1,37 | 1,05 | 1,6 | 1,2 – 1,6 |
| Ширина печи на колошнике, м | 1,73 | 2,2 | 1,4 | - |
| Длина печи, м | 11,2 | 5,7 | 14,6 | 3 – 7 |
| Высота от лещади до колошниковой площадки, м | 6,9 | 6,3 | 7,2 | 5 – 6,5 |
| Высота от лещади до фурм, м | 0,98 | 0,6 | 1,07 | 0,8 – 1,1 |
| Диаметр фурм, м | 0,1 | 0,1 | Щелевидные | 0,06 – 0,125 |
| 0,07 х 1,2 | ||||
| Число фурм | 72 | 36 | 16 | 16 – 72 |
| Отношение площади фурм к площади печи | 0,037 | 0,047 | 0,08 | 0,035 – 0,07 |
| Высота колошникового шатра, м | 4,6 | Герметический колошник | 3,8 | 3,5 – 4,0 |
| Число газоотводящих труб | 3 | 18 | 4 | - |
| Диаметр газоотводящих труб, м | 1,8 | 0,2 х 0,25 | 1,5 | - |
| Объем переднего горна по отношению к площади печи, м3/м2 | 4,5 | - | - | - |
| Глубина переднего горна, м | 1,3 | 1,24 | Малый горн Петрова | - |
| Ширина переднего горна, м | 4 | 1,9 | - | - |
| Удельная производительность по шихте, т/(м2*сутки) | 60 – 120 | 40 | 33 | 40 – 80 |
| Расход кокса, % от шихты | 6 – 12 | 8 | 29 | 8 – 15 |
| Дутье, м3/(м2*мин) | 60 – 120 | 30 | 50 | 20 – 15 |
| Давление дутья, мм вод. ст. | 1500 – 2500 | 1400 | 2000 | 1300 – 2000 |
| Интенсивность горения, кг/(м2*ч): | 200 – 400 | |||
| кокса | - | |||
| сульфидов | 200 – 500 | 150 | 400 | |
| 1200 – 800 | 1000 | - | ||
| Время пребывания шихты в печи, ч | 3 – 1 | 6 | 4 | 3 |
| Температура отходящих газов, °C | 300 – 500 | 450 | 500 | 300 – 400 |