Печь для пирометаллургического восстановления шлаков черных и цветных металлов

Полезная модель относится к электрометаллургии, конкретно к пирометаллургическому восстановлению шлаков в индукционных печах.
Известна дуговая электропечь постоянного тока для электрошлакового восстановления металлов (Патент на изобретение РФ №2116596, опубликовано 27.07.1998 г.). Сущность изобретения: электропечь постоянного тока для электрошлакового восстановления металлов состоит из кожуха, подины, выполненного в виде эллипса в горизонтальном сечении рабочего пространства ванны, свода, оборудованного люками для отвода дымовых газов, подачи шихты, ввода фурм для подачи восстановительного газа и электродов, один из которых является катодом, а другой - анодом. Подина печи наклонена в вертикальном сечении под углом 15-45° к горизонтам от анода к катоду и летке для слива металла. Катод расположен в фокусе эллипса со стороны стенки кожуха с леткой для слива расплавленного металла.
Недостатком указанного изобретения является то, что жидкий шлак, выполняющий помимо прочих задач функции теплоносителя, обладает по сравнению с расплавом металла значительно более низким значением теплопроводности. Для осуществления процесса плавки требуются более высокие мощности электрической дуги, которая воздействует локально, что делает процесс прогрева не равномерным и вызывает в зоне образования электрической дуги значительный угар шихты, что в целом определяет низкую эффективность процесса.
Недостатком изобретения также является то, что для более эффективной работы дуговых печей и интенсивного расплавления шихты для образования дуги между электродами и шихтой требуется значительная по процентному содержанию металлическая (электропроводящая) составляющая, что в случае процесса восстановления шлаков будет не всегда достижимо.
Известна индукционная печь открытого типа для плавки лома металлов (Патент на изобретение РФ №2198365. Опубликовано: 10.02.2003 г., Бюл. №4), взятая за прототип. Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к индукционным печам открытого типа, используемым в производстве черных и цветных металлов, в частности к печам небольшой мощности для плавки лома металлов. Индукционная печь содержит тигель, выполненный из огнеупорной массы на основе окиси кремния, индуктор, систему охлаждения, привод наклона печи.
Недостатком устройства является низкая эффективность процесса работы печи за счет слива со шлаком части годного металла. Этот процесс необходим в данном случае для полного отсутствия шлаков в оставшемся объеме металла.
Другим недостатком является явно выраженный цикл работы печи, заключающийся в плавке, наклоне печи и сливе шлака, сливе металла в другую емкость, возврат печи в рабочее положение и загрузка новой шихты, что не обеспечивает непрерывность процесса и снижает его производительность.
Технической задачей, на решение которой направлено устройство, является повышение эффективности работы печи, за счет значительного снижения слива со шлаком годного металла и повышение производительности работы печи непрерывным процессом плавки.
Поставленная техническая задача решается тем, что в печи для пирометаллургического восстановления шлаков черных и цветных металлов, содержащей корпус, графитовый тигель, индуктор, систему охлаждения, согласно полезной модели, в тигле выполнено донное и боковое сливные отверстия с лотками и шиберными затворами - донный, для удаления жидкого металла и боковой - для слива шлака.
Поставленная техническая задача решается также тем, что в печи, согласно полезной модели, индуктор в зоне бокового сливного отверстия выполнен с параллельным соединением своих витков.
Поставленная техническая задача решается также тем, что в печи, согласно полезной модели, боковой шиберный затвор выполнен с возможностью рабочего хода при открывании вниз, что задает высоту слива шлаковой составляющей.
Печь для пирометаллургического восстановления шлаков черных и цветных металлов (фиг. 1) состоит из корпуса 1, в котором размещен графитовый тигель 2. Тигель 2 с внешней стороны имеет обвивку витков индуктора 3 и систему охлаждения 4. Для слива металла предусмотрено донное отверстие с лотком 5, оборудованное шиберным затвором 6. На боковой поверхности тигля 2 выполнено боковое сливное отверстие с лотком 7, оборудованное шиберным затвором 8. Индуктор 3 в зоне бокового сливного отверстия с лотком 7 выполнен с параллельным соединением витков (фиг. 2).
Печь для пирометаллургического восстановления шлаков черных и цветных металлов работает следующим образом. Исходная шихта (лом, шлаки металлургического производства) загружается в тигель 2, жестко размещенный в корпусе 1. Посредством вихревых переменных электромагнитных полей, создаваемых витками индуктора 3 происходит разогрев тигля 2 и шихты. Для удаления излишнего тепла от корпуса 1 предусмотрена система охлаждения 4. При достижении расплавленного состояния металла происходит его выпуск из донного отверстия с лотком 5 путем открытия шиберного затвора 6. При образовании достаточного количества шлака, находящегося в зоне бокового лотка 7, осуществляется плавное открытие шиберного затвора 8. Это обеспечивает удаление только шлака и делает процесс более эффективным, исключая удаление годного металла со шлаком. По мере необходимости происходит пополнение печи шихтой и процесс плавления, слива металла и шлаков непрерывно повторяются, обеспечивая высокую производительность процесса. Зона нагрева шлака будет практически однородна, несмотря на некоторую «разрывность» из-за особенности индуктора 3. При рабочих температурах нагрева и осуществлении процессов восстановления шихтовых материалов в графитовом тигле образуется газ СО, способствующий барботажу металла и равномерному его перемешиванию по всей высоте рабочего пространства тигля.
Сравнение заявленного устройства с известными позволяет сделать вывод о достижении нового положительного эффекта, выразившегося в повышении эффективности работы печи за счет раздельного разноуровневого выпуска металла и шлака и исключения слива годного металла со шлаком и повышении производительности работы печи непрерывным процессом плавки.