Особенности шахтной плавки Различают 3 разновидности процесса:
· Окислительный (пиритная или полупиритная плавка); · восстановительный ( с сульфидированием или без него); · окислительно-восстановительный(медно-серная плавка);
По роду материалов: · плавка руды; · плавка агломерата; · плавка брикетов.
В цветной металлургии плавку в шахтных печах проводят в печах с водоохлаждаемыми стенами. Поэтому эти печи называют ватержакетными. Основные процессы в шахтной печи Применяют шахтные печи в цветной металлургии для изготовления меди, свинца, никеля. Шихту загружают сверху отдельными порциями (колошами) получаются слои в следующем порядке: - кокс; -обороты; -флюсы; -руда.
Столб шихты опирается на боковые стены и на ванну расплавленного материала, газы пронизывают шихту встречным потоком. В нижних слоях шихты образуются пустоты из-за выгорания топлива и выплавления штейна (черновой метал для цветной металлургии). Столб шихты постепенно оседает, в фурменной зоне, где вдувается воздух, развивается активный процесс горения и температура достигает 1400- 1600 ºC. Эта зона называется фокусом печи. Между шихтой и пронизывающими ее газами, происходит процесс химического взаимодействия и теплообмена. Газы остывают, шихта нагревается. У фокуса печи- расплавление, после чего жидкие продукты стекают в горн печи.
Физико-химические превращения
1. нагрев и сушка; 2. диссоциация гидратов и сульфидов(распад); 3. окисление (восстановление в твердом состоянии); 4. нагрев и начало шлакообразования и штейнообразования; 5. плавление; 6. окисление (восстановление в расплавленном состоянии); 7. горение топлива; 8. окончательное шлако и штейнообразование; 9. разделение штейна и шлака.
Тепло в шахтной печи выделяется от сгорания углеродистого топлива (кокса и минерального топлива ( сульфидный компонент содержащийся в руде). Приход тепла в экзотермических реакциях в теплопроводном балансе колеблется от 80 до 10%. Соответственно от углеродистого топлива от 20-90 %. Интенсивность горения зависит от механики движения шихтового столба и газового потока. Если чрезмерно большое дутье ,может наступить равновесие динамического давления газового потока и веса шихты(шихта начнет подвисать). Такое количество дутья называют предельным. Преимущества: · высокая удельная производительность (до 120 тонн/м2 в сутки); · высокая степень десульфации (до 80%); · высокий термический КПД ( от 40 % до 60 %); · пониженный расход топлива; Недостатки: · высокие требования к крупности шихты (кусочки не мене 20 мм); · повышенный пылеунос (от 4-12 % по массе); · потребление качественного и дорогого кокса.