ВЫПЛАВКА БОГАТОГО ТИТАНОВОГО ШЛАКА В ГЕРМЕТИЧНЫХ ПЕЧАХ С ПОДОГРЕВОМ ШИХТЫ ПО ТЕХНОЛОГИИ «Outokumpu»

В середине 80-х и начале 90-х годов ХХ столетия Outokumpu Technologies (Outotec) разработал технологию окомкования хромовых руд и спекания на стальной ленте, а также технологию подогрева шихты с использованием отходящих газов ферросплавной печи. Преимуществами этой технологии являются следующее:

• низкий расход электроэнергии;

• высокое извлечение хрома;

• утилизация содержащих CO отходящих печных газов.

Фирма Outokumpu была вынуждена разрабатывать наиболее экономичные способы, чтобы сохранить производство феррохрома на заводе в Торнио, который расположен в условиях Арктики.

Процесс получения богатого титанового шлака фирмы Outokumpu включает в себя предварительный подогрев шихты для плавки и плавку в дуговой печи закрытого типа с погружной дугой. Оксид углерода из печи используется в основном как топливо для спекания и предварительного подогрева, что обеспечивает снижение на заводе затрат на энергию.

Для плавки необходим; окускованный продукт с целью высокого извлечения хрома, а также создания проницаемого столба шихты, что гарантирует выход газа из зоны реакции.

Плавильная установка состоит из участка предварительного подогрева расплавляемой шихты в шахтной печи и участка плавки в закрытой электропечи с погружной дугой. Обращение со шлаком, оксидом углерода, отходящими газами и сточной водой является важной частью работы плавильной установки.

Предварительный подогрев шихты

Целями предварительного подогрева являются устранение влаги из смеси подаваемой шихты, возможно более полная ее кальцинация и предварительное повышение температуры. Возможность окисления углерода, особенно по реакции Будуара 

СО₂ + С = 2СО                                      (6.1)

ограничивают степень предварительного подогрева в шахтной печи, так что средняя температура горячей шихты составляет максимально 600-700ºС.

Рисунок 5  – Шахтная печь для подогрева шихты

Расплавляемая шихта дозируется по порциям и поднимается к расходному бункеру, расположенному над шахтной печью. Специально сконструированная шахтная печь применяется для предварительного подогрева расплавляемой шихты. Это позволяет значительно снизить удельный расход электроэнергии и повысить производительность печной установки.Материал подается в шахтную печь из бункера полунепрерывно двумя вибрационными питателями. В печи имеется вращающееся устройство, которое распределяет шихтовой материал по нескольким секциям, откуда он стекает через завалочные трубы (труботечки) непрерывно в дуговую электропечь. В каждой секции предусмотрен указатель для контроля уровня материала в шахтной печи

Печь подогрева шихты представляет собой футерованный цилиндрический короб, с вращающейся внутри приёмной воронкой. Воронка распределяет шихту по труботечкам.

Предварительно шихтовой материал подогревается в противотоке с продуктами сгорания, которые образуются при сжигании газообразного СО в отдельной камере сгорания. Коэффициент расхода воздуха при сжигании меньше единицы, что предотвращает реакции кислорода с углеродом в шахтной печи. Промытые и охлажденные рециркулирующие отходящие газы из шахтной печи контролируют температуру газа в камере сгорания и в каналах распределения газа.

Отходящий газ отсасывается из печи и очищается в скруббере с промывкой водой. Избыточный газ из цикла циркуляции выпускается в атмосферу. Давление шахтной печи над шихтой контролируется вентилятором отходящего газа (эксгаустером) и поддерживается на уровне атмосферного во избежание утечек воздуха.

Плавка

Шихта плавится в закрытой и герметичной электропечи с погружными дугами, оборудованной тремя электродами Содерберга. Плоский подвесной свод печи имеет огнеупорную футеровку. Рабочая футеровка печи основана на углеродных блоках, стены выполнены водоохлаждаемыми, а подина охлаждается воздухом.

Предварительно подогретая шихта непрерывно стекает в ванну электропечи и образует там газоплотный затвор. На вводе электродов применены специальные сухие уплотнения. Мощность печи контролируется изменением напряжения на выпуске, а движения электродов (перепуск) сведены к минимуму.

Удельный расход электроэнергии при плавке зависит от характеристик концентрата, состава шихты и уровня предварительного подогрева.

Спеченные окатыши отличаются высоким качеством, что обеспечивает стабильные условия плавки в печи. Этим достигаются высокое извлечение титана и низкий расход энергии на плавку

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Исходные данные для расчета

На основании расчетов, приведенных в главе 2.1 задаемся следующими исходными данными для производства ферросиликомарганца:

- суточная производительность одной печи 156,6 т/сут;

- фактическое время работы печи за год 341 дней;

- годовая производительность одной печи – 53400,6 т;

Цех оснащен двумя рудавосстановительными печами мощностью 33 МВА;