Дистилляционная цинковая печь

Регенеративная трехрядная дистилляционная цинковая печь с горизонтальными шамотными ретортами показана на рис. 228. Печь отапливается генераторным газом, общее число реторт в ней достигает 216 при общей длине печи вместе с регенераторами 21,5 м. Реторты имеют поперечные размеры 0,2?0,3 м и длину 1,8—2,0 м при толщине стенок 25—50 мм. На открытом конце каждой реторты надет шамотный конденсатор для цинка длиной 0,5—0,9 м, газы из которого выходят через металлическую насадку, называемую алонжем и служащую для улавливания цинка в виде пыли. Реторты обогреваются снаружи в результате сжигания генераторного газа, подводимого по одному из верхних парных каналов. Генераторный газ и воздух после подогрева в регенераторах, расположенных на торцах печи, поступают в печь по левой паре каналов. Продукты горения проходят сначала левую часть печи сверху вниз, переходят в правую часть печи, по которой попадают в правую пару каналов, отводящих их в регенераторы. По мере охлаждения насадки регенераторов через каждые 30 мин перекидываются клапаны, регулирующие движение газов, которое начинает происходить уже в обратном направлении, справа налево. Печь работает по периодическому режиму. Вначале все реторты загружают шихтой, состоящей из обожженных цинковых концентратов, угля и оборотов. После загрузки на реторты надевают конденсаторы и алонжи и начинают разогрев печи до 1300—1400° С. Пары цинка конденсируются в конденсаторе, откуда расплавленный цинк вычерпывают ложкой. После удаления из шихты основной части цинка оставшуюся массу, называемую раймовкой, выгребают из реторт, чистят и ремонтируют печь и далее цикл повторяют. Общая продолжительность одного цикла 24 ч. В каждую реторту загружают до 100 кг шихты, что при 216 ретортах дает суточную производительность печи по шихте около 20 т (5—6 т цинка). Топлива на обогрев реторт и в шихту дистилляции расходуется до 3 т на 1 т полученного цинка.

Дистилляционная цинковая печь с горизонтальными ретортами

Аналогичные ретортные печи, но с металлическими ретортами, работающими под вакуумом, с газовым и электрическим наружным обогревом применяют для восстановления окиси магния в металлургии магния.

Описанная ретортная печь имеет следующие существенные недостатки:

  • периодичность работы;
  • немеханизированные основные операции обслуживания;
  • большой расход топлива и огнеупоров;
  • низкое прямое извлечение цинка (80—75%).

Печь с вертикальной ретортой

Более совершенная дистилляционная цинковая печь — печь с вертикальной ретортой (рис. 229) для непрерывного ведения процесса. В ней сохранен принцип косвенного обогрева шихты, характерный для дистилляционных печей с горизонтальными ретортами. Поперечное сечение реторты имеет форму вытянутого прямоугольника с ограниченной шириной 300—330 мм и длиной 1600—1800 мм. Реторта имеет высоту около 8 ж и выполнена из карборундовых плит, отличающихся высокой огнеупорностью и теплопроводностью. Торцы реторты можно собирать из шамотных блоков. Шихту в реторту загружают сверху через герметический затвор, а раймовку выпускают снизу через герметическое выпускное отверстие. Печь отапливается генераторным газом, который подводится через горелки, находящиеся в своде камеры. Для создания равномерной температуры воздух для горения вводят в камеру в нескольких точках по высоте. Отходящие газы направляют в рекуператор для подогрева воздуха. Пары цинка отводят в конденсатор, состоящий из двух частей, работающих в различных температурных условиях. В первой части, выполненной в виде канала из карборундовых блоков, пары цинка быстро охлаждаются, чему способствуют высокая теплопроводность карборунда и турбулентное движение газов вокруг перегородок.

Вертикальная ретортная печь для непрерывной дистилляции цинка

Во второй, зумпфовой, части конденсатора скапливается жидкий металл и во избежание образования большого количества пусьеры газы здесь охлаждаются медленно из-за теплоизоляции этой части конденсатора. Выходящие из конденсатора газы очищают в скруббере и далее сжигают в нагревательных камерах печей.

Нормальная работа печей с вертикальными ретортами возможна только на хорошо подготовленной брикетированной шихте. Шихту для брикетирования составляют из цинкового агломерата, коксующегося угля и связующих веществ. Брикеты после изготовления их на прессах коксуют в шахтных печах, и только после коксования горячие брикеты периодически загружают в верхнюю часть реторты.

В верхней части реторты высотой 2—4 м, выложенной из шамотного кирпича, брикеты нагреваются теплом восходящих ретортных газов. В среднюю, обогреваемую снаружи часть реторты брикеты приходят подогретыми до 1000° С и здесь нагреваются до 1270—1300°С. Продолжительность пребывания брикетов в зоне нагрева около 30 ч, что в сочетании с высокой температурой обеспечивает достаточно полное восстановление окиси цинка.

Цинковые пары и газы, поднимаясь вверх, проходят через столб брикетов и поступают в конденсатор, где цинковые пары конденсируются в интервале температур 850—870° С на входе и 530—560° С на выходе. Для облегчения отвода паров цинка из реторты в нижнюю часть ее вводят небольшое количество воздуха или нейтральных газов. Жидкий металл стекает в зумпф конденсатора и по мере накопления выпускается.

Производительность вертикальной реторты по цинку составляет 3—5 т/сутки. Извлечение металла выше, чем в горизонтальных ретортах, и достигает 90% и более. Кампания вертикальных реторт длится от 3 до 5 лет.

Барабанная муфельная печь

Муфельные печи могут быть барабанные вращающиеся.

Печь муфельная барабанная вращающаяся диаметром 2,2х1,4 м с обогревом дымовыми газами

На рис. 230 показана вращающаяся барабанная муфельная печь 2,2?14 м, изготовляемая Уральским заводом химического машиностроения. Печь состоит из стального барабана диаметром 2,2 м, футерованного шамотным кирпичом. Внутри этого барабана устроен стальной цилиндрический муфель диаметром 1,4 м и длиной 14,5 м, изготовленный из стали Х23Н18. Этот муфель удерживается внутри барабана на специальных опорах с пружинными амортизаторами и вращается вместе с барабаном печи. Муфель обогревается снаружи дымовыми газами, двигающимися в кольцевом промежутке между наружной поверхностью муфеля и футеровкой барабана.

Максимальная температура газов на входе в печь 950° С, на выходе 350° С. Температура реакционных газов на выходе из муфеля до 600° С. Барабан печи приводится во вращение электромотором 8,5—18 квт при числе оборотов барабана от 0,6 до 2 об/мин. Дымовые газы для обогрева получаются в специальной выносной топке, на рисунке не показанной. Печь можно применять для прокалки, обжига, восстановления различных сыпучих материалов в регулируемой газовой атмосфере.

Вращающаяся муфельная электропечь для восстановления металлов

На рис. 231 приведена вращающаяся муфельная электропечь, применяющаяся для восстановления металлических порошков, а также для обработки различных материалов газами. Печь состоит из металлического вращающегося барабана диаметром 0,46 м и длиной 2,3 м, изготовленного из специального жароупорного сплава. Внутренняя полость барабана для лучшего перегребания материала оборудована лопастями. Барабан нагревается снаружи силитовыми или нихромовыми нагревателями, включенными в электросеть. Обрабатываемый материал в смеси с восстановителем загружают в печь через бункер с помощью уплотненного шнекового питателя. Выгрузка производится также шнековым питателем, служащим одновременно и холодильником. Восстанавливающие или защитные газы — водород, окись углерода и азот — подают в холодильник и в разгрузочную камеру. Печь имеет мощность 60 ква и рабочее напряжение 50—225 в. Нагревательные элементы — 16 силитовых стержней размером 0,025?0,81?1,37 м. Производительность печи по перерабатываемым материалам 1—3 т/сутки. Максимальная рабочая температура 1200° С.

Вращающаяся вакуумная электропечь для восстановления магния ферросилицием

На рис. 232 показана вращающаяся вакуумная электропечь для восстановления магния ферросилицием. Реторта печи имеет цилиндрическую форму и расположена на роликах, позволяющих непрерывно вращать ее для перемешивания шихты.

Вращающаяся вакуумная электропечь для силикотермического производства магния

Реторта состоит из двух сообщающихся частей: реакционной камеры, футерованной кирпичом, и конденсатора из жаропрочной стали. Шихта в реакционной камере нагревается угольными стержнями, расположенными по оси печи и включенными в электрическую сеть. Печь работает периодически по следующему режиму. Реакционную камеру заполняют брикетированной шихтой ниже нагревателей через специальное загрузочное отверстие 7. После уплотнения камеры и конденсатора включают электронагреватели, и печь начинает вращаться, температура в рабочей камере поднимается до 1400—1500° С. Вследствие вращения печи вся шихта равномерно прогревается в течение 4—5 ч. Конденсатор и камера во время работы находятся под глубоким вакуумом, и давление в камере составляет 1—3 мм рт. ст. Пары магния собирают в конденсаторе, где охлаждаются. Полученный металлический магний выплавляют в специальной электропечи. Остатки шихты из реакционной камеры выгружают через то же отверстие, печь снова загружают свежей шихтой и начинают следующую операцию. Печь вмещает одновременно до 2 т шихты и имеет мощность 500 ква. Время обработки одной загрузки 6 ч, что обеспечивает производительность печи по магнию 1 т/сутки. Расход электроэнергии на восстановление и дистилляцию магния составляет 12—14 квт-ч/кг Mg. Общий расход энергии, включая все побочные операции, 20 квт-ч/кг. Возможно увеличение производительности печей этого типа по магнию до 3 т/сутки.