агрегат для непрерывного обеднения шлаковых расплавов

Формула изобретения

Агрегат для обеднения шлаковых расплавов цветных металлов, содержащий реакционную камеру с подом, сводом, стенами, газоходом, фурмами для подачи дутья, перегородку, разделяющую реакционную камеру на загрузочную и барботажные зоны, установленную с образованием окна между подом и перегородкой, устройства для загрузки шлака и выпуска продуктов обеднения, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подачи твердых материалов, размещенным на своде, перегородка установлена с образованием окна между сводом и перегородкой, отношение площадей барботажной и загрузочной зон составляет 1,2-4,0 и расстояние от осей фурм до подины составляет 2-18 калибров сопла фурмы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к пирометаллургическому обеднению шлаковых расплавов, содержащих цветные металлы.

В настоящее время обеднение шлаковых расплавов осуществляется либо в выносных обогреваемых агрегатах для отстаивания шлака-отстойниках, либо в электрических, фьюминговых печах или горизонтальных конвертерах (Ванюков А. В. Зайцев В. Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. М. Металлургия, 1969, с. 360 370).

К недостаткам данных агрегатов следует отнести низкую производительность процесса и степень извлечения металлов из шлака при высокой его энергоемкости. Это связано, с тем, что указанные агрегаты работают в периодическом режиме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является печь для переработки шлаков, содержащая реакционную камеру с подом, сводом, стенами, газоходом, фурмами для подачи дутья, перегородку, разделяющую реакционную камеру на загрузочную и барботажную зону, установленную с образованием окна между подом и перегородкой для перетока расплава, загрузочное устройство и устройства для выпуска продуктов обеднения (авт. св. N 759826, кл. F 27 B 17/00, 1976).

К недостаткам данной конструкции печи следует отнести сложность узла загрузки шлака, связанную с подачей и распылением расплава, что исключает загрузку твердого шлака и других материалов. Кроме того, установка фурм над расплавом не обеспечивает интенсивный массообмен в объеме реакционной камеры. Загрузка твердого восстановителя здесь не эффективна из-за слаборазвитой поверхности контакта шлакового расплава с твердым восстановителем.

Задача изобретения создание высокопроизводительного агрегата по переработке жидких и твердых шлаков с глубоким их обеднением путем отгонки ценных составляющих в газовую фазу и извлечения металлов в донный продукт.

Это достигается тем, что агрегат для переработки шлаков, содержащий реакционную камеру с подом, сводом, стенами, газоходом, фурмами для подачи дутья, перегородку, разделяющую реакционную камеру на загрузочную и барботажную зоны, установленную с образованием окна между подом и перегородкой, устройства для загрузки шлака и выпуска продуктов обеднения, по предлагаемому изобретению снабжен устройством для подачи твердых материалов, размещенным на своде, перегородка установлена с образованием окна между сводом и перегородкой при этом отношении площадей барботажной и загрузочной зон составляет 1,2 4,0, а расстояние от осей фурм до подины 2 18 калибров сопла фурмы.

На фиг. 1 изображен предлагаемый агрегат, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Агрегат содержит реакционную камеру 1 для расплава с сифонами 2 и 3 для ввода и вывода расплава из агрегата, разделенную перегородкой 4 на барботажную 5 и загрузочную 6 зоны с образованием окон между подом и перегородкой и между перегородкой и сводом. В барботажной зоне установлены погрузные фуpмы 7 для ввода газообразного восстановителя. В верней части реакционной камеры расположены загрузочное приспособление 8 для ввода твердых материалов, например, восстановителя или твердого шлака в загрузочную зону и газоход 9 для отвода газов. Шпуровое отверстие 10 реакционной камеры 1 служит для выпуска обогащенной жидкой фазы из агрегата.

Агрегат работает следующим образом.

Перерабатываемый шлак заливается в предварительно разогретый агрегат посредством сифона 2 при одновременной подаче дутья через фурмы 7 барботажной зоны 5.

По мере заполнения реакционной камеры 1 расплавом шлака, уровень ванны в барботажной зоне вследствие подачи дутья через фурму 7 повышается. Образуется восходящий газошлаковый поток, который затем сливается через окно между сводом и перегородкой 4 в загрузочную зону 6, обеспечивая нисходящий шлаковый поток в зоне загрузки твердых материалов, подаваемых через загрузочное устройство 8. Таким образом, реализуется направленная циркуляция расплава в агрегате, вовлечение в циркулирующий поток расплава загружаемого твердого материала, его плавка и многократное прохождение расплава с восстановителем через барботажную и загрузочную зоны до выхода его из агрегата, тем самым обеспечивая глубокое обеднение шлака по цветным металлам как за счет отгонки их в газовую фазу, так и осаждения в донный продукт.

Выпуск из агрегата обедненного шлака производится посредством сифона 3. Обогащенный продукт жидкая металлизированная сульфидная фаза выдается через шпуровое отверстие 10. Газы удаляются с помощью газохода 9.

Заявляемое соотношение площадей горизонтальных сечений барботажной и загрузочной зон на уровне фурм, равное 1,2 4,0, обеспечивает массовую скорость циркулирующего расплава, необходимую для вовлечения в него кусков восстановителя, объемная плотность которого меньше плотности шлакового расплава. Согласно расчета, а также исследований на модели и опытной установке скорость движения расплава при соотношении указанных площадей 1,2 составит более 0,2 м/с. При увеличении соотношения площадей горизонтальных сечений барботажной и загрузочной зон более 4,0 скорость циркуляции расплава практически не возрастает.

Установка фурм для ввода газообразного восстановителя в барботажной зоне на расстоянии от подины агрегата, равном 2 18 калибров сопла фурмы, является оптимальным, поскольку предотвращает образование настылей шлака на подине (при расстоянии оси фурм от подины 18), или исключает механическое размывание ее газовой струей (при расстоянии оси фуpм от подины 2).

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано при обеднении шлакового расплава, содержащего легковозгоняемые металлы (цинк, олово и др.). Агрегат может работать в режиме непрерывной плавки и обеднения твердого шлака.

При этом восстановление металлов и их отгонка осуществляются как газообразным восстановителем, вводимым посредством фурм и получаемым дополнительно в реакционной камере при газификации твердого восстановителя, так и на поверхности последнего. Обеднение расплава шлака осуществляется также за счет промывки шлака металлизированной фазой при постоянном науглероживании этой фазы твердым восстановителем.