Применение пламенных, ванных отражательных печей при плавке материалов, содержащих благородные металлы
0
521
0
0
Ю.А. Миклин — главный инженер АО «ЗКМ».
Н.А. Миклин — генеральный директор АО «ЗКМ».
А.В. Никольский — коммерческий директор АО «ЗКМ».
Д.Ю. Миклин — главный инженер ООО «Лайн Тур».
Э.В. Виноградов — главный конструктор ЗАО «ЗКМ».
Место, занимаемое пламенными печами в технологических цепочках переработки концентратов и промпродуктов, содержащих золото и серебро
Известно, что для плавки концентратов, промпродуктов и лигатур, содержащих платиноиды, применяют дуговые и индукционные печи. Для температур ниже 1350°С целесообразно использовать электропечи и пламенные печи. Часто переработку золотой головки и концентратов с содержанием золота и серебра более 3–4 % технологически и экономически эффективно проводить в электропечах или пламенных печах непрямого нагрева с применением экранированных труб из карбида кремния (SiC) или нитрида кремния (SiN), при этом теплоносителями являются: природный газ, дизтопливо, маслоотработка, мазут, а в ряде случаев углевоздушная пыль.
Коэффициент тепловой передачи от нагревателей у таких печей на 15–20 % ниже, чем у печей с устройствами прямого нагрева (с открытым пламенем), к тому же стоимость экранов высокая.
При содержании золота в материалах 0,3–3 % (3–30 кг/т) наиболее технологичной и экономичной является бесколлекторная, накопитальная плавка в пламенных печах прямого нагрева с рекуператорами рабочего воздуха (нагревом воздуха до 450°С). Косвенный (непрямой) нагрев с рекуперативными горелками обходится значительно дороже.
При содержании золота 0,01–0,3 % (0,1–3,0 кг/т) продуктивна коллекторная, накопитальная плавка в печах прямого нагрева с рекупраторами рабочего воздуха. В качестве коллекторов чаще всего применяют окись меди (CuО), закись меди (Сu2О), глет (PbО).
Производительность пламенных печей
При бесколлекторной накопитальной плавке при объеме ванны печи под расплав в 100 дм3 на подине коллектируется с учетом извлечения не менее 95 % (0,180 ÷ 1,8 кг) золотой лигатуры с пробностью 82–87 %. При пяти накоплениях (пяти сливах на шлак и соответственно пяти догрузках шихты) до 0,9–9 кг золотой лигатуры.
При коллекторной накопитальной плавке при объеме ванны печи под расплав в 100 дм3 на подине коллектируется с учетом извлечения не менее 95 % (0,15 ÷ 4,5 кг) золотой лигатуры с пробностью 18–22 %. При десяти накоплениях (десяти сливах на шлак и соответственно десяти догрузках шихты) до 1,5–45 кг золотой лигатуры.
Табл. 1. Пламенные, ванные, отражательные печи с горелками на ДТ или на природном газе
Рабочая поверхность шлакового пояса, свода и подины, выложенная указанными огнеупорами, позволяет выдерживать межремонтные интервалы при непрерывной эксплуатации печи до 35 суток.
В качестве теплоизоляционных материалов по параметрам: термостойкость/термопрочность/цена — положительно зарекомендовали следующие материалы:
Капитальные и эксплуатационные затраты у печей небольшие, если применяются котельные горелки. Но такие горелки должны иметь устройство вдвигания и выдвигания в печь. Раструбы у таких горелок работают при температурах до 900°С. При выключенном дутье материалы раструба, форсунки, распылителя и запальника очень быстро разрушаются, если горелка вдвинута в печь. Сильнейшими коррозионными агентами являются шихтовочные возгоны. Поэтому при загрузке шихты, шуровке, выдержке и сливе расплава горелка должна быть выдвинута из тела печи.
Вместе с тем двадцатипятилетний опыт применения котельных горелок показал их экономичность. Лучше всего зарекомендовали себя горелки фирмы Benton (Швеция) и Weishaupt (Германия).
В настоящее время осуществляется перевооружение печей на печные горелки прямого нагрева с внешними рекуператорами при нагреве рабочего воздуха до 450°С.В разработке — применение горелок с плоским пламенем, которые позволяют увеличить тепловой КПД горелок на 12–15 % по сравнению с горелками короткофокусными и длиннофокусными. Применение таких горелок позволяет также снизить пылеунос на 7–8 % и такой параметр для печи, как время отстаивания шлаков, доведя их до 30–40 минут.
Прорабатывается использование установок, прежде всего обжиговых, с горелками на пылеугольновоздушной смеси. Применение в качестве теплоносителя пулеугольновоздушной смеси актуально для рабочих площадок, к которым затруднительно подвести (обеспечить) электропитание, природный газ или дизельное топливо.
Питание печей шихтой
На удивление, но наибольшая производительность труда на серии печей объемом ванны под расплав до 130 дм3 получена при ручной загрузке и перемешивании. Применение подвесных электромеханических шнековых погрузчиков приводит к увеличению операционного времени обслуживания печи и расширению рабочей зоны обслуживания.
Плавка
При плавке различных золотосодержащих концентратов максимальная температура расплава достигает 1200–1350°С. Температура слива шлака (лигатуры) не ниже 1170°С.
Регулирующая термопара устанавливается в зоне шлакового пояса. Показывающие термопары — в центральной части свода печи и на выходе топочных газов из ванны в боров.
Процесс плавки делится на следующие интервалы:
Удивительно, но пооперационная рентабельность плавок при ручном обслуживании и соответствующей организации труда высокоположительна.
Слив на шлак и на металл
Многолетняя эксплуатация пламенных ванных отражательных печей показала, что максимальное число сливов на шлак достигает 5–6. При этом общее время проплава на металл у печи с объемом ванны до 130 дм3 составляет одну рабочую смену (12 часов), включая аварийные остановки.
Наиболее продуктивно использовать не прямую или кольцевую разливочную машину, а комплект из 3–4 изложниц с прибылями на ручных тележках. Материал изложниц и прибылей малоуглеродистая сталь (Сталь 3).
Шлак отделяют от слитка с применением ручных ударных инструментов после охлаждения их в течение 1–1,5 часов. Слив проводят в печном песочнике. Охлаждение, отделение шлака от лигатуры и ручное дробление шлака в разделочном песочнике.
Вывоз шлака на шлаковый двор, а слитков на склад проводится с применением электрокаров.
Можно заметить, что авторы делают значительный акцент на применение ручного труда, действительно, это имеет место, но это касается только основных операций в рабочей зоне плавильной печи. Механизация и автоматизация процессов плавки крайне затруднительны при таких сравнительно небольших массогабаритных размерах печей.
Все вспомогательные операции: подвоз концентратов и флюсов, их разгрузка, дробление, измельчение, взвешивание, перемешивание шихты, вывоз шлаков и их хранение, отбор представительных проб — требуют механизации и автоматизации труда.
Кристаллизацию возгонов, их дробление, измельчение, представительный пробоотбор, операции пылегазоочистки целесообразно оформлять с применением высокоавтоматизированного и механизированного оборудования.
Авторы приглашают к сотрудничеству руководителей и специалистов, работающих в артелях, на рудниках, ЗИФах, в научно-технологических центрах и на аффинажных предприятиях к сотрудничеству по внедрению в технологические цепочки пламенных, ванных отражательных печей.
АО «Заводская компания металлов»,
Москва
Телефоны: +7 (499) 241-07-59,
+7 (916) 035-00-63,
E-mail: 035006@inbox.ru
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (31)/март 2016 г.
Н.А. Миклин — генеральный директор АО «ЗКМ».
А.В. Никольский — коммерческий директор АО «ЗКМ».
Д.Ю. Миклин — главный инженер ООО «Лайн Тур».
Э.В. Виноградов — главный конструктор ЗАО «ЗКМ».
Место, занимаемое пламенными печами в технологических цепочках переработки концентратов и промпродуктов, содержащих золото и серебро
Известно, что для плавки концентратов, промпродуктов и лигатур, содержащих платиноиды, применяют дуговые и индукционные печи. Для температур ниже 1350°С целесообразно использовать электропечи и пламенные печи. Часто переработку золотой головки и концентратов с содержанием золота и серебра более 3–4 % технологически и экономически эффективно проводить в электропечах или пламенных печах непрямого нагрева с применением экранированных труб из карбида кремния (SiC) или нитрида кремния (SiN), при этом теплоносителями являются: природный газ, дизтопливо, маслоотработка, мазут, а в ряде случаев углевоздушная пыль.
Коэффициент тепловой передачи от нагревателей у таких печей на 15–20 % ниже, чем у печей с устройствами прямого нагрева (с открытым пламенем), к тому же стоимость экранов высокая.
При содержании золота в материалах 0,3–3 % (3–30 кг/т) наиболее технологичной и экономичной является бесколлекторная, накопитальная плавка в пламенных печах прямого нагрева с рекуператорами рабочего воздуха (нагревом воздуха до 450°С). Косвенный (непрямой) нагрев с рекуперативными горелками обходится значительно дороже.
При содержании золота 0,01–0,3 % (0,1–3,0 кг/т) продуктивна коллекторная, накопитальная плавка в печах прямого нагрева с рекупраторами рабочего воздуха. В качестве коллекторов чаще всего применяют окись меди (CuО), закись меди (Сu2О), глет (PbО).
Производительность пламенных печей
При бесколлекторной накопитальной плавке при объеме ванны печи под расплав в 100 дм3 на подине коллектируется с учетом извлечения не менее 95 % (0,180 ÷ 1,8 кг) золотой лигатуры с пробностью 82–87 %. При пяти накоплениях (пяти сливах на шлак и соответственно пяти догрузках шихты) до 0,9–9 кг золотой лигатуры.
При коллекторной накопитальной плавке при объеме ванны печи под расплав в 100 дм3 на подине коллектируется с учетом извлечения не менее 95 % (0,15 ÷ 4,5 кг) золотой лигатуры с пробностью 18–22 %. При десяти накоплениях (десяти сливах на шлак и соответственно десяти догрузках шихты) до 1,5–45 кг золотой лигатуры.
Рис. 1. Массогабаритные размеры пламенных отражательных печей, выпускаемых АО «Заводская компания металлов»
Геометрия ванны
Массогабаритные размеры пламенных отражательных печей, выпускаемых АО «Заводская компания металлов» в течение 25 лет, приведены в таблице 1 и на рисунке 1.
Тип печи |
Объем ванны под расплав, дм3 |
Размеры, м | Вес, кг | ||
а | b | c | |||
ПлВГ-30ДГ | 30 | 1,7 | 1,6 | 1,8 | 1700 |
ПлВП-50ДГ | 50 | 2,5 | 2,3 | 2,1 | 2500 |
ПлВП-100ДГ | 100 | 3,0 | 2,8 | 2,4 | 4100 |
ПлВП-130ДГ | 130 | 3,4 | 3,2 | 2,6 | 4800 |
Геометрия ванны (рис. 2) представляет собой перевернутую четырехгранную пирамиду с прямоугольником в основании. Длина ванны в 3,0–3,5 раза превосходит ширину. Объем пространства над расплавом в 3,8 раза больше объема ванны, занимаемой расплавом.
Рис. 2. Геометрия печей серии ПлВП 30 ÷ 130 ДГ
Кладка ванны, стенок и свода
Наиболее лучшие показатели по термостойкости и термопрочности при плавке золотосодержащих концентратов, шламов, цементационных осадков, пылей электрофильтров, промпродуктов гравитации показали огнеупоры на основе корунда, формованные высококорундовые изделия по ГОСТ 8691-73 марок:
- для сводов и шлакового пояса марки КФ;
- для подины марки КГФ.
Рабочая поверхность шлакового пояса, свода и подины, выложенная указанными огнеупорами, позволяет выдерживать межремонтные интервалы при непрерывной эксплуатации печи до 35 суток.
В качестве теплоизоляционных материалов по параметрам: термостойкость/термопрочность/цена — положительно зарекомендовали следующие материалы:
- для термостенок — ШЛ-08 и Duraboard-140 zk;
- для прокладок между полками свода и ванны Durablanket Z (δ=13 мм);
- для прокладок между фланцами горелок и корпусом печи, а также для герметизации взрывного люка Durablanket S (δ=38 мм).
Капитальные и эксплуатационные затраты у печей небольшие, если применяются котельные горелки. Но такие горелки должны иметь устройство вдвигания и выдвигания в печь. Раструбы у таких горелок работают при температурах до 900°С. При выключенном дутье материалы раструба, форсунки, распылителя и запальника очень быстро разрушаются, если горелка вдвинута в печь. Сильнейшими коррозионными агентами являются шихтовочные возгоны. Поэтому при загрузке шихты, шуровке, выдержке и сливе расплава горелка должна быть выдвинута из тела печи.
Вместе с тем двадцатипятилетний опыт применения котельных горелок показал их экономичность. Лучше всего зарекомендовали себя горелки фирмы Benton (Швеция) и Weishaupt (Германия).
В настоящее время осуществляется перевооружение печей на печные горелки прямого нагрева с внешними рекуператорами при нагреве рабочего воздуха до 450°С.В разработке — применение горелок с плоским пламенем, которые позволяют увеличить тепловой КПД горелок на 12–15 % по сравнению с горелками короткофокусными и длиннофокусными. Применение таких горелок позволяет также снизить пылеунос на 7–8 % и такой параметр для печи, как время отстаивания шлаков, доведя их до 30–40 минут.
Прорабатывается использование установок, прежде всего обжиговых, с горелками на пылеугольновоздушной смеси. Применение в качестве теплоносителя пулеугольновоздушной смеси актуально для рабочих площадок, к которым затруднительно подвести (обеспечить) электропитание, природный газ или дизельное топливо.
Питание печей шихтой
На удивление, но наибольшая производительность труда на серии печей объемом ванны под расплав до 130 дм3 получена при ручной загрузке и перемешивании. Применение подвесных электромеханических шнековых погрузчиков приводит к увеличению операционного времени обслуживания печи и расширению рабочей зоны обслуживания.
Плавка
При плавке различных золотосодержащих концентратов максимальная температура расплава достигает 1200–1350°С. Температура слива шлака (лигатуры) не ниже 1170°С.
Регулирующая термопара устанавливается в зоне шлакового пояса. Показывающие термопары — в центральной части свода печи и на выходе топочных газов из ванны в боров.
Процесс плавки делится на следующие интервалы:
- интервал нагрева шихты до заданной температуры;
- интервал плавки (варки шлака) в течение 10–30 минут при обязательном ручном перемешивании всего расплава, — чем достигается равномерная температура во всем расплаве и его гомогенность;
- интервал перегрева расплава до максимальной температуры (работа горелки на 2 или 3 ступенях);
- выдержка расплава при 1200– 1350°С в течение 30–45 минут (работа горелки на 1 ступени, на минимальной тепловой мощности);
- интервал отбора пробы шлака с целью оценки его жидокотекучести (обычно 2–3 минуты);
- интервал слива шлака или шлака с расплавом лигатуры (сплава).
Удивительно, но пооперационная рентабельность плавок при ручном обслуживании и соответствующей организации труда высокоположительна.
Слив на шлак и на металл
Многолетняя эксплуатация пламенных ванных отражательных печей показала, что максимальное число сливов на шлак достигает 5–6. При этом общее время проплава на металл у печи с объемом ванны до 130 дм3 составляет одну рабочую смену (12 часов), включая аварийные остановки.
Наиболее продуктивно использовать не прямую или кольцевую разливочную машину, а комплект из 3–4 изложниц с прибылями на ручных тележках. Материал изложниц и прибылей малоуглеродистая сталь (Сталь 3).
Шлак отделяют от слитка с применением ручных ударных инструментов после охлаждения их в течение 1–1,5 часов. Слив проводят в печном песочнике. Охлаждение, отделение шлака от лигатуры и ручное дробление шлака в разделочном песочнике.
Вывоз шлака на шлаковый двор, а слитков на склад проводится с применением электрокаров.
Можно заметить, что авторы делают значительный акцент на применение ручного труда, действительно, это имеет место, но это касается только основных операций в рабочей зоне плавильной печи. Механизация и автоматизация процессов плавки крайне затруднительны при таких сравнительно небольших массогабаритных размерах печей.
Все вспомогательные операции: подвоз концентратов и флюсов, их разгрузка, дробление, измельчение, взвешивание, перемешивание шихты, вывоз шлаков и их хранение, отбор представительных проб — требуют механизации и автоматизации труда.
Кристаллизацию возгонов, их дробление, измельчение, представительный пробоотбор, операции пылегазоочистки целесообразно оформлять с применением высокоавтоматизированного и механизированного оборудования.
Авторы приглашают к сотрудничеству руководителей и специалистов, работающих в артелях, на рудниках, ЗИФах, в научно-технологических центрах и на аффинажных предприятиях к сотрудничеству по внедрению в технологические цепочки пламенных, ванных отражательных печей.
АО «Заводская компания металлов»,
Москва
Телефоны: +7 (499) 241-07-59,
+7 (916) 035-00-63,
E-mail: 035006@inbox.ru
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (31)/март 2016 г.