EA006698B1 - Способ и устройство для загрузки анода в плавильный реактор - Google Patents

Abstract

Данное изобретение относится к устройству для загрузки анода в металлургический плавильный реактор (2), например в конвертер взвешенной плавки, содержащее загрузочную трубу (7), состоящую по меньшей мере из одной части и предназначенную для подачи по меньшей мере по одному аноду (4) в плавильный реактор, и изгибающий узел (5), предназначенный для изгибания анода, так что в контакт с поверхностью расплава (8), содержащегося в плавильном реакторе, по существу, полностью изогнутый анод (4) вводится, по существу, в горизонтальном положении. Данное изобретение также относится к способу подачи анода в металлургический плавильный реактор (2).

Description

Данное изобретение относится к способу и устройству для загрузки анода в металлургический плавильный реактор, определенным в ограничительных частях независимых пунктов формулы изобретения.

В процессе взвешенной плавки меди высушенный медный концентрат подают в печь вместе с обогащенным кислородом воздухом и кварцевым песком. Энергия, необходимая в процессе плавки, образуется в процессе окисления серы и железа. Фазы расплава в сепараторе отделены от газовой среды, так как шлак и штейн осаждаются в основании печи, при этом слой штейна находится в самом низу. Основная функция шлака заключается в накоплении текучих выводимых оксидов железа, которые образуются в процессе плавки, а также кремнистых и окисных ингредиентов пустой породы. Штейн, полученный из плавильной печи, далее проходит обработку продувкой в конвертере. При продувке в конвертере в расплав подают кислород, при этом образуется черновая медь, т.е. сырьевая медь, с содержанием меди, составляющим приблизительно 99%. Медь, оставшуюся в шлаке, восстанавливают путем флотации и путем загрузки обогащенного медью шлакового концентрата обратно в плавильную печь, или обработкой шлака в окислительных условиях, например в электропечи. После продувки в конвертере черновая медь все еще содержит некоторое количество серы, и по этой причине ее дополнительно очищают в анодной печи. Назначение очистки заключается в уменьшении количества серы до такого низкого содержания, при котором возможна отливка медных анодов. После очистки из меди отливают медные аноды, которые применяются для электролиза, при котором изготавливают медные катоды.

В процессе электролиза медные аноды растворяются, при этом медь осаждается на поверхности катода. Однако в этом процессе представляется невозможным израсходовать анод полностью, при этом остаются нерастворенные остатки анодов, т.е. анодный скрап. Как правило, анодный скрап подают обратно в плавильный реактор для переплавки, и таким образом утилизируют содержащуюся в нем медь.

Однако, поскольку после обработки анода в печи анодный скрап содержит значительное количество меди, то с точки зрения экономии энергии нецелесообразно подавать анодный скрап обратно в печь для взвешенной плавки или в другой соответствующий первичный металлургический реактор для окисления концентрата меди. Известно, что анодный скрап подают в конвертер для эффективного извлечения меди, содержащейся в скрапе. Однако было замечено, что при загрузке острых, пластинчатых анодов в конвертер аноды вызывают повреждение обшивки реактора при их сбрасывании в расплав.

Из патента США №5685892 известно устройство и способ, предназначенные для загрузки анодного скрапа в металлургическую печь, используемую при плавке меди. Согласно этой публикации, анодный скрап подают в печь через загрузочный узел, содержащий устройство, предотвращающее повреждение днища печи при сбрасывании анода в расплав. В качестве средства, защищающего днище печи при сбрасывании в нее анодного скрапа, в данном патенте предлагается изгибать края анода, а также использовать поворотный механизм, который изменяет траекторию падения посредством сбивающей с пути направляющей конструкции. Конец анода изгибают и анод опускают в спускной желоб, соединенный с загрузочным узлом, так что изогнутая часть анода является его нижним концом, если смотреть в направлении сбрасывания, причем изогнутый конец направлен к потолочной части загрузочного желоба. При вхождении анода в контакт с поверхностью расплава зона изогнутой части замедляет погружение анода.

В патенте США №5497978 предложено устройство для загрузки анодного скрапа в конвертер. В этом патенте описана загрузка анодного скрапа в конвертер по спускному желобу посредством загрузочного механизма. Кроме того, описана изоляция пространства внутри печи от наружного воздуха путем использования регулируемых затворов, соединенных с желобом.

К недостаткам решений известного уровня техники относятся сложность устройств и крутая траектория сбрасывания анодов в расплав.

Целью данного изобретения является создание нового решения загрузки анодного скрапа в плавильный реактор. Конкретной целью данного изобретения является загрузка анода в плавильный реактор, по существу, полностью изогнутым, так что во время падения анода его траектория изменяется так, что он входит в контакт с поверхностью расплава, по существу, в горизонтальном положении.

Изобретение характеризуются признаками, описанными ниже в ограничительных частях независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения характеризуются признаками, описанными ниже в остальных пунктах формулы изобретения.

С помощью предлагаемых способа и устройства, предназначенных для загрузки анода в металлургический плавильный реактор, достигается множество преимуществ, при этом посредством данного изобретения устранены недостатки, свойственные известному уровню техники. Согласно данному изобретению, устройство для загрузки анода в металлургический плавильный реактор, например в конвертер взвешенной плавки, содержит загрузочную трубу, состоящую по меньшей мере из одной части и предназначенную для загрузки по меньшей мере по одному аноду в плавильный реактор, и изгибающий узел, предназначенный для изгибания анода, так что в контакт с поверхностью расплава, содержащегося в плавильном реакторе, по существу, полностью изогнутый анод вводится, по существу, в горизонтальном положении. При использовании предлагаемого устройства возможна загрузка анодов в плавильный реактор как партией, так и по одному. Путем изгибания анода по существу полностью, т.е. с двух сторон относительно его центра, возможно смещение его центра тяжести с достижением эффективного характера падения анода. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения загрузочная труба располо

- 1 006698 жена в непосредственной близости от реакционной шахты плавильного реактора. При сбрасывании анодов вблизи реакционной шахты они попадают в оптимальную для процесса плавления зону.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения загрузочная труба выполнена из двух частей, верхней части и нижней части, при этом угол наклона к горизонтали верхней части больше, чем угол наклона к горизонтали нижней части. Размещение нижней части под углом, отличным от угла размещения верхней части, эффективно изменяет траекторию падения анода, так что анод поворачивается в горизонтальное положение. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, угол между верхней и нижней частями загрузочной трубы составляет по существу 10-30°. В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения, загрузочная труба содержит смещающий траекторию элемент, предназначенный для изменения траектории анода. Этим элементом может быть, например, сбивающая с пути направляющая или соответствующий выступ на поверхности загрузочной трубы. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, расстояние между нижней частью загрузочной трубы и поверхностью расплава, содержащегося в реакторе, составляет преимущественно 0,8-1,3 м, так что аноды сбрасываются в расплав оптимальным образом. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, изгибающий узел состоит из четырех вращающихся валков, расположенных над загрузочной трубой. Преимущественно, возможно такое расположение изгибающего узла, связанного с загрузочной трубой, при котором изгибание анодов осуществляется непосредственно перед их сбрасыванием в плавильный реактор. Диаметр валка составляет 100-500 мм, преимущественно 300 мм. Радиус кривизны изгиба анода в изгибающем узле составляет 1000-3000 мм, предпочтительно 1500 мм. В этом случае достигается форма, которая предпочтительна для сбрасывания анода, при этом изогнутая поверхность анода, входя в контакт с расплавом, замедляет погружение анода, и следовательно, анод не вызывает повреждения обшивки днища печи. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, аноды сбрасываются в плавильный реактор по одному. В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения, аноды сбрасываются в реактор партиями, состоящими из нескольких анодов. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, аноды сбрасываются в печь так, что их захватные кронштейны, т. е. ушки, направлены вверх. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, с загрузочной трубой соединены по меньшей мере два затворных узла, предназначенных для предотвращения утечки атмосферы печи в окружающую среду. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, загрузочная труба содержит элементы, направляющие скольжение анодов. Осуществление указанной направляющей функции предотвращает опасное вращательное движение анода.

В соответствии с предлагаемым способом загрузки анода в металлургический плавильный реактор, например в конвертер взвешенной плавки, по меньшей мере по одному аноду подают в плавильный реактор через загрузочную трубу, состоящую по меньшей мере из одной части, при этом указанный анод также изгибают посредством изгибающего узла, так что анод изгибают по существу полностью, и он входит в контакт с поверхностью расплава, содержащегося в плавильном реакторе, по существу в горизонтальном положении. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения способа, изгибающий узел состоит из четырех вращающихся валков диаметром 100-500 мм. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения анод в изгибающем узле изгибают так, что образовавшийся радиус кривизны анода составляет по существу 1000-3000 мм. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения аноды сбрасывают в плавильный реактор по одному. В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения, аноды сбрасывают в плавильный реактор партиями из нескольких анодов. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения способа, анод сбрасывают в печь таким образом, что его захватные кронштейны, т.е. ушки, направлены вверх. С использованием предлагаемых устройства и способа аноды подаются в плавильный реактор простым и быстрым образом, который не нарушает собственно процесс конвертирования.

Ниже данное изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж:

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Чертеж иллюстрирует предлагаемые устройство 1 и способ для загрузки анодного скрапа в металлургический плавильный реактор 2. Предлагаемое устройство расположено вблизи реакционной шахты плавильного реактора, например конвертера взвешенной плавки, над конструкцией 3 свода печи. Вблизи реакционной шахты преобладает высокая температура, которая увеличивает скорость плавления анодов.

Нерастворенные аноды 4, остающиеся после электролиза, изгибают перед их загрузкой в плавильный реактор 2. Аноды либо изгибают непосредственно после электролиза в электролитической установке, либо их транспортируют для изгибания непосредственно перед плавильным реактором. В примере, показанном на фиг. 1, в непосредственной близости от плавильного реактора, например конвертера взвешенной плавки, расположен изгибающий узел 5 для изгибания анодов. Перед сбрасыванием в плавильный реактор аноды проходят обработку в узле 5. Изгибающий узел содержит необходимое количество вращающихся валков 6; в примере, изображенном на чертеже, имеются четыре валка, и аноды изгибают между указанными валками. Аноды 4 подают в изгибающий узел, например, по отдельной загрузочной линии, из которой их подают для изгибания либо по одному, либо партиями из нескольких анодов. Диаметр валков 6 предпочтительно составляет 300 мм. Радиус кривизны анодов, создаваемый в изгибающем узле, можно регулировать, и преимущественно он составляет 1500 мм. Вращающиеся валки

- 2 006698 приводятся в действие, например, гидравлическим способом; в этом случае гидравлический прижимной валок, входящий в состав валков, отходит под действием нагрузки. Когда самая толстая часть анода, т.е. его ушки, попадает между валками, этот валок отходит за счет приложенной к нему нагрузки и снимает давление с готового изогнутого анода. Другими словами, валки изгибают только часть собственно анода. Прямой анод протягивают между валками по существу в вертикальном направлении таким образом, что его захватные кронштейны, т.е. ушки 15, направлены вверх, и анод изгибается по существу полностью. Соответственно, центр тяжести анода преимущественно смещается, что влияет на характер падения указанного анода. Аноды изгибают либо партиями, либо по одному.

В соответствии с данным примером, аноды, изогнутые в изгибающем узле, опускают в загрузочную трубу 7, через которую они падают под действием силы тяжести в расплав 8, содержащийся в плавильном реакторе 2. Предпочтительно загрузочная труба находится в наклонном положении и состоит из двух частей, верхней части 9 и нижней части 10. Загрузочная труба 7 сконструирована таким образом, что нижняя часть 10 образует меньший угол с горизонтальной линией, в то время как верхняя часть 9 образует больший угол с горизонтальной линией. Благодаря другому наклону нижней части, на анод действует вертикально направленная сила по мере вхождения его в нижнюю часть трубы, что оказывает влияние на траекторию анода. Предпочтительно угол между верхней частью и нижней частью составляет 20 градусов. Угловое отклонение нижней части загрузочной трубы вызывает изменение механического момента анода, который поворачивает анод в горизонтальное положение. Под воздействием вертикальной силы тот конец 11 анода, который направлен вниз к печи, поворачивается вверх в направлении стрелки. Таким образом, анод или партия из анодов падает на поверхность расплава 8 предпочтительно в горизонтальном положении. В этом случае предотвращено любое повреждение обшивки днища печи, вызываемое падением на него анода, поскольку анод не сбрасывается вертикально прямо на дно.

Загрузочная труба содержит два затворных узла, такие как затворы 12 и 14, которые предназначены для предотвращения утечки преобладающей в печи атмосферы в окружающую среду. С верхним затвором 12 соединен приемный узел 13, предназначенный для приема анода при его сбрасывании в трубу 7. При упоре анода в приемный узел, верхний затвор открывается, а нижний затвор 14 остается закрытым. После прохождения анодом верхнего затвора последний закрывается, после чего открывается нижний затвор 14, и анод может свободно пройти через него. После этого анод падает на более наклонную поверхность, выполненную в конце загрузочной трубы, где он подвергается воздействию вертикальной силы, и его траектория изменяется. При необходимости загрузочная труба может быть снабжена элементами, направляющими скольжение анода, причем эти элементы направляют аноды вниз заданным образом для предотвращения неконтролируемого вращения анодов в загрузочной трубе.

Для специалистов в данной области техники очевидно, что различные предпочтительные варианты изобретения не ограничиваются вышеописанными примерами, а могут изменяться в пределах объема приложенной формулы изобретения.

Claims (18)

1. Устройство для загрузки анода в металлургический плавильный реактор (2), например в конвертер взвешенной плавки, содержащее загрузочную трубу (7), состоящую по меньшей мере из одной части и предназначенную для подачи по меньшей мере по одному аноду (4) в плавильный реактор, и изгибающий узел (5), предназначенный для изгибания анода, отличающееся тем, что в контакт с поверхностью расплава (8), содержащегося в плавильном реакторе, по существу, полностью изогнутый анод (4) вводится, по существу, в горизонтальном положении, при этом радиус кривизны анода, изогнутого в изгибающем узле (5), по существу, составляет 1000-3000 мм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочная труба (7) расположена непосредственно вблизи реакционной шахты плавильного реактора (2).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что загрузочная труба (7) выполнена из двух частей: верхней части (9) и нижней части (10), при этом угол наклона верхней части к горизонтали превышает угол наклона к горизонтали нижней части.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что угол А между верхней частью (8) загрузочной трубы (7) и ее нижней частью (10) составляет, по существу, 10-30°.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что загрузочная труба (7) содержит элемент для смещения траектории, предназначенный для изменения траектории анода.

6. Устройство по пп.3, 4 или 5, отличающееся тем, что расстояние между нижней частью (10) загрузочной трубы (7) и поверхностью расплава (8), содержащегося в реакторе, преимущественно составляет 0,8-1,3 м.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что изгибающий узел (5), предназначенный для изгибания анода, состоит из четырех вращающихся валков (6), расположенных над загрузочной трубой (7).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что диаметр вращающегося валка (6) составляет 100-500 мм.

- 3 006698

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что аноды (4) сбрасываются в плавильный реактор (2) по одному.

10. Устройство по пп.1-9, отличающееся тем, что аноды (4) сбрасываются в плавильный реактор (2) партиями из нескольких анодов.

11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что аноды (4) сбрасываются в плавильный реактор (2) так, что их захватные кронштейны, то есть ушки (15), направлены вверх.

12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что с загрузочной трубой (7) соединены по меньшей мере два затворных узла (12,14), предназначенных для предотвращения утечки атмосферы печи в окружающую среду.

13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что загрузочная труба (7) содержит элементы для направления скольжения анода (4).

14. Способ загрузки анода в металлургический плавильный реактор (2), например в конвертер взвешенной плавки, в котором в плавильный реактор через загрузочную трубу (7), состоящую по меньшей мере из одной части, подают по меньшей мере по одному аноду (4), который также изгибают посредством изгибающего узла (5), отличающийся тем, что указанный анод (4) изгибают по существу полностью, и в контакт с поверхностью расплава (8), содержащегося в плавильном реакторе, он входит, по существу, в горизонтальном положении, при этом анод в изгибающем узле (5) изгибают так, что радиус его кривизны, по существу, составляет 1000-3000 мм.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что изгибающий узел (5) выполнен из четырех вращающихся валков (6) диаметром 100-500 мм.

16. Способ по пп.14 и 15, отличающийся тем, что аноды (4) сбрасывают в плавильный реактор (2) по одному.

17. Способ по пп.14, 15 или 16, отличающийся тем, что аноды (4) сбрасывают в плавильный реактор (2) партиями из нескольких анодов.

18. Способ по пп.14-17, отличающийся тем, что аноды (4) сбрасывают в плавильный реактор (2) так, что их захватные кронштейны, то есть ушки (15), направлены вверх.