RU2336478C2

RU2336478C2 - Vanyukov furnace for melting materials containing non-ferrous and ferrous metals

Info

Publication number: RU2336478C2
Application number: RU2006107296/02A
Authority: RU
Inventors: Зуфар Гарифуллинович Салихов (RU); Зуфар Гарифуллинович САЛИХОВ; Анатолий Петрович Щетинин (RU); Анатолий Петрович ЩЕТИНИН
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ"
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2008-10-20
Also published as: RU2006107296A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy branch and particularly to oxidized nickel ore processing to matte or ferronickel. Vanyukov furnace contains coffered well, which is rectangular at bottom and expanding in top part and separated by cross wall into melting and reduction chambers, staggered or tilted hearth, siphon with openings for sludge and metal containing phase discharge. Tuyeres are displaced along periphery of well walls. Chambers contact between each other through the window for melt flowing in low part of cross wall. Furnace is provided with tuyere adjusting melt flow volume through window for melt flow and its heating. It is located under the level of the said tuyeres by 5-8 diameters of their aperture. Rectangular walls of melting and reduction chambers of furnace are lined and conjugated along the whole height of cross wall through temperature compensated vertical clearances closed by coffered part of well walls from one side and by cross wall end from the other side. Cross wall is made high-refractory. Invention ensures increase of operation duration or reliable operation due to exclusion of crust formation in melt flow window from one chamber to another and avoidance of lining damage in rectangular part of furnace well and reduction of coolants flow rate.

EFFECT: increase of operation duration and improvement of reliable operation due to exclusion of lining damage in rectangular part of furnace well and reduction of coolants flow rate.

2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для непрерывной переработки окисленных никельсодержащих руд, шлаков и пылей.The invention relates to metallurgy, in particular to a device for the continuous processing of oxidized nickel-containing ores, slags and dusts.

В настоящее время перечисленные виды металлургического сырья перерабатывают в шахтных печах. Шахтные печи представляют собой прямоугольную емкость - шахту, в которую сверху загружают окускованную окисленную руду, флюсы и кокс. В нижней части боковых стен имеются отверстия для подачи дутья в слой твердого разогретого кокса. Продукты горения кокса нагревают и расплавляют шихту, которая стекает вниз и выходит из печи через отверстие, расположенное у подины. Во внешнем отстойнике расплав разделяется на шлак и штейн (ферроникель). Недостатками шахтной плавки являются сложная и дорогая подготовка шихты к плавке (брикетирование, скатывание и агломерация), использование в качестве топлива только крупнокускового дорогого кокса; вынос пыли с отходящими газами превышает 10% от веса загружаемой шихты и выбросы в атмосферу более 50% серы, содержащейся в сульфидизаторе, используемом для получения штейна. Все это вместе взятое делает шахтную плавку экологически опасной и экономически нерентабельной.Currently, the listed types of metallurgical raw materials are processed in shaft furnaces. Shaft furnaces are a rectangular tank - a shaft, into which top-loaded oxidized oxidized ore, fluxes and coke are loaded. In the lower part of the side walls there are holes for supplying blast into the layer of solid heated coke. Coke combustion products heat and melt the charge, which flows down and leaves the furnace through an opening located at the bottom. In the external sump, the melt is divided into slag and matte (ferronickel). The disadvantages of mine smelting are the complex and expensive preparation of the mixture for smelting (briquetting, rolling and sintering), the use of fuel as a large-scale expensive coke; the removal of dust with exhaust gases exceeds 10% of the weight of the loaded charge and emissions into the atmosphere of more than 50% of the sulfur contained in the sulfidizer used to produce matte. All this taken together makes mine smelting environmentally hazardous and economically unprofitable.

Известна печь для непрерывной плавки сульфидных материалов в жидкой ванне, содержащая плавильную и восстановительную зоны, разделенные водоохлаждаемой перегородкой, с нижним перетоком. В восстановительной камере этой 2-зонной печи установлены электроды, в зону образования дуги которых подается природный газ (журнал "Цветные металлы" №3, с.24, 2003 г.). Недостатком этого аналога предлагаемой печи Ванюкова является то, что нижний переток или окно для перетока расплава из одной зоны в другую быстро зарастает из-за охлаждения стенок окна, а наличие электродов в ванне с сообщающимися зонами и металлическими (медными) элементами конструкции, через расплавленный металл, создает большую опасность обслуживающему персоналу и дает большую утечку тока. По этой причине такая печь не нашла своего промышленного применения.A known furnace for the continuous melting of sulfide materials in a liquid bath, containing a melting and reduction zone, separated by a water-cooled partition, with a lower flow. In the reduction chamber of this 2-zone furnace, electrodes are installed, in the arcing zone of which natural gas is supplied (journal "Non-ferrous metals" No. 3, p.24, 2003). The disadvantage of this analogue of the proposed Vanyukov furnace is that the lower overflow or window for the flow of melt from one zone to another quickly overgrows due to cooling of the window walls, and the presence of electrodes in the bath with communicating zones and metal (copper) structural elements through molten metal , creates a great danger to the operating personnel and gives a large leakage current. For this reason, such a furnace did not find its industrial application.

Известна печь Ванюкова для непрерывной плавки материалов, содержащих цветные и черные металлы (патент РФ №2242687 по заявке №2003111724 от 22.04.2003 г. - прототип). Прототип имеет прямоугольную внизу и расширяющуюся в верхней части кессонированную шахту с фурмами, поперечные перегородки, разделяющие печь на камеры окислительного плавления шихты и восстановления оксидов шлака, ступенчатую подину, сифон для выпуска шлака, канал для выпуска металла или штейна, шпуры для аварийного выпуска расплавов, внутренний сифон для перелива жидкого шлака из камеры окислительного плавления в верхнюю часть камеры восстановления оксидов шлака, газоходы для отвода газов из камер, устройства для загрузки материалов.Known furnace Vanyukov for continuous melting of materials containing non-ferrous and ferrous metals (RF patent No. 2242687 by application No. 2003111724 from 04/22/2003 - prototype). The prototype has a coffered shaft with lances rectangular in the bottom and expanding in the upper part, transverse partitions dividing the furnace into oxidative melting chambers of the charge and reduction of slag oxides, a stepped hearth, a siphon for slag discharge, a channel for the release of metal or matte, a hole for emergency release of melts, internal siphon for overflowing liquid slag from the oxidative melting chamber to the upper part of the slag oxide reduction chamber, gas ducts for exhausting gases from the chambers, devices for loading materials .

Недостатком прототипа является то, что при плавлении твердых материалов на штейн или ферроникель получаемый в плавильной камере или загружаемый в эту камеру расплав (например, горячий шлак из шахтной печи) направляется в окно поперечной перегородки тонким слоем и застывает, перекрывая окно для перетока расплава через промежуточный сифон в восстановительную камеру. Это в свою очередь приводит к наполнению плавильной камеры до верхней кромки поперечной перегородки и при этом уголь, загружаемый в камеру плавления, уносится шлаком в камеру восстановления, обуславливая тем самым нарушение в камере плавления соотношения углерод/кислород и тепловой баланс, заданные технологическим регламентом. В результате этого периодически происходит охлаждение шлака и его замерзание в зоне плавления с прекращением плавки. Промышленные испытания и использование этой печи ("Черные металлы", "Цветные металлы", с.91-94, 2005 г., спецвыпуск) показали также, что возможна работа печи при замерзании расплава в окне перетока, но при этом имеет место: неконтролируемый переброс угля из плавильной камеры через верхнюю кромку поперечной перегородки в восстановительную, возникновение значительных сдвигающих горизонтальных сил, действующих на перегородку (возможно разрушение перегородки и ускоренный износ охлаждающих медных кессонов, образующих верхнюю кромку поперечной перегородки, с последующим возможным взрывом из-за прорыва воды из этих кессонов в расплав). Кроме того, при испытаниях 2-зонной печи Ванюкова (прототипа) в промышленных условиях был выявлен еще один существенный недостаток, заключающийся в том, что футеровка нижних зон стенок печи (прототипа) под влиянием тепловых деформационных сил периодически отторгается от несущей металлической стенки и обрушивается вовнутрь печи, нарушая тем самым работоспособность печи.The disadvantage of the prototype is that when melting solid materials onto matte or ferronickel, the melt obtained in the melting chamber or loaded into this chamber (for example, hot slag from a shaft furnace) is sent to the window of the transverse partition with a thin layer and solidifies, blocking the window for the flow of the melt through the intermediate siphon into the recovery chamber. This, in turn, leads to the filling of the melting chamber to the upper edge of the transverse baffle, and the coal loaded into the melting chamber is carried away by slag into the reduction chamber, thereby causing a violation of the carbon / oxygen ratio and heat balance in the melting chamber, which are specified by the technological regulations. As a result of this, the slag is periodically cooled and frozen in the melting zone with the cessation of smelting. Industrial tests and the use of this furnace ("Ferrous metals", "Non-ferrous metals", pp. 91-94, 2005, special issue) also showed that it is possible to operate the furnace when the melt freezes in the overflow window, but at the same time it takes place: uncontrolled coal transfer from the smelting chamber through the upper edge of the transverse baffle to the reduction one, the occurrence of significant horizontal shear forces acting on the baffle (destruction of the baffle and accelerated wear of cooling copper caissons forming the upper edge of the transverse egorodki, with consequent possible explosion due to water breakthrough of the caissons in the melt). In addition, when testing a 2-zone Vanyukov furnace (prototype) under industrial conditions, another significant drawback was identified, namely, that the lining of the lower zones of the furnace walls (prototype) is periodically torn away from the supporting metal wall and collapses inward under the influence of thermal deformation forces furnace, thereby violating the efficiency of the furnace.

Предлагаемая новая конструкция печи дает следующие технические результаты. Создается возможность: если не полного, то многократного снижения вероятности прорыва воды в расплав из охлаждающих кессонов верхнего ряда перегородки; стабилизации уровня расплава в плавильной камере на различных заданных значениях,The proposed new furnace design gives the following technical results. The opportunity arises: if not a complete, then a multiple reduction in the likelihood of water breaking into the melt from the cooling caissons of the upper row of the partition; stabilization of the level of the melt in the melting chamber at various set values,

из условия недопущения переброски углеродсодержащего материала через верхнюю кромку перегородки в восстановительную; регулирования соотношения углерод/кислород и стабильного поддержания теплового баланса; исключения разрушения футеровки печи и перегородки по причине влияния нестационарных сил тепловой деформации футеровочных материалов.from the condition of preventing the transfer of carbon-containing material through the upper edge of the partition into the recovery; regulation of the carbon / oxygen ratio and stable maintenance of the heat balance; exclusion of destruction of the lining of the furnace and the partition due to the influence of unsteady forces of thermal deformation of the lining materials.

Изложенный выше технический результат изобретения достигается тем, что в известной печи для непрерывной плавки материалов, содержащих цветные и черные металлы, включающей шахту с кессонированной и футерованной огнеупорным материалом стенкой, камеру окислительного плавления и камеру восстановления оксидов шлака, поперечную перегородку с окном для перетока расплава из камеры окислительного плавления в камеру восстановления оксидов шлака, снабженные боковыми фурмами стенки шахты, ступенчатую подину, сифон с отверстиями для выпуска шлака и металлосодержащей фазы, окно для перетока расплава содержит фурму охлаждаемую или неохлаждаемую, а концы футерованных стенок каждой камеры сопрягаются через термокомпенсаторные вертикальные зазоры по всей высоте поперечной перегородки, закрытыми с одной стороны кессонированной стенкой шахты и с другой - торцом высокоогнеупорной поперечной перегородки с охлаждающими элементами или без них.The above technical result of the invention is achieved by the fact that in the known furnace for continuous melting of materials containing non-ferrous and ferrous metals, including a shaft with a coffered and lined refractory material wall, an oxidative melting chamber and a recovery chamber for slag oxides, a transverse partition with a window for melt flow from oxidative melting chambers into a slag oxide reduction chamber equipped with side tuyeres of the mine wall, a stepped hearth, a siphon with openings for discharging slag As for metal phase, the melt overflow window contains a lance that is cooled or uncooled, and the ends of the lined walls of each chamber are mated through vertical compensating gaps along the entire height of the transverse partition, closed on one side by the coffered wall of the mine and on the other, by the end face of the highly refractory transverse partition with cooling elements or without them.

Кроме того, зазоры заполняются гранулами шлакового расплава, а ширина нижней части поперечной перегородки составляет не менее чем (1,6÷2,0)·К, где К - максимальный линейный размер увеличения (теплового удлинения по горизонтали) футерующей стенки при максимальной температуре в камерах печи.In addition, the gaps are filled with granules of slag melt, and the width of the lower part of the transverse partition is not less than (1.6 ÷ 2.0) · K, where K is the maximum linear size of the increase (horizontal horizontal elongation) of the lining wall at a maximum temperature of oven chambers.

На фиг.1 - предлагаемая печь, продольный разрез и на фиг.2 - фрагмент по сечению А-А поперечной перегородки.In Fig.1 - the proposed furnace, a longitudinal section and in Fig.2 - a fragment along section AA of the transverse partition.

Печь содержит прямоугольную внизу и расширяющуюся в верхней части кессонированную шахту 1 с фурмами 2, 3, 4, поперечные перегородки 5, 12 (перегородка 12 может отсутствовать в некоторых случаях), разделяющие печь на камеры окислительного плавления шихты 6 и восстановления оксидов шлака 7, ступенчатую подину 8, сифон для выпуска шлака 9, канал для выпуска металла или штейна 10, шпуры для аварийного выпуска расплавов 11, внутренний сифон 13 для перелива жидкого шлака из камеры окислительного плавления в верхнюю часть камеры восстановления оксидов шлака, газоход 14 для отвода газов из камеры восстановления, газоход 17 для отвода газов из камеры окислительного плавления 15, отверстие 18 для выпуска шлака из камеры 7, фурму 20 для регулирования уровня расплава в плавильной камере 6, расположенную в окне 19 перелива расплава из камеры 6 в сифон 13, зазоры 21 для компенсирования тепловых расширений высокоогнеупорной футеровки.The furnace contains a coffered shaft 1, rectangular at the bottom and expanding in the upper part, with lances 2, 3, 4, transverse partitions 5, 12 (a partition 12 may be absent in some cases), dividing the furnace into oxidative melting chambers of the charge 6 and reduction of slag oxides 7, stepwise hearth 8, siphon for slag discharge 9, channel for the release of metal or matte 10, holes for emergency release of melts 11, internal siphon 13 for overflowing liquid slag from the oxidation melting chamber to the upper part of the slag oxide reduction chamber a, a gas duct 14 for removing gases from the reduction chamber, a gas duct 17 for removing gases from the oxidative melting chamber 15, an opening 18 for discharging slag from the chamber 7, a lance 20 for controlling the level of the melt in the melting chamber 6, located in the window 19 of the overflow of the melt from the chamber 6 into the siphon 13, the gaps 21 to compensate for the thermal expansion of the highly refractory lining.

Фурма 20 расположена ниже уровня фурм 3 на 5÷8 диаметров (d) отверстия устья фурм 3. При глубине расположения фурмы 20 ниже 18 диаметров отверстия d устья фурм 3 возможно зарастание устья фурмы 20 остаточными струями расплава, стекающими со стенок шахты печи и перегородки 5, а уменьшение до 14·d уменьшает срок службы свода переточного окна 19 из-за возникновения вращающегося гидродинамического потока по всему внутреннему периметру окна 19, т.е. появления "сильного наждачного" эффекта (Исследование механизма взаимодействия затопленной газовой струи с расплавом, "Цветные металлы", №3, 2003 г., с.33-36).The tuyere 20 is located below the level of tuyeres 3 by 5 ÷ 8 diameters (d) of the hole of the mouth of tuyeres 3. With a depth of tuyere 20 below 18 diameters of the hole d of the mouth of tuyeres 3, the tuyere mouth 20 can be overgrown with residual melt streams flowing from the walls of the furnace shaft and walls 5 and a decrease to 14 · d reduces the service life of the roof of the overflow window 19 due to the occurrence of a rotating hydrodynamic flow around the entire inner perimeter of the window 19, i.e. the appearance of a "strong emery" effect (Study of the mechanism of interaction of a flooded gas jet with a melt, "Non-ferrous metals", No. 3, 2003, p.33-36).

Печь работает следующим образом.The furnace operates as follows.

Шихту с флюсующими добавками и с твердым топливом загружают через устройство 15 на поверхность барботируемого дутьем шлакового расплава в камеру окислительного плавления 6. Барботаж расплава и окисление углеродистого топлива осуществляют за счет подачи в расплав кислородосодержащего дутья через фурмы 3 в боковых стенах печи в количестве, необходимом для полного сжигания горючих компонентов с максимальным выделением тепла. За счет интенсивного перемешивания и выделения тепла сжигания топлива твердая шихта быстро расплавляется и формирует гомогенный шлак, который по мере его накопления под нижней кромкой перегородки 5, через окно 19 и внутренний сифон 13 перетекает в верхнюю часть камеры восстановления 7.The mixture with fluxing additives and with solid fuel is loaded through the device 15 onto the surface of the blast-sparged blast melt into the oxidation melting chamber 6. The sparging of the melt and the oxidation of carbon fuel is carried out by supplying the oxygen-containing blast through the tuyeres 3 in the side walls of the furnace in the amount necessary for complete combustion of combustible components with maximum heat generation. Due to intensive mixing and heat generation from fuel combustion, the solid charge quickly melts and forms homogeneous slag, which, as it accumulates under the lower edge of the partition 5, through the window 19 and the internal siphon 13 flows into the upper part of the recovery chamber 7.

Наличие фурмы 20 в переточном окне 19 и описанное выше его расположение позволяет создать пульсационный режим перетока (за счет взаимодействия факела с расплавом) расплава из плавильной камеры 6 в восстановительную 7 и регулировать скорость и мощность потока расплава, перетекающего через окно 19, за счет изменения конфигурации факела фурмы 20 и перепада уровня расплава в этих камерах. В простейшем случае такое изменение или регулирование осуществляют за счет изменения расхода (напора) газового потока на устье фурмы 20.The presence of the lance 20 in the overflow window 19 and its location described above makes it possible to create a pulsating flow regime (due to the interaction of the torch with the melt) of the melt from the melting chamber 6 to the reduction chamber 7 and to control the speed and power of the melt flowing through the window 19 due to configuration changes lance torch 20 and the melt level difference in these chambers. In the simplest case, such a change or regulation is carried out by changing the flow rate (pressure) of the gas stream at the mouth of the lance 20.

Здесь особо отметим, что возможность описанного регулирования потоком расплава через окно 19 обеспечивает также - автоматическое регулирование уровня в плавильной камере 6 в соответствии с требованиями технологического регламента на процессы плавки различных по составу материалов в печи Ванюкова. Одно из основных требований регламента - минимальное или полное исключение переброски шлака с углем через верхнюю кромку поперечной перегородки 5. Диапазон регулирования выбирают, пользуясь известной методикой выбора числа Фруда (

, где υ₀ - скорость истечения газов на срезе сопла диаметром d₀; g - ускорение свободного падения) для погружных факелов. Следует также отметить, что вектор возникающего потока расплава в переточном окне всегда будет направлен в сторону восстановительной камеры 7 из-за наличия перепада между камерами 7 и 6, а возможное остывание слабых потоков расплава или замерзания их в пусковых режимах исключается, поскольку одновременно с изменением мощности потока расплава происходит изменение теплового потока в окне 19 путем регулирования тепла в переточном окне 19 за счет ранее описанного изменения конфигурации факела на сопле фурмы 20. Для более надежного функционирования многотоннажных печей, очевидно, следует увеличивать число окон 19 до 2-х (с расположением их по концам перегородки 5).Here, we especially note that the possibility of the described regulation of the melt flow through the window 19 also provides - automatic level control in the melting chamber 6 in accordance with the requirements of the technological regulations for the smelting of materials of various compositions in the Vanyukov furnace. One of the main requirements of the regulation is the minimum or complete exclusion of the transfer of slag with coal through the upper edge of the transverse partition 5. The control range is selected using the well-known method of choosing the Froude number (

where υ ₀ is the velocity of the outflow of gases at the nozzle exit with a diameter of d ₀ ; g - gravity acceleration) for submersible torches. It should also be noted that the vector of the emerging melt flow in the transfer window will always be directed towards the recovery chamber 7 due to the difference between the chambers 7 and 6, and the possible cooling of weak melt flows or their freezing in starting conditions is excluded, since at the same time as the power changes the melt flow changes the heat flow in the window 19 by regulating the heat in the transfer window 19 due to the previously described change in the configuration of the torch at the nozzle of the lance 20. For a more reliable functional anija tonnage furnace is obviously necessary to increase the number of windows 19 to 2 (with their location on the ends of partitions 5).

В камеру восстановления оксидов шлака через устройство загрузки 16 в верхнюю часть барботируемого расплава вводят твердые углеродистые материалы в виде угля и, если необходимо по материальному балансу плавки, дополнительные флюсующие материалы, в том числе и сульфидизаторы. Уголь вводят в количестве, необходимом для восстановления оксидов извлекаемых металлов и компенсации тепловых затрат. Барботаж расплава для ускорения тепло- и массообмена и окисление топлива до необходимого содержания оксида углерода (СО) и водорода в зоне химической реакции в расплаве поддерживают за счет подачи кислородосодержащего дутья через ряд фурм 2. В результате восстановительных реакций и если необходимо, сульфидирования в камере восстановления образуется металлическая или сульфидная фаза, капельки которой опускаются на дно камеры восстановления и их выпускают из печи через канал 10 или через шпур 11. Шлак, обедненный по цветным металлам и по железу, выпускают через окно 18 в сифоне 9. Газы камеры восстановления, содержащие СО и Н₂, для экономии топлива и снижения их токсичности дожигают, подавая кислородосодержащее дутье через ряд фурм 4. После дожигания газы удаляют из печи для очистки от пыли и утилизации тепла через газоход 14 или 17 или же одновременно через 14 и 17.Solid carbon materials in the form of coal and, if necessary according to the material balance of the smelting, additional fluxing materials, including sulfidizing agents, are introduced into the slag oxides reduction chamber through the loading device 16 into the upper part of the bubbled melt. Coal is introduced in an amount necessary to reduce the oxides of recoverable metals and compensate for heat costs. Bubbling the melt to accelerate heat and mass transfer and oxidizing the fuel to the required content of carbon monoxide (CO) and hydrogen in the chemical reaction zone in the melt is supported by supplying oxygen-containing blast through a number of tuyeres 2. As a result of reduction reactions and, if necessary, sulfidation in the reduction chamber a metal or sulfide phase is formed, droplets of which are lowered to the bottom of the reduction chamber and they are discharged from the furnace through channel 10 or through bore 11. Slag depleted in non-ferrous metals Ezu is discharged through a window 18 in the siphon 9. Recovery chamber gases comprising CO and H _2, to save fuel and reduce their toxicity afterburned by feeding oxygenated blowing through a number of lances 4. After the post-combustion gases are removed from the oven for cleaning dust and heat recovery through the flue 14 or 17 or simultaneously through 14 and 17.

Известно, что при восстановительных процессах в диапазоне содержания железа в шлаке 8-20% возникает вспенивание шлака и шлаковая пена может достигать свода, запечатывать газоход и загрузочные устройства. Для предотвращения этого явления в этих условиях усиливают (увеличивают) мощность факела фурмы 20 и за счет этого образующаяся пена перебрасывается в камеру 6 и осаживается окислительными отходящими газами, что в свою очередь позволяет в 3-4 раза сократить время устранения возникшего опасного режима печи.It is known that during recovery processes in the range of iron content in the slag of 8-20%, foaming of the slag occurs and the slag foam can reach the roof, seal the duct and loading devices. To prevent this phenomenon, under these conditions, the power of the lance torch 20 is enhanced (increased) and due to this, the resulting foam is transferred to the chamber 6 and precipitated by oxidizing exhaust gases, which in turn allows reducing the elimination of the dangerous furnace mode by 3-4 times.

При разогреве футеровки нижней части стенок печи футеровочный материал претерпевает линейные перемещения относительно прилегающей нефутерованной или охлаждаемой кессонами стенки. Однако в предлагаемой конструкции печи линейное тепловое удлинение футерованной части стенок ее шахты компенсируется за счет зазора 21, что не приводит к "выпучиванию" или разрушению футерованной стенки вовнутрь шахты. Весьма желательно, чтобы зазор 21 был заполнен гранулированным шлаком. Часть гранул при нагреве стенок печи расплавятся и уплотнят зазоры между торцом(ами) перегородки 5 и стенками шахты печи. Размеры зазора 21 выбирают расчетным путем для заданной (допустимой) максимальной температуры и характеристик футеровочных материалов. Поскольку торцы перегородки 5 должны перекрывать зазор 21 по всей высоте футеруемой части стенки шахты, то ширина основания перегородки 5 должна быть не менее чем (3÷5)·5, где В - ширина расчетного зазора 21. Если ширина зазора меньше 3В, то возможен прямой доступ мощных тепловых потоков к шлаковым гранулам и их полное разрушение, что ухудшает деформационные или компенсирующие возможности гранул с одной стороны, а с другой - в случае необходимости (например, при плавке титано-магнезитовых материалов), нельзя будет оснастить перегородку 5 охлаждающими элементами. Если ширину зазора брать более 5В - то это приводит к существенным потерям полезной площади подины, а также будет нарушать равномерное распределение температуры в поперечных сечениях перегородки 5. Весьма желательно также, чтобы стенки последней были выполнены с наклоном более 45° в сторону подины, что обеспечивает более высокую устойчивость перегородки против горизонтальных сдвигающих сил и демпфирования пульсирующих колебаний расплава в плавильной камере 6, а также снижает возможность зарастания шлаком верхней кромки перегородки 5.When the lining of the lower part of the furnace walls is heated, the lining material undergoes linear displacements relative to the adjacent non-lined or coffered wall. However, in the proposed design of the furnace, the linear thermal elongation of the lined part of the walls of its shaft is compensated by the gap 21, which does not lead to "buckling" or destruction of the lined wall inside the shaft. It is highly desirable that the gap 21 be filled with granular slag. Part of the granules when the furnace walls are heated will melt and the gaps between the end face (s) of the partition 5 and the walls of the furnace shaft will be sealed. The dimensions of the gap 21 are chosen by calculation for a given (permissible) maximum temperature and characteristics of the lining materials. Since the ends of the partition 5 should cover the gap 21 over the entire height of the lined part of the shaft wall, the width of the base of the partition 5 should be at least (3 ÷ 5) · 5, where B is the width of the design gap 21. If the width of the gap is less than 3B, then it is possible direct access of powerful heat fluxes to slag granules and their complete destruction, which worsens the deformation or compensating capabilities of granules on the one hand, and on the other hand, if necessary (for example, when melting titanium-magnesite materials), it will not be possible to equip the partition 5 their elements. If the gap width is taken more than 5V, this will lead to significant losses in the useful area of the hearth, and will also violate the uniform temperature distribution in the cross sections of the partition 5. It is also highly desirable that the walls of the hearth be made with an inclination of more than 45 ° to the side of the hearth, which higher stability of the partition against horizontal shear forces and damping of pulsating oscillations of the melt in the melting chamber 6, and also reduces the possibility of slag overgrowing of the upper edge of the partition 5.

Таким образом, из описания заявки видно, что применение печи предлагаемой конструкции позволяет повышать срок непрерывной работы прототипа при получении штейна или ферроникеля в одном агрегате, а также сокращать эксплуатационные расходы за счет уменьшения вероятности возникновения аварийных остановок печи.Thus, the description of the application shows that the use of the furnace of the proposed design allows to increase the continuous operation of the prototype upon receipt of matte or ferronickel in one unit, as well as reduce operating costs by reducing the likelihood of emergency stops of the furnace.

Claims

Vanyukov’s furnace for melting materials containing non-ferrous and ferrous metals, including a coffered shaft, rectangular at the bottom and expanding in the upper part, divided by a transverse partition into melting and reduction chambers communicating with each other through a window for melt flow in the lower zone of the transverse partition, lances located on the periphery of the walls of the mine, the step is stepped or inclined, a siphon with holes for the release of slag and metal-containing phase, characterized in that it is equipped with a lower level of the mentioned tuyeres with 5-8 diameters of their mouths in the window for melt overflow with a tuyere to control the magnitude of the melt flow through it and its heating, the rectangular walls of the melting and reduction chambers of the furnace are lined and are mated across the entire height of the transverse partition through vertical compensating gaps closed with on the one hand, with the coffered part of the shaft walls, and on the other, with the end face of the transverse partition made of highly refractory.