SU1492488A1 - Method of protecting hollow electrodes in ore smelting furnaces - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химической и рудной электротермии, а именно к эксплуатации руднотермических печей с полыми электродами дл  выплавки ферросилици , монокорунда, электротермической переработки фосфогипса. Целью изобретени   вл етс  снижение удельного расхода электрода и энергетических затрат. В полость электродов в дополнение к инертному газу ввод т серу в количестве 1,2-4,0% от массы проплавл емой шихты или пирит. За счет создани  вокруг каждого электрода серосодержащей газовой среды, инертной по отношению к материалу электрода, удельный расход электрода уменьшаетс  на 45%, а сгорание серы в объеме шихты позвол ет снизить расход электроэнергии на 25%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.The invention relates to chemical and ore electrothermia, namely to the operation of ore-thermal furnaces with hollow electrodes for the smelting of ferrosilicon, mono-corundum, and the electrothermal processing of phosphogypsum. The aim of the invention is to reduce the specific consumption of the electrode and energy costs. In addition to inert gas, sulfur is introduced into the cavity of the electrodes in the amount of 1.2-4.0% of the weight of the charge to be melted or pyrite. By creating a sulfur-containing gaseous environment around each electrode, inert with respect to the electrode material, the specific electrode consumption is reduced by 45%, and the combustion of sulfur in the bulk of the charge reduces power consumption by 25%. 1 hp ff, 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к химической и рудной электротермии, конкретно к эксплуатации руднотермических печей с полыми электродами дл  вьтлавки ферросилици , монокорунда, электротермической переработки фосфогипса.The invention relates to chemical and ore electrothermal conditions, specifically to the operation of ore-thermal furnaces with hollow electrodes for melting ferrosilicon, mono-corundum, and electrothermal processing of phosphogypsum.

Цель изобретени  - снижение удельного расхода электрода и энергетических затрат.The purpose of the invention is to reduce the specific consumption of the electrode and energy costs.

В полость электродов ввод т дополнительно к инертному газу серу в количестве 1,2-4,0% от массы проплавл емой шихты или пирит.In addition to the inert gas, sulfur is introduced into the cavity of the electrodes in the amount of 1.2-4.0% by weight of the charge to be melted or pyrite.

В результате введени  в полость электрода серосодержащего материала вокруг электрода создаетс  серосодержаща  газова  среда, инертна  по отношению к материалу электрода и с высокой плотностью паров относительно других газовых сред.As a result of the introduction of a sulfur-containing material into the electrode cavity, a sulfur-containing gaseous medium is created around the electrode, inert with respect to the electrode material and with a high vapor density relative to other gaseous media.

Высока  плотность устойчивость защитному слою паров серы у торца электрода, тогда как подача в эту зону СН, СО или азота приводит к быстрому удалению их в верхние зоны печи.High density resistance to a protective layer of sulfur vapor at the end of the electrode, while the supply of CH, CO or nitrogen to this zone leads to their rapid removal to the upper zones of the furnace.

В качестве источника паров серы используют элементарную серу, испар ющуюс  в зоне высоких температур, или пирит, который в зоне высоких температур диссоциирует по реакцииElemental sulfur evaporating in the high temperature zone or pyrite is used as a source of sulfur vapor, which dissociates in the high temperature zone by the reaction

2FeS - 2FeS + S .2FeS - 2FeS + S.

Испарение серы в дуге приводит к поглощению тепла и снижению температуры подэлектродного пространства, т.е. к снижению диспергирующего действи  дуги. Часть паров серы, окис- л к ца с  до 80 с вьщелением тепла.The evaporation of sulfur in the arc leads to the absorption of heat and a decrease in the temperature of the sub-electrode space, i.e. to reduce the dispersing effect of the arc. Part of sulfur vapors, oxide to ca with up to 80 s heat release.

4 Ф Ю4 F Yu

4four

00 0000 00

а также пирит, попавший в расплав и снижающий его температуру плавлени , привод т ,к сокращению удельного расхода электроэнергии. Пары серы защищают материал электрода от химического воздействи  атмосферы печи, особенно от воздействи  окислителейas well as pyrite that has entered the melt and lowers its melting point, leads to a reduction in the specific energy consumption. Sulfur vapors protect the electrode material from chemical exposure to the furnace atmosphere, especially from oxidizing agents.

ОABOUT

22

СО и SOj, Отход щие газы электКоличество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 35,0 г; расх электроэнергии 1,75 кВтч; расход се ры 40,0 г. Удельные расходы на 1 т серной кислоты снижаютс : электродаCO and SOj, Exhaust gases of electric quantity of the smelted charge 1 kg; electrode consumption 35.0 g; electricity consumption 1.75 kWh; Sulfur consumption 40.0 g. Specific consumption per 1 ton of sulfuric acid decreases: electrode

1515

ропечей либо тщательно очищаютс , ли- д на 13,6%; электроэнергии на 15,0%. бо при значительных концентраци х SOj перерабатываютс  на серную кислоту , т.е. создание серосодержащей газовой фазы вокруг электрода не соз дае дополнительных экологических трудностей.Ropechs are either thoroughly cleaned, lid by 13.6%; electricity by 15.0%. more, at significant concentrations, SOj are processed to sulfuric acid, i.e. The creation of a sulfur-containing gas phase around the electrode does not create additional environmental difficulties.

Оптимальной  вл етс  добавка серь в коли 1естве 1,2-4,0 мае.% от проплавл емой шихты. Увеличение массы добавки cBbmie 4,0 мае.% нерентабельно, так как не приводит к снижению расхода электрода. Снижение расхода элек- |Троэнергии обусловлено сгоранием паров серы с вьделением тепла в верхних зонах печи.The optimum is the addition of seri in the amount of 1.2-4.0% by weight of the melted mixture. The increase in the mass of the additive cBbmie 4.0 May.% Unprofitable, as it does not lead to a decrease in the consumption of the electrode. Reducing the consumption of electric power is caused by the combustion of sulfur vapor and heat generation in the upper zones of the furnace.

2020

2525

Пример З.В процессе плавк через полый электрод в токе азота п дают пирит.Example Z. In the process of melting through a hollow electrode in a stream of nitrogen p, pyrite is produced.

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 22,6 г; расход электроэнергии 1,62 кВтч; расхо пирита 75,0 г. Удельные расходы на 1 т серной кислоты снижаютс ; элект рода на 44,19%; электроэнергии на .The amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption of 22.6 g; electricity consumption 1.62 kWh; consumption of 75.0 g. Specific consumption per 1 ton of sulfuric acid is reduced; Electro sort by 44.19%; electricity on.

Пример 4. Плавка ферросили . В электродуговую печь засыпают шихту состава кварцит, кокс и желез на  стружка в соотношении 2:1:1. В процессе плавлени  через полый элек трод продуваютазот.Example 4. Melting ferros or. In an electric arc furnace, charge the mixture of quartzite, coke and glands on chips in the ratio of 2: 1: 1. In the process of melting through the hollow electrode, nitrogen is purged.

Расход серы менее 1,2 мас.% не , обеспечивает снижени  удельного расхода электрода относительно известного способа. Эти выводы сделаны на основании экспериментальной проверки г редлагаемого способа, которую осуществл ют в дуговой печи мощность 10 кВт с одним полым электродом.Sulfur consumption is less than 1.2 wt.% And does not reduce the specific consumption of the electrode relative to a known method. These conclusions are made on the basis of experimental verification of the proposed method, which is carried out in an arc furnace with a power of 10 kW with one hollow electrode.

Серосодержащие материалы в токе азота подаютс  в печь сквозь полость в электроде непрерывно в соответствии с массой проплавл емой шихты. Соотнощение серы (пирита) и газа обусловлено равномерной и непрерывной подачей вместе с газом, оптимальный расход которого составл ет 7,5 л/мин. Продуктами плавки  вл ютс  шлак, содержащий силикаты кальци  - сырье дл  производства птако- портландцемента и сернистый газ - сырье дл  производства серной кислоты . Примеры опьп ных плавок представлены в таблице.Sulfur-containing materials in a stream of nitrogen are fed into the furnace through a cavity in the electrode continuously in accordance with the mass of the charge to be melted. The ratio of sulfur (pyrite) and gas is due to a uniform and continuous supply with the gas, the optimum flow rate of which is 7.5 liters / min. The smelting products are slag containing calcium silicates - a raw material for the production of pacotportland cement and sulfur dioxide - a raw material for the production of sulfuric acid. Examples of thermal melts are presented in the table.

Пример 1. В ходе плавки шихты через полость электрода продувают азот.Example 1. During the melting of the mixture through the cavity of the electrode purge nitrogen.

Количество проплавленной шихть 1 кг; расход электрода 40,5 г; расхо электроэнергии 2,06 кВтч. Удельные расходы на 1 т серной кислоты составл ют: электрода 70 кг; электроэнергии 1850 кВтч.The amount of melted alloy 1 kg; electrode consumption 40.5 g; electricity consumption 2.06 kWh. Unit costs for 1 ton of sulfuric acid are as follows: electrode 70 kg; electricity 1850 kWh.

24882488

Пример 2.В процессе плавки шихты чере-з полый электрод в токе азота ввод т серу.Example 2. In the process of smelting the charge through a hollow electrode in a stream of nitrogen sulfur is introduced.

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 35,0 г; расход электроэнергии 1,75 кВтч; расход серы 40,0 г. Удельные расходы на 1 т серной кислоты снижаютс : электродаThe amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption 35.0 g; electricity consumption 1.75 kWh; Sulfur consumption 40.0 g. Specific consumption per 1 ton of sulfuric acid decreases: electrode

на 13,6%; электроэнергии на 15,0%. by 13.6%; electricity by 15.0%.

Пример З.В процессе плавки через полый электрод в токе азота подают пирит.Example Z. In the smelting process, pyrite is fed through a hollow electrode in a stream of nitrogen.

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 22,6 г; расход электроэнергии 1,62 кВтч; расход пирита 75,0 г. Удельные расходы на 1 т серной кислоты снижаютс ; электрода на 44,19%; электроэнергии на .The amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption of 22.6 g; electricity consumption 1.62 kWh; Pyrite consumption 75.0 g. Specific consumption per 1 ton of sulfuric acid is reduced; electrode at 44.19%; electricity on.

Пример 4. Плавка ферросили- . В электродуговую печь засыпают шихту состава кварцит, кокс и железна  стружка в соотношении 2:1:1. В процессе плавлени  через полый электрод продуваютазот.Example 4. Smelting ferrosili-. In an electric arc furnace, the mixture of quartzite, coke and iron chips is poured in a ratio of 2: 1: 1. During the melting process, nitrogen is purged through the hollow electrode.

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 8,0 г; расход электроэнергии 2,55 кВтч. Удельные расходы на 1 т ферросилици : электрода 16 кг; электроэнергии 4620 кВтч.The amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption 8.0 g; electricity consumption 2.55 kWh. Unit costs per 1 ton of ferrosilicon: electrode 16 kg; electricity 4620 kWh.

Пример 5. В ходе плавки шихты в полость электрода в токе азота подают серу.Example 5. During the smelting of the mixture in the cavity of the electrode in a stream of nitrogen serves sulfur.

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 6,1 г; расход электроэнергии 2,0 кВтч; расход серы 40,0 г. Удельные расходы на 1 т ферросилици  снижаютс : электрода на 23,5%; электроэнергии на 22,0%.The amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption 6.1 g; power consumption 2.0 kWh; sulfur consumption is 40.0 g. Specific consumption per 1 ton of ferrosilicon is reduced: by an electrode by 23.5%; electricity by 22.0%.

Пример 6. Плавка монокорунда . В электродуговую печь засыпают шихту, состо щую из смеси агломерата, нефтекокса и пирита в соотношении 5:1:1. Плавление шихты осуществл ют аналогично примерам 1-5Example 6. Melting of mono alumina. A mixture consisting of a mixture of agglomerate, petroleum coke and pyrite in the ratio of 5: 1: 1 is poured into an electric arc furnace. The melting of the charge is carried out analogously to examples 1-5

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 21,0 г; расход электроэнергии 3,29 кВтч. Удельные расходы на 1 т монокорунда: электрода 46 кг; электроэнергии 2940 кВтч.The amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption 21.0 g; electricity consumption 3.29 kWh. Unit costs for 1 ton of mono-corundum: electrode 46 kg; electricity 2940 kWh.

Пример 7. Часть пирита из шихты в токе азота ввод т в расплав по каналу электрода.Example 7. A portion of pyrite from the mixture in a stream of nitrogen is introduced into the melt through the channel of the electrode.

Количество проплавленной пихты 1 кг; расход электрода 17,8 г; расход электроэнергии 2,82 кВтч; расход пирита 75,0 г. Удельные расходы наThe amount of melted fir 1 kg; electrode consumption 17.8 g; electricity consumption 2.82 kWh; consumption of pyrite 75.0 g.

1 т монокорунда снижаютс : электрода на 15,23%; электроэнергии на 15,0%.1 ton of mono alumina decreases: electrode by 15.23%; electricity by 15.0%.

Пример 8.В полость электрода в токе азота подают серу.Example 8. In the cavity of the electrode in a stream of nitrogen serves sulfur.

Количество проплавленной шихты 1 кг; расход электрода 17,5 г; расход электроэнергии 2,45 кВтч; расход серы 40,0 г. Удельные расходы на 1 т моно- корунда снижаютс : электродана 16,7%; электроэнергии на 25,52%.The amount of the melted mixture 1 kg; electrode consumption 17.5 g; electricity consumption 2.45 kWh; Sulfur consumption 40.0 g. Specific consumption per 1 ton of mono-corundum decreases: electrode 16.7%; electricity by 25.52%.

Как видно из таблицы, использование палого электрода дл  подачи серосодержащих компонентов в подэлектрод- ное пространство позвол ет снизить его расход до 45%, электроэнергии до 25%.As can be seen from the table, the use of the footed electrode for the supply of sulfur-containing components into the sub-electrode space allows reducing its consumption by up to 45%, electricity up to 25%.

Claims (2)

1.Способ защиты полых электродов в руднотермических печах, включающий введение в полость электрода инертного газа, отличающийс  тем, что, с цепью снижени  удельного расхода электрода и энергетических затрат, дополнительно с инертным газом ввод т серосодержащий материал с содержанием серы в количестве 1,2- ,4,0% от массы проплавл емой шихты.1. A method of protecting hollow electrodes in ore-smelting furnaces, including the introduction of an inert gas into the electrode cavity, characterized in that, with a chain for reducing the specific electrode consumption and energy costs, sulfur-containing material with an sulfur content of 1.2- , 4.0% by weight of the melted mixture. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве серосодержащего материала используют элементарную серу или пирит.2. A method according to claim 1, characterized in that elemental sulfur or pyrite is used as a sulfur-containing material. Разложение фосфогипса (производство серной кислоты)Decomposition of phosphogypsum (production of sulfuric acid) Плавка монокорувдаSmelting monokoruvda 1.2 2,0 2,8 4,0 5,2 6,81.2 2.0 2.8 4.0 5.2 6.8 1,2 2,0 2,8 4,0 5,2 6,81.2 2.0 2.8 4.0 5.2 6.8 20,4 19,2 18,6 17,5 20,8 22,420.4 19.2 18.6 17.5 20.8 22.4 Продолжение таблицыTable continuation Процент снижени  на тонну продуктаPercent reduction per ton of product 3,18 2,86 2,64 2,45 3,00 3,653.18 2.86 2.64 2.45 3.00 3.65 3,34 13,04 19,76 25,523.34 13.04 19.76 25.52 8,81 +10,948.81 +10.94