Вопрос: Загрузка конвертера

Ответ: 1) Горизонтальный конвертер представляет собой цилиндриче- скую ёмкость, опирающуюся с помощью опорных бандажей на ролики. Для заливки штейна, загрузки флюсов и холодных материалов, слива расплава и удаления газов, в верхней части цилиндрической поверхности корпуса име- ется горловина. Поворот конвертера вокруг горизонтальной оси осуществля- ется от электродвигателя через редуктор и зубчатую пару, в которую входит зубчатый венец, охватывающий корпус, и ведущая шестерня. Помимо рабо- чего привода предусмотрен аварийный привод – аварийного поворота, с двига- телем, питающимся от аккумуляторной батареи. Аварийный привод включает- ся при падении давления дутья и предотвращает заливку фурм расплавом.

Схема горизонтального конвертера: 1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – зубчатый венец; 4 – опорные бандажи; 5 – горловина; 6 – сальниковое устройство

Воздух поступает в расплав через фурмы, из воздуходувной машины по трубопроводу. В зависимости от размера конвертера определяется число фурм и их диаметр. Для уменьшения гидравлического сопротивления при подводе дутья к фурмам коллектор конструктивно объединён с фурмами. Бочка конвертера изготовлена из листовой стали и изнутри футерована огнеупорным кирпичом. Толщина футеровки 230–380 мм, а в области фур- менного пояса – 450–800 мм. Футеровка выполнена насухо, зазоры между кирпичом заполняют магнезитовым порошком. Преимущественно применя- ют хромомагнезит, периклазошпинелид, магнезит. Температурная компенса- ция обеспечивается наличием температурных швов в кладке, а также ком- пенсирующими пружинами. Подача холодного воздуха в расплав приводит к зарастанию фурм, в связи с чем их необходимо прочищать, вручную ломи- ком или пневмофурмовщиками, что более экономически выгодно, их исполь- зование позволяет снизить трудозатраты при проведении процесса.

2) Процесс конвертирования идет за счет тепла штейна и тепла выделяющегося в результате химической реакций. Он делится на период набора и варки меди.

Первый период конвертирования, то есть период удаления сернистого железа, характеризуется следующими реакциями:

1) 2FeS + 3O₂ + SiO₂ = Fe₂SiO₄ + 2SiO₂ + 990 кДж

2) Cu₂ S + 1.5O₂ = Cu₂O + SO₂

3) Cu₂O + FeS = Cu₂S + FeO

4) 3FeO + 1/2O₂ = Fe₃O₄ + 314 кДж

5) 2Fe₃O₄ + 4FeS + 5SiO₂ + 2O₂ = 5Fe₂SiO₄ + 4SO₂ – 256 кДж

Реакция (1) – основная в первом периоде. Она тепло для всего процесса и обеспечивает его автогенность. Чтобы не допустить быстрого износа футеровки, температуру в конвертере поддерживают 1130^о – 1260^оС. Поэтому в конвертер подают холодные присадки (корки из ковшей, выплески меди, пыль), богатые вторичные материалы. По первой реакции образуется шлак и сернистый газ.

Реакции (2) и (3) показывают, что пока в конвертере есть сульфид железа, в шлак переходит мало меди. Содержание ее в шлаке составляет 1,0-1,5%. К концу первого периода, перед началом варки меди шлаки резко обогащаются медью до 5% и выше.

Очень важны реакции (4) и (5), по реакции (4) образуется магнетит, когда конвертер идет холодно. При пуске конвертера это используют для получения в конвертере “обмотки”, то есть тонкой настыли, приваривающийся к футеровке и защищающий ее от воздействия шлака. В дальнейшем образование магнетита следует избегать, так как он тугоплавок и создает настыли, закрывает фурмы, горловину и затрудняет слив шлака из отражательной печи.

Реакция (5) характеризуется снижением содержание магнетита. Для этого в конвертер бесперебойно и в достаточном количестве подают кварцит кусками 8-40 мм (более мелкие частицы выдувается из конвертера, более крупные медленно реагируют) и ведут конвертер горячо 1250 ^оС, так как это способствует протеканию эндотермической реакции. Нормальным содержание SiO₂ в шлаке около 25%.

Продолжительность первого периода в значительной степени зависит от содержания меди в штейне, подачи воздуха и организации работы.

Второй период конвертирования характеризуется следующими реакциями:

2Cu₂S + 3O₂ = 2Cu₂O + 2SO₂ (1.1)

Cu₂S + 2Cu₂O = 6Cu + SO₂ (1.2)

Во время второго периода не заливают штейн и не грузят кварцит. Подают только воздух, никаких остановок во время варки не требуется. Выделение тепла в восемь раз меньше, чем по реакции первого периода. Конец операции определяют пробой на ломок, взятой через фурмы. Готовая черновая медь дает на ломке гладкую корочку.

За каждую минуту дутья температура в конвертере повышается в первом периоде на 2,92 ⁰С, во втором периоде на 1,2 ⁰С, но за каждую минуту остановки дутья температура понижается соответственно на 1,05 ⁰С и на 3,1 ⁰С. Это обстоятельство, а также напряженность во втором периоде требуют, чтобы в конверторе было накоплено возможно больше количество белого мата, тепла которого хватило бы до конца процесса.

Нормальные пределы рабочей температуры в конверторе 1150 –

1280 ⁰С (ниже не получается шлак, а выше усиливается разрушение кладки), максимальная температура допускается при последней продувке перед белым маттом, чтобы сильнее разогреть конвертер для второго периода.

Конвертер предварительно необходимо просушить и разогреть. Перед разогревом проверяют все фурмы и работу приводного механизма.

После разогрева в конвертер падают воздух. Затем подачу воздуха прекращают и в конвертер заливают ковш штейна, который продувают 10-15 минут без загрузки кварца и прочистки фурм, чтобы конвертор окончательно разогрелся. Затем конвертор останавливают, подмазывают горловину, снова пускают дутье и прочищают фурмы. Через 5-10 минут после пуска под дутье , загружают первую порцию кварца. Шлак, образующийся через 25-30 минут сливают и затем начинают нормальную загрузку. Чтобы не допустить охлаждения в конвертерах в первый период его работы после разогрева не загружают холодные присадки и стремятся все остановки делать как можно короче.

Работа конвертера подразделяется на следующие операции: зарядку, набор, получение белого мата, получение черновой меди.

Зарядку конвертера производят после ремонта, длительной остановки и получения меди. В процессе работы конвертера горловина сильно зарастает, сечение ее уменьшается, условия работы ухудшаются. Поэтому после слива меди горловину необходимо очищать. После очистки горловины ее подмазывают глиной, орошать известковым раствором, что обеспечивает легкое удаление настыли при следующей очистки.

Степень готовности шлака определяется по виду брызг и выбросов из конвертера; в начале продувки брызги темно-красные крупные, в конце ярко-красные мелкие и частые (дождь искр). В начале первого периода пламя розовое и под конец рыжевато бурое, пламя постепенно укорачивается и становится зеленоватым и в момент получения белого мата бледно-голубым.

Во втором периоде пламя в начале бледно-голубое, затем розовое и под конец рыжевато-бурое. Пламя постепенно укорачивается и наконец совсем исчезает.

Конец второго периода определяется по виду брызг. В начале брызги получаются тусклые и маслянистые прилипающие к напыльнику и кожуху(брызги белого мата). В момент получения черновой меди блестящие и сухие отскакивающие от напыльника на мелкие части.

Шлак сливают поворотом конвертера очень плавно, чтобы избежать попадания в шлак богатой массы. Качество шлака определяется пробой на ломике. Нормальный шлак при остывании дает равномерную темно-красную окраску, отдельные красные точки на этом фоне говорят о наличии в шлаке богатой массы.

Окончание продувки на белый мат определяется взятием пробы ломиком: белый мат должен энергично кипеть мелкими пузырьками. В последней продувке перед белым маттом важно загрузить такое количество кварца, чтобы, были ошлакованы остатки железа и шлак получился, жидким.

Окончание второго периода и получение меди определяется характером пламени и брызг, пробой на ломик и ложкой. В одну из фурм вставляют ломик, быстро вынимают его и опускают в воду. Образование на ломике ровной темно-красной корочкой говорит о готовности меди.

В процессе конвертирования очень важно обеспечить хорошую работу фурм, для чего их необходимо своевременно прочищать.

Сваренную черновую медь выливают из конвертера в ковш. Перед сливом горловину очищают от шлака и подмазывают глиной, а в ковш намораживают шлаковую корку. Для этого ковш заполняют шлаком и выдерживают с таким расчетом, чтобы внутренность его покрылась коркой толщиной 25-40мм.

Для очистки фурм с целью полной подачи воздушного дутья для конвертера предназначена пневмофурмовачная машина, которая является неотъемлемой частью конвертера.

3) Конвертирование штейнов является весьма эффективным процессом. Он характеризуется высоким коэффициентом использования кислорода ду- тья и высокой удельной производительностью во время работы под дутьем. Процесс полностью осуществляется за счет теплоты от окисления сульфидов и характеризуется получением богатых по содержанию SO2 (12–14 %) первичных газов. В процессе реализуются такие важнейшие технологические требования, предъявляемые к процессу плавки, как интенсивный массо- и теплообмен, а также благоприятные условия для протекания процесса коалесценции мелких сульфидных включений при перемешивании шлака со штейном.

Серьезным недостатком аппаратурного оформления процесса конвер- тирования является его периодичность. Она приводит к большим затратам времени на зарядку конвертера, слив конвертерного шлака и черновой меди. Сравнительно велико время выхода конвертера на нормальный технологиче- ский режим. Слив расплавов и зарядка конвертера через горловину требуют периодического поворота агрегата. Герметичное сочленение горловины по- воротного конвертера с неподвижной системой газохода несовершенно, что приводит к выбиванию большого количества газа в атмосферу цеха. Кроме того, большое количество воздуха подсасывается через неплотности напыль- ника, что способствует разбавлению отходящих газов и затрудняет их ис- пользование в производстве серной кислоты.