Конструктивные и технологические особенности установок купелирования типа «Купель-ТИТ»

М.П.Чайкин — директор ЗАО НПФ «ТермИТ»
А.А.Свидо — инженер-технолог ЗАО НПФ «ТермИТ»

В 1995 году была создана и поставлена горным предприятиям первая модель установки купелирования — «КупельТИТ.1». Оригинальная конструкция колпаковой печи с вращающимся подом позволила выравнять условия процесса купелирования в каждой из загруженных капелей и существенно повысить качество анализов по сравнению с широко применявшимися на производстве муфельными печами, мало приспособленными для процесса купелирования. Однако установка получилась достаточно дорогой и сложной в эксплуатации, в связи с чем их производство было приостановлено. Вместе с тем эксплуатация поставленных в лаборатории золотодобывающих предприятий установок «ТИТ.1» успешно продолжалась до последнего времени.

Для установки купелирования «Купель-ТИТ.2» была выбрана иная конструкция печи. Основным узлом установки стала электропечь с выдвижным подом, имеющим прямоугольное углубление для двухрядной установки не более 12 капелей диаметром 48 мм. Подача воздуха в камеру печи осуществляется через горизонтальный зазор между камерой и подом за счет частичного подключения печи к местной вентиляционной системе. Для обеспечения нормальной работы установки производительность местной вентиляции должна составлять 1000 м3/час. Конструкция печи позволяет легко работать на установке в просмотровом режиме (наблюдать за процессом купелирования на каждой капели) и с частичной или полной выгрузкой капелей в любой момент процесса купелирования при сохранении достаточно высоких метрологических характеристик для массового производства анализов. Качество купелирования в установке достигается за счет снижения влияния «топографического» фактора по сравнению с часто используемыми на производстве муфельными электропечами.

Рис 1. Один из первых вариантов «ТИТ.3» в Центральной ГИПН (г. Москва)

В 2000 году НПФ «ТермИТ» по заказу Российской государственной пробирной палаты приступила к разработке установки для купелирования с контролируемым воздушным потоком. Созданию печи предшествовал всесторонний анализ стадий процесса купелирования, влияющих факторов, требований к техническим и эксплуатационным параметрам, был учтен опыт и пожелания аналитиков. При конструировании печи особое внимание уделялось равномерности распределения температур в рабочем объеме печи. Результатом работ стало создание установки купелирования «Купель-ТИТ.3» с принудительным контролируемым потоком воздуха, позволяющим регулировать процесс купелирования.

Испытания первой печи «КупельТИТ.3» были проведены в химической лаборатории Центральной государственной инспекции пробирного надзора (ЦГИПН), г. Москва. Целью испытаний являлось выяснение равномерности поправок (топографического фактора) при купелировании чеков. В ходе испытаний купелировали чеки на сплавы ЗлСрМ 585-80, загружая одновременно по 16 капелей (4 ряда по 4 капели). Результаты испытаний показали, что купелирование во всех капелях заканчивается одновременно, и наблюдается сходимость поправок на чек во всех рядах, что свидетельствует о выравнивании условий купелирования в пространстве печи. По замерам температуры над капелями, установленными по всей поверхности пода печи, что разброс температуры между двумя капелями в любом ряду печи составляет не более 0,3-0,5 % (Лысякова и др., 2005).

Установка купелирования «КупельТИТ.3» включает в себя колпаковую электропечь, систему принудительной подачи воздуха в рабочую камеру печи, механизм перемещения камеры нагрева, систему отвода и вентиляции технологических газов, блок питания и автоматического управления главными параметрами процесса купелирования: температурой и подачей окислителя, а также систему тепловой и экологической защиты оператора.

Основным узлом электропечи является цилиндрическая камера, состоящая из двух поверхностей, в зазоре между которыми размещаются капели. На неподвижной подине печи возможно размещение в два ряда 12 капелей с внешним диаметром 48 мм (при анализе рудных и геологических проб) либо 32-х капелей с внешним диаметром 30 мм (при анализе ювелирных сплавов и т.п.). Верхняя часть печи имеет возможность поворота относительно горизонтальной оси.

Рис 2. Одновременное завершение процесса купелирования в печи «ТИТ.3» (пусковые испытания в ОАО «Хайбуллинская ГК», используется капель «КАМА-17» для рудных и геологических проб).

Технологический процесс идет при принудительном снабжении камеры нагрева окислителем. Подача воздуха и регулирование его потока в рабочей зоне осуществляется через вертикальную систему воздуховодов с помощью специально разработанного для «Купель-ТИТ.3» регулятора «VENT-1». Температура процесса в технологическом пространстве печи контролируется заданной оператором программой с помощью регулятора ПТ-200.

Установка изготавливается как в правостороннем, так и в левостороннем исполнении, которое определяется стороной обслуживания электропечи при пуско-наладочных и ремонтных работах. Блок питания и управления встроен в нижнюю часть конструкции специального вытяжного шкафа. Электропечь связана с рабочим столом шкафа посредством системы отвода технологических газов. Патрубок вывода технологических газов смонтирован в области зоны подсоединения вытяжного шкафа к местной вытяжной системе. Для обеспечения нормальной работы установки производительность местной вентиляции должна составлять не менее 1000 м³/час. Установку отличает высокое качество купелирования и воспроизводимость результатов анализа за счет новых возможностей управления условиями купелирования и равномерности температурного поля в рабочей зоне. К особым достоинствам следует также отнести комфортность обслуживания за счет тепловой и экологической безопасности оператора, высокий эксплуатационный ресурс. Ресурсные испытания показали высокую стойкость нагревателей и футеровки печи. При этом цикл купелирования на установке «ТИТ.3» при массе веркблея 30 г не превышает 25-30 минут.

По результатам испытаний в ЦГИПН установка для купелирования «Купель-ТИТ.3» рекомендована для оснащения пробирных лабораторий. Для региональных инспекций пробирного надзора Российской пробирной палаты было приобретено 11 установок «Купель-ТИТ.3» в двух вариантах исполнения — на 32 и на 16 капелей с внешним диаметром 30 мм. С 2002 года начались поставки «ТИТ.3» в составе комплекса оборудования для пробирных лабораторий геологоразведочных и горно-металлургических предприятий (на 12 капелей с внешним диаметром 48 мм).

В течение первых лет эксплуатации установки «Купель-ТИТ.3», в сотрудничестве с ведущими специалистами пробирных лабораторий предприятий, в ее конструкцию были внесены некоторые изменения. Был расширен диапазон регулирования режима воздушного потока и модернизирована система принудительной подачи воздуха, включая подовую плиту, в результате чего улучшился воздухообмен в камере печи и увеличился рабочий ресурс футеровки. Все это положительным образом сказалось не только на качестве получаемых результатов, но и на времени купелирования, которое сократилось примерно на 10-12%.

В настоящее время НПФ «Термит» ведет работу еще над несколькими перспективными моделями оборудования.

В.И.Лысякова, В.И.Черемисин, М.П.Чайкин. Установка «Купель-ТИТ.3» — новое прогрессивное оборудование для производства пробирного анализа / Седьмая международная конференция «Золотодобывающая промышленность России. Состояние и перспективы развития» // Сборник докладов. Москва, ВВЦ, 2005 г.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (4)/февраль 2009 г.