Коммутационная и защитная аппаратура

Приборы для включения и отключения электропечи, называемые коммутационной аппаратурой, устанавливают в сети первичного напряжения

трансформатора. Поступающую в цех электрическую энергию принимают сборными шинами и распределяют по электропечам и другим установкам отдельными ответвлениями (фидерами) через разъединители и выключатели. Разъединитель состоит из группы ножевых рубильников на изоляторах и может дистанционно включаться и выключаться механизмами при отсутствии тока. Выключатель может производить операции и под нагрузками. В подстанциях печей чаще устанавливают «горшковые» выключатели типа ВМГ-130 и ВММ-10 с малым количеством масла, используемого для гашения дуги. Для предупреждения аварийных ситуаций печные трансформаторы оснащают защитными устройствами (реле) от перегрузки мощности, тепловых пиков, коротких замыканий. Срабатывая при отклонении от установленного режима, они предупреждают о неполадках в работе трансформатора. Для измерения силы тока и напряжения используют амперметры и вольтметры по одному прибору на каждую фазу, амперметр и вольтметр для измерений в первичной обмотке трансформатора, а также трехфазный самопишущий мегаваттметр, счетчики активной и реактивной энергии и измеритель коэффициента мощности. Указанные приборы включают в сеть через измерительные трансформаторы тока и напряжения[1].  

Замеры температур трансформаторного масла, футеровки подины печи, отходящих газов, воды и др. осуществляют термопарами. Давление под сводом и в тракте газоочистки измеряют манометрами. Состав отходящих газов контролируют газоанализаторами. Управление работой печи осуществляют по показаниям контрольно-измерительных приборов с пульта посредством автоматических регуляторов, действующих на принципе баланса между током, протекающим через электрод, и напряжением тока дуги.

На печи действуют автоматизированные системы управления дозированием компонентов шихты, перепусканием электродов, стабилизацией давления газов под сводом и режимом работы газоочистки.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БОГАТОГО ТИТАНОВОГО ШЛАКА

Годовая продукция проектируемого цеха

Годовая производительность цеха составляет 100000 т/год богатого титанистого шлака. Для реализации этого плана необходимо 2 печи с мощностью трансформатора 33 МВА.

Годовая производительность печи составит 23400,6т, а суточная 156,6т.

На 1 тонну БТШ расход шихтовых материалов следующий:

Ильменитовый концентрат 1688,2 кг, коксик 171,1кг

Для покрытия годового объема (100000 т) необходимо (т/год):

Ильменитовый концентрат     168820 т

коксик                                           17110 т

Шихтовые материалы

В качестве рудной части при производстве богатого титанового шлака используют ильменитовый концентрат. [2]

Для предварительной оценки пригодности железо-титановых концентратов в производстве титановых шлаков, содержащих более 80 % TiО₂, может быть использовано следующее соотношение:

TiO₂/100-(TiO₂ + FeO + Fe₂O₃) ≥ 5.                    (3.1)

Сравнительная же ценность концентратов различных месторождений при производстве титановых шлаков без учета конкретных условий их переработки может быть определена из соотношения

TiO₂/ƞП_в + П_н ,                                     (3.2)

где П_в – частично восстанавливаемые примеси; ƞ – доля перехода примесей в шлак; П_н – примеси, полностью переходящие в шлак.

При прочих равных условиях, чем выше численное значение этого соотношения, тем большую ценность представляет концентрат для производства высокотитановых шлаков. Наилучшим концентратом для получения высокотитановых шлаков следует считать такой, в котором содержание трудновосстанавливаемых примесей составляет менее 5 % при массовом отношении окислов титана и железа, равном 1,0 – 1,2. В этом случае может быть получен титановый шлак, содержащий 85 – 90 % TiО₂ при 2 – 5 % FeO.

Месторождение титано-циркониевых руд Шокаш расположено в Мартукском районе Актюбинской области в 110 километрах к западу от г. Актобе и разрабатывается Актюбинским заводом.  

Месторождение Шокаш характеризуется относительно простым геологическим строением, малой глубиной залегания рудных песков, хорошей естественной отсортированностью песчаного материала, несложным вещественным составом, что обуславливает относительную простоту добычи и обогащения рудных песков данного месторождения[7].

Месторождение Шокаш представлено тремя рудными залежами: Главной, Южной–1 и Южной–2. 97,3% балансовых запасов данного месторождения заключено в Главной залежи, ее протяженность составляет 4,7 км, ширина 200–900 м, средняя мощность рудных песков колеблется от 1,0 до 5,2 м, средняя мощность пород вскрыши – от 0,7 до 5,7 м.

Рудные пески месторождения Шокаш мелко-тонкозернистые и малоглинистые, имеют лейкоксен-рутил-циркон-ильменит-кварцевый состав.

Главная рудная залежь указанного месторождения представляет собой слоисто-полосчатый пласт, в вертикальном разрезе рудной пачки выделяются 3 различных по мощности горизонта, из которых верхний и нижний горизонты по содержанию полезных минералов отнесены к забалансовым рудам и являются соответственно кровлей и подошвой среднего горизонта, где сосредоточены балансовые руды. В свою очередь горизонт балансовых руд Главной рудной залежи подразделяется на 3 подгоризонта: средний – с высокими содержаниями рудных минералов (190–220кг/м³), верхний и нижний – с рядовым содержанием (80–190кг/м³).

Промышленно-ценными компонентами указанных руд являются титансодержащие минералы ильменит, рутил и цирконий (помимо титана содержит циркон), которые сконцентрированы в весьма узком гранулометрическом классе – 0,07–0,044 мм. На большей части территории Главной рудной залежи рудные пески залегает выше уровня грунтовых вод и лишь в центральной части она обводнена до глубины 3,5 м.

К восстановителю при производстве богатого титанового шлака предъявляют следующие основные требования: он должен обладать достаточно высокой реакционной способностью и электрическим сопротивлением, содержать минимальное количество золы и летучих, быть по возможности более дешевым и малодефицитным. [8]

 По характеристикам к лучшим восстановителям относятся древесный уголь, пековый и нефтяной коксы. Препятствием является их высокая стоимость и дефицитность. По этим причинам древесный уголь применяют только при производстве кристаллического кремния. Каменный уголь и антрацит имеют высокое электрическое сопротивление низкое содержание золы, однако они растрескиваются при нагреве, поэтому их применяют ограниченно и только с добавками других восстановителей.

Наибольшее применение в качестве восстановителя при производстве ферросилиция получила коксовая мелочь – отсев, который образуется при сортировке доменного кокса. Эта мелочь, называемая коксиком, имеет размер кусков 5-25 мм и содержит <13% золы[9].

Использование кокса как восстановителя имеет свои особенности. Наличие в нем большого количества мелочи затрудняет выход газов и нарушает ход печи. Избыток крупных кусков повышает электропроводность шихты, приводит к уменьшению заглубленности электродов в шихте и снижению производительности печи. Представление о составе кокса, для чего добавляют в шихту кокса из газовых углей отходы графитизации с электродных заводов, карборундсодержащие отходы, нефтекокс и другие восстановители.

Наряду с коксиком применяют в значительных количествах полукокс – продукт коксования углей при температуре 700⁰С, имеющий достаточно стабильный состав, высокое электросопротивление и хорошую реакционную способность. При работе на смеси кокса и полукокса увеличивают глубину посадки электродов и улучшают показатели работы печей.

В качестве восстановителя для получения ферротитана используют вторичный алюминий и реже первичный.

При получении ферротитана используют флюс, которым служит свежеобожженная молотая известь фракции ≤ 3 мм при ˃ 90 % СаО. Основное количество извести входит в навеску шихты для плавки остальное вводится в состав железотермитной добавки для снижения остаточного алюминия в сплаве и повышения выхода титана в шихту и осадителя вводят сравнительно небольшое количество молотого ферросилиция (ФС45 или ФС75) фракции ≤ 2 мм[8].