A Vanyukov kemence egy autogén olvasztó kemence réz, réz-nikkel és réz-cink koncentrátumok feldolgozására. Az olvasztás a kemence salakos-matt fürdőjében történik, ahol intenzíven táplálják az oxigén-levegő keveréket . A kemence a folyékony pezsgőfürdőben lévő olvasztó egység egyik változata; analógja a vaskohászatban a Romelt kemence .
A technológiát Andrej Vladimirovics Vanjukov (1917-1986) szovjet kohász javasolta ; a folyamat fejlesztését a MISiS , Gipronickel , Gintsvetmet , Stalproekt intézetek és más erre szakosodott orosz szervezetek végezték.
A Vanyukov ipari kemencéket nikkel-szulfid-ércek, réz-, nikkel- és ólomkoncentrátumok olvasztására használják. Két kemence működik egy bányászati és olvasztó üzemben a Kazah Köztársaságban, Balkhash városában ; két kemence Norilszkban , Oroszországban ; két kemence Revda városában , Oroszországban; egy kétzónás kemence korábban Orsk városában , Oroszországban, egy kemence Almalik városában , Üzbegisztánban üzemelt.
Javasoljuk, hogy az olvasztási eljárást a Vanyukov kemencében (nem autogén változatban) használják ferronikkel olvasztására oxidált nikkelércekből , települési szilárd hulladékok feldolgozásához stb. esetek nem lépik túl az integrált laboratóriumi vizsgálatok körét.
A salakban exoterm reakciók mennek végbe a robbanás által folyamatosan bejuttatott oxigénnek köszönhetően . Az ezekben a reakciókban felszabaduló hő fenntartja a folyamathoz szükséges hőmérsékletet. Ennek eredményeként egy idő után a salakban lévő részecske hőmérséklete eléri a kemence átlaghőmérsékletét, és a felszínhez közeli salakfilm felmelegszik és cseppfolyósodik, ami a töltésrészecskék közötti kölcsönhatás kémiai reakcióinak felgyorsulásához vezet . és a salak. Amikor a réz nyersanyagok szulfid ásványainak olvadéka belép a fürdőbe, a réz-szulfidok disszociációja egymás után következik be, például:
CuFeS 2 \u003d 1/2 Cu 2 S + FeS + 1/4 S 2 FeS 2 \u003d FeS + 1/2 S 2 Cu 5 FeS 4 \u003d 5/2 Cu 2 S + FeS + 1/4 S 2A mészkő bomlása is előfordul :
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2Az alacsonyabb szulfidok (Cu 2 S, FeS) megolvadnak és matt cseppeket képeznek, és részben feloldódnak a salakban. Ha az olvadékhoz oxigéntartalmú robbantást vezetnek, a töltés és az olvadék komponensei oxidálódnak. A reakciók termodinamikai jellemzőinek megfelelően üzemanyag használatakor a töltés szénhidrogén komponensei „elsősorban” oxidálódnak:
C + O 2 \u003d CO 2 CH 4 + 2 O 2 \u003d CO 2 + 2 H 2 OA maradék oxigént a gázfázisú elemi kén , a matt vas-szulfidjai, valamint a salakban oldott vas- és réz-szulfidok oxidálására használják fel.
A gázfázisú termodinamikának megfelelően a CO 2 , H 2 O, SO 2 mellett bizonyos mennyiségben a nem teljes oxidációjú összetevőknek is jelen kell lenniük, például H 2 , CO, SO, S 2 , H 2 S stb. A gázfázisban lévő éghető komponensek tartalmát elsősorban a rendszer termodinamikai paraméterei – a komponensek aktivitása és a folyamat hőmérséklete – határozzák meg. Számos más reakció is fellép, például salakképződés és a FeO részleges oxidációja magnetitté. A vas-szulfidok, kén és redukálószerek jelenléte az olvadékban a fúvókazónában jó lehetőségeket teremt a magnetit redukciójára, az elemi kénes gázfázisú salak szulfidálása is lehetséges.
Az eljárás a réz-szulfid nyersanyag olvadékának salakfürdőben történő folyamatos olvasztása és oxidációja . A fürdőt oxigéntartalmú fúvással buborékoltatják . Az olvasztás során keletkezett matt a salakfürdő alsó részében lévő matt szifonon keresztül folyamatosan távolítják el a kemencéből.
A szulfidtöltet három töltőcsatornán keresztül jut a kemence olvadékfürdőjébe. A hideg töltet darabjait a kemencébe töltve forró, 1250-1600 °C hőmérsékletű folyékony salakba merítik. A folyékony salak megnedvesíti a töltet szilárd részecskéinek felületét, és olyan hőmérsékletre melegíti fel őket, amelyen intenzív fizikai és kémiai kölcsönhatások indulnak meg közöttük, aminek eredményeként végső olvadástermékek képződnek. Ezzel egyidejűleg a felszíntől kb. 0,5 m mélységben oxigéntartalmú robbantást juttatnak a salakolvadékba olvasztáshoz (ha szükséges a hőmérleghez, földgázhoz vagy folyékony tüzelőanyaghoz).
A robbantási oxigén és a földgáz kölcsönhatásba lép a salakkal, hőt termelve az exoterm reakciók következtében , és megteremti a szükséges redox körülményeket az olvadékban. A gázsugár sebessége a fúvóka kijáratánál 150-220 m/s. Az olvadék és a feldolgozott anyagok zárványainak gázkeverése felerősíti a kémiai és fizikai kölcsönhatásokat az olvadékfürdő cső feletti zónájában.
Az ilyen nagy gázsugár-előtolási sebességek stabil csatornakaraktereket biztosítanak a sugárnak a fúvóka kijáratától 100-400 mm távolságban. Továbbá a robbanógázok mozgása megszűnik csatorna jelleggel, és a sugár gázbuborékokká tör össze. A robbantási oxigén és az olvadék kémiai kölcsönhatása a csatorna falán, a gázbuborékok és az olvadékcseppek felületén megy végbe.
A fotovoltaikus kemence fúvós (buborékoló) zónája az a hely, ahol a fő fizikai és kémiai kölcsönhatások zajlanak - a töltéskomponensek oxidációja robbanás oxigén hatására, a kvarc és más tűzálló töltéskomponensek feloldódása, salak és matt képződés. A keletkező matt cseppek a fúvóka alatti zónába, majd az alsó matt fázisba kerülnek. A szulfidtöltés folyamatos áramlása a fúvóka zónába és a matt cseppek onnan történő kicsapódása esetén a buborékoló zónában salak-matt emulzió képződik bizonyos salak és matt arányú. Ebben az esetben az emulzióban a folytonos fázis salak, a diszpergált fázis pedig matt. A salakos-matt emulzió ~95 térfogat% salakból és ~5 térfogat% mattból áll. A kemence fúvós zónájában a salak-matt emulzió buborékoltatásával és erőteljes keverésével nagy hő- és tömegátadás érhető el. A fúvókazónába betöltött anyag gyorsan eloszlik a buborékoló zónában lévő salak teljes térfogatán. Ez az olvadéktermékek átlagos hőmérsékletének és összetételének gyors kiegyenlítődéséhez vezet a buborékoló zónában. A fúvókák tengelye alatt (fúvóka alatti zóna) a reakciók eredményeként keletkező folyadékfázisok külön rétegeket alkotnak, fajsúlyuk választja el egymástól. A folyékony fázisokat ezután külön kimeneti csatornákon keresztül ürítik ki. A töltet folyamatos olvadékba való betöltésénél, a kemencében a robbantásnál, valamint az olvadékok és gázok felszabadulásakor, a bemeneti paraméterek változatlanságával bizonyos időben állandó feltételek jönnek létre, amelyek meghatározzák a keletkező folyadék és gáz halmazállapotú összetételét. olvadás termékei. Számos tanulmány kimutatta, hogy ezek a feltételek nagyon közel állnak a termodinamikai egyensúly feltételeihez, ami elsősorban a Vanyukov-folyamat nagy fizikai-kémiai átalakulásának köszönhető.
A buborékos salak-matt emulzióban a töltés megolvadásának körülményei között a matt mennyisége kicsi - nem haladja meg az 5-8% -ot. A kis cseppek nagy valószínűséggel találkoznak, összeolvadnak, megnőnek, és elhagyják a cső feletti zónát. Így a nagy cseppek megsemmisülése és a vékony zárványok megnagyobbodása ahhoz a tényhez vezet, hogy a salak-matt emulzióban a matt fő mennyisége 100–500 μm méretű cseppekben található. Az ilyen cseppek nagy sebességgel ülepednek a cső alatti zónában.
A Vanyukov olvasztási folyamatban a töltet egy részét (legfeljebb a rakomány tömegének 2%-át) és a kis salakfoltokat a kipufogógázok a gázcsatornába viszik anélkül, hogy elérnék az olvadékmedencét.
Meg kell jegyezni, hogy a töltés részecskéi, amelyek a gázcsatorna mentén mozognak, a levegő szivárgásával oxidálódnak és szulfatizálódnak. Ezt elősegíti a gázok hőmérsékletének csökkenése a füstcső hosszában. Tehát, ha a hulladékhő-kazán porában a vegyületek körülbelül fele réz- és vas-szulfid, egy részük vas- és cink-oxid, és csak körülbelül egyharmada szulfátok, akkor az elektrosztatikus leválasztópor szinte teljes egészében szulfátok képviselik. kis arányú vas-oxidok.
A füstgázok hőmérséklete a gyógyszertárban 1100-1300 °C. A kipufogógázok kén-dioxid-tartalma a robbanás dúsítási fokától és a rézmatt összetételétől függ: minél nagyobb a robbanás oxigénben kifejezett dúsítási százaléka, és annál kisebb a réztartalom a mattban. , annál nagyobb a kén-dioxid koncentrációja a gázban. A kipufogógázokat le kell hűteni, és meg kell tisztítani a durva és finom portól, mielőtt a kénsavgyártásba kerülne.
Az olvasztási folyamat HP kemencében való lebonyolítása elválaszthatatlan a HP komplexumot alkotó rendszerek folyamatos működésétől; töltésellátó rendszerek, oxigéntartalmú robbantási és földgázellátás, kemence kazettás elemeinek hűtése, olvasztási termékek - salak, matt és technológiai gázok - folyamatos eltávolítása, technológiai gázok tisztítása, hűtése és hasznosítása, elszívás, rendszerek. A kemence minden keszson elemét újrahasznosított, kémiailag tisztított vízzel hűtik 1000 m³/h mennyiségig, a keszonok és fúvókák bemeneténél 0,6 MPa nyomáson.
A fotovoltaikus kemencekomplexum különféle tüzelőanyagok fogyasztásával működik: szén és földgáz technológiai igényekre, valamint matt- és salakos szifonok fűtésére, fűtőcsatornák matt- és salakadagolásra. A fő tüzelőanyag a földgáz.
A PV kemence több csomópontból áll:
A kemence téglalap alakú munkatere vízhűtéses keszonokból és tűzálló anyagokból készül. Az akna oldal- és végfala masszív, vízhűtéses réz keszzonokból van összeállítva, benne tekercsekkel. A kemence belseje felé néző keszonok felületén párkány alakul ki , amely megbízhatóan védi őket a magas hőmérséklettől és az eróziótól. A keszonok három magasságban vannak felszerelve. A kazettás heveder alatt a munkatér króm-magnezit téglából épült, samottbetéten. Az alsó szint caissonjaiban az aljától 2 ... 2,5 m magasságban lyukak vannak kialakítva a vízhűtéses lándzsák felszerelésére a robbanás, és szükség esetén széntartalmú tüzelőanyag (földgáz, fűtőolaj vagy szénpor) ellátására. rajtuk keresztül is szállítják.
A PV kemence mindkét oldalán két sor fúvókával van felszerelve. Az oxigénnel dúsított levegőt az alsó lándzsasoron keresztül szállítják a földgázzal együtt. A fúvókák második sora az olvadék folyékony állapotának fenntartását szolgálja, amikor a kemence több mint 10-20 órán át "forró készenléti állapotban" áll, és a technológiai gázok éghető összetevőinek utóégetésére szolgál. [egy]
A fúvókasor két vízszintesen elhelyezkedő zónára osztja a kemencefürdőt: a fúvós felett és a cső alatt. A fúvóka feletti zónában az olvadék-, töltés- és gázfázis intenzív keveredése megy végbe. Ennek köszönhetően a salak optimális összetétele a zóna teljes térfogatában megmarad, és a kvarc és a töltet egyéb komponensei gyorsan feloldódnak. A fúvóka alatti zónában a mozgó ömledékáram már nem keveredik, és megfelelő hőmérsékleti gradienseket, összetételt és egyéb paramétereket lehet kialakítani benne, hozzájárulva a salak kiürítéséhez és a nehezebb matt cseppek fokozatos leeresztéséhez. a kemence alja. A matt anyagot a sütő egyik végén található matt szifonon keresztül folyamatosan távolítják el. A végválasztó fal 490 mm magas túlfolyó csatornával rendelkezik, amely matt szifonnal köti össze a munkateret. A kemencében lévő matt szintje nem eshet 500 mm alá, hogy kizárja a salak bejutását a matt szifonba. A szifon résszerű ablakkal rendelkezik, amelyen keresztül a matt gázégőkkel felfűtött csúszdán keresztül jut be a keverőbe, ahol felhalmozódik és időszakonként salakos üstökbe kerül. Egy lyuk van a vészhelyzeti matt kioldáshoz.
A kemencéhez túloldalról egy salakos szifon csatlakozik, melynek elválasztó falában túlfolyócsatorna van kialakítva. A salakot egy fűtött kazettás túlfolyó csúszdán keresztül folyamatosan távolítják el egy 25 m³-es salaktároló tartályba, amely a salak felhalmozódásával időszakosan a vasúti salakszállító edényeibe kerül . A tárolótartály részben az olajteknő szerepét is betölti. Ezért körülbelül naponta egyszer 10 ... 12 tonna matt anyagot bocsátanak ki, amely ugyanolyan összetételű, mint a matt szifonból egy speciális fúrólyuk berendezésen keresztül.
A kemence teteje, valamint a matt és salakos szifonok vízhűtéses dobozszifonokból készülnek. A szalagtípus alapja vasbeton. Hőszigeteléséhez, mint általában, fektesse le a bélést. A munkatér kipufogógázai tűzálló téglákból készült függőleges téglalap alakú gázcsatorna mentén emelkednek fel. A gázcsatornához kazettás porkamra csatlakozik, amelyben a gázáramlás sebességének és irányának éles csökkenése miatt nagy porfrakciók és olvadékfröccsenések rakódnak le. Bejutnak a kamra bunkerrészébe, és ahogy felhalmozódnak, időnként egy csavarral kirakják őket a töltőosztály újrahasznosított szemetestartályába. A porkamrából a gázok a hulladékhő kazánba jutnak, majd ciklonos tisztítás után a kénsavgyártásba kerülnek. A keverék folyamatosan betöltődik az ívben lévő lyukakon keresztül, két független csomagtartó pályán keresztül. Az intenzív keverés eredményeként a kemencébe betöltött töltet egyenletesen oszlik el a buborékoló réteg teljes térfogatán.
| Kemencék | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fűtés | |||||||||||
| Fűtés és főzés | |||||||||||
| konyha | |||||||||||
| Ipari |
| ||||||||||