녹는 화염로. 구리 정광을 무광택으로 제련하기 위한 반사로. 열 및 온도 작동 조건. 재료의 열처리 속도에 대한 실험적 결정. 용해로 설계의 주요 특징.

지식 기반에서 좋은 작업을 보내는 것은 간단합니다. 아래 양식을 사용하세요

잘 했어사이트로">

연구와 업무에 지식 기반을 활용하는 학생, 대학원생, 젊은 과학자들은 여러분에게 매우 감사할 것입니다.

운동

1. 화염 용해로

1.1 일반 정보

2. 구리 정광을 무광택으로 제련하는 반사로

2.1 주요 특징

1 피래칭 화염로

1 . 1 일반 정보

화염 용해로는 구리, 니켈, 주석 및 기타 금속을 생산하는 비철 야금에 널리 사용됩니다. 에너지 특성에 따라 이러한 장치는 열 작동 복사 모드를 갖춘 열교환로 클래스에 속하므로 반사로라고 부릅니다. 목적에 따라 두 가지로 나누어진다. 대규모 그룹: 광물원료를 가공하는 로, 황화동정광을 무광택으로 제련하는 반사로, 금속을 제련하는 반사로 등이 대표적이다.

무광택 제련용 반사로는 유니버셜 유닛캠페인 기간은 1~2년에서 6년입니다. 다양한 구성과 물리적 특성을 지닌 재료를 녹이는 데 사용할 수 있으며, 그 기반은 원시(건조) 충전물입니다. 약 900~1000톤의 용융 재료를 동시에 수용하는 용광로의 대용량으로 인해 이전(장입물 준비) 및 후속(매트 변환) 단계의 생산성이 크게 변동하더라도 제련의 안정적인 열 매개변수를 유지할 수 있습니다. 반사 제련 후. 반사로의 주요 단점은 청소가 부족하다는 것입니다. 배가스먼지와 이산화황 및 상대적으로 높은 특정 연료 소비로 인해 발생합니다.

오늘날까지 반사로는 구리 제련소의 주요 장치로 남아 있습니다. 그러나 요구 사항이 증가함에 따라 통합 사용원료 및 보호 환경, 추가 사용 가능성이 크게 감소했습니다. 또한, 반사로는 황화물광물이 분해될 때 방출되는 황의 산화에 의해 발생하는 열을 실질적으로 이용하지 않는다. 따라서 최근에는 반사로를 무광택 구리 정광의 자생 제련을 위한 고급 장치로 점진적으로 교체하고 있습니다.

금속을 불순물로부터 정제하는 반사로는 그 안에서 발생하는 기술 과정의 본질을 반영하는 이름을 가지고 있습니다. 예를 들어, 구리의 전해 정련의 후속 공정에 사용되는 특수 주조물-양극을 생산하는 데 사용되는 용광로를 양극 용광로라고합니다. 이는 저성능 용해 장치입니다. 주기적인 행동, 고체 및 액체 조동을 처리하고 액체 조동을 전로에서 직접 국자를 사용하여 용광로에 공급합니다. 소위 Wirebars 용광로는 전기분해 과정에서 얻은 음극과 폐적색 및 전해 구리를 처리한다는 점에서만 양극 용광로와 다릅니다.

2 . 구리 정광을 무광택으로 제련하는 반사로

2.1 주요 특징

매트 제련용 노의 설계는 노 면적, 가공된 원료의 구성 및 유형, 가열 방법 및 사용된 연료에 따라 다릅니다. 세계적으로는 난로 면적이 300-400m2인 장치가 있지만 가장 널리 퍼진 것은 난로 면적이 200-240m2 정도인 반사로의 주요 특징입니다. 1 번 테이블).

황화동 정광을 무광택으로 제련하는 반사로의 기술적 특성.

옵션	난로 면적, m2의 용광로 특성
퍼니스의 주요 치수, m: 목욕 길이 욕조 폭 측면에서 아치까지의 높이 목욕 깊이, m 난로 디자인 매트 릴리스 방법
	인쇄됨 사이펀	구멍을 통해
* 1 마그네사이트 크롬철광으로 만든 아치형 금고. * 2 디나스로 만든 아치형 금고. * 3 마그네사이트-크로마이트 재질의 스페이서 매달린 볼트.

반사로는 주로 가스로 작동하고, 가스와 오일은 덜 사용하며, 미분탄 연료로는 극히 드물게 작동합니다. 연료 연소 과정을 강화하기 위해 일부 기업에서는 산소가 풍부한 폭발을 사용합니다. 대부분의 용해로에서는 최종 연료 공급이 여러 장치에 사용되며 최종 공급은 지붕 난방과 결합됩니다. 최종 가열의 경우 일반적으로 혼합 경유 버너가 사용되며 천연 가스의 생산성은 1100-1600m 3 / h이고 연료 유의 경우 최대 300kg / h입니다. 연료유의 주요 목적은 가스 토치의 흑도 수준을 높이는 것입니다. 반사로의 작업 공간에서 외부 열 교환을 강화할 필요가 없는 경우 이러한 유형의 버너는 한 번에 성공적으로 작동합니다. 천연 가스.

장치의 성능에 따라 4~6개의 버너가 화로에 설치됩니다. 미분탄 가열용 스토브에는 동일한 수의 버너가 설치됩니다. "파이프 인 파이프" 유형의 미분탄 버너는 1.1-1.2 정도의 공기 소비 계수로 작동하며 공기-연료 혼합물의 우수한 혼합을 제공합니다.

~에 복합난방반사로의 경우, GR 유형의 평면 화염 복사 버너를 용광로 지붕에 설치할 수 있으며, 차가운 공기와 400°C로 가열된 공기를 사용하여 천연가스로 작동합니다.

반사로(그림 1)의 주요 요소는 다음과 같습니다: 퍼니스의 작업 공간을 함께 형성하는 기초, 하부, 벽 및 아치형 천장; 장약 공급, 제련 제품 방출 및 연료 연소 장치; 연도 및 공정 가스, 버 및 굴뚝을 제거하기 위한 시스템입니다. 용광로 기초는 거대합니다. 콘크리트 슬래브두께 2.5-4m, 윗부분내열 콘크리트로 만들어진 것입니다. 파운데이션에는 일반적으로 다음이 포함됩니다. 환기 덕트그리고 구절을 보는 것. 작업 공간은 기술 공정이 진행되고 고온(1500-1650 °C)이 발생하기 때문에 용광로의 주요 부분입니다. 난로(하부)는 두께 1.0~1.5m의 역볼트 형태로 제작되며, 산성 슬래그의 경우 난로 및 노 벽을 쌓을 때 내화재로 디나스를 사용하고, 기본 슬래그로는 크롬 마그네사이트를 사용한다. 욕조 높이의 벽 두께는 1.0-1.5m, 욕조 위는 0.5-0.6m입니다. 일반적으로 벽의 단열에는 경량 내화 점토가 사용됩니다. 측벽 사이의 거리(퍼니스 너비)는 장치 설계에 따라 7-11m 이내로 다양합니다. 끝 벽(로 길이) 28-40m.

그림 1 - 일반 형태무광택 제련용 반사로

1 - 목욕; 2 - 금고; 3 - 프레임; 4 - 로딩 장치; 5 - 경사형 가스 덕트; 6- 슬래그 방출 창; 매트를 방출하기 위한 7개의 구멍; 8 - 기초; 9 - 난로; 10 - 벽

퍼니스 지붕은 가장 중요한 요소입니다.
디자인, 용광로 캠페인 기간은 내구성에 따라 달라지기 때문입니다. 금고의 두께는 380-460mm이며 특수 마그네사이트-크로마이트 및 페리클라제-스피넬 벽돌로 배치됩니다. 일반적으로 스페이서 정지 및 정지 볼트가 사용됩니다. 측벽의 아치형 천장은 강철 힐 빔 위에 놓여 있습니다. 용융 풀과 지붕에 의해 생성된 미는 힘을 보상하기 위해 노 벽은 벽을 따라 1.5-2m마다 위치한 랙으로 구성된 프레임으로 둘러싸여 있으며 세로 및 가로 막대로 고정되어 있습니다. 막대의 끝 부분에는 벽돌의 열팽창을 보상할 수 있는 스프링과 너트가 장착되어 있습니다.

충전물을 적재하기 위해 용광로의 측벽을 따라 1.0-1.2m마다 지붕에 위치한 특수 구멍이 사용되며 직경 200-250mm의 파이프가있는 깔때기가 설치됩니다. 충전물은 벨트 또는 스크레이퍼 컨베이어를 통해 로딩 깔때기에 공급됩니다. 어떤 경우에는 화로 측벽의 창을 통해 스크류 피더 또는 투척기를 사용하여 장약을 장전합니다. 퍼니스의 전체 길이를 따라 충전구가 있지만 일반적으로 충전물은 용융 영역에만 공급됩니다.

전로 슬래그는 버너 위에 위치한 끝벽의 창을 통해 용광로에 부어집니다. 때로는 용광로의 전면 끝 벽에 가까운 지붕이나 측벽의 창문에 있는 특수 구멍이 이를 위해 사용됩니다. 무광택을 방출하려면 세라믹 또는 흑연 부싱이 있는 사이펀 또는 특수 접이식 금속 블래스트홀 장치가 사용됩니다. 매트를 제거하는 장치는 퍼니스 측벽을 따라 2~3개 위치에 있습니다. 슬래그는 노 표면에서 0.8-1.0 m 높이의 측면 또는 끝 벽에 있는 노 끝 부분에 위치한 특수 창을 통해 축적되면서 주기적으로 방출됩니다.

가스는 수평면에 7~15° 각도로 기울어진 특수 가스 덕트(흡수)를 통해 퍼니스의 작업 공간에서 제거됩니다. 기울어진 가스 덕트는 연료 연소 생성물을 폐열 보일러 또는 내부로 배출하는 역할을 하는 호그(hog)로 들어갑니다. 굴뚝. 호그는 수평으로 위치한 직사각형 단면의 가스 덕트이며, 내면내화 점토가 늘어서 있고 바깥 쪽은 붉은 벽돌로 만들어져 있습니다.

배기가스의 열회수를 위해 반사로의 집열호그에 수관식 폐열보일러를 설치하며, 특수 스크린미끄러짐과 슬래깅을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 작업 표면가스에 먼지와 용융물 방울이 포함된 보일러. 금속 요소의 황산 부식을 방지하려면 보일러 출구의 가스 온도가 350C보다 훨씬 높아야 합니다. 폐열 보일러 후에는 금속 루프 복열 장치가 설치되어 가스 열을 사용할 수 있습니다. 보일러를 떠나 폭발 공기를 가열합니다.

반사 용융의 주요 장점은 다음과 같습니다. 전하의 예비 준비에 대한 요구 사항이 상대적으로 적습니다(습도, 높은 함량). 작은 분수등등.); 높은 온도구리를 무광택으로 추출(96-98%); 약간의 먼지 혼입(1-1.5%); 단일 장치의 생산성이 향상되어 하루 최대 1200-1500톤의 용융 충전량에 도달할 뿐만 아니라 용광로의 높은 연료 활용률(평균 약 40-45%)이 가능합니다.

이 공정의 단점은 낮은 수준의 탈황(상대적으로 구리가 부족한 매트의 생성)과 약 150-200kg에 달하는 높은 특정 연료 소비를 포함합니다. t. 충전량당. 용광로 출구의 상당한 양의 배가스는 이산화황 함량이 낮기 때문에(2.5/o) 황산 생산에 정제 및 사용 가능성을 제한합니다.

2.2 열 및 온도 작동 조건

무광택 제련용 반사로는 지속적인 행동시간이 지나도 상대적으로 일정한 열 및 온도 작동 조건을 갖습니다. 두 가지 순차적 작업으로 구성된 기술 프로세스를 수행합니다. 즉, 충전 재료를 녹이고 생성된 용융물을 중력의 영향으로 매트와 슬래그로 분리하는 것입니다. 이러한 프로세스의 순서를 유지하기 위해 다음과 같이 수행됩니다. 다양한 분야용광로의 작업 공간. 장치의 전체 작동 전반에 걸쳐 고체 충전 및 제련 제품이 지속적으로 포함됩니다.

퍼니스의 재료 배열은 (그림 2)에 나와 있습니다. 장입물은 용광로 양쪽 벽을 따라 위치하여 길이의 2/3 지점에서 거의 아치까지 측벽을 덮는 경사면을 형성합니다. 경사면과 용광로의 꼬리 부분 사이에는 두 부분으로 나눌 수 있는 용융 욕조가 있습니다. 상위 레이어슬래그, 바닥-매트를 차지합니다. 축적되면 오븐에서 배출됩니다. 이 경우 슬래그 용융물은 장치를 따라 점차적으로 이동하며 방출 직전에 경사가 없는 소위 침전 구역으로 들어갑니다.

반사로의 기술 공정은 연료 연소 시 화염에서 발생하는 열로 인해 수행됩니다. 열 에너지는 주로 토치, 지붕 및 기타 석조 요소(~90%)의 복사에 의한 열 흐름의 형태로 욕조 및 충전 경사면에 도달하고 뜨거운 연료 연소 생성물의 대류(~10%)에 의해 도달합니다. ). 퍼니스 작업 공간의 용융 영역에서 복사에 의한 열 전달은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 q 0 w, q in w, q ~ w - 각각 경사면, 욕조 및 금고(벽돌)의 열 수용 표면에 대한 결과 열 흐름의 밀도, W/m 2; Тg, Тк, То, Тв - 각각 연료 연소 생성물의 평균 온도와 아치, 경사면 및 욕조 표면 K; e r은 가스의 방사율입니다. C 0 = 5.67 W/(m 2 -K 4) - 완전 흑체의 방사율; A o, B o, Do, A b, B c, D c, A k, B k D k - 경사면, 욕조 및 지붕 표면의 광학 특성과 상대 위치를 고려한 계수 용광로의 작업 공간. 현대식 반사로의 경우 이러한 계수의 값은 다음과 같습니다. Ao = 0.718; B o = 0.697; D o = 0.012; A b = 0.650; В в = 0.593; D B = 0.040; Ak = 1.000; B k = 0.144; Dk = 0.559.

침전 구역에는 경사가 없으며 복사에 의한 열 전달은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

여기서 C pr은 가스-조적-용융 시스템의 감소된 방사율입니다.

방정식 (1)-(2) 시스템은 소위 "외부" 문제에 대한 설명입니다. 연료 연소 생성물의 평균 온도와 슬로프 아치 및 욕조의 열 수용 표면은 방정식의 독립 변수로 사용됩니다. 퍼니스의 가스 온도는 연료 연소를 계산할 때 확인할 수 있습니다. 벽돌의 온도는 실험 데이터를 통해 결정되며, 일반적으로 q에서 w = q에서 땀을 가정하고 금고를 통한 열 손실 값(q에서 땀)을 설정합니다. 슬로프 표면과 욕조 표면의 평균 온도는 구역 내부에서 발생하는 열 및 물질 전달 문제를 포함하는 내부 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 기술적 과정.

경사면에서 충전물을 가열하고 녹입니다. 충전물의 주요 구성 요소에는 구리와 철의 황화물 광물뿐만 아니라 산화물, 규산염, 탄산염 및 기타 암석 형성 화합물이 포함됩니다. 영향을 받고 고온이 물질은 가열됩니다. 가열에는 충전물에 포함된 수분의 증발, 미네랄의 분해 및 채택된 기술로 인한 기타 물리화학적 변형이 수반됩니다. 충전된 충전물 표면의 온도가 약 915 - 950°C에 도달하면 매트를 형성하는 황화물 화합물이 녹기 시작합니다. 황화물의 용융과 함께 다른 재료의 가열이 계속되고 1000 ° C 정도의 온도에서 산화물이 용융물로 통과하여 슬래그를 형성하기 시작합니다. 메인 슬래그의 용융 온도 범위는 30-80 0 C입니다. 슬래그 산도가 증가함에 따라 이 범위는 증가하고 250-300 0 C에 도달할 수 있습니다. 일반적으로 경사면에서 슬래그가 완전히 녹는 것은 무광택 및 저융점 슬래그 화합물이 경사면의 경사면에서 흘러 나와 나머지 재료도 함께 끌기 때문에 발생하지 않습니다. 용융 기간 동안 경사면은 얇은 용융 필름으로 덮여 있으며 온도는 시간이 지남에 따라 일정하며 주로 충전물의 구성에 따라 달라집니다.

경사면에서 발생하는 공정은 장입된 충전재의 표면을 결과 용융물이 경사면 아래로 흐르기 시작하는 온도까지 가열하는 것을 포함하여 두 기간으로 나눌 수 있습니다. 생성된 용융물이 경사면 아래로 흐르기 시작하고 충전물의 추가 가열이 재료의 용융과 결합됩니다. 첫 번째 기간은 외부 문제의 조건에 따라 결정되며 모든 충전에 대해 대략 동일하며 약 1.0-1.5분입니다. 두 번째 기간의 임신 기간은 내부 작업 조건에 따라 결정됩니다. 이는 경사면 표면의 열유속 밀도에 반비례하고 적재된 전하층의 두께에 정비례합니다. 특정 용해로의 조건에서 이 기간은 장입 방법에 따라 다르며 용해 기간이 끝난 후 장입물의 새로운 부분이 경사면에 장입되어 몇 분에서 1~2시간까지 걸릴 수 있습니다. 과정이 반복됩니다.

하중 사이의 시간 간격이 감소하면 경사면 표면의 평균(시간 경과에 따른) 온도가 감소한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 이 표면에 생성되는 열 유속의 밀도와 전하의 용융 속도가 증가합니다. 이 간격이 첫 번째 기간의 기간과 크기가 비슷할 때, 즉 거의 연속적인 부하가 있을 때 최대 효과가 달성됩니다. 따라서 용광로를 설계할 때 연속 로딩 시스템이 확실한 이점을 갖는다는 점을 고려해야 합니다.

재료의 평균 질량 용융 속도(kg/s)는 다음 공식으로 결정할 수 있습니다.

경사면에서의 충전 열 소비량은 J/kg입니다. k - 전하 경사면 표면의 총 열 흐름의 대류 성분을 고려한 계수, k = 1.1h - 1.15; F o - 경사면, m 2.

슬래그욕에서의 재료 가공. 슬로프에서 용융된 물질이 욕조에 들어가고, 또한 일반적으로 약 2-3%의 구리와 기타 귀중한 성분을 포함하는 전로 슬래그가 부어지며, 이는 용융 중에 무광택으로 변합니다. 들어오는 재료는 욕조에 포함된 용융물의 평균 온도까지 가열되며, 이는 슬래그 형성 공정뿐만 아니라 제련 기술에 의해 성격이 결정되는 내부 및 발열 반응의 완료를 동반합니다. . 이러한 공정에 소비되는 열은 다음과 같이 분배됩니다: 경사면에서 나오는 제품의 가열(Q 1) 15 - 20%; 용해 과정 완료 및 새로 유입된 슬래그 형성(Q 2) 40 - 45%; 전로 슬래그 가열(Q 3) 및 흡열 반응(자철광 감소 등)(Q 4) 35 - 40% 및 벽과 용광로 아래의 열전도율에 의한 열 손실 1%. 또한, 슬래그 용융물(Q 5)에 의한 실리카의 동화와 관련된 욕조에서 발열 과정이 발생합니다. 처리된 충전재의 단위 질량당 열 소비로 인해 발생하는 공정의 총 효과를 조에서의 충전재 사용이라고 하며 지정됩니다.

욕조 내 열 및 물질 전달 과정은 대류와 열전도도의 결합으로 인해 매우 복잡합니다. 슬래그 전체에 분포된 무광택 액적의 온도가 이를 둘러싼 용융물의 온도와 동일하다는 점을 고려하면 문제가 상당히 단순화될 수 있습니다. 이 경우, 매트는 전도에 의해 열이 전달되는 상대적으로 고정된 슬래그를 통해 여과되고 매트 방울은 실제로 욕조의 어느 지점에서나 온도를 받는다고 가정할 수 있습니다. 슬래그욕에서 발생하는 매우 복잡한 열 및 물질 전달 과정에 대한 수학적 설명 기회를 만들기 위해 다음과 같은 필수 가정이 이루어졌습니다.

1. 경사로에서 반사로의 용융조로 들어오는 재료의 열처리 완료는 욕조의 온도가 시간이 지나도 변하지 않는 조건에서 발생합니다. 무광택 액적의 침전 속도는 질량 평균과 동일하게 일정한 것으로 간주됩니다. 특정 소비매트 nG in y, 여기서 G in y는 욕조에 들어가는 물질의 속도로, 경사면에서 단위 시간당 용융된 전하량과 동일하고 욕조의 단위 표면과 관련됩니다 F B , kg/(m 2 -s) ; n은 1kg의 전하 중 매트의 비율입니다. 매트의 비열 용량은 PC와 동일한 것으로 가정됩니다.

2. 욕조의 길이와 너비에 따른 온도 구배(~1.0~1.5°C/m)는 깊이에 따른 온도 구배(~300~400°C/m)에 비해 중요하지 않으며 해당 값은 무시할 수 있습니다. 욕조의 현장 온도를 고려하면 1차원적입니다.

3. 욕조에서의 열 및 물질 전달 과정은 다음과 같습니다.
내부 및 발열 반응은 욕조 깊이 전체에 분포된 배수구 및 열원으로 간주될 수 있습니다. 그 영향의 총 효과는 욕조에서 충전물의 열 소비량과 같습니다

여기서 Q i (x)는 용융되는 전하의 단위 질량당 열 소비로 발생하는 공정 강도(J/kg)입니다. 욕조 깊이에 대한 이 양의 분포 법칙을 근사화하기 위해 2차 다항식을 사용할 수 있습니다.

여기서 x는 욕조 표면에 수직인 축의 점 좌표입니다.

4. 슬래그욕의 무광택 함량이 낮으므로
그것이 차지하는 부피는 욕조의 부피에 비해 무시할 수 있다고 가정됩니다. 수조의 깊이는 슬래그의 평균 온도인 d와 같다고 가정하고, 슬래그 수조의 상부(x=0) 및 하부(x=d) 경계의 온도는 매개변수에 의해 결정됩니다. 기술 프로세스의 결과이므로 T 평균과 같습니다. w. , T 0 , T d.

반사로 욕조에서 열 전달의 미분 방정식을 작성할 때(수용된 가정을 고려하여) 평판 형태로 간주할 수 있습니다. (광재)씨 슬래그 l w의 열전도 계수와 동일한 열전도 계수. 욕조 내부의 열유속 밀도(섹션) 엑스그리고 엑스+d 엑스다음 방정식에 의해 결정됩니다.

욕조 깊이에 따른 온도가 시간이 지나도 변하지 않는 조건에서는 해당 영역의 열 흐름 변화가 dx 매트의 냉각과 흡열 및 발열 과정의 발생으로 인해 발생하며 그 강도는 다음과 같습니다.

슬래그욕 경계의 조건을 설명할 때 다음 방정식을 사용했습니다. 열 균형슬래그 및 무광택 욕조는 다음과 같습니다.

여기서 q 땀 - 로 바닥의 열유속 밀도(로 바닥을 통한 열전도율에 의한 열 손실), W/m, T avg. 개 - 평균 매트 온도, °C.

방정식 (4)에 대한 일반적인 해법은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

내부 문제를 분석할 때 슬래그 및 매트 T 평균의 평균 온도를 계산할 수 있는 방정식 (4)의 부분 솔루션을 사용하는 것이 더 편리합니다. 슬래그와 매트 Td 사이의 경계면에서의 w 및 온도, 기술 프로세스의 매개변수에 대한 영향은 꽤 잘 연구되었습니다.

평온방정식 (5)를 통합하여 계산된 슬래그는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

식 (5)와 (6)의 경계조건과 항별 합산으로부터 적분상수 C 1, C 2, C 3, C 4 를 구한 후 슬래그 계면 온도를 계산하는 식이 얻어졌다. 그리고 매트:

여기서 k 1은 계수이며 그 값은 욕조의 폐수 및 열원 분포 특성에 따라 달라집니다. 함수 Q t (x)의 유형에 따라 k i 값은 0에서 1까지 다양합니다.

용광로 작동 중 조의 온도 매개변수는 제련의 주요 기술 지표에 중요한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 슬래그욕의 평균 온도는 제련 제품의 분리 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 높을수록 용융슬래그의 점도는 낮아지고 무광택 석출율은 높아진다. 그러나 평균 슬래그 온도는 슬래그욕의 상부 및 하부 경계 온도에 의해 제한됩니다. 슬래그와 매트 사이의 경계면에서 온도가 증가하면 매트(및 구리 및 기타 가치 있는 성분과 함께)가 슬래그로 확산되는 과정이 강화되고 용융 슬래그에서 매트의 용해도가 증가합니다. 이 온도를 고체상이 분리되기 시작하는 값으로 낮추면 용광로 바닥에 침전물이 형성됩니다. 욕조 표면이 직접 닿아 있습니다. 용광로 가스, 즉 산화 분위기가 있습니다. 이러한 조건에서 슬래그 온도의 증가는 금속의 화학적 손실 증가를 수반합니다.

따라서 조의 온도 매개변수는 처리된 충전물의 구성에 따라 달라지며, 각 용광로마다 개별적이며 기술 실험 중에 경험적으로 결정됩니다. 지정된 매개변수에서 벗어나면 슬래그의 금속 함량이 증가하고, 이는 슬래그 생산량이 많아 상당한 금속 손실을 초래합니다. 동시에, 슬래그로 인한 금속 손실의 증가는 반사로의 온도 및 열 조건을 위반했음을 나타냅니다.

수조의 온도와 열적 체제 사이의 관계는 방정식 (7)에서 얻을 수 있으며, 이 방정식은 다음 형식으로 표시되어야 합니다.

결과 방정식의 물리적 의미는 다음과 같습니다. 방정식 (8)의 왼쪽에 있는 첫 번째 항은 열유속 밀도 또는 특정 화력, 이는 욕조 표면 단위에 들어가는 재료의 완전한 열처리에 필요합니다. 두 번째와 세 번째 항은 욕조 내부의 이러한 물질에 의해 흡수되는 열전도율과 대류의 총 열유속 밀도를 나타냅니다. 슬래그욕의 대류에 의한 열 전달 강도는 매트욕의 평균 온도에 비해 생성된 매트의 과열 정도와 양 및 일정한 기술 공정 매개변수를 사용하는 반사 용융 조건 하에서 결정된다는 점에 유의해야 합니다. , 이는 상수 값입니다.

열전도율로 인해 제련 제품에 공급되는 열량은 주로 조 깊이에 따른 폐수 및 열원 분포 특성(열 소비 과정의 강도)에 따라 결정됩니다. 욕조 표면에 가까울수록 열전도율로 인해 더 많은 열이 공급되므로 계수 k i의 값이 낮아집니다. 계산을 통해 계수 k i의 값은 가장 간단한 분포 함수 Q i (x)에 대해서만 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 선형 및 포물선 분포 법칙 Q i (x)를 사용하면 최대 열 소비가 욕조 표면에 있고 하위 경계에서 열 소비가 0일 때 k i 값은 각각 0.33 및 0.25가 됩니다. . 최대 및 최소 열 소비량이 바뀌면 계수 k i의 값은 각각 0.67 및 0.75와 같습니다.

방정식 (8)의 오른쪽은 슬래그-매트 경계면에서 욕조에 들어가는 재료에 의해 흡수되는 열전도도 및 대류의 총 열유속 밀도를 나타냅니다.

방정식 (8")은 재료가 욕조에 들어가는 기술적으로 최적의 속도, 즉 욕조의 온도 장이 주어진 제련 기술 모드에 해당하는 속도를 결정합니다. 그 값은 비열의 몫과 같습니다. 슬래그욕의 하부 경계로 이어지는 전력은 용융되는 충전물의 단위 질량당 슬래그욕에 들어가는 재료의 열처리 과정을 완료하는 데 필요한 열량입니다.

이론적으로는 용융슬래그욕 내부에서 열처리가 완전히 완료된 장입재가 있을 수 있다. 이 경우, 재료가 욕조에 들어가는 속도는 외부 문제의 조건에 따라 결정됩니다. 왜냐하면 표면에 공급되는 열의 양은 제련 제품에 의해 흡수되기 때문입니다. 슬래그와 매트 사이의 경계면에는 열 소비로 인해 발생하는 프로세스가 없으며 공식 (8)은 분자와 분모가 동일하게 0이기 때문에 의미를 잃습니다. 실제 구리 제련소에서는 이러한 유형의 원료가 일반적으로 발견되지 않습니다. 이는 용광로의 비생산성 증가는 항상 폐기물 슬래그로 인한 금속 손실의 증가를 동반한다는 잘 알려진 규칙에 의해 확인될 수 있습니다. 이는 다음과 같은 이유로 설명됩니다. 용융 충전량으로 계산되는 반사로의 특정 생산성은 실제로 경사면의 재료 용융 공정 속도에 의해 결정됩니다. 이는 표면의 열유속 밀도에 정비례하며 15-20 t/m2에 도달할 수 있습니다. 로 바닥면적 단위를 기준으로 한 일당. 슬래그의 금속 함량을 결정하는 값인 욕조에서 충전물의 후속 열처리 속도는 내부 문제의 조건, 즉 용융 슬래그의 열 강도 및 물질 전달 과정에 의해 제한됩니다. 그리고 실습에서 알 수 있듯이 원시(건조) 장입물을 녹일 때 하루에 약 2-5톤/m2입니다.

폭발에 산소가 풍부할 때 외부 열교환을 강화하고 추가 지붕 버너를 설치하는 등 기술 공정 구역 표면으로의 열 흐름의 가치를 높일 수 있습니다. 경사면에서는 충전물의 용융 속도가 그에 따라 증가하고 그에 따라 용광로의 특정 생산성도 증가합니다. 욕조에서 제련 제품의 열처리 속도는 외부 문제의 조건에 의존하지 않으므로 표면의 열 흐름 밀도와 유입되는 재료의 양이 증가하면 구조가 조정됩니다. 슬래그욕의 온도 영역, 즉 제련 온도 체제를 위반하고 결과적으로 슬래그로 인한 금속 손실 증가에 기여합니다.

이는 예를 들어 경사면이 국부적으로 "붕괴"되는 경우와 같이 욕조에 들어가는 재료의 속도가 급격히(점프와 같은) 증가하는 경우 가장 명확하게 나타납니다. 상대적으로 큰 질량의 용융되지 않은 충전물이 욕조로 미끄러지면 용융 슬래그의 상층 온도가 감소하고 점도가 증가하며 이는 풍부한 공정 가스 방출과 함께 다공성 층이 형성됩니다 ( "거품")은 "붕괴"가 발생한 장소의 욕조 표면에 있습니다. ), 열전도 계수는 나머지 용융물의 열전도 계수보다 한 단계 낮습니다. 결과적으로 이 구간에서는 식 (8")에 따라 재료의 열처리 속도가 급격히 감소하는 반면 용융 충전물은 동일한 강도로 경사면에서 계속 흐릅니다. 따라서 온도 감소와 다공성 층의 형성이 계속되고 곧 이 층이 전체 표면 욕조에 "확산"됩니다. 결과적으로 반사로 작동 사례에서 알 수 있듯이 금속이 거의 없기 때문에 욕조의 온도 체계를 제어할 수 없게 되고 기술 프로세스가 중단됩니다. 완전히 슬래그로 변합니다.

다른 조건이 동일할 때 경사면 표면의 감소 또는 다른 이유로 인해 욕조에 들어가는 재료의 속도가 감소하고 공식 (7)에 따라 최적이 아닌 경우 깊이에 따른 온도 차이 슬래그욕이 감소합니다. 이는 슬래그로의 무광택 확산 과정을 강화하고 용융 슬래그에서의 용해도를 증가시킵니다. 즉, 슬래그와 함께 금속 손실이 증가합니다.

따라서 용광로의 특정 생산성은 조의 열 속도 및 물질 전달 공정에 의해 결정되며 주로 원료의 특성에 따라 달라집니다( 큐 V 승, 내가승, 와 함께 PC, 피,케이 나, 큐 0 승) 및 용융 온도 조건(T 0, T av.sh., T av.pc., T d).

직접 실험적 결정속도
욕조에서 발생하는 공정의 복잡성으로 인해 욕조에서 재료를 열처리하는 것은 아직 불가능합니다. 이로 인해 계산 모델을 적용하고 소위 튜닝 계수를 선택하는 데 알려진 어려움이 발생하며, 공식 (8) 및 (8")의 사용으로 반사로의 특정 매개변수 계산을 위해 이를 대체할 수 있습니다. 이들 분석 방정식은 장치 작동의 추가 개선을 위한 방향 선택에 대한 기존 엔지니어링 솔루션 및 타당성을 해석하는 데에만 사용할 수 있습니다. 또한 대부분의 현대식 반사로는 외부 열 교환의 최대 강도가 ​​특징이라는 점도 고려해야 합니다. 결과적으로 특정 생산성이 향상됩니다. 이러한 조건에서 조의 재료 열처리 속도가 증가하면 슬래그가 감소하고 노 생산성을 더욱 높이기 위한 전제 조건이 생성됩니다.

수행된 분석을 통해 필요한 계산 표현을 얻고 알려진 에너지 해석을 제공할 수 있습니다. 기술적 특징반사적 용해 및 건설적인 솔루션 개별 요소오븐:

1. 대부분의 구리 제련소에서 반사로는 전로 슬래그를 처리할 수 있는 유일한 장치입니다. 이러한 조건에서 전로 슬래그는 장입물과 함께 경사면 표면에 고체 상태로 용광로에 장입되는 경우가 많습니다. 이 적재 방법은 슬래그를 다시 녹이는 데 상당한 양의 열이 필요하기 때문에 추가 에너지 비용이 발생합니다. 하지만 워낙 널리 퍼져서
고체 전로 슬래그를 경사면에 적재하는 것이 제련 온도를 향상시키는 데 어떻게 도움이 되는지 알아보세요. 경사면의 충전물에 고체 전로 슬래그가 존재하면 산도가 감소하여 생성된 슬래그의 융점이 감소합니다. 그 결과 경사면 표면의 결과 열유속 밀도가 증가하고 그에 따라 반사로의 연료 활용 계수가 증가합니다. 다음으로, 변환기 슬래그는 나머지 제련 제품과 함께 조 표면으로 흐르며, 열전도율로 인해 공급되는 "열 소비" 과정이 더 강하게 발생합니다(계수 ki 값이 감소함). ). 이 경우, 식(8")의 분석에서 알 수 있듯이 제련제품의 열처리율은 증가하고, 폐슬래그로부터의 금속손실은 감소한다.

2. 공식 (8")에 따르면 욕조에서 재료의 열처리 속도가 높을수록 더 높아집니다. 손실이 적다욕조 수준에서 벽돌을 통해 열을 가합니다. 따라서 반사로를 건설할 때에는 항상 단열성을 높인 난로를 사용하며, 욕조 높이의 벽 두께는 욕조 위보다 3~3.5배 더 두껍습니다.

3. 주어진 온도에서 슬래그욕의 깊이는 식 (7)에서 결정될 수 있으며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

얻은 의존성으로부터 슬래그욕의 깊이는 처리된 충전재의 특성과 제련 제품의 구성에 따라 달라지기 때문에 임의로 설정할 수 없습니다. 그 값이 클수록 욕조에서 충전물의 열 소비가 낮아집니다. 현대식 반사로에서 슬래그욕의 깊이는 0.6~0.8m입니다.

4. 열과 열의 관계 온도 조건충전 경사면 사이에 위치한 용융 슬래그 수조는 다음과 같은 열 균형 방정식을 사용하여 설정할 수 있습니다.

여기서 F in은 욕조 표면, m 2입니다. q" 땀 - 표면 단위당 욕조 수준의 퍼니스 인클로저를 통한 열 전도율(열 손실)에 의한 열 유속 밀도; G B - 욕조에서 재료 처리의 평균 질량 속도, kg/s.

매개변수가 일치하는 경우 열 체제욕조 및 슬로프의 경우, 기술 공정 영역의 해당 영역에서 충전 재료의 열처리 속도는 서로 동일해야 합니다. 즉, G° = G in. 이 요구 사항을 충족하려면 충전물의 용융 영역 전체에서 경사면과 욕조 표면에 대한 결과 열 흐름의 밀도가 변경되지 않고 유지되어야 합니다. 즉, 연료 연소 생성물의 평균 온도가 동일해야 합니다. 퍼니스의 전면 끝 벽에서 약 20-25m 거리에 있습니다. 노의 전통적인 최종 가열로는 이 조건을 충족시키는 것이 매우 어려우므로 최근에는 볼트 가열을 사용하는 경향이 있습니다.

제련 제품 정착 구역. 이 부분은 용광로의 꼬리 부분에 위치하며 제련 제품의 분리 공정이 완료되는 곳입니다. 슬래그의 평균 온도는 용융 영역보다 70-100°C 낮으며, 이는 슬래그에서 매트의 용해도를 감소시켜 매트로 구리 추출을 증가시키는 데 도움이 됩니다. 슬래그가 냉각되면 매트가 작은 방울 형태로 방출되므로 침전하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 침전 구역에서 슬래그의 체류 시간은 슬래그에 포함된 물질의 양에 정비례하기 때문에 일반적으로 노 작업 공간의 약 1/3이 슬래그에 할당됩니다.

사용된 소스 목록

1 크리반딘 V.A. 야금열공학 - 2권 / V.A. 크리반딘; 교수, 기술 과학 박사 과학. - 모스크바: 야금학, 1986 - 590 p.

...

유사한 문서

자가 제련을 위한 용광로의 종류. 매트 제련용 용광로의 작동 원리. 매트 제련용 용광로 작동의 열 및 온도 조건. 조동 제련용 용광로의 작동 원리. 기술적 목적에 따른 야금로의 구분.

과정 작업, 2008년 12월 4일에 추가됨


퍼니스 샤프트에서 발생하는 공정의 물리화학적 내용입니다. 정착 구역의 BOP 프로세스 최적화. 약국에서 공정 가스의 일차 처리 방법. 가열된 공기 분사를 이용한 부유 용해로 설계.

코스 작업, 2012년 7월 12일에 추가됨


광산 환원 제련의 일반적인 특성. 다성분 용융물로서의 슬래그. 리드 생산 매트. 디자인 특징샤프트로. 용광로의 적용 복잡한 프로필두 줄의 송풍구가 있습니다. 코크스를 천연가스로 대체.

초록, 2012년 6월 17일에 추가됨


폐기물과 스크랩은 2차 알루미늄 야금의 주요 원료입니다. 합리적인 사용 2차 원료. 화염 반사로. 화염반사로의 종류. 단일 챔버 및 이중 챔버 반사로. 열 균형 및 용광로 계산.

과정 작업, 2008년 12월 4일에 추가됨


야금 가공을 위한 구리 광석 및 정광 준비. 구리 매트 변환. 황화물 산화 반응의 열역학 및 동역학. 이론적 기초유동층에서 발사. 매트용 황화물 구리 함유 재료의 용해.

코스 작업, 2015년 3월 8일에 추가됨


황화동 함유 원료 처리 기술의 정당성. 녹이는 것의 장점과 단점. 전하 성분의 화학적 변형. 구리 정광의 광물학적 조성 계산. 자가 제련의 잠재력 분석.

논문, 2015년 5월 25일에 추가됨


전자기 시스템 "인덕터-금속"의 소형화. 철금속 용해. 진공 오븐, 열 작업의 특성 및 특징. 유도 용해로. 철심이 없는 용광로. 플래시 제련 공장.

과정 작업, 2008년 12월 4일에 추가됨


황화물 유동층에서 소성하는 원리. KS가마의 디자인. 용광로 크기 결정, 특정 생산성, 최적의 수량구리 정광 산화의 폭발, 재료 및 열 균형. 가스 덕트 시스템 계산.

과정 작업, 2014년 10월 5일에 추가됨


개발 구리 생산, NMZ MMC Norilsk Nickel에서 자용 제련 도입. 선택한 기술의 정당화, 퍼니스의 열 균형 계산. 제련 공정 제어를 위한 자동화 제어 시스템 구현. 환경 보호; 경제적 효율성.

논문, 2012년 3월 1일에 추가됨


가열로의 일반적인 특성. 잉곳 가열로(가열 우물). 열 및 온도 조건. 열처리 모드. 용광로 크기 결정. 봉형제품의 열처리로. 용광로 디자인.

반사로는 구리, 주석, 아연, 알루미늄, 2차 금속 및 합금 생산 시 금속뿐만 아니라 미세하게 분쇄된 물질(정광)을 제련하는 데 사용됩니다.

가열 원리에 따르면 반사로는 연료가 연소될 때 화염에서 가열된 금속으로 열이 전달되는 일종의 화염로입니다. 따라서 반사로는 가열로와 유사합니다. 다양한 디자인(방법론, 챔버 등).

반사로 설계

그림에서. 111은 구리 정광을 무광택으로 제련하기 위한 반사로의 단면을 보여줍니다. 이 유형의 반사로는 난로 면적이 240-280m2, 길이가 31-35m, 너비가 7-10m, 난로에서 지붕까지의 높이가 3.0-4.0m입니다.

용광로는 석탄 먼지, 연료유 또는 가스로 가열됩니다. 현재 대부분의 가정용 용광로는 가장 저렴하고 운송이 용이하며 효율적인 연료 유형인 천연가스를 이용한 난방으로 전환되었습니다. 버너 1 또는 노즐은 끝벽의 구멍을 통해 퍼니스로 유입됩니다(그림 1 참조). 섹션 A-A그림에서 111). 용광로의 반대쪽 끝에서 가스는 돼지를 통해 굴뚝으로 배출됩니다. 흡수부라고 불리는 호그(4)의 초기 부분은 용광로 쪽으로 기울어져 있습니다. 배기 가스에 의해 운반된 액체 충전 입자는 흡입 챔버에 침전되어 다시 퍼니스로 흘러 들어갑니다. 배기 가스는 고온(1100~1300°C)이므로 화로 뒤에 증기 보일러를 설치하는 것이 좋습니다. 여기서 배기 가스의 열을 사용하여 증기를 생성합니다. 어떤 경우에는 증기 보일러연료 연소를 위해 용광로로 들어가는 공기를 가열하기 위해 복열 장치가 설치됩니다.

용광로는 잔해, 콘크리트, 붉은 벽돌 또는 용융 슬래그로 만들어진 기초 5 위에 위치해 있습니다. 용광로 바닥은 일반적으로 5-10% 점토를 첨가한 석영 모래로 만들어지며, 용광로를 시작하기 전에 현장에서 소결됩니다. 플랜지와 기초 사이에는 실리카, 내화 점토 및 단열 벽돌 층이 있습니다. 벽돌 선반이 성공적으로 사용되었으며, 두께 0.46m의 역 아치 형태의 최상층은 마그네사이트-크로마이트 벽돌로 만들어졌습니다. 욕조 층까지의 벽은 0.75-1.0m 두께의 마그네사이트-크로마이트 벽돌로 쌓았고, 욕조 층 위에는 실리카 벽돌을 깔았습니다. 무광택 및 슬래그 배출구에는 마그네사이트-크로마이트 벽돌이 늘어서 있습니다.

용광로는 블록 형태로 조립된 마그네사이트-크로마이트 벽돌로 만든 스페이서와 매달린 금고를 가지고 있습니다. 때때로 아치형 금고는 0.35-0.5m 두께의 실리카 벽돌로 만들어집니다. 매달린 금고를 사용하면 부분 수리가 단순화되고 용광로의 폭을 늘릴 수 있지만 동시에 서스펜션 설치를 위한 금속 소비가 발생합니다. 증가합니다. 세로 방향에서 아치는 직선형이고 퍼니스 끝을 향해 기울어질 수 있습니다. 기울어진 금고의 설계는 더 복잡하지만 용광로 끝에 있는 욕조의 가열을 향상시킵니다. 직선형 아치를 사용하면 가스 통과 단면적이 증가합니다. 다이너스 금고의 내구성은 마그네사이트-크로마이트 금고보다 낮습니다. 왜냐하면 다이너스는 철, 칼슘, 아연, 구리 및 기타 금속의 산화물을 포함하는 충전물의 먼지에 의해 더 빨리 부식되기 때문입니다.

아치형 및 매달린 볼트가 지원됩니다. 금속 고정, 퍼니스 벽을 따라 서로 1.2-2.2m 떨어진 곳에 위치한 힐 빔 9와 랙 8로 구성됩니다. 하단과 상단의 랙은 끈 6으로 함께 묶여 있습니다.

미세한 혼합물은 지붕을 통해 용광로에 적재되며, 구멍 7은 서로 0.9-1.1m 떨어진 세로 벽 근처에 만들어집니다. 주철 또는 강철 파이프직경이 200-300mm입니다. 파이프의 상부는 호퍼 또는 슈트에 연결되어 있으며, 여기에서 충전물이 퍼니스로 들어갑니다. 용광로에서 충전물은 벽 근처의 경사면을 따라 위치하여 침투와 매트 및 슬래그가 욕조로 유입되는 것을 가속화합니다. 적재 중, 특히 소성된 정광으로 작업할 때 충전물의 먼지 제거를 줄이기 위해 최근에는 측벽의 구멍을 통해 욕조 표면에 직접 적재하는 방법을 사용하기 시작했습니다. 볼트에 구멍이 없기 때문에 내구성이 더 좋습니다. 매트는 용광로 끝에 있는 플랜지 높이에 있는 폭발 구멍 2 중 하나를 통해 방출되거나, 측면에 크러스트가 형성된 경우 측면 수준 위에 위치한 비상 구멍을 통해 방출됩니다. 슬래그는 노 끝 측벽의 창 3을 통해 배출됩니다.

퍼니스에서 매트를 거의 연속적으로 사이펀으로 방출하는 것은 상당한 이점을 제공합니다(그림 112). 임계값의 높이는 욕조의 매트 및 슬래그 층의 밀도와 높이를 고려하여 계산됩니다. 100×100mm에서 200×200mm 크기의 사이펀에는 마그네사이트-크로마이트 벽돌이 늘어서 있습니다.

그림에서. 113은 구리를 녹이고 정련하는 데 사용되는 반사로를 보여줍니다. 정련 과정에서는 로에서 1500°C 이상의 온도로 구리를 녹인 후, 존재하는 불순물을 산화 분위기에서 산화시키는 동시에 로 온도를 1200~1400°C로 낮추어 줍니다. 환원로에서 주입을 진행합니다. 약 1150°C의 금속 온도에서의 환경.

용광로의 기초는 잔해석이나 콘크리트로 만들어집니다. 상부 5는 콘크리트 기둥 형태로 만들어지며 높이 0.5-1.0m의 벽이 기초 위에 놓입니다. 동일한 슬래브가 금속 욕조 높이의 둘레에 수직으로 배치됩니다.

액체 금속이 기초로 흘러 들어가는 것을 방지하려면 금속 케이싱이 필요합니다. 난로 벽돌을 관통한 액체 금속은 냉각된 금속 케이싱과 만나 응고됩니다. 냉각은 기초의 채널과 노 외부를 순환하는 공기에 의해 수행됩니다. 내열성 콘크리트 층은 금속 케이스 바닥이나 주철판 위에 배치됩니다. 역아치 형태의 난로 상부는 마그네사이트-크로마이트 벽돌로 배치되어 있습니다. 열팽창을 보상하기 위해 개별 아치 사이에 석영 모래 층이 만들어집니다.

퍼니스 아래는 배출구 1을 향해 기울어져 있습니다. 금속 욕조의 깊이는 약 900mm입니다. 얕은 깊이에서는 용광로 분위기와 접촉하는 금속의 상대적 표면이 증가하여 산화가 더 커집니다. 노의 계획 치수는 노가 창문(2-5m)을 통해 서비스될 수 있도록 선택됩니다. 난로 길이와 너비의 비율은 1.5에서 3.5입니다.

퍼니스의 스페이서 및 매달린 지붕은 마그네사이트-크로마이트 블록으로 만들어졌습니다. 금고의 아치는 스팬의 1/6-1/12입니다. 벽은 마그네사이트-크로마이트와 내화 점토 벽돌벽의 두께는 0.5m입니다. 확장 조인트 2 보상 열 팽창벽돌공 직 탭홀 1을 통해 금속이 방출됩니다. 직사각형 모양폭은 115mm이고 욕조 깊이보다 약간 높습니다. 외부 탭 구멍에는 포스트 사이에 주철판이 보강되어 있습니다. 금속 프레임오븐. 노에서 탭 구멍까지 홈이 만들어져 모든 금속이 노에서 방출될 수 있습니다.

반사로는 연료유나 가스로 가열됩니다. 노 공간에서 높은 온도를 얻기 위해 버너 3이 프리챔버에 설치됩니다. 배기 가스의 고온은 폐열 보일러에서 사용되거나 용광로에 들어가는 공기와 가스를 가열하는 데 사용됩니다.

연소로의 열 전달

퍼니스의 자유 부피에서 연료를 연소하면 고온 연소 생성물이 채워집니다. 가열된 가스의 열은 복사와 대류에 의해 용광로에서 가열된 재료와 석조물에 전달됩니다. 따라서 벽돌 표면도 가열된 재료에 열을 방출합니다. 재료를 가열할 때 벽돌의 반사열의 큰 역할은 이러한 용광로를 반사성이라고 부르는 기초가 되었습니다.

따라서 용광로의 가열된 재료는 연료 연소 생성물의 복사, 이동 중 대류 및 벽돌의 복사로 인해 열을 받습니다. 재료의 흑색 정도에 따라 이 열의 일부는 흡수되고, 일부는 벽돌 및 연도 가스에 의해 반사 및 재흡수됩니다. 이러한 흐름의 비율과 재료에 대한 열 흐름의 결과 값은 연도 가스, 벽돌 및 가열된 재료의 방사율 비율과 벽돌의 발달 정도 Ω에 따라 달라집니다. 후자는 가열된 재료의 유효 표면 Fm에 대한 노 F의 벽과 지붕의 전체 내부 표면의 비율, 즉 Ω = F 대 /Fm입니다.

가열된 재료의 유효 표면은 복사에 의한 열 교환과 관련된 전체 표면으로 간주됩니다.

금속을 연속적으로 녹이는 동안 이러한 표면은 용탕의 표면(로 바닥 부분)입니다. 광석 제련로에서는 투입물의 경사 표면도 고려해야 합니다.

연료 연소 생성물이 용광로의 여유 공간을 완전히 채우고 벽돌이 주변 공간으로 발산하는 열의 몫은 연료 연소 생성물로부터 벽돌이 받는 열에 의해 완전히 보상된다는 가정에 기초합니다. 대류 (벽돌의 단열 작동 조건)와 가스, 벽돌 및 재료의 온도와 방사율은 용광로 (또는 구역별로 계산할 때 용광로 구역)의 길이에 따라 변하지 않는다는 V. N. Timofeev는 다음과 같은 관계를 도출했습니다. 복사에 의해 가열된 물질로의 열 전달을 계산할 수 있습니다.

금속 Cgm에 대한 가스 및 석조물의 방사율 감소. W/(m 2 K 4)는 다음 방정식에서 구합니다.

여기서 εm은 가열된 금속의 방사율입니다.
ε g - 연료 연소 생성물의 흑색 정도.

퍼니스(구역)의 길이 내에서 가스 T g 및 가열된 재료 T m의 온도는 일정하게 유지되지 않습니다. 약간의 변화가 있으면 Tg는 초기 및 최종 온도의 산술 평균으로 결정될 수 있습니다. 자주 관찰되는 것처럼 온도 변화가 충분히 큰 경우 기하 평균이 사용됩니다.

연료의 초기 연소 온도는 이론 연소 온도에 0.8을 곱하여 계산됩니다. 최종 가스 온도는 가열된 재료(로조)의 온도보다 50-100°C 더 높은 것으로 간주됩니다. 금속 및 정광 제련용 노에서 금속의 최종 온도는 용융 온도를 50-100° 초과하며 노 길이에 따라 일정하게 유지됩니다.

방정식 (9.1)과 (9.2)의 분석은 주로 연료 연소 생성물의 평균 온도를 높이고, 공기를 가열하고, 산소가 풍부한 폭발을 사용함으로써 연소로의 가열 강화를 달성할 수 있음을 보여줍니다. 천연가스를 이용한 무광택 제련용로를 가열할 때 공기를 400°C로 가열하면 생산성이 약 40% 증가하고 특정 연료 소비가 25% 감소합니다. 산소 부화 분사(40% O 2 )를 사용하면 생산성이 1.75배 증가하고 연료 소비는 25% 절감됩니다.

그림에서. 그림 114는 알루미늄(ε m = 0.15) 및 구리(ε m = 0.72)를 가열할 때 가스의 방사율 ε g 및 석조 공사 Ω의 발달 정도에 대한 감소된 방사율 C g-k-m의 의존성을 보여줍니다. 그래프는 알루미늄을 가열할 때 금속에 대한 복사속의 양이 적다는 것을 보여줍니다(C g-km-m< 1) и что на величине это­го потока почти не сказываются степень черноты га­за и степень развития клад­ки. Очевидно, при нагреве металла с малой степенью черноты надо больше ис­пользовать конвективный теплообмен.

구리와 흑도가 높은(0.72) 장약을 가열할 때 연소 생성물의 흑도가 큰 영향을 미칩니다.
연료. 화염 광도 증가로 인한 εg 증가는 가열을 강화하는 수단입니다. 미분탄 가열용 토치의 흑도의 유효값은 0.48이고, 연료유 가열용 토치의 흑도는 0.57이다. 천연가스 화염의 흑도 증가는 불완전 연소(α)에 의해 달성됩니다.< 1) или добавлением до 20 % мазута (по вно­симому теплу). Последнее в опытах с тугоплавким шлаком дало увеличение производительности на 2,8%. Сжи­гание осуществляется в комбинированных горелках с устройством для распыления мазута. Для нагрева су­щественную роль играет и степень развития кладки, имеющая 더 높은 가치작은 ε g에서는 ε g >0.6에서는 그 이하입니다. 동시에, 용광로의 자유 부피가 크게 증가하면 화염으로 불완전하게 채워지고, 벽돌에서 열 손실이 증가하며, 용광로 비용이 증가할 수 있습니다. 실제로 조적 발달 정도는 2-3.5 범위에서 사용됩니다.

복사 및 대류에 의한 화로 내 결합된 열 전달을 계산할 때 뉴턴 방정식을 사용하는 것이 좋습니다.

평균 온도차는 가열의 시작과 끝에서 가스와 물질 사이의 온도차의 산술 평균으로 취할 수 있습니다.

퍼니스의 시작과 끝 부분의 온도가 크게 다른 경우 기하 평균 규칙에 따라

복사에 의한 열전달 계수는 방정식 (9.1)에 따라 결정됩니다.

용광로의 고온(> 1200°C) 및 큰 εm에서 대류에 의한 열 전달은 때때로 복사열 전달의 분수로 추정되며 α ∑ = (1.05-1.10) α를 사용합니다.

금속 및 정광 용해를 위한 노를 계산할 때 필요한 노 바닥 면적 또는 재료의 유효 가열 표면은 방정식 F m = Q techn /q를 사용하여 찾을 수 있습니다. 여기서 Q techn은 기술 요구에 따른 열 소비량 W입니다. 이는 재료의 가열, 용융 및 과열에 대한 열뿐만 아니라 제련 제품(슬래그, 무광택) 형성의 열 효과를 고려합니다.

퍼니스 바닥의 알려진 면적을 고려하여 너비를 선택하고 퍼니스의 길이를 찾으십시오. 정광을 녹일 때 퍼니스는 길이의 2/3까지만 적재된다는 점을 명심해야 합니다. 전체 길이는 게이지 길이를 1/3만큼 늘려서 알 수 있습니다.

정광을 제련하기 위해 용광로에서 용융물 위의 높이를 선택하고 이에 따른 벽돌의 발달 정도를 선택할 때 실제 가스 이동 속도를 고려하십시오. 자유 공간오븐의 속도는 8m/s를 초과해서는 안 됩니다. 이 속도에서는 먼지 혼입이 1.5% 미만입니다. 속도를 15m/s로 증가시키면 용광로에 장전된 충전량의 10%가 제거됩니다. 로 온도에서의 가스량은 연료 연소 계산과 로의 열 균형을 통해 결정됩니다. 원료 황화물 정광을 제련하기 위한 용광로에서 투입량의 거의 평균 용융은 하루 3.3-4.8 t/m 2 이며, 석탄을 하루에 6.5-7.8 t/m 2 녹일 때입니다. 연료 연소 및 원료 적재를 잘 구성하면 특정 용융 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 이 유형의 용광로에서 용융 표면은 슬래그 상부 표면 수준의 용광로 단면적으로 간주된다는 점을 고려해야합니다.

공급원료에 따라 등가 연료의 평균 소비량은 용융된 충전재 질량의 12~25% 범위입니다.

가스로 가열할 때(Yu. P. Kupryakov에 따르면) 난로 면적이 240m2인 구리 정광 제련용 용광로의 대략적인 열 균형은 다음과 같습니다.

구리 제련로의 특정 생산성은 고체 금속을 용해할 때 하루 4.5-6 t/m2, 액체 금속을 가공할 때 하루 10-12 t/m2입니다.

아래는 (V.I. Smirnov에 따르면) 금속 질량의 13.6% 연료 소비로 220톤 용량의 용광로에서 음극 구리 제련의 열 균형입니다.

반사로의 주어진 열 균형으로부터 이러한 유형의 용해로는 항상 높은 온도를 갖는 배기 가스 열을 사용해야 할 필요성이 분명합니다.

• 구리 : 어디서 구할 수 있습니까?
• 직장 조직
• 제련은 어떻게 이루어지나요?
• 주제에 대한 결론

가장 아름다운 장식 재료 중 하나는 구리입니다. 그러나 작업장에서 구리를 녹이는 것은 상당히 문제가 많습니다. 그래서 사람들은 집에서 구리를 녹이는 다양한 비법과 방법을 고안합니다. 이는 구리가 매우 "고귀하게" 보이기 때문입니다. 모습모든 공예품을 장식합니다. 예를 들어, 구리 부품은 칼 손잡이(사냥 및 가정용), 보석 상자, 라이터, 열쇠 고리, 핸드백 및 지갑 등을 완벽하게 장식합니다. 그러나 집에서 그러한 공예품을 만들 때 사람은 "금속을 어디서 구할 수 있는가?"라는 질문부터 "어떻게 녹여야 하는가?"라는 질문에 이르기까지 여러 가지 문제에 직면합니다. 그리고 “어떻게 줄 것인가? 필수 양식요소? 일상생활에서 구리를 찾을 수 있는 곳, 구리를 녹이는 방법 생활 환경부품 충전용 금형을 준비하는 방법은 아래에 설명되어 있습니다.

구리 : 어디서 구할 수 있습니까?

모두가 학교 화학 과정에서 구리가 주기율표의 11번째 원소이며 녹는점이 섭씨 1083.5도라는 것을 기억합니다. 그러나 다른 모든 것 외에도 구리는 자연계에 널리 분포되어 있지 않으므로 이 순간구리 가격은 톤당 $9,000에 달합니다(2011년에는 톤당 $12,000의 역사적 가격을 기록했습니다). 높은 비용은 예금 수가 적기 때문입니다. 주요 구리 매장지는 다음과 같습니다. 남아메리카(칠레, 페루), 카자흐스탄, 중국, 호주, 미국. 이것이 정당화되는 것입니다 높은 가격순수한 금속. 따라서 질문이 생깁니다. 집에서 구리를 어디서 구할 수 있습니까?

구리는 전자제품과 전기 제품. 구리는 전선 및 케이블, 변압기 및 전기 기계(전기 모터 및 발전기)용 권선을 만드는 데 사용됩니다. 소량의금속은 인쇄 회로 기판에 포함되어 있습니다.

기타 가정용 제품으로는 라디에이터와 히터가 있습니다. 순수 구리로 만들어진 온열 수건 걸이, 파이프, 라디에이터(자동차 라디에이터 포함)가 판매됩니다. 재료의 노란색(특정) 색상과 무게(구리는 상당히 무겁습니다)로 쉽게 식별할 수 있습니다.

판매 중(벼룩시장이나 상점에서) 구리를 찾을 수 있습니다. 문 손잡이, 식기류, 다양한 공예품그리고 당연히 동전, 포탄의 탄피 및 소형 무기도 있습니다.

동시에 특정 요소의 금속 양이 충분하지 않아 많은 사람들이 한 제품의 금속을 다른 제품과 혼합합니다. 그러나 테이블 구리는 정제되고 전기 또는 파이프 금속은 독성이 있어 요리에 적합하지 않기 때문에 이것은 잘못된 것입니다(최종 제품이 주방에서 사용되도록 계획된 경우).

구리를 얻는 또 다른 옵션은 황동이나 청동과 같은 구리 합금을 사용하는 것입니다. 따라서 황동은 구리와 아연의 비율이 약 5:8(구리 5:아연 8)의 합금입니다. 황동으로 제작됨 넓은 범위배관 관련 제품 : 탭, 밸브, 파이프 등 황동은 수도꼭지에 사용할 수 있습니다. 하드웨어(너트, 와셔, 볼트), 압력 튜브 등도 황동으로 만들어집니다. 일반적으로 황동은 노란색이나 황금색이지만 녹색 합금도 존재합니다. 녹는 점은 섭씨 약 900도입니다.

청동은 구리와 주석을 90~10% 비율로 섞은 합금이다. 청동의 녹는점은 섭씨 1000~1100도 정도이다. 안에 현대 세계청동 제품은 주얼리 및 장식 요소 주조에만 사용되기 때문에 찾기가 매우 어렵습니다. 일부 청동 합금은 수도꼭지를 만드는 데 사용됩니다.

부품이나 합금(황동, 청동)에서 구리를 제련하는 것은 재료비와 시간 측면에서 거의 동일합니다. 따라서 위의 금속으로 만들어진 모든 부품은 용융에 적합합니다.

내용으로 돌아가기

직장 조직

구리는 내화성 금속이기 때문에 이를 녹이려면 장비를 구입해야 합니다. 0.5kg이 넘는 공작물을 녹이는 옵션을 고려해 봅시다. 이를 위해 필요한 것:

1. 가장 먼저 시작해야 할 일은 대장간을 만드는 것입니다. 자신만의 대장간을 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그것은 내화 벽돌로 완전히 깔려 있습니다. 동시에, 많은 양의 용융 챔버를 쫓아서는 안되며, 소량의 금속을 녹이려면 소량이 필요합니다. 따라서 0.5m3의 부피는 1kg의 구리를 녹이기에 충분합니다. 가장 원시적인 단조품은 다음과 같이 만들어집니다. 내화 벽돌(모르타르 없음) 가스가 공급되는 작은 챔버가 형성됩니다 (25-30 개의 벽돌이 필요함). 여기서 특별한 관심가스 공급 시스템과 버너에 주목할 가치가 있습니다. 당연히 이 디자인은 많은 분량수영복은 2-3개만 사용 가능합니다.
2. 머플로. 대장간을 짓기에는 너무 게으르다면 그들은 그것을 얻습니다. 전문업체에서 자유롭게 구매하실 수 있습니다. 용융량이 적은 경우 실험실 머플로를 상업적으로 사용할 수 있습니다. 기성품 머플로를 구입하는 것이 단조에 비해 노동 집약적이지 않고 비용도 많이 들지 않는다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 그래서 재료비가 자가 건설단조 비용은 완제품 비용의 70%를 차지할 수 있습니다.
3. 다음은 도가니와 집게입니다. 도가니는 도가니로 만든 용기이다. 내화물, 금속이 옮겨져 녹는 현상. 도가니와 집게를 구입하는 것이 좋습니다 (실험실 요구에 따라 무료로 판매됩니다).
4. 가정용 진공 청소기 또는 압축기 - 단조 및 오븐에 공기를 펌핑하는 데 사용됩니다. 재연자는 대장장이 벨로우즈를 만들 수 있습니다.
5. 제품 작성 양식. 그들은 종종 나무나 돌로 만들어집니다. 모양은 원하는 부품과 동일해야 합니다.
6. 강철 후크. 도가니 직경에 따라 선택됩니다. 후크의 직경은 약간 작아야 합니다.
7. 소모품. 여기에는 연료(목재, 코크스, 가스)가 포함됩니다.

내용으로 돌아가기

제련은 어떻게 이루어지나요?

모든 것이 제작되고 조립되고 작동 테스트가 완료되면 구리를 제련할 수 있습니다.

먼저 부품과 요소를 도가니 안에 넣어 녹입니다. 그 후 도가니가 내부에 배치됩니다. 머플로. 다음으로 필요한 용융 온도가 설정됩니다. 동시에 금속이 타거나 타지 않도록 지속적으로 모니터링하는 것이 중요합니다. 관찰을 위해 용광로에 투시창이 있습니다. 금속 표면에 산화막이 형성될 수 있다는 것을 기억할 가치가 있습니다.

로 안의 온도가 설정값에 도달하면 로 문을 열고 집게를 사용하여 도가니를 꺼냅니다.

다음으로 산화막을 제거해 주세요 강철 와이어, 그 후 용융된 구리를 내부에 붓습니다. 근처에 서서형태. 운송 중에 금속이 경화되는 것을 방지하기 위해 주형을 용광로 가까이에 위치시키는 것이 중요합니다. 부은 후 금속을 식힌 후 제거합니다. 준비된 제품. 머플로를 사용한 용해는 매우 편리하며 사람의 개입이 최소화됩니다.

용광로가 없으면 구리 부품을 단조에서 녹일 수 있습니다. 여기서는 숯을 연료로 사용할 수 있고, 석탄, 콜라 및 기타 연료. 녹기 전에 금속이 들어 있는 도가니를 석탄 층 위에 놓고 석탄을 깔아 놓습니다. 내부 공기를 펌핑하기 위해 압축기 장치가 단조에 부착됩니다. 압축기로 이상적 가정용 진공 청소기, 불기 작업. 다음으로 연료가 점화되고 압축기 장치가 시동됩니다. 단조로 제련과 머플로 제련의 주요 차이점은 제련 공정(연료 추가, 공기압 증가 등)에 지속적으로 참여한다는 것입니다. 동시에 금속 용융을 지속적으로 모니터링하는 것이 좋습니다. 구리가 녹은 후 집게로 도가니를 제거하고 금속을 틀에 붓습니다.

녹이는 구리의 양이 적다면 Autogen을 사용할 수 있습니다. 이를 위해 화염 제트는 도가니 바닥에서 위쪽으로 향하게 됩니다. 이 경우 과도한 산화로부터 금속을 보호하는 것이 필요합니다. 이를 위해 도가니의 금속 표면에 숯을 뿌립니다(분쇄하여 먼지로 만듭니다). 금속이 녹고 나면 토치를 사용하여 작은 구리 합금 부품(황동 및 청동)도 녹일 수 있습니다.

운동

1. 화염 용해로

1.1 일반 정보

2. 구리 정광을 무광택으로 제련하는 반사로

2.1 주요 특징

1 화염 용해로

1.1 일반 정보

화염 용해로는 구리, 니켈, 주석 및 기타 금속을 생산하는 비철 야금에 널리 사용됩니다. 에너지 특성에 따라 이러한 장치는 열 작동 복사 모드를 갖춘 열교환로 클래스에 속하므로 반사로라고 부릅니다. 목적에 따라 광물 원료 처리 용광로, 주요 대표자는 황화물 구리 정광을 무광택으로 제련하는 반사로와 금속 제련 용로로 나뉩니다.

무광 제련용 반사로는 캠페인 기간이 1~2~6년인 범용 장치입니다. 다양한 구성과 물리적 특성을 지닌 재료를 녹이는 데 사용할 수 있으며, 그 기반은 원시(건조) 충전물입니다. 약 900~1000톤의 용융 물질을 동시에 수용하는 용광로의 대용량으로 인해 이전(장입물 준비) 및 후속(매트 변환) 단계의 생산성이 크게 변동하더라도 제련의 안정적인 열 매개변수를 유지할 수 있습니다. 반사 제련 후. 반사로의 주요 단점은 먼지와 이산화황으로 인한 연도 가스 정화가 부족하고 특정 연료 소비가 상대적으로 높다는 것입니다.

오늘날까지 반사로는 구리 제련소의 주요 장치로 남아 있습니다. 그러나 원자재의 통합 사용 및 환경 보호에 대한 요구 사항이 증가함에 따라 향후 사용 가능성은 크게 감소했습니다. 또한, 반사로는 황화물광물이 분해될 때 방출되는 황의 산화에 의해 발생하는 열을 실질적으로 이용하지 않는다. 따라서 최근에는 반사로를 무광택 구리 정광의 자생 제련을 위한 고급 장치로 점진적으로 교체하고 있습니다.

금속을 불순물로부터 정제하는 반사로는 그 안에서 발생하는 기술 과정의 본질을 반영하는 이름을 가지고 있습니다. 예를 들어, 구리의 전해 정련의 후속 공정에 사용되는 특수 주조물-양극을 생산하는 데 사용되는 용광로를 양극 용광로라고합니다. 이는 고체 및 액체 조동을 처리하고 액체 조동을 전로에서 직접 국자를 사용하여 용광로에 공급하는 생산성이 낮은 회분식 제련 장치입니다. 소위 Wirebars 용광로는 전기분해 과정에서 얻은 음극과 폐적색 및 전해 구리를 처리한다는 점에서만 양극 용광로와 다릅니다.

2. 구리 정광을 무광택으로 제련하는 반사로

2.1 주요 특징

무광택 제련용 노의 설계는 노 면적, 가공된 원료의 구성 및 유형, 가열 방법 및 사용된 연료에 따라 다릅니다. 세계적으로는 난로 면적이 300-400m2인 장치가 있지만 가장 널리 퍼진 것은 난로 면적이 200-240m2 정도인 반사로의 주요 특징은 ( 1 번 테이블).

황화동 정광을 무광택으로 제련하는 반사로의 기술적 특성.

옵션	난로 면적, m2의 용광로 특성
	182 * 1	190 * 3	225 * 1	240 * 3	240 * 2
퍼니스의 주요 치수, m: 목욕 길이 욕조 폭 측면에서 아치까지의 높이 목욕 깊이, m 난로 디자인 매트 릴리스 방법
	인쇄됨 사이펀		구멍을 통해
* 1 마그네사이트 크롬철광으로 만든 아치형 금고. * 2 디나스로 만든 아치형 금고. * 3 마그네사이트-크로마이트 재질의 스페이서 매달린 볼트.

반사로는 주로 가스로 작동하고, 가스와 오일은 덜 사용하며, 미분탄 연료로는 극히 드물게 작동합니다. 연료 연소 과정을 강화하기 위해 일부 기업에서는 산소가 풍부한 폭발을 사용합니다. 대부분의 용해로에서는 최종 연료 공급이 여러 장치에 사용되며 최종 공급은 지붕 난방과 결합됩니다. 최종 가열의 경우 일반적으로 경유 결합 버너가 사용되며 천연 가스의 생산성은 1100-1600m 3 / h이고 연료 유의 경우 최대 300kg / h입니다. 연료유의 주요 목적은 가스 불꽃의 암흑도를 높이는 것입니다. 반사로의 작업 공간에서 외부 열 교환을 강화할 필요가 없는 경우 이러한 유형의 버너는 천연 가스만으로 성공적으로 작동합니다.

장치의 성능에 따라 4~6개의 버너가 화로에 설치됩니다. 미분탄 가열용 스토브에는 동일한 수의 버너가 설치됩니다. "파이프 인 파이프" 유형의 미분탄 버너는 1.1-1.2 정도의 공기 흐름 계수로 작동하며 공기-연료 혼합물의 우수한 혼합을 제공합니다.

반사로의 복합 가열을 위해 GR 유형의 평면 화염 복사 버너를 퍼니스 지붕에 설치하여 차가운 공기와 400°C로 가열된 공기를 사용하는 천연 가스로 작동할 수 있습니다.

반사로(그림 1)의 주요 요소는 다음과 같습니다: 퍼니스의 작업 공간을 함께 형성하는 기초, 하부, 벽 및 아치형 천장; 장약 공급, 제련 제품 방출 및 연료 연소 장치; 연도 및 공정 가스, 버 및 굴뚝을 제거하기 위한 시스템입니다. 용광로의 기초는 두께 2.5-4m의 거대한 콘크리트 슬래브로, 상부는 내열성 콘크리트로 만들어졌습니다. 기초에는 일반적으로 환기 덕트와 검사 통로가 있습니다. 작업 공간은 기술 공정이 진행되고 고온(1500~1650°C)이 발생하기 때문에 용광로의 주요 부분입니다. 난로(측면)는 두께 1.0~1.5m의 역볼트 형태로 제작되며, 산성 슬래그의 경우 난로 및 노 벽을 쌓을 때 내화재로 디나스를 사용하고, 기본 슬래그로는 크롬 마그네사이트를 사용한다. 욕조 높이의 벽 두께는 1.0-1.5m, 욕조 위는 0.5-0.6m이며 일반적으로 벽의 단열을 위해 경량 내화 점토가 사용됩니다. 측벽 사이의 거리(퍼니스 너비)는 장치 설계에 따라 7~11m 이내로, 끝벽 사이(퍼니스 길이)는 28~40m로 다양합니다.

그림 1 - 매트 제련용 반사로의 일반 모습

1 – 목욕; 2 – 금고; 3 – 프레임; 4 – 로딩 장치; 5 – 경사형 가스 덕트; 6 – 슬래그 방출 창; 7 - 매트를 방출하기 위한 구멍; 8 – 기초; 9 – 난로; 10 - 벽

퍼니스 지붕은 가장 중요한 요소입니다.
디자인, 용광로 캠페인 기간은 내구성에 따라 달라지기 때문입니다. 금고의 두께는 380~460mm이며 특수 마그네사이트-크로마이트 및 페리클라제-스피넬 벽돌로 만들어졌습니다. 일반적으로 스페이서 정지 및 정지 볼트가 사용됩니다. 측벽의 아치형 천장은 강철 힐 빔 위에 놓여 있습니다. 용융 풀과 지붕에 의해 생성된 추진력을 보상하기 위해 노 벽은 벽을 따라 1.5~2m마다 위치한 랙으로 구성된 프레임으로 둘러싸여 있으며 세로 및 가로 막대로 고정되어 있습니다. 막대의 끝 부분에는 스프링과 너트가 장착되어 있어 벽돌의 열팽창을 보상할 수 있습니다.

충전물을 적재하기 위해 용광로의 측벽을 따라 1.0-1.2m마다 지붕에 위치한 특수 구멍이 사용되며 직경 200-250mm의 파이프가있는 깔때기가 설치됩니다. 충전물은 벨트 또는 스크레이퍼 컨베이어를 통해 로딩 깔때기에 공급됩니다. 어떤 경우에는 화로 측벽의 창을 통해 스크류 피더 또는 투척기를 사용하여 장약을 장전합니다. 퍼니스의 전체 길이를 따라 충전구가 있지만 일반적으로 충전물은 용융 영역에만 공급됩니다.

전로 슬래그는 버너 위에 위치한 끝벽의 창을 통해 용광로에 부어집니다. 때로는 용광로의 전면 끝 벽 근처에 위치한 지붕이나 측벽의 창문에 있는 특수 구멍이 이를 위해 사용됩니다. 무광택을 방출하려면 세라믹 또는 흑연 부싱이 있는 사이펀 또는 특수 접이식 금속 블래스트홀 장치가 사용됩니다. 매트를 제거하는 장치는 퍼니스 측벽을 따라 2~3개 위치에 있습니다. 슬래그는 노 표면에서 0.8~1.0m 높이의 측면 또는 끝 벽에 있는 노 끝 부분에 위치한 특수 창을 통해 축적되면서 주기적으로 방출됩니다.

가스는 수평면에 7~15° 각도로 기울어진 특수 연도(흡수)를 통해 용광로의 작업 공간에서 제거됩니다. 경사진 연통은 연료 연소 생성물을 폐열 보일러나 굴뚝으로 배출하는 역할을 하는 돼지로 들어갑니다. 돼지는 수평으로 위치한 직사각형 단면의 가스 덕트이며 내부 표면에는 내화 점토가 늘어서 있고 외부 표면은 붉은 벽돌로 만들어졌습니다.

배기 가스의 열을 회수하기 위해 반사로의 수집실에는 수관식 폐열 보일러가 설치되며, 여기에는 보일러 작업 표면의 드리프트 및 슬래깅, 먼지 및 슬래깅을 효과적으로 방지할 수 있는 특수 스크린이 장착되어 있습니다. 가스에 포함된 물방울을 녹입니다. 금속 요소의 황산 부식을 방지하려면 보일러 출구의 가스 온도가 350C보다 훨씬 높아야 합니다. 금속 루프 복열기는 폐열 보일러 뒤에 설치되어 보일러에서 나가는 가스의 열을 폭발 공기를 가열하는 데 사용됩니다.

반사 용융의 주요 장점은 다음과 같습니다. 전하물의 예비 준비에 대한 요구 사항이 상대적으로 적습니다(습도, 미세 조각의 함량 증가 등). 무광택으로의 높은 수준의 구리 추출(96-98%); 약간의 먼지 혼입(1~1.5%); 단일 장치의 생산성이 향상되어 하루 최대 1200~1500톤의 용융 충전량에 도달할 뿐만 아니라 용광로의 높은 연료 활용률(평균 약 40~45%)이 가능합니다.

이 공정의 단점은 낮은 수준의 탈황(상대적으로 구리가 부족한 매트의 생성)과 약 150-200kg에 달하는 높은 특정 연료 소비를 포함합니다. t. 충전량당. 용광로 출구의 상당한 양의 배가스는 이산화황 함량이 낮기 때문에(2.5/o) 황산 생산에 정제 및 사용 가능성을 제한합니다.

2.2 열 및 온도 작동 조건

무광택 제련을 위한 반사로는 시간이 지나도 상대적으로 일정한 열 및 온도 작동 조건을 갖는 연속 장치입니다. 두 가지 순차적 작업으로 구성된 기술 프로세스를 수행합니다. 즉, 충전 재료를 녹이고 생성된 용융물을 중력의 영향으로 매트와 슬래그로 분리하는 것입니다. 이러한 프로세스의 순서를 유지하기 위해 퍼니스 작업 공간의 다양한 영역에서 수행됩니다. 장치의 전체 작동 전반에 걸쳐 고체 충전 및 제련 제품이 지속적으로 포함됩니다.

퍼니스의 재료 배열은 (그림 2)에 나와 있습니다. 장입물은 용광로 양쪽 벽을 따라 위치하여 길이의 2/3 지점에서 거의 아치까지 측벽을 덮는 경사면을 형성합니다. 경사면과 용광로의 꼬리 부분 사이에는 두 부분으로 나눌 수 있는 용융 욕조가 있습니다. 상단 레이어는 슬래그로 채워지고 하단 레이어는 매트로 채워집니다. 축적되면 오븐에서 배출됩니다. 이 경우 슬래그 용융물은 장치를 따라 점차적으로 이동하며 방출 직전에 경사가 없는 소위 침전 구역으로 들어갑니다.

반사로의 기술 공정은 연료 연소 시 화염에서 발생하는 열로 인해 수행됩니다. 열 에너지는 주로 토치, 지붕 및 기타 석조 요소(~90%)의 복사에 의한 열 흐름의 형태로 욕조 및 충전 경사면에 도달하고 뜨거운 연료 연소 생성물의 대류(~10%)에 의해 도달합니다. ). 퍼니스 작업 공간의 용융 영역에서 복사에 의한 열 전달은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 q 0 w, q in w, q ~ w – 각각 경사면, 욕조 및 금고 (석조)의 열 수용 표면에 대한 결과 열 흐름의 밀도, W/m 2; Тg, Тк, То, Тв - 각각 연료 연소 생성물과 지붕, 경사면 및 욕조 표면의 평균 온도 K; ε r – 가스 방사율; C 0 = 5.67 W/(m 2 -K 4) – 흑체 방사율; A o, B o, Do, A b, B c, D c, A k, B k D k - 경사면, 욕조 및 지붕 표면의 광학 특성과 상대 위치를 고려한 계수 용광로의 작업 공간. 현대식 반사로의 경우 이러한 계수의 값은 다음과 같습니다. Ao = 0.718; B o = 0.697; D o = 0.012; A b = 0.650; В в = 0.593; D B = 0.040; Ak = 1.000; B k = 0.144; Dk = 0.559.

침전 구역에는 경사가 없으며 복사에 의한 열 전달은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

, (2)

여기서 C pr은 가스 – 석조 – 용융 시스템의 감소된 방사율입니다.

방정식 (1)-(2) 시스템은 소위 "외부" 문제에 대한 설명입니다. 연료 연소 생성물의 평균 온도와 슬로프 아치 및 욕조의 열 수용 표면은 방정식의 독립 변수로 사용됩니다. 퍼니스의 가스 온도는 연료 연소를 계산할 때 확인할 수 있습니다. 벽돌의 온도는 실험 데이터를 통해 결정되며, 일반적으로 q에서 w = q에서 땀을 가정하고 금고를 통한 열 손실 값(q에서 땀)을 설정합니다. 경사면과 욕조 표면의 평균 온도는 기술 공정 구역 내부에서 발생하는 열 및 물질 전달 문제를 포함하는 내부 문제를 해결할 때 발견됩니다.

경사면에서 충전물을 가열하고 녹입니다. 충전물의 주요 구성 요소에는 구리와 철의 황화물 광물뿐만 아니라 산화물, 규산염, 탄산염 및 기타 암석 형성 화합물이 포함됩니다. 고온에 노출되면 이러한 물질이 가열됩니다. 가열에는 충전물에 포함된 수분의 증발, 미네랄의 분해 및 채택된 기술로 인한 기타 물리적, 화학적 변형이 수반됩니다. 충전된 충전물 표면의 온도가 약 915 - 950°C에 도달하면 매트를 형성하는 황화물 화합물이 녹기 시작합니다. 황화물의 용융과 함께 다른 재료의 가열이 계속되고 1000 ° C 정도의 온도에서 산화물이 용융물로 통과하여 슬래그를 형성하기 시작합니다. 메인 슬래그의 용융 온도 범위는 30-80 0 C입니다. 슬래그 산도가 증가함에 따라 이 범위는 증가하고 250-300 0 C에 도달할 수 있습니다. 일반적으로 경사면에서 슬래그가 완전히 녹는 것은 무광택 및 저융점 슬래그 화합물이 경사면의 경사면에서 흘러 나와 나머지 재료도 함께 끌기 때문에 발생하지 않습니다. 용융 기간 동안 경사면은 얇은 용융 필름으로 덮여 있으며 온도는 시간이 지남에 따라 일정하며 주로 충전물의 구성에 따라 달라집니다.

경사면에서 발생하는 공정은 장입된 충전재의 표면을 결과 용융물이 경사면 아래로 흐르기 시작하는 온도까지 가열하는 것을 포함하여 두 기간으로 나눌 수 있습니다. 생성된 용융물이 경사면 아래로 흐르기 시작하고 충전물의 추가 가열이 재료의 용융과 결합됩니다. 첫 번째 기간은 외부 문제의 조건에 따라 결정되며 모든 충전에 대해 대략 동일하며 약 1.0-1.5분입니다. 두 번째 기간의 임신 기간은 내부 작업 조건에 따라 결정됩니다. 이는 경사면 표면의 열유속 밀도에 반비례하고 적재된 전하층의 두께에 정비례합니다. 특정 용해로의 조건에서 이 기간은 장입 방법에 따라 다르며 용해 기간이 끝난 후 투입물의 새로운 부분이 경사면에 장입되어 몇 분에서 1~2시간까지 다양합니다. 과정이 반복됩니다.

하중 사이의 시간 간격이 감소하면 경사면 표면의 평균(시간 경과에 따른) 온도가 감소한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 이 표면에 생성되는 열 유속의 밀도와 전하의 용융 속도가 증가합니다. 이 간격이 첫 번째 기간의 기간과 크기가 비슷할 때, 즉 거의 연속적인 부하가 있을 때 최대 효과가 달성됩니다. 따라서 용광로를 설계할 때 연속 로딩 시스템이 확실한 이점을 갖는다는 점을 고려해야 합니다.

재료의 평균 질량 용융 속도(kg/s)는 다음 공식으로 결정할 수 있습니다.

, (3)

경사면에서의 충전 열 소비량은 J/kg입니다. k – 전하 경사면 표면의 총 열 흐름의 대류 성분을 고려한 계수, k = 1.1h – 1.15; F o – 경사면, m2.

슬래그욕에서의 재료 가공. 경사면에서 용융된 물질이 욕조에 들어가고, 또한 일반적으로 약 2~3%의 구리와 기타 귀중한 성분을 포함하는 전로 슬래그가 부어지며, 이는 용융 중에 무광택으로 변합니다. 들어오는 재료는 욕조에 포함된 용융물의 평균 온도까지 가열되며, 이는 슬래그 형성 공정뿐만 아니라 제련 기술에 의해 성격이 결정되는 내부 및 발열 반응의 완료를 동반합니다. . 이러한 공정에 소비되는 열은 다음과 같이 분배됩니다: 경사면에서 나오는 제품의 가열(Q 1) 15 - 20%; 용해 공정 완료 및 새로 유입된 슬래그 형성(Q 2) 40 – 45%; 전로 슬래그 가열(Q 3) 및 흡열 반응(자철광 감소 등)(Q 4) 35 - 40% 및 벽과 용광로 아래의 열전도율에 의한 열 손실 1%. 또한, 슬래그 용융물(Q 5)에 의한 실리카의 동화와 관련된 욕조에서 발열 과정이 발생합니다. 처리된 충전재의 단위 질량당 열 소비로 인해 발생하는 공정의 총 효과를 조에서의 충전재 사용이라고 하며 지정됩니다.

욕조 내 열 및 물질 전달 과정은 대류와 열전도도의 결합으로 인해 매우 복잡합니다. 슬래그 전체에 분포된 무광택 액적의 온도가 이를 둘러싼 용융물의 온도와 동일하다는 점을 고려하면 문제가 상당히 단순화될 수 있습니다. 이 경우, 매트는 전도에 의해 열이 전달되는 상대적으로 고정된 슬래그를 통해 여과되고 매트 방울은 실제로 욕조의 어느 지점에서나 온도를 받는다고 가정할 수 있습니다. 슬래그욕에서 발생하는 매우 복잡한 열 및 물질 전달 과정에 대한 수학적 설명 기회를 만들기 위해 다음과 같은 필수 가정이 이루어졌습니다.

1. 경사로에서 반사로의 용융조로 들어오는 재료의 열처리 완료는 욕조의 온도가 시간이 지나도 변하지 않는 조건에서 발생합니다. 무광택 액적의 증착 속도는 y의 무광택 nG의 평균 질량 특정 소비량과 동일하게 일정한 것으로 간주됩니다. 여기서 G는 욕조에 물질이 들어가는 속도이며, 단위 시간당 용융된 전하량과 동일합니다. 경사면 및 욕조의 단위 표면과 관련된 F B, kg/(m 2 - 있음); n은 1kg의 전하 중 매트의 비율입니다. 매트의 비열 용량은 PC와 동일한 것으로 가정됩니다.

2. 욕조의 길이와 너비에 따른 온도 구배(~1.0~1.5°C/m)는 깊이에 따른 온도 구배(~300~400°C/m)에 비해 중요하지 않으며 해당 값은 무시할 수 있습니다. 욕조의 현장 온도를 고려하면 1차원적입니다.

3. 욕조에서의 열 및 물질 전달 과정은 다음과 같습니다.
내부 및 발열 반응은 욕조 깊이 전체에 분포된 싱크대 및 열원으로 간주될 수 있습니다. 그 영향의 총 효과는 욕조에서 충전물의 열 소비량과 같습니다

,

여기서 Q i (x)는 용융되는 전하의 단위 질량당 열 소비와 관련된 공정 강도(J/kg)입니다. 욕조 깊이에 대한 이 양의 분포 법칙을 근사화하기 위해 2차 다항식을 사용할 수 있습니다.

,

여기서 x는 욕조 표면에 수직인 축의 점 좌표입니다.

4. 슬래그욕의 무광택 함량이 낮으므로
그것이 차지하는 부피는 욕조의 부피에 비해 무시할 수 있다고 가정됩니다. 수조의 깊이는 슬래그의 평균 온도인 δ와 같다고 가정하고, 슬래그 수조의 상부(x=0) 및 하부(x=δ) 경계의 온도는 매개변수에 의해 결정됩니다. 기술 프로세스의 T 평균과 동일합니다. w. , T 0 , T δ .

반사로 욕조에서 열 전달의 미분 방정식을 작성할 때(수용된 가정을 고려하여) 평판 형태로 간주할 수 있습니다. (광재) 씨열전도 계수는 슬래그 λ w의 열전도 계수와 같습니다. 욕조 내부의 열유속 밀도(섹션) 엑스그리고 엑스+d 엑스다음 방정식에 의해 결정됩니다.

그리고 .

욕조 깊이에 따른 온도가 시간이 지나도 변하지 않는 조건에서는 해당 영역의 열 흐름 변화가 dx매트의 냉각과 흡열 및 발열 과정의 발생으로 인해 발생하며 그 강도는 다음과 같습니다.

,

또는 , (4)

어디 그리고 .

슬래그욕의 경계 조건을 설명할 때 슬래그욕과 무광택욕에 대한 열 균형 방정식이 사용되었으며 이는 다음과 같은 형식을 갖습니다.

여기서 q 땀 -로 바닥의 열유속 밀도(로 바닥을 통한 열전도율에 의한 열 손실), W/m, T avg. 개 – 평균 매트 온도, °C.

방정식 (4)에 대한 일반적인 해법은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

내부 문제를 분석할 때 슬래그 및 매트 T 평균의 평균 온도를 계산할 수 있는 방정식 (4)의 부분 솔루션을 사용하는 것이 더 편리합니다. 슬래그와 매트 T δ 사이의 경계면에서의 w 및 온도, 기술 프로세스의 매개변수에 대한 영향은 꽤 잘 연구되었습니다.

방정식 (5)를 통합하여 계산된 평균 슬래그 온도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

식 (5)와 (6)의 경계조건과 항별 합산으로부터 적분상수 C 1, C 2, C 3, C 4 를 구한 후 슬래그 계면 온도를 계산하는 식이 얻어졌다. 그리고 매트:

여기서 k 1은 계수이며 그 값은 욕조의 폐수 및 열원 분포 특성에 따라 달라집니다. 함수 Q t (x)의 유형에 따라 k i 값은 0에서 1까지 다양합니다.

용광로 작동 중 조의 온도 매개변수는 제련의 주요 기술 지표에 중요한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 슬래그욕의 평균 온도는 제련 제품의 분리 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 높을수록 용융슬래그의 점도는 낮아지고 무광택 석출율은 높아진다. 그러나 평균 슬래그 온도는 슬래그욕의 상부 및 하부 경계 온도에 의해 제한됩니다. 슬래그와 매트 사이의 경계면에서 온도가 증가하면 매트(및 구리 및 기타 가치 있는 성분과 함께)가 슬래그로 확산되는 과정이 강화되고 용융 슬래그에서 매트의 용해도가 증가합니다. 이 온도를 고체상이 분리되기 시작하는 값으로 낮추면 용광로 바닥에 침전물이 형성됩니다. 욕조의 표면은 퍼니스 가스, 즉 산화 분위기와 직접 접촉합니다. 이러한 조건에서 슬래그 온도의 증가는 금속의 화학적 손실 증가를 수반합니다.

따라서 조의 온도 매개변수는 처리된 충전물의 구성에 따라 달라지며, 각 용광로마다 개별적이며 기술 실험 중에 경험적으로 결정됩니다. 지정된 매개변수에서 벗어나면 슬래그의 금속 함량이 증가하고, 이는 슬래그 생산량이 많아 상당한 금속 손실을 초래합니다. 동시에, 슬래그로 인한 금속 손실의 증가는 반사로의 온도 및 열 조건을 위반했음을 나타냅니다.

수조의 온도와 열적 체제 사이의 관계는 방정식 (7)에서 얻을 수 있으며, 이 방정식은 다음 형식으로 표시되어야 합니다.

(8)

또는 (8")

결과 방정식의 물리적 의미는 다음과 같습니다. 식 (8)의 왼쪽 첫 번째 항은 열유속 밀도 또는 비열력으로, 조의 단위 표면당 공급되는 재료의 완전한 열처리에 필요합니다. 두 번째와 세 번째 항은 욕조 내부의 이러한 물질에 의해 흡수되는 열전도율과 대류의 총 열유속 밀도를 나타냅니다. 슬래그 조의 대류에 의한 열 전달 강도는 매트 조의 평균 온도에 비해 생성된 매트의 과열 정도와 양에 의해 결정되며 일정한 공정 매개변수를 사용하는 반사 용융 조건 하에서 다음과 같습니다. 일정한 값.

열전도율로 인해 제련 제품에 공급되는 열의 양은 주로 조 깊이에 따른 폐수 및 열원 분포 특성(열 소비 과정의 강도)에 따라 결정됩니다. 욕조 표면에 가까울수록 열전도율로 인해 더 많은 열이 공급되므로 계수 k i의 값이 낮아집니다. 계산을 통해 계수 k i의 값은 가장 간단한 분포 함수 Q i (x)에 대해서만 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 선형 및 포물선 분포 법칙 Q i (x)를 사용하면 최대 열 소비가 욕조 표면에 있고 하위 경계에서 열 소비가 0일 때 k i 값은 각각 0.33 및 0.25가 됩니다. . 최대 및 최소 열 소비량이 바뀌면 계수 k i의 값은 각각 0.67 및 0.75와 같습니다.

방정식 (8)의 오른쪽은 슬래그-매트 경계면에서 욕조에 들어가는 재료에 의해 흡수되는 열전도도 및 대류의 총 열유속 밀도를 나타냅니다.

방정식 (8")은 재료가 욕조에 들어가는 기술적으로 최적의 속도, 즉 욕조의 온도 장이 주어진 제련 기술 모드에 해당하는 속도를 결정합니다. 그 값은 비열의 몫과 같습니다. 슬래그욕의 하부 경계로 이어지는 전력은 용융되는 충전물의 단위 질량당 슬래그욕에 들어가는 재료의 열처리 과정을 완료하는 데 필요한 열량입니다.

이론적으로는 용융슬래그욕 내부에서 열처리가 완전히 완료된 장입재가 있을 수 있다. 이 경우, 표면에 공급되는 열의 양은 용융 생성물에 의해 흡수되기 때문에 욕조에 들어가는 재료의 속도는 외부 문제의 조건에 따라 결정됩니다. 슬래그와 매트 사이의 경계면에는 열 소비로 인해 발생하는 프로세스가 없으며 공식 (8)은 분자와 분모가 동일하게 0이기 때문에 의미를 잃습니다. 실제 구리 제련소 실무에서는 이러한 유형의 원료가 일반적으로 발견되지 않습니다. 이는 용광로의 비생산성 증가는 항상 폐기물 슬래그로 인한 금속 손실의 증가를 동반한다는 잘 알려진 규칙에 의해 확인될 수 있습니다. 이는 다음과 같은 이유로 설명됩니다. 용융된 충전량으로 계산되는 반사로의 특정 생산성은 실제로 경사면의 재료 용융 공정 속도에 의해 결정됩니다. 이는 표면의 열유속 밀도에 정비례하며 15-20 t//에 도달할 수 있습니다. 퍼니스 바닥의 단위 면적당 하루 m2. 슬래그의 금속 함량을 결정하는 값인 욕조에서 충전물의 후속 열처리 속도는 내부 문제의 조건, 즉 용융 슬래그의 열 강도 및 물질 전달 과정에 의해 제한됩니다. 그리고 실습에서 알 수 있듯이 원시(건조) 장입물을 녹일 때 하루에 약 2~5t/m 2 입니다.

폭발에 산소가 풍부할 때 외부 열교환을 강화하고 추가 지붕 버너를 설치하는 등 기술 공정 구역 표면으로의 열 흐름의 가치를 높일 수 있습니다. 경사면에서는 충전물의 용융 속도가 그에 따라 증가하고 그에 따라 용광로의 특정 생산성도 증가합니다. 욕조에서 제련 제품의 열처리 속도는 외부 문제의 조건에 의존하지 않으므로 표면의 열 흐름 밀도와 유입되는 재료의 양이 증가하면 구조가 조정됩니다. 슬래그욕의 온도 영역, 즉 제련 온도 체제를 위반하고 결과적으로 슬래그로 인한 금속 손실 증가에 기여합니다.

이는 예를 들어 경사면이 국부적으로 "붕괴"되는 경우와 같이 욕조에 들어가는 재료의 속도가 급격히(점프와 같은) 증가하는 경우 가장 명확하게 나타납니다. 상대적으로 큰 질량의 용융되지 않은 충전물이 욕조로 미끄러지면 용융 슬래그의 상층 온도가 감소하고 점도가 증가하며 이는 풍부한 공정 가스 방출과 함께 다공성 층이 형성됩니다 ( "거품")은 "붕괴"가 발생한 장소의 욕조 표면에 있습니다. ), 열전도 계수는 나머지 용융물의 열전도 계수보다 한 단계 낮습니다. 이 구간의 결과로 식 (8")에 따르면 재료의 열처리 속도가 급격히 감소하는 반면 용융 충전물은 동일한 강도로 경사면에서 계속 흘러 나옵니다. 따라서 온도 감소 및 형성 다공성 층이 계속되고 곧 이 층이 욕조 전체 표면에 "확산"됩니다. 결과적으로 반사로 작동 실습에서 알 수 있듯이 금속이 거의 완전히 슬래그로 변합니다.

다른 조건이 동일할 때 경사면 표면의 감소 또는 다른 이유로 인해 욕조에 들어가는 재료의 속도가 감소하고 공식 (7)에 따라 최적이 아닌 경우 깊이에 따른 온도 차이 슬래그욕이 감소합니다. 이는 슬래그로의 무광택 확산 과정을 강화하고 용융 슬래그에서의 용해도를 증가시킵니다. 즉, 슬래그와 함께 금속 손실이 증가합니다.

따라서 용광로의 특정 생산성은 조의 열 속도 및 물질 전달 공정에 의해 결정되며 주로 원료의 특성에 따라 달라집니다( 큐 V 승 , λ 승, PC로 , 피, 케이 나 , 큐 0 승 ) 및 용융 온도 조건(T 0, T av.sh., T av.pc., T δ).

속도의 직접적인 실험적 결정
욕조에서 발생하는 공정의 복잡성으로 인해 욕조에서 재료를 열처리하는 것은 아직 불가능합니다. 이로 인해 계산 모델을 적용하고 소위 튜닝 계수를 선택하는 데 알려진 어려움이 발생하며, 공식 (8) 및 (8")의 사용으로 반사로의 특정 매개변수 계산을 위해 이를 대체할 수 있습니다. 이들 분석 방정식은 장치 작동의 추가 개선을 위한 방향 선택에 대한 기존 엔지니어링 솔루션 및 타당성을 해석하는 데에만 사용할 수 있습니다. 또한 대부분의 현대식 반사로는 외부 열 교환의 최대 강도가 ​​특징이라는 점도 고려해야 합니다. 결과적으로 특정 생산성이 향상됩니다. 이러한 조건에서 조의 재료 열처리 속도가 증가하면 슬래그가 감소하고 노 생산성을 더욱 높이기 위한 전제 조건이 생성됩니다.

수행된 분석을 통해 우리는 필요한 계산 표현을 얻고 반사 용해의 알려진 기술적 특징과 개별 노 요소의 설계 솔루션에 대한 활발한 해석을 제공할 수 있습니다.

1. 대부분의 구리 제련소에서 반사로는 전로 슬래그를 처리할 수 있는 유일한 장치입니다. 이러한 조건에서 전로 슬래그는 장입물과 함께 경사면 표면에 고체 상태로 용광로에 장입되는 경우가 많습니다. 이 적재 방법은 슬래그를 다시 녹이는 데 상당한 양의 열이 필요하기 때문에 추가 에너지 비용이 발생합니다. 하지만 워낙 널리 퍼져서
고체 전로 슬래그를 경사면에 적재하는 것이 제련 온도를 향상시키는 데 어떻게 도움이 되는지 알아보세요. 경사면의 충전물에 고체 전로 슬래그가 존재하면 산도가 감소하여 생성된 슬래그의 융점이 감소합니다. 그 결과 경사면 표면의 결과 열유속 밀도가 증가하고 그에 따라 반사로의 연료 활용 계수가 증가합니다. 다음으로, 변환기 슬래그는 나머지 제련 제품과 함께 조 표면으로 흐르며, 열전도율로 인해 공급되는 "열 소비" 과정이 더 강하게 발생합니다(계수 ki 값이 감소함). ). 이 경우, 식(8")의 분석에서 알 수 있듯이 제련제품의 열처리율은 증가하고, 폐슬래그로부터의 금속손실은 감소한다.

2. 공식 (8")에 따르면 욕조에서 재료의 열처리 속도가 높을수록 욕조 수준에서 석조를 통한 열 손실이 낮아집니다. 따라서 반사로를 건설할 때 단열이 향상된 난로 항상 사용되며 욕조 층의 벽 두께는 욕조 위의 벽보다 3~3.5배 더 두껍습니다.

3. 주어진 온도에서 슬래그욕의 깊이는 식 (7)에서 결정될 수 있으며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

얻은 의존성으로부터 슬래그욕의 깊이는 처리된 충전재의 특성과 제련 제품의 구성에 따라 달라지기 때문에 임의로 설정할 수 있습니다. 그 값이 클수록 욕조에서 충전물의 열 소비가 낮아집니다. 현대식 반사로에서 슬래그욕의 깊이는 0.6~0.8m입니다.

4. 충전 경사면 사이에 위치한 용융 슬래그욕의 열 및 온도 체계 매개변수 간의 관계는 열 균형 방정식을 사용하여 설정할 수 있으며, 이는 다음과 같은 형식을 갖습니다.

여기서 F in은 욕조 표면, m 2입니다. q" 땀 - 표면 단위당 욕조 수준의 퍼니스 인클로저를 통과하는 열 전도성(열 손실)에 따른 열유속 밀도; G B - 욕조에서 재료 처리의 질량 평균 속도, kg/s.

욕조와 경사면의 열 영역 매개변수가 일치하는 경우 기술 공정 영역의 이러한 영역에서 충전 재료의 열처리 속도는 서로 동일해야 합니다. 즉, G° = G in. 이 요구 사항을 충족하려면 충전물의 전체 용융 영역에 걸쳐 경사면과 욕조 표면에 발생하는 열 흐름의 밀도가 변하지 않고 유지되어야 합니다. 즉, 연료 연소 생성물의 평균 온도는 다음과 같습니다. 퍼니스의 전면 끝 벽에서 약 20-25m 거리에서도 동일합니다. 기존의 노 끝가열로는 이 조건을 충족시키기가 매우 어려우므로 최근에는 볼트 가열을 사용하는 경향이 있습니다.

제련 제품 정착 구역. 이 부분은 용광로의 꼬리 부분에 위치하며 제련 제품의 분리 공정이 완료되는 곳입니다. 슬래그의 평균 온도는 용융 영역보다 70-100°C 낮으며, 이는 슬래그에서 매트의 용해도를 감소시켜 매트로 구리 추출을 증가시키는 데 도움이 됩니다. 슬래그가 냉각되면 매트가 작은 방울 형태로 방출되므로 침전하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 침전 구역에서 슬래그의 체류 시간은 슬래그에 포함된 물질의 양에 정비례하기 때문에 일반적으로 노 작업 공간의 약 1/3이 슬래그에 할당됩니다.

사용된 소스 목록

1 크리반딘 V.A. 금속열공학 - 2권 / V.A. 크리반딘; 교수, 기술 과학 박사 과학. – 모스크바: 야금학, 1986 – 590 p.

구리- 가장 중요한 금속 중 하나이며 그룹 I에 속합니다. 주기율표; 일련번호 29; 원자 질량 – 63.546; 밀도 - 8.92g/cm3. 융점 – 1083 °C; 끓는점 – 2595 °C. 전기 전도도 측면에서는 은에 비해 다소 열등하며 전체 구리의 40~50%를 소비하는 전기 및 무선 공학의 주요 도체 재료입니다. 기계 공학의 거의 모든 분야에서는 황동과 청동 등 구리 합금을 사용합니다. 합금 원소인 구리는 많은 알루미늄 및 기타 합금에 포함되어 있습니다.

자본주의 국가의 세계 구리 생산량은 약 200만 톤을 포함해 약 600만~700만 톤이다. 소련에서는 구리 제련량이 5년마다 30~40%씩 증가했다.

구리 광석.구리는 자연에서 주로 황 화합물 CuS(코벨라이트), Cu 2 S(황동석)의 형태로 황화물 광석(매장량의 85~95%)으로 발견되며, 드물게 산화물 화합물 Cu 2 O(황동석) 형태로 발견됩니다. ), 이산화탄소 화합물 CuCO 3 Cu(OH) 2 - 공작석 2CuCO 3 · Cu(OH) 2 - 남동석 및 천연 구리 금속(매우 드물음). 산화물과 이산화탄소 화합물은 농축하기 어렵고 습식 야금법으로 처리됩니다.

황화물 광석은 소련에서 산업적으로 가장 중요하며 전체 구리의 약 80%가 이곳에서 얻어집니다. 가장 일반적인 황화물 광석은 구리 황철석, 구리 광택 등입니다.

모든 구리 광석은 열악하며 일반적으로 1~2%, 때로는 1% 미만의 구리를 함유합니다. 일반적으로 폐석은 사암, 점토, 석회석, 황화철 등으로 구성됩니다. 많은 광석은 복잡합니다. 다금속이며 구리, 니켈, 아연, 납 및 기타 유용한 원소를 산화물 및 화합물 형태로 함유하고 있습니다. .

1차 구리의 약 90%는 건식야금 공정을 통해 얻어집니다. 습식 야금법으로 약 10%.

습식 야금 방법구리를 침출(예: 약한 황산 용액 사용)하여 추출한 다음 용액에서 구리 금속을 분리하는 방식으로 구성됩니다. 저등급 산화광석을 처리하는 데 사용되는 이 방법은 우리 업계에서는 널리 사용되지 않습니다.

건식야금법구리 광석에서 구리를 제련하여 구리를 얻는 과정으로 구성됩니다. 여기에는 광석 농축, 로스팅, 중간 제품으로 제련(무광택, 무광택에서 흑동 제련, 정제, 즉 불순물 정화)이 포함됩니다(그림 2.1).

쌀. 2.1. 건식 야금 구리 생산의 단순화된 다이어그램

구리광석의 농축에는 부유선광법이 가장 널리 사용된다. 부유선광은 금속 함유 입자와 맥석 입자가 물에 서로 다르게 젖는 방식을 기반으로 합니다(그림 2.2).

쌀. 2.2. 부양 방식:

ㅏ - 회로도기계식 부양기(옵션);

b – 입자의 부유 다이어그램; 1 – 블레이드가 있는 믹서; 2 – 파티션;

3 – 미네랄 폼의 다이어그램; 4 – 꼬리 제거용 구멍

(폐석); I – 혼합 및 통기 구역.

구리 광석 선광. 저품위 구리 광석을 농축하여 10~35% 구리를 함유한 정광을 얻습니다. 복잡한 광석을 농축할 때 그로부터 다른 귀중한 원소를 추출하는 것이 가능합니다.

펄프는 물 현탁액, 잘게 분쇄된 광석(0.05...0.5mm) 및 물에 젖지 않는 금속 함유 입자의 표면에 필름을 형성하는 특수 시약인 부유 기계 욕조에 공급됩니다. 격렬한 혼합과 통기의 결과로 이러한 입자 주위에 기포가 나타납니다. 그들은 떠서 금속 함유 입자를 제거하고 욕조 표면에 거품 층을 형성합니다. 물에 적신 폐석 입자는 부유하지 않고 욕조 바닥에 가라앉습니다.

광석 입자는 폼에서 여과되고 건조되며 10~35% 구리를 함유한 광석 농축물이 얻어집니다. 복합광석 처리시 선택적 부유선광법을 사용하여 금속 함유 입자를 순차적으로 분리 다양한 금속. 이를 위해 적절한 부양 시약이 선택됩니다.

타고 있는.구리가 충분히 풍부한 광석 정광은 사전 소성 없이 무광택으로 "원시" 제련되어 구리 손실을 줄입니다(슬래그에서 - 제련 중, 동반 - 로스팅 중 먼지 포함). 주요 단점: 원료 정광을 제련할 때 대기를 오염시키는 이산화황 SO 2 가 활용되지 않습니다. 더 희박한 정광을 로스팅하면 황산을 생산하는 데 사용되는 SO2 형태의 과잉 황이 제거됩니다. 용해 시 구리가 풍부한 매트가 얻어지며 용해로의 생산성이 1.5~2배 증가합니다.

연소는 수직 다단 원통형 노(직경 6.5~7.5m, 높이 9~11m)에서 수행되며, 파쇄된 재료는 기계식 갈퀴에 의해 상부 첫 번째 난로에서 아래에 있는 두 번째 노로 점차 이동됩니다. , 세 번째 등. 필요한 온도(850 °C)는 황(CuS, Cu 2 S 등)의 연소 결과로 제공됩니다. 생성된 이산화황 SO 2는 황산을 생성하기 위해 보내집니다.

용광로의 생산성은 낮습니다. 하루 최대 300톤의 충전량, 먼지로 인한 돌이킬 수 없는 구리 손실은 약 0.5%입니다.

새롭고 진보적인 방법은 유동층 소성입니다(그림 2.3).

이 방법의 핵심은 잘게 분쇄된 황화물 입자가 로 바닥의 구멍을 통해 유입되는 공기 산소에 의해 600~700 °C에서 산화된다는 것입니다. 공기압 하에서 소성된 물질의 입자는 부유되어 연속적으로 움직이며 "끓는"("유동화된") 층을 형성합니다. 연소된 재료는 용광로의 문턱 위로 "흐릅니다". 배기 이산화황 가스는 먼지를 제거하여 황산 생산으로 보내집니다. 이 소성으로 산화 강도가 급격히 증가합니다. 생산성은 다단로보다 몇 배 더 높습니다.

매트용 멜팅. 정광 매트의 제련은 분쇄된 액체 또는 기체 연료를 사용하는 연소로에서 가장 자주 수행됩니다. 이러한 용광로는 길이가 최대 40m, 너비가 최대 10m, 난로 면적이 최대 250m2이며 100톤 이상의 용융 재료를 수용할 수 있습니다. 퍼니스 작업 공간의 온도는 1500~1600 °C입니다.

녹을 때 주로 황화구리 Cu 2 S와 황화철 FeS로 구성된 합금인 용융 매트가 용광로 바닥에 점차적으로 축적됩니다. 일반적으로 Cu 20~60%, Fe 10~60%, S 20~25%를 함유합니다. 용융 상태(온도 -950~1050°C)에서 매트는 조동(blister)으로 가공됩니다.

정광은 전기로, 용광로 및 기타 방법으로도 제련됩니다. 전기로에서 기술적으로 진보된 제련(전류가 슬래그 층의 전극 사이를 통과함)은 높은 에너지 소비로 인해 적용이 제한되어 있습니다. 구리 및 황 함량이 높은 구리 덩어리 광석은 종종 수직형 공기 분사로에서 구리-황 제련을 거치게 됩니다. 충전물은 광석(또는 연탄), 코크스 및 기타 재료로 구성됩니다. 8~15% Cu로 제련된 린 매트는 25~4% Cu로 반복 제련하여 과잉 철을 제거하여 농축됩니다. 이 제련은 광석의 황 원소 중 최대 90%가 용광로 가스에서 회수되기 때문에 경제적으로 유리합니다.

물집 구리최대 100톤의 용융 질량을 갖는 메인 라이닝(마그네사이트)이 있는 수평 원통형 변환기(그림 2.4)에서 용융된 매트에 공기를 불어 넣어 녹입니다. 변환기는 지지 롤러에 설치되며 필요한 위치로 회전할 수 있습니다. 공기 분사 장치는 변환기를 따라 위치한 40-50개의 송풍구를 통해 공급됩니다.

용융된 매트가 변환기의 목을 통해 부어집니다. 이 경우 공기 통풍구가 침수되지 않도록 변환기가 회전됩니다. 모래(플럭스)는 목이나 특수 공압 장치를 통해 매트 표면에 적재되어 불어지는 동안 형성된 산화철을 슬래깅합니다. 그런 다음 송풍구가 용융 수위 아래에 있을 때 공기 분사 장치가 켜지고 변환기가 작업 위치로 전환됩니다. 무광택 밀도(5g/cm3)가 현저히 낮습니다. 비중구리(8.9g/cm3). 따라서 제련 과정에서 동 제련에 맞게 설계된 전로 용량을 전부 사용할 때까지 여러 차례에 걸쳐 매트를 첨가하게 됩니다. 송풍은 최대 30시간 동안 계속됩니다. 매트에서 조동을 제련하는 과정은 두 기간으로 나뉩니다.

첫 번째 기간에서는 FeS가 반응에 따라 공기 분사 산소에 의해 산화됩니다.

2FeS + ZO 2 = 2FeO + 2SO 2 + Q.

생성된 산화철 FeO는 실리카 SiO 2 플럭스로 슬래그됩니다.

2FeO + SiO 2 = SiO 2 ∙2FeO + Q.

필요에 따라 생성된 철 슬래그가 목을 통해 배출되고(컨버터를 회전하여) 새로운 무광택 부분이 추가되며 플럭스가 추가되고 분사가 계속됩니다. 첫 번째 기간이 끝날 무렵 철분은 거의 완전히 제거됩니다. 무광택은 주로 Cu 2 S로 구성되며 최대 80%의 구리를 함유합니다.

슬래그에는 최대 3%의 Cu가 포함되어 있으며 무광택 제련에 사용됩니다.

두 번째 기간에는 반응이 일어나기 위한 유리한 조건이 만들어집니다.

2Cu 2 S + ZO 2 = 2Cu 2 O + 2SO 2 +Q;

Cu 2 S + 2Cu 2 O = 6Cu + SO 2 - Q,

구리 감소로 이어집니다.

변환기에서 용융된 결과, 부풀린 구리가 얻어집니다. 1.5~2%의 불순물(철, 니켈, 납 등)이 포함되어 있어 기술적 요구에 사용할 수 없습니다. 구리 제련은 전로에서 목을 통해 방출되어 주조 기계에 부어 잉곳(총검)이나 슬래브에 부어 정련을 위해 보내집니다.

구리 정제(불순물 정화)는 화재 및 전해 방법을 사용하여 수행됩니다.

내화 정제는 최대 400톤 용량의 용광로에서 수행됩니다. 그 본질은 아연, 주석 및 기타 불순물이 구리 자체보다 더 쉽게 산화되고 산화물 형태로 제거될 수 있다는 사실에 있습니다. 정제 과정은 산화와 환원의 두 가지 기간으로 구성됩니다.

안에 산화성의이 기간에는 구리가 녹는 동안 불순물이 이미 부분적으로 산화되었습니다. 완전히 녹은 후 산화를 가속화하기 위해 구리에 공기를 불어 넣어 액체 금속에 담근 강철 튜브를 통해 구리를 공급합니다. 일부 불순물의 산화물(SbO 2, PbO, ZnO 등)은 용광로 가스로 쉽게 승화 및 제거됩니다. 불순물의 다른 부분은 슬래그(FeO, Al 2 O 3, SiO 2)로 변하는 산화물을 형성합니다. 금과 은은 산화되지 않고 구리에 용해된 상태로 유지됩니다.

이 제련 기간 동안 4Cu + O 2 = 2Cu 2 O 반응에 따라 구리 산화도 발생합니다.

작업 강장제기간은 구리의 탈산, 즉 Cu 2 0의 환원과 금속의 탈기입니다. 이를 수행하기 위해 산화 슬래그를 완전히 제거합니다. 욕조 표면에 층을 붓습니다. 숯, 금속을 산화로부터 보호합니다. 그런 다음 소위 구리 놀림이 수행됩니다. 먼저, 젖은 기둥과 건조한 기둥을 용융 금속에 담급니다. 목재를 건식 증류하면 수증기와 기체 탄화수소가 방출되어 금속을 격렬하게 혼합하여 용해된 가스를 제거하는 데 도움이 됩니다(밀도를 높이기 위해).

기체 탄화수소는 예를 들어 4Cu 2 O + CH 4 = 8Cu + CO 2 + 2H 2 O 반응(가단성에 대한 놀림)을 통해 구리를 탈산합니다. 정제된 구리에는 0.3~0.6%의 Sb 및 기타 유해한 불순물이 포함되어 있으며 때로는 최대 0.1%(Au + Ag)까지 포함되어 있습니다.

완성된 구리는 용광로에서 방출되어 압연을 위한 잉곳에 부어지거나 후속 전해 정련을 위해 양극판에 부어집니다. 소결 후 구리의 순도는 99.5~99.7%입니다.

전해정제가장 순수하고 최고 품질의 구리를 보장합니다. 전기분해는 철근 콘크리트와 목재로 만들어지고 내부에 시트 납이나 비닐 플라스틱이 늘어선 욕조에서 수행됩니다. 전해질은 황산구리(CuSO4)와 황산의 용액으로 60...65°C로 가열됩니다. 양극은 정제된 구리로 주조된 1x1m, 40...50mm 두께의 판입니다. 전해 구리로 만들어진 얇은 시트(0.5~0.7mm)가 음극으로 사용됩니다.

양극과 음극은 욕조에 교대로 배치됩니다. 하나의 욕조에 최대 50개의 양극이 배치됩니다. 전기분해는 2~3V의 전압과 100~150A/m 2 의 전류 밀도에서 수행됩니다.

건너뛸 때 직류양극은 점차적으로 용해되고, 구리는 Cu 2+ 양이온의 형태로 용액이 됩니다. 음극에서는 Cu 2+ +2e → Cu 양이온이 방출되고 금속 구리가 방출됩니다.

양극판은 20~30일 안에 용해됩니다. 음극은 10~15일에 걸쳐 질량이 70~140kg으로 증가한 다음 욕조에서 제거되고 새 것으로 교체됩니다.

음극에서 전기분해하는 동안 수소가 방출되어 구리에 용해되어 금속이 부서지게 됩니다. 그 후, 음극동을 제련로에서 녹여 잉곳에 부어 시트, 선재 등을 생산합니다. 이를 통해 수소가 제거됩니다. 음극동 1톤당 전력소비량은 200~400kW·h이다. 전해동은 순도 99.95%다. 불순물 중 일부는 슬러지 형태로 욕조 바닥에 침전되어 금, 은 및 기타 금속이 추출됩니다.