Спосіб виплавки металів і агрегат для виплавки металів
Тiщенко П.I., Тiщенко A.П.

Винахід відноситься до металургії, зокрема до виплавки чорних і кольорових металів з використанням рудовідновчих процесів.

Відомий спосіб виробництва чистого заліза й енергетичних газів і агрегат для його здійснення (US, № 4416689, кл. C21C 5/52, опубл. 22.11.1983 р.). Відомий спосіб включає попереднє нагрівання шихтового матеріалу у вигляді концентрату залізної руди при використанні відхідних газів з дугової печі, попереднє відновлення оксидів заліза з попередньо нагрітого концентрату залізної руди, завантаження попередньо відновленого концентрату залізної руди через електрод дугової печі в зону горіння плазменої дуги, одержання розплаву заліза при температурі 1300 0С шляхом уведення електроенергії через дуговий розряд, подачу в металевий розплав за допомогою вдування вуглецьвміщуючих матеріалів на глибину нижче поверхні як мінімум 20 см, попереднє охолодження відхідних газів із дугової печі, за допомогою додавання прямо в потік газу охолоджуючого агента з можливим регулюванням витрати, використання значної частини фізичного тепла попередньо охолоджених газів за допомогою теплообміну й нагрівання стовпа матеріалу в шахті, використання тепла енергетичних газів для попереднього відновлення й для цехових потреб як паливо й/або для синтезу сировинних матеріалів.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу виплавки металів і агрегату для виплавки металів, у яких за рахунок технологічних і конструктивних особливостей забезпечується зміна траєкторії проходження електричного струму, що приводить до прямого нагрівання шихтового матеріалу по всій траєкторії проходження електричного струму через матеріал, забезпечуючи інтенсифікацію тепло- і масообмінних процесів при низьких тепловтратах, що приводить до підвищення термічного коефіцієнта корисної дії нагрівання й зниження енергетичних і матеріальних витрат.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі виплавки металів, що включає безперервне завантаження прогрівного шихтового матеріалу на подину печі з формуванням шару матеріалу у вигляді конуса, плавлення шихтового матеріалу конвективним нагріванням і створеним, щонайменше, двома електричними елементами електричним струмом, перемішування розплаву електричним струмом, випуск металевого розплаву й шлакового розплаву, згідно винаходу робочі частини електричних елементів розташовують у робочому просторі печі, у процесі формування шару шихтового матеріалу у вигляді, щонайменше, одного конуса, його додатково усікають двома протистоячими частинами внутрішньої поверхні стінки печі між електричними елементами, потім на бічній поверхні конуса по його периметру формують шар електропровідного матеріалу, яким з'єднують електричні елементи, плавлення шихтового матеріалу електричним струмом здійснюють із траєкторією його проходження безпосередньо в шихтовому матеріалі між протилежними фазами електричних елементів, у процесі плавлення шихтового матеріалу постійно підтримують рівень усікання конуса висотою, що перевищує висоту рівня металевого розплаву в печі, а випуск металевого розплаву здійснюють при його накопичуванні до рівня, що не перевищує рівень усікання конуса.

Досягнуті результати оцінювали по кількості отриманого металу й питомих витрат електроенергії на тонну виплавленого металу, витратам на вогнетриви й кокс.

Отримані результати свідчать про те, що показники способу, що заявляється, значно перевершують показники відомого способу-найближчого аналога, а саме: ТККД склав 85 % проти 70 %; витрата електроенергії - 900кВт·година/т проти 1200 квт·година/т; витрата вогнетривів - 10 кг/т проти 25 кг/т.

Таким чином, використання пропонованого способу забезпечує підвищення ТККД і зниження енергетичних і матеріальних витрат за рахунок інтенсифікації тепло- і масообмінних процесів при низьких тепловтратах.