EA004365B1 - Структура пода плавильной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к структуре пода печи для плавки во взвешенном состоянии, которая используется в плавильной печи (1), в реакционном пространстве (2), в котором производится плавка сульфидного сырья, содержащего металл, такой как медь, никель или свинец, в присутствии газа, несущего кислород, и формирующего шлак агента для получения металла в форме, предпочтительной для дальнейшей обработки, и где создаваемые расплавленные фазы (5, 6) оседают на под (3) плавильной печи для разделения расплавленных фаз друг от друга, когда температура расплавленных фаз находится в диапазоне 1150-1450°С. В соответствии с изобретением структура пода содержит по меньшей мере один изогнутый слой (7) футеровки, наклонный в продольном направлении плавильной печи, так, что температура на поверхности (8), расположенной напротив поверхности, которая входит в контакт с расплавленной фазой, поддерживается ниже 800°С.

Description

Настоящее изобретение относится к структуре пода плавильной печи для плавки во взвешенном состоянии, с помощью которой предотвращается доступ вредных металлсодержащих соединений, по существу, с низкой температурой плавления к различным слоям структуры пода.

Обычно печь для плавки во взвешенном состоянии содержит реакционный канал, отстойник и вертикальный канал. Предпочтительно металл для плавки поступает в реакционный канал плавильной печи во взвешенном состоянии в виде концентрата сульфида металла, смешанного с реакционным газом, несущим кислород, колошниковой пылью, получаемой при очистке отходящих газов печи, которую возвращают в реакцию, и с формирующим шлак агентом. В результате реакций, проходящих в вертикальном канале, формируются, по меньшей мере, две расплавленные фазы, шлак и штейн металла, которые осаждаются в отстойнике печи для плавки во взвешенном состоянии. Когда выплавляемый металл представляет собой, например, медь, температура шлака находится в диапазоне 1200-1450°С, а температура штейна находится в диапазоне 1150-1300°С. Расплавленные фазы, которые имеют высокую температуру, удаляют через отверстия, сформированные в стенах отстойника. Кроме того, в результате реакций, происходящих в реакционном канале, формируются отходящие газы, которые отводятся через вертикальный канал печи для плавки во взвешенном состоянии и далее на очистку газов.

В процессе производства с использованием печи для плавки во взвешенном состоянии, при использовании в качестве сырья концентрата металла, например, медного штейна, с содержанием меди в диапазоне 60-78%, возможна ситуация, когда часть меди время от времени формирует штейн металла, в котором значение активности металлической меди близко к 1. Вследствие этого, возможна ситуация, когда начинает формироваться металлическая фаза, осаждающаяся из штейна. Формирование металлической фазы особенно вероятно, если штейн металла содержит, кроме меди, значительное количество так называемых шпейсовых агентов, таких как мышьяк, сурьма, висмут и свинец. В этом случае, при работе при значениях активности металлической меди, близких к 1, часть металлической фазы может начать осаждаться из фазы уже до того, как будет сформирована металлическая медь. Температура плавления указанной металлической шпейзы низка и может падать приблизительно до 800°С, что значительно ниже, чем температура плавления 1083°С металлической меди. Вследствие того, что удельный вес указанной шпейзы больше, чем удельный вес штейна, она оседает на под плавильной печи, между футеровкой пода и фазой штейна. Кроме того, указанная металличе ская шпейза имеет низкую вязкость, так, что велика вероятность того, что металлическая шпейза, при проникновении в огнеупорный материал пода печи для плавки во взвешенном состоянии, проникнет в соответствии с распределением температуры в структуру пода значительно глубже, чем, например, металлическая медь. Также следует отметить, что, в частности, при проникновении в поры кирпичей футеровки плавильной печи, шпейза ослабляет изолирующую способность кирпичей, и, следовательно, ослабляет температурный профиль футеровки в отношении проницаемости металлического материала. Это приводит к опасности, что конструкция печи для плавки во взвешенном состоянии может быть ослаблена, из-за того, что формируемая металлическая шпейза проникает через верхний слой футеровки и даже через несколько слоев футеровки, а также через места соединения кирпичей футеровки, и даже впитывается в керамический материал футеровки.

В случае, когда металлическая шпейза проникает в различные слои структуры пода печи для плавки во взвешенном состоянии, металлической шпейзой создается выталкивающая сила, направленная на слой или слои кирпичей, в соответствии с законом Архимеда, и из-за значительной разницы в плотности между расплавленным материалом и материалом футеровки на футеровку действует чрезвычайно большая сила, которая стремится поднять всю структуру футеровки, размещенную выше. В общем, эффект выталкивающей силы снижают путем формирования изгиба пода печи в виде Иобразной формы с малым градиентом, так, что под имеет заданный радиус кривизны в одном направлении. С другой стороны, такая форма приводит к тому, что при выпуске полученного штейна из печи для плавки во взвешенном состоянии, в частности, через выпускные отверстия, сформированные на боковых стенках, в поде печи постоянно остается слой с низким фактором оборота. В частности, когда формируется металлическая шпейза, структура пода печи для плавки во взвешенном состоянии длительное время находится в контакте с металлической шпейзой, которая имеет достаточно времени для проникновения в футеровку.

Настоящее изобретение направлено на устранение некоторых недостатков известного уровня техники и на формирование улучшенной структуры пода печи для плавки во взвешенном состоянии, причем эта структура, предпочтительно предотвращает возможность проникновения расплавленной металлической шпейзы в различные слои структуры пода. Существенные новые свойства настоящего изобретения будут очевидны из приложенной формулы изобретения.

Структура пода печи для плавки во взвешенном состоянии, в соответствии с настоящим изобретением, используется в печи для плавки во взвешенном состоянии, в которой осуществляется плавка сульфидного металлического сырья, содержащего такие металлы, как медь, никель или свинец, для получения указанного металла в форме, которая может использоваться для дальнейшей обработки. Расплавленный штейн, шлак и, возможно, фаза металлического сырья, образующиеся в реакционном пространстве печи для плавки во взвешенном состоянии, переносятся на под печи для плавки во взвешенном состоянии для разделения различных фаз друг от друга. Структура пода печи для плавки во взвешенном состоянии, в соответствии с настоящим изобретением, включает по меньшей мере один изогнутый слой футеровки, который наклонен в продольном направлении печи для плавки во взвешенном состоянии, так, что расплавленная фаза может перемещаться по направлению к выпускным отверстиям. Изогнутый слой футеровки дополнительно усилен с помощью стальной структуры, которая изогнута аналогичным образом. Между изогнутым слоем футеровки и стальной структурой может быть установлен по меньшей мере один дополнительный слой футеровки, который снижает воздействие тепла на стальную структуру.

В структуре пода печи для плавки во взвешенном состоянии, в соответствии с настоящим изобретением, выпускное отверстие расплавленной фазы расположено на уровне изогнутого слоя футеровки, который находится в контакте с расплавленной фазой, так, что выпускное отверстие расплавленной фазы, по существу, расположено в самой нижней точке изогнутой структуры пода. Изогнутый слой футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой, помещенной в печи для плавки во взвешенном состоянии, выполнен таким образом, чтобы температура поверхности, расположенной напротив поверхности, находящейся в контакте с расплавленной фазой, была ниже 800°С. Это предотвращает проникновение через слой футеровки металлической фазы шпейзы, которая возможно образуется в процессе плавления и имеет низкую температуру плавления.

В структуре пода печи для плавки во взвешенном состоянии, в соответствии с настоящим изобретением, изогнутый слой футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой, выполнен из материала, содержащего обожженный кирпич, такой как кирпич, содержащий окись магния. Удельная теплопроводность материала изогнутого слоя футеровки предпочтительно составляет более 2 Вт/мК и пористость материала предпочтительно ниже 20%. В зависимости от температуры расплавленной фазы, которая входит в контакт со структурой пода, толщина слоя футеровки может составлять от 250 до 700 мм, предпочтительно от 350 до 600 мм. Таким образом, температура поверхности, расположенной напротив поверхности, которая входит в контакт с рас плавленной фазой слоя футеровки структуры пода, поддерживается ниже 800°С. Кроме того, изогнутый слой футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой структуры пода, находится в наклонном положении по отношению к горизонтальному уровню, так, что наклон составляет, в зависимости от вязкости расплавленной фазы, помещенной в печь для плавки во взвешенном состоянии, от 0,1 до 4%, предпочтительно от 0,2 до 2%.

Слой футеровки и, возможно, дополнительный слой или слои футеровки, установленные в структуре пода печи для плавки во взвешенном состоянии, в соответствии с настоящим изобретением, находящийся в контакте с расплавленной фазой, расположенной на поде печи для плавки во взвешенном состоянии, также как и стальная структура, усиливающая структуру пода, имеет изогнутую форму. Кроме того, отдельные слои изготовлены так, что каждый слой, по существу, имеет равномерную толщину по всей ширине печи для плавки во взвешенном состоянии. При этом влияние температуры распределяется, по существу, равномерно по всему указанному слою. Кроме того, влияние температуры на стальную структуру, используемую для усиления структуры пода, и одновременно служащую в качестве внешней стенки структуры пода, предпочтительно может быть снижено путем подвода охлаждающего газа, такого как воздух, снаружи печи для плавки во взвешенном состоянии по охлаждающим каналам, сформированным в стальной структуре.

Настоящее изобретение более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения, на виде сбоку в разрезе, фиг. 2 - вариант воплощения по фиг. 1, в направлении стрелок А-А, и фиг. 3 - фазовую диаграмму медь-мышьяк.

Согласно варианту воплощения изобретения по фиг. 1 и 2 в верхнюю часть реакционного канала 2 печи 1 для плавки во взвешенном состоянии поступает несущий медь сульфидный концентрат, газ, несущий кислород, агент, формирующий шлак, и колошниковая пыль, отделенная от отходящих газов печи для плавки во взвешенном состоянии, далее эти материалы реагируют друг с другом в реакционном канале 2. Расплавленные фазы, фаза 5 штейна, фаза 6 шлака и возможно шпейза, образующиеся в ходе реакций, осаждаются в отстойнике 3 печи для плавки во взвешенном состоянии для отделения друг из друга. С другой стороны, отходящие газы, создаваемые в ходе реакций, поступают через отстойник 3 в вертикальный канал 4 печи для плавки во взвешенном состоянии и далее проходят на очистку газов.

В случае, когда в несущем медь сульфидном концентрате присутствует мышьяк, в ре зультате реакций в реакционном канале 2, может образовываться шпейза, которая, по существу, соответствует соединению СщАх и имеет температуру плавления приблизительно 830°С в соответствии с фазовой диаграммой, показанной на фиг. 3. Шпейза также может образовываться при осаждении из фазы штейна в отстойнике 3.

Для устранения влияния шпейзы, которая имеет низкую температуру плавления, на поде отстойника 3 печи для плавки во взвешенном состоянии расположен изогнутый слой 7 футеровки, выполненный из кирпичного материала, содержащего окисел магния. Пористость кирпичей в слое 7 футеровки составляет менее 20%, удельная теплопроводность превышает 2 Вт/мК, и толщина футеровки составляет 450 мм, причем в этом случае получается такое распределение температуры в слое 7 футеровки, что температура слоя 7 футеровки на поверхности, противоположной поверхности, которая входит в контакт с расплавленной фазой 8 штейна, будет ниже 800°С. Это предотвращает проникновение вероятно формируемой шпейзы, которая имеет низкую температуру плавления через слой 7 футеровки. Кроме того, слой 7 футеровки выполнен наклонным в соответствии с направлением 9 потока расплавленных фаз на 2% по отношению к горизонтальному уровню. В стенке отстойника 3, на более низком конце слоя 7 футеровки, по существу, в самом нижнем месте изогнутой структуры сформировано выпускное отверстие 10 для фазы 5 штейна. В стенке отстойника 3, над выпускным отверстием 10 фазы 5 штейна также сформировано выпускное отверстие 11 для фазы 6 шлака. Благодаря наклону слоя 7 футеровки и путем регулировки положения отверстия 10 выпуска для фазы 5 штейна, дополнительно уменьшается проникновение в футеровку вероятно формируемой шпейзы.

Под слоем 7 футеровки, в отстойнике 3, также расположен дополнительный слой 12 футеровки, верхняя поверхность которого соответствует по форме нижней поверхности слоя 7 футеровки, то есть, поверхности 8, которая противоположна поверхности, входящей в контакт с расплавленной фазой штейна. Кроме того, дополнительный слой 12 футеровки имеет, по существу, одинаковую толщину по всей протяженности отстойника 3. Слой 7 футеровки и дополнительный слой 12 футеровки также усилены изогнутой стальной структурой 13, в которой сформированы каналы 14 для подачи воздуха, который может использоваться в качестве охлаждающего газа для внутренних частей стальной структуры 13. Кроме того, стальная структура 13 имеет, по существу, одинаковую толщину, по меньшей мере, в части, которая включает каналы 14 потока, по площади печи для плавки во взвешенном состоянии.

Claims (7)

1. Структура пода печи для плавки во взвешенном состоянии, который используется в плавильной печи (1), в реакционном пространстве (2), где осуществляется плавка сульфидного сырья, содержащего металл, такой как медь, никель или свинец, в присутствии газа, несущего кислород, и формирующего шлак агента, для получения металла в форме, которая предпочтительна для последующей обработки и в которой создаваемые расплавленные фазы (5, 6) осаждаются на под (3) плавильной печи для разделения расплавленных фаз друг от друга, когда температура расплавленных фаз находится в диапазоне от 1150 до 1450°С, при этом структура пода включает по меньшей мере один изогнутый слой (7) футеровки, выполненный наклонным в продольном направлении плавильной печи, отличающаяся тем, что по меньшей мере один изогнутый слой (7) футеровки, наклонный в продольном направлении плавильной печи и формирующий структуру пода, выполнен из материала, имеющего удельную теплопроводность выше 2 Вт/мК и пористость предпочтительно ниже 20% для того, чтобы температура поверхности (8), которая находится напротив поверхности, входящей в контакт с расплавленной фазой, была ниже 800°С, для предотвращения проникновения металлической фазы, шпейзы, имеющей низкую температуру плавления через слой футеровки.

2. Структура пода по п.1, отличающаяся тем, что наклон слоя (7) футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой структуры пода, составляет от 0,1 до 4%.

3. Структура пода по п.2, отличающаяся тем, что наклон слоя (7) футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой структуры пода, составляет от 0,2 до 2%.

4. Структура пода по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что между слоем (7) футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой, и стальной структурой (13), несущей слой футеровки, установлен по меньшей мере один дополнительный слой (12) футеровки.

5. Структура пода по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что слой (7) футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой, стальная структура (13), несущая слой футеровки, и дополнительный слой (12) футеровки имеют изогнутую форму.

6. Структура пода по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что слой (7) футеровки, который входит в контакт с расплавленной фазой, стальная структура (13), несущая слой футеровки, и дополнительный слой (12) футеровки, каждый по отдельности, имеют, по существу, одинаковую толщину по всей области печи для плавки во взвешенном состоянии.

7. Структура пода по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сталь- ная структура (13), несущая структуру пода, сформирована с охлаждающими каналами (14).