Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
женной в расплав части конуса:
m =V?,
где m - масса конуса, т;
V - объем погруженной части конуса, м3;
? - плотность шлака, т/м3.
Загрузка шихты ведется таким образом, что конусы шихты расположены в ванне печи без разрывов.
При таком расположении основания конусов перекрывают друг друга, чем достигается устойчивость конусов и покрытие шихтой всего зеркала ванны.
Погруженные в расплав конусы шихты плавятся за iет тепла шлаковой ванны.
Электрический ток подводится в ванну печи при помощи самоспекающихся электродов, погруженных в шлак на 300-700 мм. Ток в ванне может проходить двумя путями:
1. От электродов через шлак в слой штейна (по схеме звезда).
2. От одного электрода по шлаку к другому электроду (по схеме треугольник).
Соотношение между распределением энергии по схемам звезда и треугольник зависит от величины погружения электродов в шлаковую ванну, ее высоты, наличия в печи конусов шихты и величины их заглубления в расплав.
В шлаковой ванне происходит преобразование электрической энергии в тепловую, при этом 40-80% тепла выделяется у поверхности электродов в переходном контакте электрод-шлак, остальная часть - в шлаковой ванне.
Значительное выделение тепла в контакте электрод-шлак объясняется наличием вокруг рабочего конца электрода газового слоя, так называемого газового мешка, через который электрический ток проходит в виде большого числа мелких точечных разрядов - микродуг.
В результате механического давления потока электронов шлаковый расплав оттесняет от электрода, образовавшаяся пустота заполняется газами от сгорания электрода и газами, выделяющимися из шлака. Газовый слой обладает высоким электросопротивлением, поэтому прохождение по нему электрического тока связано с высоким падением напряжения (до 90% от напряжения, приходящегося на электрод).
Количество тепла, выделяемого в контакте электрод-шлак, зависит от заглубления электрода в шлак. При малом заглублении (?0,3 м) электродов в контакте электрод-шлак преобразуется в тепловую энергию до 80% мощности печи, при большом заглублении (?0,6 м) до 50%. Остальная часть электроэнергии преобразуется в тепловую в самом шлаке вследствие его электросопротивления.
Токопроводящей частью ванны служит околоэлектродная зона, находящаяся от оси печи на расстоянии двух диаметров электрода, причем 90% токовых линий проходит от оси электродов на расстоянии одного диаметра.
Общая зона активных тепловыделений составляет 30-40% от полного объема ванны печи.
Участки шлаковой ванны, удаленные от оси электродов более чем на два диаметра, в токопроводе не участвуют и не имеют собственных тепловыделений.
Они обогреваются за iет теплообмена в ванне печи, который происходит в результате конвекционного движения шлака, переносящего тепловую энергию из горячих зон в более холодные.
В области контакта электрод-шлак слой шлака, прилегающий к поверхности электродов, сильно перегрет. Плотность шлака в результате растворения в нем большого количества газов значительно уменьшается, поэтому возникает разница в плотностях перегретого слоя шлака и граничащего с ним более холодного. Легкие массы перегретого шлака непрерывно всплывают около электродов на поверхность и растекаются во все стороны от электрода. Встречая на своем пути конусы шихты, потоки перегретого шлака отдают им избыток своего тепла и расплавляют шихту на поверхности шихтовых конусов, погруженных в ванну. Потоки шлака, смешиваясь с холодным расплавом шихты, опускаются в нижние глубинные слои ванны. Одна часть нисходящих потоков разворачивается к электродам и, дойдя до них, перегревается в контактной зоне электрод-шлак, и вновь поднимается на поверхность ванны. Другая часть охлажденного шлака, смешанного с расплавом шихты, опускается в нижние слои ванны, где конвекция выражена очень слабо.
Наиболее интенсивный тепломассообмен за iет конвекции происходит в зоне, равной двум-трем заглублениям электрода (при заглублении электрода в расплав 300/400 мм). Поэтому в верхней части шлаковой ванны непрерывно циркулирует шлак по замкнутым траекториям. Линейная скорость движения шлакового потока составляет 2 см/сек. Нижний подэлектродный слой шлаковой ванны можно iитать застойным.
Тепловое поле печи так же, как и электрическое, определяет величина заглубления электрода.
С увеличением заглубления электрода происходит перемещение в глубь ванны зон, отвечающих наиболее активному выделению энергии. Верхние слои шлаковой ванны имеют наибольшую температуру, примерно равную температуре жидкотекучести шлака (1350-1450'С). Верхняя зона практически является изотермической вследствие интенсивного конвекционного теплообмена. Нижний слой шлаковой ванны характеризуется значительным перепадом температур в вертикальном направлении, поэтому температура шлака на границе со штейном снижается до 1200-1250С.
Поскольку в тепловом отношении отдельные участки ванны неравноценны, то и скорость плавления шихты по мере удаления от электродов снижается. О скорости плавления можно судить по скорости схода шихты в откосах (м/час), которая вблизи электродов примерно в 7 раз выше, чем у стен печи, В связи с этим загрузка шихты производится в приэлектродную зону, находящуюся от оси печи в пределах 1,5 диаметра электрода.
Наиболее интенсивное плавление шихты происходит на поверхности шихтовых конусов, которая обращена к электроду.
При п