Рудно-термические печи

Рудно-термические печи (РТП) являются основными технологическими агрегатами в металлургии и химии, обладающими высокой единичной мощностью и относящимися ко второй категории по надежности электроснабжения. В РТП нагрев перерабатываемых материалов производится за счет теплоты, возникающей при протекании тока по электродам, шихте, электрической дуге и расплавленному материалу.

РТП в металлургии черных металлов применяются для получения ферросплавов - сплавов железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и др. Ферросплавы получают восстановлением оксидов соответствующих металлов, используя восстановители - углерод, кремний и алюминий.

В цветной металлургии в электропечах производится плавка медных концентратов, восстановительная плавка закиси никеля. В качестве восстановителя используются древесный уголь, кокс или каменноугольный коксик.

РТП в электротехнологии химических производств используются при получении фосфора. Основная часть (90%) полученного фосфора расходуется на производство фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, служит сырьем для производства кормовых и пищевых фосфатов, моющих средств.

Общими признаками РТП являются:

1. Удельное электрическое сопротивление шихты сильно меняется при повышении температуры. В холодном состоянии она не электропроводка, в расплавленном она представляет собой ионный раствор, проводимость которого также зависит от температуры и вещественного состава. Объем расплава и шихты, участвующих в проведении тока, меняется при изменении температуры. Это определяет возможность параллельного существования проводников разного рода - нелинейного активного сопротивления шихты и расплава и электрической дуги.

2. Температура преобразования шихты составляет 1200 - 2200 К, что определяет высокие удельные расходы электроэнергии на выпуск единицы продукции и наличие мощного энергетического хозяйства.

3. Непрерывный режим работы в течение 1-2 лет.

4. Электрический режим работы относительно спокоен (в отличие от ДСП): толчки тока и эксплуатационные короткие замыкания отсутствуют.

Разнообразие конструкций РТП вызвано многообразием и сложностью химического состава перерабатываемого сырья, а также большим ассортиментом производимой продукции. Представляется выделить пять типов и схем печей.

1. Бесшлаковые или малошлаковые (рис. 6.5) - получение ферросплавов, карбида кальция.

2. Многошлаковые процессы (рис. 6.6) - получение фосфора и др. РТП для этих процессов неподвижные с тремя или шестью электродами круглой или прямоугольной формы с выпуском через раздельные летки металлаи шлака.

3. Рафинировочные печи имеют подобную структуру рабочего пространства и отличаются периодичностью работы: загрузка - слив при наклоне печи.

4. Блок-процессы - получение электрокорунда, ферровольфрама. Ввиду высокой температуры расплава вылить его из печи не представляется возможным, он застывает на небольшой глубине и по мере подсыпки шихты и ее расплавления дугой происходит наращивание слитка. После заполнения ванну откатывают, остужают и блок извлекают для последующей разделки, дробления, резки алмазными пилами.

5. Выплавку огнеупоров целесообразно вести открытой дугой с постепенной подсыпкой шихты. С целью уменьшения науглероживания расплава необходимо выдерживать определенную длину дуги, покрывать боковую поверхность электродов обмазками, предотвращающими их осыпание в расплав и обгорание. Слив расплава производится периодически по мере наполнения печи.

В РТП применяются электроды трех видов, угольные, графитизированные и самоспекающиеся или прямоугольные.

Первичное напряжение печных трансформаторов составляет 6, 10 или 35 кВ.

При оценке энергетического баланса печи следует учитывать, что значительные потери энергии связаны с отходящими газами печи, которые при улавливании представляют ценные вторичные энергоресурсы. Наибольшие электрические потери (60-65%) приходятся на короткую сеть.

Для повышения коэффициента мощности печные установки снабжаются автоматически управляемыми компенсирующими устройствами.