СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПУТЕМ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PRODUCING METALS AND ALLOYS BY REDUCTION SMELTING AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к области металлургии, в частности к шахтным плазменным печам для восстановления металлов из руд, рудных концентратов и отходов промышленности.
6
Известна шахтная плазменная печь, предназначенная для восстановительных процессов (Электрические промышленные печи / Под ред. А.Д.Свенчанского. М.: Энергоиздат, 1981, с.252). Известен также способ восстановительной плавки, предусматривающий продувку плавящихся материалов восстановительным оборотным газом этой же печи (А.С. № 139444, Мкл. С22В 23/02, С22В 5/14).
Недостатком известного устройства является низкий КПД печи вследствие потерь энергии при дожигании выбрасываемого восстановительного газа вне пределов печи, сравнимых с мощностью самой печи. Недостатком известного способа является невозможность контролировать процентное соотношение газов в печи в процессе плавки.
Целью данного изобретения является повышение КПД и производительности плавильной печи при поддержании в каждой зоне печи оптимального процентного соотношения участвующих в процессе газов.
На чертеже изображено устройство для получения металлов и сплавов путем восстановительной плавки. Устройство состоит из плавильной емкости 1, дуговых нагревательных узлов 2 (например, плазмотронов) с механизмами перемещения 3, шахты 4 с механизмом загрузки 5 шихтовых материалов, газовой системы. Плавильная емкость 1 снабжена леткой 6 для выгрузки готового продукта. Газовая система включает тракты подачи газа в печь 7, тракты забора газа из печи 8, верхний патрубок 9, патрубок шахты 10, нижний патрубок 11, патрубок свода 12, нагнетатель 13, дымосос 14. Тракты 7 и 8 снабжены устройствами регулирования расхода газа 15. Система может быть оснащена устройством контроля химического состава газов 16.
2
Осуществление способа и работа устройства происходит следующим образом. С помощью механизмов перемещения 3, нагревательные узлы 2 (например, плазмотроны) устанавливают в рабочее положение. Подают на них соответствующий технологическим параметрам плавки расход плазмообразующего газа из печи. Через механизм загрузки 5 шихтовые материалы (руду с восстановителем и шлакообразующими материалами) загружают в шахту 4 плавильной печи. Запускают нагревательные узлы. Нагретый плазмообразующий газ продувает слой шихты 18, под действием чего шихта в плавильной зоне интенсивно восстанавливается и расплавляется. Твердая шихта 18, а затем расплав 19, взаимодействуют с восстановительным газовым потоком, и таким образом осуществляется восстановление металла из шихты в расплав. Восстановленный расплавленный металл стекает через летку 6. Для поддержания оптимального процентного соотношения газов в плавильной зоне, шахте печи и на выходе из печи и, следовательно, повышения КПД и производительности печи, в процессе плавки производят забор газа через верхний патрубок 9 на верхнем уровне шихты 20, через патрубок шахты 10 - на участке шахты и через нижний патрубок 11 - из-под свода 21. Отобранный газ при помощи устройств 15 регулирования расхода газа смешивают между собой в заданных пропорциях, при необходимости контроля состава газа по трактам при помощи устройства 16, и по трактам подачи газа 7 возвращают в плавильную зону печи 17 с помощью нагнетателя 13 через нагревательные узлы 2 и патрубок свода 12. Избыточную часть газа удаляют при помощи дымососа 14. Таким образом, в каждой зоне печи поддерживается необходимая концентрация восстановительного газа, из исходной руды извлекается максимальный процент ценных материалов, тепло газов отдается нагреваемой руде, КПД и производительность печи увеличивается, расход восстановителя снижается. Кроме того, на выходе из печи выбрасываемый газ содержит преимущественно СО, практически не горюч и неопасен, что благоприятно сказывается на состоянии окружающей среды.