RU2234037C2

RU2234037C2 - Electrocalcinator for calcination of anthracites

Info

Publication number: RU2234037C2
Application number: RU2002127078/02A
Authority: RU
Inventors: ков В.И. Брыл (RU); В.И. Брыляков; А.А. Бондарев (RU); А.А. Бондарев; В.С. Гребенев (RU); В.С. Гребенев; Ю.П. Канаев (RU); Ю.П. Канаев; И.М. Кашлев (RU); И.М. Кашлев; В.В. Кузин (RU); В.В. Кузин; А.Н. Сидоров (RU); А.Н. Сидоров; Н.Е. Молчанов (RU); Н.Е. Молчанов; Э.И. Шкрабов (RU); Э.И. Шкрабов; А.А. Ходырев (RU); А.А. Ходырев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кузнецкие ферросплавы"
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-08-10

Abstract

FIELD: metallurgy; through calcination of carbon materials, anthracite, for example.

SUBSTANCE: proposed electrocalcinator includes calcination chamber with unloading channels in its lower portion, upper and lower electrodes with respective electric contact units; calcination chamber is barrel-shaped in form, i.e. it has variable cross-section; lower electrode is sectional; it consists of carbon blocks laid axially on one another in horizontal plane; end parts of electrode are placed in calcination chamber lining between unloading channels.

EFFECT: enhanced efficiency.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для глубокой прокалки углеродистых материалов, например антрацита, используемого при производстве электродной массы.The invention relates to the field of metallurgy and can be used for deep calcination of carbon materials, such as anthracite, used in the manufacture of electrode mass.

Известны электрокальцинаторы для прокалки углеродистых материалов [1, 2], включающие цилиндрическую прокалочную камеру, верхний и нижний электроды, электроконтактный узел к последнему и разгрузочные каналы в нижней части прокалочной камеры.Known electric calciners for calcining carbonaceous materials [1, 2], including a cylindrical calcining chamber, upper and lower electrodes, an electrical contact node to the latter and discharge channels in the lower part of the calcining chamber.

В качестве прототипа нами принят электрокальцинатор [2], включающий футерованную огнеупорами цилиндрическую камеру, в которую введены верхний и нижний электроды, из которых нижний выполнен в кольцевом исполнении, разделяющий прокалочную камеру на две части без изменения их поперечного сечения.As a prototype, we adopted an electric calciner [2], including a cylindrical lined refractory chamber, into which the upper and lower electrodes are inserted, of which the lower one is made in an annular design, dividing the calcining chamber into two parts without changing their cross section.

Недостатком прототипа является конструктивная сложность нижнего электрода и недостаточная надежность его функционирования. Отметим, что выполнение нижнего электрода из дефицитных угольных дорогостоящих фасонных изделий предопределяет наличие сложного электроконтактного узла, а исполнение нижнего электрода из металла, последний, работая в высокотемпературной зоне (более 1500°С), быстро выходит из строя в связи с науглероживанием металла до стадии чугуна, который выплавляется при более низкой (около 1150°С) температуре. Кольцевое исполнение нижнего электрода не гарантирует равномерного распределения энергии в цилиндрической прокалочной камере и, следовательно, равномерную по всему объему камеры глубокую прокалку углеродистых материалов.The disadvantage of the prototype is the structural complexity of the lower electrode and the lack of reliability of its functioning. Note that the implementation of the lower electrode from scarce coal expensive shaped products determines the presence of a complex electrical contact node, and the execution of the lower electrode of metal, the latter, working in the high-temperature zone (more than 1500 ° C), quickly fails due to carburization of the metal to the stage of cast iron , which is smelted at a lower (about 1150 ° C) temperature. The ring design of the lower electrode does not guarantee a uniform distribution of energy in a cylindrical calcining chamber and, therefore, deep calcination of carbon materials uniform throughout the chamber.

Отметим также, что выполнение прокалочной камеры в виде вертикального цилиндра не обеспечивает эффективного нагревания сыпучего материала отходящими газами, так как последние, поднимаясь вверх, охлаждаются и, сокращаясь в объеме, выходят из камеры, неравномерно распределяясь по сечению камеры.We also note that the construction of the calcining chamber in the form of a vertical cylinder does not provide effective heating of the bulk material by the exhaust gases, since the latter, rising up, are cooled and reduced in volume, exit the chamber, being unevenly distributed over the chamber cross section.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции прокалочной камеры, обеспечивающей глубокую и равномерную прокалку углеродистых материалов и надежную работу нижнего электрода с электроконтактным узлом подвода электроэнергии за счет упрощения его конструктивного исполнения.The objective of the invention is to create a calcination chamber design that provides deep and uniform calcination of carbon materials and reliable operation of the lower electrode with an electrical contact node for supplying electricity by simplifying its design.

Задача решается тем, что прокалочная камера выполнена бочкообразной формы, т.е. переменного поперечного сечения, а нижний электрод выполнен составным из угольных блоков, уложенных друг на друга соосно в горизонтальной плоскости в диаметральном направлении нижней части прокалочной камеры, при этом концевые части электрода помещены в угольную футеровку прокалочной камеры между разгрузочными каналами (труботечками).The problem is solved in that the calcination chamber is made barrel-shaped, i.e. of variable cross section, and the lower electrode is made of carbon blocks laid on top of each other coaxially in a horizontal plane in the diametrical direction of the lower part of the calcination chamber, while the end parts of the electrode are placed in the carbon lining of the calcination chamber between the discharge channels (tubules).

Действительно, выполнение прокалочной камеры с переменным поперечным сечением позволяет решить вопрос глубокой, равномерной прокалки сыпучих углеродистых материалов за счет стабилизации концентрации отходящих газов в любом сечении верхней части камеры по всей ее высоте.Indeed, the implementation of the calcination chamber with a variable cross-section allows us to solve the problem of deep, uniform calcination of bulk carbon materials by stabilizing the concentration of exhaust gases in any section of the upper part of the chamber over its entire height.

Выполнение нижнего электрода составным из угольных блоков, уложенных друг на друга, обеспечивает надежность его функционирования за счет их усиления, а выполнение элетроконтактных узлов в виде медных водоохлаждаемых плит, помещенных в пазы концов угольных блоков и прижатых сверху футеровкой прокалочной камеры, отличается простотой конструктивного решения и эффективностью его работы.The implementation of the lower electrode as a composite of coal blocks stacked on top of each other ensures the reliability of its operation due to their amplification, and the design of the electrical contact nodes in the form of copper water-cooled plates placed in the grooves of the ends of the coal blocks and pressed from above by the lining of the calcination chamber is notable for the simplicity of the design solution and the effectiveness of his work.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что оно существенно отличается от известного введением новых существенных признаков, указанных выше, соответствует критерию новизны, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.Comparison of the proposed technical solution with the prototype allows us to conclude that it differs significantly from the known introduction of new essential features mentioned above, meets the criterion of novelty, has an inventive step and is industrially applicable.

Принципиальная схема электрокальцинатора представлена чертежами, где на фиг.1 показан вертикальный продольный разрез электрокальцинатора; на фиг.2 - разрез Б-Б фиг.3; на фиг.3 - разрез А-А фиг.2.The schematic diagram of the electric calculator is presented by drawings, where Fig. 1 shows a vertical longitudinal section of an electric calculator; figure 2 is a section bB of figure 3; figure 3 is a section aa of figure 2.

Электрокальцинатор (фиг.1, 2, 3) включает футерованную муллитовыми огнеупорами прокалочную камеру 1 переменного сечения с четырьмя разгрузочными каналами (труботечками 5, верхней графитированный или самоспекающийся электрод 2, нижний электрод 3 из угольных блоков, уложенных друг на друга, два электроконтактных узла 4.The electrocalciner (Figs. 1, 2, 3) includes a lining chamber 1 of variable cross section lined with mullite refractories with four discharge channels (ducts 5, the upper graphite or self-sintering electrode 2, the lower electrode 3 from coal blocks stacked on top of each other, two electrical contact nodes 4 .

Прокалочная камера выполнена бочкообразной, при этом верхняя конусообразная часть составляет 1/3 общей ее высоты с углом наклона образующей конуса к горизонтальной плоскости, равным 80°.The calcination chamber is barrel-shaped, with the upper cone-shaped part being 1/3 of its total height with an angle of inclination of the generatrix of the cone to a horizontal plane of 80 °.

Подобное исполнение верхней части прокалочной камеры обеспечивает равномерное распределение по сечению отходящих охлаждающихся газов и более глубокую и равномерную прокалку углеродистых материалов, поступающих с загрузочного торца камеры. Средняя часть камеры выполнена цилиндрической и составляет 1/4 общей высоты камеры.Such a design of the upper part of the calcining chamber provides a uniform distribution over the cross section of the exhaust cooling gases and a deeper and more uniform calcination of carbon materials coming from the loading end of the chamber. The middle part of the chamber is cylindrical and amounts to 1/4 of the total height of the chamber.

Нижняя часть камеры выполнена конусообразной протяженностью, равной 1/2,5 высоты камеры, с углом наклона образующей конуса к горизонтальной плоскости, равным 75°.The lower part of the chamber is made conical in length equal to 1 / 2.5 of the height of the chamber, with an angle of inclination of the generatrix of the cone to the horizontal plane equal to 75 °.

Выполнение нижней части камеры конусообразной формы способствует размещению четырех труботечек 5 для разгрузки углеродистых материалов, а наклонное устье труботечек улучшает процесс отвода этих материалов из прокалочной камеры, при этом сами устья труботечек располагают в нижней части тигля по углам прямоугольника со сторонами, составляющими от 1/2 до 1/3 диаметра прокалочной камеры в ее нижней части.The execution of the lower part of the cone-shaped chamber facilitates the placement of four tubules 5 for unloading carbon materials, and the inclined mouth of the tubules improves the process of removal of these materials from the calcining chamber, while the mouths of the tubules are located in the bottom of the crucible at the corners of a rectangle with sides of 1/2 up to 1/3 of the diameter of the calcination chamber in its lower part.

Нижний электрод 3 выполняют из угольных блоков, уложенных друг на друга, как правило, квадратного сечения соосно в горизонтальной плоскости в диаметральном направлении. Концевые части блоков оснащены специальными пазами, в которые уложены электроконтактные узлы 4, выполненные в виде медных плит с залитыми в них водоохлаждаемыми змеевиками 6. Электроконтактные узлы 4 совместно с электродами 3 уложены и закоксованы в угольную футеровку прокалочной камеры, т.е. надежно прижаты массой вышерасположенной футеровки, в результате чего обеспечивается эффективный электрический контакт электроконтактных узлов 4 с угольными электродами. Проточная холодная вода, циркулирующая по змеевикам 6, способствует отводу тепла от медных пластин и предохраняет их от термического разрушения. Верхняя часть электрода 3 выполнена двухскатной, скаты которой направлены в сторону разгрузочных труботечек 5, чем обеспечивается эффективность процесса истечения прокаленного углеродистого материала.The lower electrode 3 is made of coal blocks stacked on top of each other, as a rule, of a square section coaxially in the horizontal plane in the diametrical direction. The end parts of the blocks are equipped with special grooves in which the electrical contact nodes 4 are laid, made in the form of copper plates with water-cooled coils 6 embedded in them. The electrical contact nodes 4 together with the electrodes 3 are laid and coked in the carbon lining of the calcination chamber, i.e. securely pressed by the mass of the upstream lining, as a result of which an effective electrical contact of the electrical contact nodes 4 with the carbon electrodes is ensured. Flowing cold water circulating along the coils 6, helps to remove heat from copper plates and protects them from thermal destruction. The upper part of the electrode 3 is gable, the slopes of which are directed towards the discharge tubes 5, which ensures the efficiency of the process of expiration of the calcined carbon material.

Отметим, что вышеприведенные размеры и параметры определены, исходя из опытной эксплуатации электрокальцинатора в заводских условиях в АО “Кузнецкие ферросплавы” г. Новокузнецка Кемеровской области.Note that the above dimensions and parameters are determined based on the trial operation of the electrocalciner in the factory at Kuznetsk Ferroalloys JSC, Novokuznetsk, Kemerovo Region.

В комплексе эти технические решения позволяют упростить конструкцию и значительно повысить надежность функционирования элекрокальцинатора.Together, these technical solutions can simplify the design and significantly increase the reliability of the electric calculator.

Электрокальцинатор работает следующим образом.Electrocalciner works as follows.

Сырой антрацит непрерывно загружают в прокалочную камеру 1 через верхнюю его горловину самотеком по соответствующим течкам (не показаны). На верхний электрод 2 и нижний 3 подают напряжение (порядка 55 В) и осуществляют прокалку материала при токе силой 5-6 кА. Выпуск прокаленного антрацита осуществляют циклически через труботечки 5 с интервалом в один час.Crude anthracite is continuously loaded into the calcination chamber 1 through its upper neck by gravity along the corresponding estruses (not shown). A voltage (about 55 V) is applied to the upper electrode 2 and lower 3 and the material is calcined at a current of 5-6 kA. The release of calcined anthracite is carried out cyclically through the tubules 5 with an interval of one hour.

Опытная эксплуатация показала, что электросопротивление прокаленного антрацита составило 9-10² Ом·м, что соответствует требованиям его использования при производстве электродной массы и превышает показатели прокалки на электрокацинаторах известных конструкций.Trial operation showed that the electrical resistance of calcined anthracite was 9-10 ² Ohm · m, which meets the requirements of its use in the production of electrode mass and exceeds the calcination performance on electrocacinators of known designs.

Источники информации:Sources of information:

1. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.Н. Теория и технология производства ферросплавов. Металлургия, 1988, с.702.1. Gasik M.I., Lyakishev N.P., Emlin B.N. Theory and technology for the production of ferroalloys. Metallurgy, 1988, p. 702.

2. Гутенберг В.Л., Орлов Г.И., Ложкин Ю.А. и др. Авт. св. СССР № 654846, “Электрокацинатор”, F 27 D 11/02, опубл. В Б.И. № 1, 1986.2. Gutenberg V.L., Orlov G.I., Lozhkin Yu.A. et al. Auth. St. USSR No. 654846, “Electrocacinator”, F 27 D 11/02, publ. In B.I. No. 1, 1986.

Claims

1. An electric calciner for calcining anthracites, comprising a vertical calcining chamber with discharge channels in its lower part, upper and lower electrodes with corresponding electrical contact nodes, characterized in that the calcining chamber is barrel-shaped, the lower electrode is made up of carbon blocks stacked on top of each other in the lower part of the calcination chamber, while the outer parts of the contact nodes are placed in the carbon lining of the calcination chamber between the discharge channels, tubules.

2. The electrocalciner according to claim 1, characterized in that the electrical contact node of the lower electrode is made in the form of a copper water-cooled plate placed in the groove of the coal block.

3. The electric calciner according to claim 1, characterized in that the upper conical part of the calcining chamber is 1/3 of its total height and is made at an angle equal to 80 °, the lower conical part is 1 / 2.5 of the height of the calcining chamber and made at an angle, equal to 75 °, and the middle cylindrical part of the calcination chamber is made within 1/4 of its height.

4. The electric calciner according to claim 1, characterized in that the lower part of the calcining chamber is equipped with four outlet openings located in pairs on both sides relative to the lower electrode at the corners of an imaginary inscribed rectangle with sides equal to 1/2 to 1/3 of the base diameter of the lower part the calcining part.