Способ автономного розжига плавильной печи Ванюкова

(51) 22 15/00 (2006.01) 27 17/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(бурый,каменный,антрацит,древесный,суббитуминозный,битуминозный) свободной насыпью, далее по поверхности ванны печи укладывается постель влажного высокосернистого сульфидного концентрата(30,0,еминимум),располагаемая по горизонтальной и вертикальным поверхностям ванны, далее поверх укладываются слои топливной подушки из различных соотношений смеси кокса и угля, поверх укладывается подушка из древесных дров, который поливается жидким горючим топливом (керосин, бензин, дизельное топливо и т.д.),а при необходимости предварительно рабочие поверхности медных кессонов, расположенные на конусной части печи Ванюкова и ниже (ванна для жидких продуктов),заторкретированы огнеупорным бетоном толщиной до 100 мм, после чего производиться розжиг и при активном нагреве концентрата и перехода процесса в автогенный режим осуществляется дозагрузка ванны печи необходимым количеством увлажненного высокосернистого концентрата и/или топливной смеси.(76) Киекбаев Ернар Ермухаметович Аубакиров Марат Искакович Сыздыков Медет Кашаубекович(54) СПОСОБ АВТОНОМНОГО РОЗЖИГА ПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ ВАНЮКОВА(57) Изобретение относится к области металлургического производства, в частности, к автономному розжигу плавильной печи Ванюкова и других агрегатов. Техническим результатом изобретения является возможность автономного разогрева и розжига плавильной печи и шихты, снижение вредного воздействия на окружающую среду, повышение годовой и удельной производительности металлургических агрегатов,снижение себестоимости готовой продукции. Способ автономного розжига плавильной печи Ванюкова и других агрегатов производиться путем расположения в сифонную область топливной смеси из кокса (каменноугольный, нефтяной, пековый,торфяной, коксик, полукокс, спецкокс) и угля Изобретение относится к области металлургического производства, в частности, к способу автономного розжига плавильной печи Ванюкова и других агрегатов. Описание проблемы. Плавильная ванна печи Ванюкова (далее - ПВ), в соответствии с фигурой 1,формируется из водоохлаждаемых медных кессонов на рабочей поверхности которых образуется гарнисаж (слой застывшего шлака и металлического расплава), работающий как огнеупорная футеровка и служащий ванной для жидкого высокотемпературного расплава. Автономный розжиг печи с использованием традиционного набора шихтовых материалов и имеющегося технического оснащения после капитального ремонта не представляется возможным. В условиях завода с пирометаллургическим процессом использующий плавку в ПВ, где сернистый газ преобразуется в серную кислоту через сернокислотный цех (далее - СКЦ), для розжига и запуска печи используется следующая технология. В предварительно прогретую до 1150-1200 С мазутными или газовыми горелками,установленные через имеющиеся отверстия в сифонах и плавильной зоне, горячие штейн и шлак в жидком виде заливают в печь до отметки находящейся выше оси фурм на 300 мм, через заливной желоб (ложка) печи. После набора необходимого уровня жидкой ванны, производится открытие фурм для подачи технологического кислорода в расплав печи и одновременно, с момента появления вспенивания в шахте ПВ вследствие инжекции газокислородной смеси,начинается загрузка ПВ шихтой. По мере расплавления подгружаемой шихты, образуемые продукты плавки штейн и шлак через сифоны печи непрерывно перетекают в приемники (миксер), что говорит о начале стабильного технологического процесса. Данный способ розжига неэффективен по причине необходимости наличия постоянно работающего основного или вспомогательного агрегата для плавки и хранения жидкого стартового расплава и сопряженных с этим больших затрат труда, времени и материалов. Также имеются вопросы, связанные с ежегодным остановом сернокислотного производства на время капитального ремонта СКЦ, где все отходящие газы с одной работающей ПВ и конвертеров выбрасываются в атмосферу, что сопровождается вредным экологическим воздействием, а для предприятия в штрафных выплатах за загрязнение окружающей среды. Причины невозможности автономного розжига ПВ 1) неэффективное использование тепла для нагрева и розжига металлургического агрегата и шихтовых материалов 2) недостаток концентрированного тепла в виде высококалорийного топлива для нагрева и розжига больших габаритов металлургического агрегата и шихтовых материалов 3) нерациональное расположение и загрузка компонентов шихты, а также подача газа 2 окислителя (кислорода, воздуха обогащенного кислородом). Наиболее близкий прототип является способ розжига ПВ,представленный в патенте Пирометаллургический способ переработки сырьевых материалов тяжелых цветных металлов Патент США 4252560, 24.02.1981. Сущность технологии прототипа заключается в том, что розжиг ПВ может быть осуществлен, кроме вышеприведенного традиционного способа, также с помощью использования твердых материалов в виде штейна или более подходящего для этого чистых сульфидных материалов. Тепло для формирования жидких продуктов плавки генерируются с помощью сжигания углеродистого топлива, загружаемого совместно с шихтой или вдуваемых через фурменный пояс. Основными недостатками прототипа являются 1) значительные потери тепла во время розжига ПВ, вследствие отсутствия теплоизолирующего слоя между источником тепла и ванной ПВ 2) в качестве источника тепла для разогрева и розжига печи и шихты используется пылегазовая топливная смесь на основе углерода и воздуха обогащенного кислородом, которая характеризуется значительными трудностями для подготовки и сжигания, а также малым коэффициентом полезного использования тепла 3) необходимость наличия дополнительного количества вспомогательных устройств и оборудования для подготовки материалов и проведения розжига ПВ 4) сравнительная технологическая сложность и длительность розжига ПВ 5) необходимость проведения технического перевооружения традиционного производства, что отрицательно повлияет на операционную деятельность и себестоимость готовой продукции. Для восполнения указанных недостатков поставлены следующие задачи 1) в качестве источника тепла для разогрева и розжига печи и шихты использовать топливные смеси на основе твердого углерода, к примеру, кокс(каменноугольный, нефтяной, пековый, торфяной,коксик, полукокс, спецкокс), уголь (бурый,каменный,антрацит,графит,древесный,суббитуминозный, битуминозный), древесные дрова и другие, а также жидкие горючие топлива(дизельное топливо, керосин, бензин и т.д.) для облегчения процесса подготовки и сжигания, и как следствие повышения коэффициента полезного использования тепла 2) для плавного и равномерного разогрева и розжига печи и шихты использовать особый порядок укладки различных видов твердых углеродистых топлив с выкладкой теплоизолирующего слоя между источником тепла и ванной ПВ для сокращения потерь тепла во время розжига ПВ 3) провести розжиг ПВ на существующем техническом оснащении с минимальным набором дополнительного количества вспомогательных устройств и оборудования для подготовки материалов и проведения розжига. Техническим результатом изобретения является возможность автономного разогрева и розжига плавильной печи и шихты, снижение вредного воздействия на окружающую среду, повышение годовой и удельной производительности металлургических агрегатов,снижение себестоимости готовой продукции. Сущность изобретения. Для решения указанной проблемы приняты во внимание источники информации имеющегося передового мирового опыта по розжигу металлургических агрегатов 1- . (// //259/.) 2, ,... 2009.978-160750-040-7 3(.)... , 1968, . 7, . 7-9 (перевод с русского Жигулев П.Г.,Ефименко Г.М.,Шатлов В.А. и Голдаев В.В. Останов и розжиг доменной печи для капитального ремонта. Журнал Металлург, 1968, 7, стр. 7-9) 6, ,,--. ,1988, . 10, . 35-36 (перевод с русского Андреев В.А., Юниговский Л.Б., Прохоров В.Н.,Токарев Л.С. и Денисов А.В. Характеристики розжига и останова доменной печи для ремонта третьего класса. Журнал Металлург, 1988, 10,стр. 35-36) 7,А.Е., ,-., 1998, . 6, . 31-33 (перевод с русского Ростовский А.В., Пареньков А.Е., Логинов В.Н.,Гаврилюк Г.Г. и Альтер М.А. Оптимальные технологии для розжига доменной печи. Журнал Металлург, 1998, 6, стр. 31-33) 8, ,А.Е.,, ,,, ,(перевод с русского Скуридин Ф.Л., Шепилов С.В.,Пареньков А.Е., Юсфин Ю.С., Карабасов Ю.С.,Пареньков С.Л., Косырев К.Л., Бодягин Е.А.,Усачев А.Б. и Михин И.В. Технология для розжига доменной печи для выплавки ферромарганца. Журнал Металлург, 2006, 1, стр. 62-63). В данном изобретении предлагается технология розжига ПВ с использованием топливной смеси(стартовой шихты) с особым порядком послойного расположения высокосернистого сульфидного концентрата (30,0, еминимум) и разно калорийных твердых углеродистых топлив в виде кокса (каменноугольный, нефтяной, пековый,торфяной, коксик, полукокс, спецкокс), угля(бурый,каменный,антрацит,древесный,суббитуминозный, битуминозный), древесных дров,а также жидких горючих топлив (дизельное топливо, керосин, бензин и др.) в ванне ПВ,обеспечивающих равномерный прогрев и розжиг металлургического агрегата и шихты, эффективное использование сгенерированного тепла,теплоизоляцию источника тепла от теплоотводящих элементов печи. Порядок и последовательность послойной укладки материалов стартовой шихты для розжига ПВ и их назначение (в соответствии с фиг.2 и 3) 1) в сифонную область ПВ размещается топливная смесь из кокса (коксик) и угля крупностью фракций до 40 мм соотношением 5050(по массе) свободной насыпью. Предусмотреть по возможности подачу кислородно-воздушной смеси(далее - КВС) в сифонные участки ПВ. При необходимости может быть подготовлена аналогичная топливная смесь для ручной загрузки в приемники (накопители) ПВ 2) постель толщиной до 200 мм из высокосернистого концентрата располагается по горизонтальной и вертикальной поверхностям ванны печи для защиты кессонов от чрезмерных температурных нагрузок, минимизации тепловых потерь и образования защитного гарнисажа. Концентрат должен быть достаточно влажный (до 20 влаги) для максимальной клейкости частиц между собой с целью максимизации угла естественного откоса 3) поверх постели из концентрата закладывается топливная подушка из смеси кокса(коксика) не более 90 и угля не менее 10 (по массе) высотой по гребню насыпи до 400 мм для высокотемпературного нагрева (от 900 до 1300 С),активного нагрева концентрата и перевода процесса в автогенный режим 4) поверх смеси кокса и угля укладывается подушка из угля не более 50 и коксика не менее 50 высотой по гребню насыпи до 400 мм для предварительного среднетемпературного обогрева(от 500 до 900 С) элементов печи и шихты 5) поверх смеси кокса и угля укладывается подушка из угля не более 90 и коксика не менее 10 высотой по гребню насыпи до 400 мм для предварительного среднетемпературного обогрева(от 500 до 900 С) элементов печи и шихты 6) поверх смеси угля и кокса укладывается подушка из древесных дров высотой по гребню насыпи до 400 мм для предварительного низкотемпературного обогрева(до 500 С) элементов печи 7) поверхность древесных дров поливается жидким горючим топливом для запуска процесса горения топливной подушки 8) рабочие поверхности медных кессонов по необходимости заторкретированы огнеупорным бетоном толщиной до 100 мм, с целью сокращения тепловых потерь, который с течением времени 3 будет растворен или стерт шихтовыми материалами и/или жидкими продуктами плавки. Последовательность операций розжига ПВ 1) производиться розжиг верхнего слоя стартовой шихты, состоящей из древесных дров, и постепенная подача КВС в стехиометрическом количестве. Подача КВС в ПВ производиться из 5 фурм, расположенных максимально далеко от аптейка, с целью максимально эффективного использования сгенерированного тепла. Процесс горения поддерживается необходимой подачей КВС и контролируется температура отходящих газов 2) осуществляется подзагрузка ванны ПВ необходимым количеством слабо увлажненного высокосернистого концентрата и/или по необходимости любого вида твердого углеродистого топлива или их смесей из предварительно загруженных бункеров 3) при переходе плавильного процесса в автогенный режим с выпуском жидких продуктов плавки производиться переход на загрузку рядовой шихты. Пример. Для проведения апробации технологии провели серию опытно-промышленных экспериментов на печи Ванюкова. Порядок и последовательность послойной укладки материалов стартовой шихты для розжига ПВ был следующий 1) предварительно рабочие поверхности медных кессонов заторкретировали магнезитовым огнеупорным бетоном усредненной толщиной 100 мм и выдержали на протяжении 1 часа для подсушки поверхности торкрет слоя 2) далее в сифонную область ПВ разместили топливную смесь из коксика и угля крупностью фракций до 20 мм усредненным соотношением 5050(по массе) свободной насыпью. Предусмотрели подачу кислородно-воздушной смеси (далее - КВС) в сифонные участки ПВ, а также подготовили аналогичную топливную смесь для ручной загрузки в приемники (накопители) ПВ 3) постель толщиной 180 мм из высокосернистого концентрата располагается по горизонтальной и вертикальной поверхностям ванны печи. Усредненная влажность концентрата 18 4) поверх постели из концентрата закладывается топливная подушка из смеси с усредненным соотношением коксика 85 и угля 15 (по массе) высотой по гребню насыпи 350 мм 5) поверх смеси коксика и угля укладывается топливная подушка с усредненным соотношением угля 50 и коксика 50 высотой по гребню насыпи 350 мм 6) поверх смеси коксика и угля укладывается подушка с усредненным соотношением из угля 85 и коксика 15 высотой по гребню насыпи 350 мм 7) поверх смеси угля и коксика укладывается подушка из древесных дров усредненной высотой по гребню 400 мм 8) поверхность древесных дров полили жидким горючим топливом (керосин) в усредненном количестве 10 литров для запуска процесса горения топливной подушки. Розжиг ПВ осуществляли в следующей последовательности 1) разжигали лучинкой с открытым пламенем огня верхний слой стартовой шихты, состоящей из древесных дров, и постепенно подавали КВС. Подача КВС в ПВ производиться из 5 фурм,расположенных максимально далеко от аптейка, с целью максимально эффективного использования сгенерированного тепла. Процесс горения поддерживался подачей необходимого количества КВС и контролем температуры отходящих газов 2) осуществляли подзагрузку ванны ПВ слабо увлажненным высокосернистым концентратом, а также твердым углеродистым топливом и их смесей из предварительно загруженных бункеров 3) при переходе плавильного процесса в автогенный режим с выпуском жидких продуктов плавки перешли на загрузку рядовой шихты. В результате проведения серии опытнопромышленных экспериментов на практике доказана технологичность автономного розжига плавильной печи Ванюкова, тем самым данная технология рекомендована для промышленного внедрения. Преимущества от внедрения технологии 1) полная автономность ПВ для розжига 2) использование традиционных сырьевых материалов (сульфидный концентрат, твердые углеродистые и жидкие горючие топлива), что обеспечивает сравнительную дешевизну розжига 3) использование имеющегося технического оснащения производства без модификаций оборудования, что минимизирует капитальные затраты 4) получение из загружаемых сырьевых материалов продукта для дальнейшей переработки 5) при функционировании на медеплавильном заводе только ПВ, технология автономного розжига позволяет провести останов и розжиг ПВ без какихлибо эмиссий в окружающую среду и последующих штрафных платежей за загрязнение окружающей среды. Недостатки от внедрения технологии 1) возможный риск закозления сифонов ПВ 2) необходимость проведения подготовительных работ,наличия дополнительных расходных материалов и дополнительных финансовых издержек для автономного розжига. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ автономного розжига плавильной печи Ванюкова с использованием твердых материалов в виде штейна или более подходящего для этого чистых сульфидных материалов, где тепло для формирования жидких продуктов плавки генерируются с помощью сжигания углеродистого топлива, загружаемого совместно с шихтой или вдуваемых через фурменный пояс, отличающийся тем,что расположение высокосернистого сульфидного концентрата, кокса (каменноугольный, 30560 нефтяной, пековый, торфяной, коксик, полукокс,спецкокс), угля (бурый, каменный, антрацит,древесный, суббитуминозный, битуминозный) и древесных дров в топливной смеси (стартовой шихте) для розжига печи Ванюкова осуществляют послойно для обеспечения равномерного и последовательного прогрева печи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первым периферийным слоем(постель),наиближайший к водоохлаждаемым кессонам печи Ванюкова,располагают увлажненный высокосернистый сульфидный концентрат. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверх постели располагают топливную подушку, состоящую из слоев смесей твердых углеродистых материалов с различными соотношениями кокса и угля. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверх топливной подушки располагают слой древесины,пропитанной жидким горючим топливом. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что слои из смесей твердых углеродистых материалов в топливной подушке располагают, начиная с низа до верха ванны (с периферии к центру), от максимальной до минимальной калорийности. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочие поверхности медных кессонов,расположенные на конусной части печи Ванюкова и ниже (ванна для жидких продуктов), при необходимости заторкретированы огнеупорным бетоном толщиной до 100 мм. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стабильно разожжнную стартовую шихту поверх подгружают порциями слабо увлажненный высокосернистый сульфидный концентрат и/или твердое углеродистое топливо.