Расчет шихты

Шихту рассчитывают на получение при плавке шлаков заданного состава. Расчет шихты при плавке сырья на черную медь с образованием шлаков состава: 24% SiO2; 7% CaO; 46% FeO, прочих 23%.

Состав исходных материалов:

  • агломерат (15% SiO2; 4% CaO; 10% FeO);
  • шлаки рафинировочные (3% SiO2; 0,2% CaO; 4% FeO);
  • биметалл (95% Fe);
  • флюс— известняк (55% CaO; 0,5% SiO2).

Расчет ведут на 100 кг агломерата. Количество рафинировочных шлаков выбирают произвольно, например 100 кг. Количество биметалла и известняка определяют из расчета шихты. Состав и количество отвального шлака подсчитывают сначала без добавки флюсов, считая, что все шлакообразующие компоненты перейдут из шихты в шлак (табл. 44).

Состав шлаков при плавке без флюсов, кг

Поскольку в шлаке, кроме указанных составляющих, имеется прочих 23%, выход шлака составит

формула

В нем содержится: 38,3% SiO2; 8,9% CaO; 29,8% FeO.

Шлаки получаются очень кислые. Для подсчета количества необходимого биметалла составляют пропорцию:

на 24 кг SiO2 в шлаке (заданного состава) требуется 46 кг FeO
на 18 кг SiO2х кг FeO
формула

В получаемом шлаке (см. табл. 44) имеется 14 кг FeO. Значит нужно добавить

34,5 — 14= 20,5 кг FeO.

Железо вводят не в виде закиси, а в виде металла, количество его подсчитывают с учетом молекулярного веса FeO, равного 72, и атомного веса Fe, равного 56:

формула

Количество необходимого биметалла определяют с учетом содержания в нем железа 95%:

формулаДля подсчета количества известняка следует учесть его флюсующую способность, так как на связывание содержащейся в нем SiO2 требуется израсходовать некоторое количество СаО:
на 24 кг SiO2 в шлаке требуется 7 кг СаО
на 0,5 кг SiO2х кг СаО:

формулаСвободной СаО остается 55 кг — 0,15 кг = 54,85 кг, значит флюсующая способность известняка равна 54,85%.

Зная флюсующую способность, подсчитывают расход известняка:
на 24 кг SiO2 в шлаке требуется 7 кг СаО,
на 18 кг SiO2х кг СаО:

формулаВ шлаке (см. табл. 44) имеется 4,2 кг СаО, следовательно, необходимо добавить 5,2 кг — 4,2 кг = 1 кг СаО или известняка
формула

Количество образующихся шлаков с учетом содержания прочих составляющих будет
формулаОпределение содержания шлакообразователей в процентах:
формулыпоказывает, что расчет на заданный состав шлака произведен верно.

Состав шихты и шлака

В приведенном расчете шихты не принята во внимание металлическая составляющая, поскольку ее влияние на состав шлака незначительно. Кроме того, не учтено влияние на состав шлака золы от сгорания кокса, в состав которой входят: SiO2, CaO, FeO, Al2O3.

Работа у печи

Для плавки вторичного сырья на черную медь применяют шахтные печи прямоугольного сечения с площадью в области фурм 2—4 м2 и стационарным горном, футерованным хромомагнезитовым кирпичом. Высота от уровня фурм до колошниковой площадки около 6 м. Шахта печи футерована шамотным кирпичом. Загрузочные окна сделаны водоохлаждаемыми. Давление воздуха, подаваемого в фурмы, 750—1000 мм вод. ст. Температура выходящей из кессонов воды 60—70°. Слишком низкая температура воды в кессонах способствует настылеобразованию, а перегрев воды до кипения совершенно недопустим по условиям техники безопасности.

Летку для выпуска меди заделывают набивкой смесью кварцевого песка и угольного штыба; шлаковую летку заделывают огнеупорной глиной, смешанной с угольным штыбом. В пробку шлаковой летки забивают ломик. Желоб для удаления шлака обмазывают глиной и затем присыпают угольным штыбом.

При пуске после окончания сушки в нагретую печь загружают 7—7,5 т кокса до уровня несколько выше кессонов (фурмы печи при этом открыты). Поверх кокса загружают пусковые колоши следующего состава, т:

Кокс …………………………. 0,8—0,9
Шлак оборотный ……… 3—4
Биметалл …………………. 0,3—0,4
Известняк ………………… 0,05

Фурмы закрывают и уплотняют. Регулируя шибером, в печь через фурмы подают дутье вначале медленно, а затем на полную мощность. Образующийся в печи шлак выпускают через летку для выпуска металла. После выпуска 2—3 ковшей шлака летку заделывают и в печь загружают рабочие колоши шихты весом 18—20 т. Состав колоши в среднем следующий, т:

Агломерат……. 5 -6
Шлак …………… 5—6
Латунь ………… 4 -6
Биметалл…….. 1—2
Известняк……. 0,1—0,2
Кокс ……………. 1,6-2,5

Шихту засыпают слоями равномерно по всему сечению шахты печи. Сначала загружают кокс, затем в целях предохранения кокса от ударов — легкий лом «нешихтовой» латуни и стружку, после чего прочую шихту, затем флюсы. Агломерат также следует оберегать от ударов и загружать в последнюю очередь поверх всей шихты. При плавке меди шахтные печи работают с горячим колошником, так как это способствует испарению цинка и других примесей. Температуру колошника регулируют уровнем сыпи; чем ниже этот уровень, тем блоее горячий колошник. Обычно уровень шихты поддерживают на 1—1,5 м ниже колошниковой площадки. Новую колошу загружают после полного схода ранее загруженной. За работой печи и процессом плавки наблюдают как с колошниковой площадки, так и внизу у горна печи. Накапливающиеся в горне шлак и металл необходимо выпускать своевременно, иначе шлак может подняться до уровня фурм и залить их. При нормально работающей шахтной печи площадью сечения 3 м2 металл в горне собирается за 60—70 мин., продолжительность выпуска шлака составляет 30—40 мин. Шлак выпускается по желобу в отстойник или на грануляцию. Посредством ломика и кувалды вскрывается летка для выпуска меди, металл выпускается в ковш. Как только металл пошел, нужно прекратить подачу воздуха в фурмы посредством шибера. После выпуска металла производится прочистка и затем заделка леток.

В ковше металлу дают отстояться, а затем наклоном ковша посредством мостового крана сливают с поверхности металла слой шлака, после чего ковш подают в конвертерное отделение. Если ковш принимают не сразу, поверхность металла в нем покрывают сухим кварцевым песком для тепловой изоляции. Наиболее часто при плавке на черную медь замораживаются обе или одна из леток вследствие образования в горне осадка, богатого железом. Мерой борьбы при этом является введение в шихту кварца.

Если необходимо остановить работу шахтной печи, производят выдувку ее, для чего загружают две шлаковые колоши с повышенным содержанием кокса. После этого загружают 1600 кг кокса и 1100 кг известняка. Вскрывают летку для выпуска меди и через нее выпускают все жидкие продукты плавки. Затем останавливают дутьевой вентилятор.