СПОСОБ ПЕРЕПЛАВКИ ЛОМА МЕДИ И ПОЛУЧЕНИЯ ЛАТУНЬ И БРОНЗ И ПЕЧЬ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
PROCEDURE FOR RE-MELTING COPPER SCRAP AND PRODUCTION OF BRASS AND BRONZE AND FURNACE FOR IMPLEMENTATION OF THIS PROCEDURE

Предлагаемое изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу переплавки лома меди, получению латунь и бронз и к устройству печи для осуществления данного способа.
Известен способ и установка для обработки садок или отходов цветных металлов и их сплавов (RU 2007101902 А, 10.09.2008. Бюл. 25, C22B 1/216 (2006, 01), Круз А.К., Бендер О.В.), заключающийся в загрузке во вращающуюся горизонтальную печь лома или дроссов, расплавление и вращение нагретого материала, удаление жидкого металла. Нагрев осуществляют в атмосфере благородных газов, или азота, или водорода, или метана, или моноксида углерода, или диоксида углерода, или кислорода, или воздуха, или их смесей с помощью открытой конвективной электрической дуги. Электрод выполняет функцию катода в электрической цепи постоянного тока, а в качестве анода используют перерабатываемый материал или лом, или дно емкости печи. Загрязненные лом или отходы, содержащие органические материалы, обрабатывают без использования конвективной дуги, а образованные пары органики удаляют из печи.
Недостатками известного способа и установки для обработки садок или отходов цветных металлов являются сложное аппаратурное оформление, включающее дополнительно установку для улавливания и обезвреживания органических паров. Не предусмотрен процесс разделения получаемого расплава цветного металла и входящих в него примесей. В конструкции печи не предусмотрена периодическая чистка внутренней поверхности футеровки от наслаивающихся примесей (настыля).
Все эти недостатки приводят к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.
Известна вращающаяся плавильная печь для переработки отходов цветных металлов (RU 2171437 C1, 27.07.2001, F27B 7/00, C22B 7/00, 21/00, Шаруда А.Н., Макаров Е.Ф.), содержащая цилиндрический корпус, горелочное устройство, летку для слива расплава металла и летку для слива шлака, расположенные на цилиндрической части корпуса на одной оси.
Недостатками известной вращающейся печи являются повышенные энергетические затраты (электроэнергии, природного газа) на одну тонну получаемого продукта, малый коэффициент использования полезного объема печи (0,35), сложное аппаратурное оформление.
Все эти недостатки приводят к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.
Наиболее близким аналогом по отношению к заявляемому способу переплавки лома меди и получения латунь и бронз и печи для осуществления способа является способ первичной переработки сложного лома и смешанных отходов цветных металлов и установка для его осуществления (RU 2082784 C1, 27.06/1997, C22B 7/00, F27B 1/09, Попов Г.П., Шамарин Б.В., Кудимов А.Г., Кириченко В.Ф.) Способ включает фрагментацию исходного сырья, транспортирование, обжиг с выжиганием горючих материалов с отводом газов на очистку, плавление с отделением продуктов, шлака и золы. Термическую обработку исходного сырья проводят в инертной атмосфере сначала при 800 - 900°С с отделением свинца и алюминия, а затем при 1200 - 1250°С с отделением меди с применением золота и серебра. Установка содержит узел фрагментации исходного сырья. Электропечь обжига и плавления, снабженная устройством для перемещения в ней фрагментов исходного сырья и отвода расплавленных цветных металлов и камерой охлаждения, сообщенной с печью обжига и плавления, содержит устройство для обезвреживания и очистки газов. Установка снабжена замкнутой системой рельсовых путей.
К достоинствам прототипа можно отнести то, что способ и установка позволяют проводить первичную переработку сложного лома и сложных отходов, а также то, что предусмотрено расплавление и отделение цветных металлов.
Недостатками способа и установки являются сложность и громоздкость технологии и конструкции установки, при стекании расплава цветного металла с наклонного поддона тележки будут захвачены примесями и загрязнят продукт, требуются значительные капитальные и эксплуатационные затраты.
Задачами предлагаемого изобретения являются повышение качества получаемых продуктов, уменьшение потерь сырья, содержащих цветные металлы, уменьшение затрат энергоносителей (электроэнергии, природного газа), создание безопасных условий труда, снижение себестоимости производимых продуктов, упрощение конструкции печи, упрощение технологических операций.
Указанные задачи достигаются тем, что высоту расплава меди в тигле печи поддерживают равной 1000 мм, при этом при разливке расплава меди сначала сливают из тигля печи верхний слой расплава меди, равный 5-10% от массы всего расплава в тигле печи, в ковш или желоб, из которого расплав сливают в изложницы для получения массы 500 кг, затем сливают 80-90% расплава меди из средней части тигля печи в изложницы для получения чушек массой 19-25 кг и окончательно сливают расплав меди, оставшийся на дне тигля печи, составляющий 5-10% от всей массы расплава, в ковш или желоб, из которого расплав сливают в изложницы для получения блоков массой 500 кг. Разлив расплава меди, латуни или бронзы осуществляют после его выдержки в течение одного часа при достижении заданной температуры расплавов.
Блоки цветного металла, полученные при сливе расплава с верхней части тигля печи, и блоки цветного металла, полученные при сливе расплава, оставшегося на дне тигля печи, накапливают и затем отдельно подвергают повторной переплавке в той же печи.
Печь представлена на фиг.1 (вид спереди) и фиг.2 (вид сверху). Печь включает в себя: стальной кожух печи (не показано), футеровку печи (фиг.1 и 2, поз.1), камеры для газовых тупиковых горелок (фиг.1 и 2, поз.2), газовые тупиковые горелки (фиг.1 и 2, поз.3), опоры тупиковых горелок (фиг.1, поз.4), патрубки для ввода природного газа в тупиковые горелки (фиг.1, поз.5), патрубки для вывода продуктов сгорания природного газа (фиг.1 поз.6), каналы для вывода продуктов сгорания природного газа из газовых тупиковых горелок по трубопроводам к выбросной трубе (фиг.1, поз.7), тигель печи (фиг.1, 2, поз.8), каналы в тигле печи для протекания расплава цветных металлов или их сплавов из пространства тигля в пространство камер и обратно (фиг.1, 2, поз.9), летку для слива расплава цветных металлов или их сплавов, загрязненных легковесными примесями в специальный ковш или желоб (фиг.1, поз.10), летку для слива расплава цветных металлов или их сплавов в ковш или желоб (фиг.1, поз.11), летку для слива расплава цветных металлов- или их сплавов, загрязненных тяжеловесными примесями в ковш или желоб (фиг.1, поз.12), крышку тигля печи (фиг.1, поз.13), кольца для снятия крышки тигля печи во время загрузки исходного сырья (фиг.1, поз.14).
Печь имеет три летки, расположенные по высоте тигля печи в следующем порядке:
- нижняя летка (фиг.1, поз.12) - на уровне дна тигля печи;
- средняя летка (фиг.1, поз.11) расположена на высоте 80 мм от дна тигля печи;
- верхняя летка (фиг.1, поз.10) расположена на высоте 900 мм от дна тигля печи.
Каналы в тигле печи (фиг.1, 2, поз.9) обеспечивают перетекание расплава цветного металла из тигля печи в камеры, и тем самым обеспечивается интенсивная теплопередача от газовых тупиковых горелок к расплаву цветного металла в тигле печи. Эти же каналы обеспечивают конвекцию расплава цветного металла в камерах и тигле печи снизу вверх.
Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа переплавки лома меди и получения латунь или бронз и печи для осуществления способа - имеет отличия от прототипа и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому автор считает, что способ и печь для осуществления способа являются новыми и имеют изобретательный уровень.
Способ переплавки лома меди и получения латунь и бронз и печь для осуществления способа позволяют производить медь, латуни или бронзы по себестоимости, снизить затраты энергоносителей (электроэнергию, природный газ), создать безопасные условия труда, получать высококачественные медь, латуни и бронзы с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.
Способ переплавки лома меди и получения латунь и бронз осуществляют следующим образом.
Для осуществления способа применяют печь, представленную на фиг..1 и 2. Лом меди подвергают отбору с целью освобождения от горючих веществ (дерева, пластмасс, резины) и прессуют в блоки массой по 500 кг. Снимают крышку с тигля печи и загружают в него блоки лома меди с помощью кран-балки и специальных захватов. Если нужно получать латуни или бронзы, то в тигель печи также с помощью кран-балки и клети с открываемым нижним дном загружают чушки меди и цинка в определенном массовом соотношении для получения латунь или чушки меди и олова в определенном массовом соотношении для получения бронз. Загрузку сырья в печь производят с таким расчетом, чтобы образовавшиеся расплавы меди, латунь или бронз имели высоту в тигле печи, равную 1000 мм.
Крышку (фиг.1, поз.13) устанавливают на тигель. Включают в работу тупиковые газовые горелки (фиг.1, поз.3). Тигель печи (фиг.1, 2, поз.8) прогревают до полного расплавления лома меди или исходного сырья для получения латунь или бронз. Нагрев расплава меди, латуни или бронзы продолжают до достижения температуры расплава на 100°С выше температуры плавления меди, латунь или бронз и выдерживают при данной температуре расплав в течение 1 часа. После этого сливают верхний слой расплава меди, или латуни, или бронзы через летку (фиг.1, поз.10) в специальный ковш или желоб, из которого расплав направляют в изложницы с образованием блоков массой по 500 кг.
Данные блоки меди, или латуни, или бронзы загрязнены легковесными примесями и поэтому подлежат повторной переплавке. Затем сливают средний слой расплава меди, или латуни, или бронзы, содержащий незначительные примеси в виде интерметаллических соединений, через летку (фиг.1, поз.11) в изложницы с образованием чушек массой 19-25 кг.
Данные чушки используют как товарную продукцию. И, наконец, сливают слой расплава меди, или латуни, или бронзы, оставшийся на дне тигля печи, через летку (фиг.1, поз.12) в изложницы с образованием блоков массой по 500 кг. Нижний слой расплава меди, или латуни, или бронзы загрязнен тяжеловесными примесями и поэтому подлежит повторной переплавке.
При загрузке в тигель печи чушек меди и олова в определенных массовых соотношениях для получения бронз или чушек меди и цинка также в определенных массовых соотношениях для получения латунь перемешивание расплавов бронз или латунь будет осуществляться за счет конвекции потоков расплавов через нижележащие каналы в кладке тигля печи из пространства камер для тупиковых газовых горелок в пространство тигля печи и верхние слои расплава, в верхних слоях расплав будет стекать через верхние каналы кладки тигля в камеры тупиковых газовых горелок.
Такое движение потоков расплава будет идти до тех пор, пока температуры расплавов в камерах и тигле печи не выравняются. Данное явление объясняется тем, что температуры поверхности тупиковых горелок в нижней части выше, чем в верхней части. Конвекция расплавов меди, или латунь, или бронз способствует распределению примесей легковесных в верхней части, тяжеловесных в нижней части тигля печи и гомогенизации состава расплавов в средней части тигля.
Результаты технологического процесса предлагаемого способа переплавки лома меди представлены в таблице.