ПАССИВНЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ АЭС
Бахметьев А.М., Большухин М.А., Хизбуллин А.М., Соколов А.Н.
ОКБМ
III международная научно-практическая конференция
«АЭС: ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ»
1 декабря 2009 года
ПАССИВНЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ АЭС
Бахметьев А.М., Большухин М.А., Хизбуллин А.М., Соколов А.Н.
ОКБМ
III международная научно-практическая конференция
«АЭС: ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ»
1 декабря 2009 года
Raising Business Angel Investments - European Booklet for EntrepreneursNALED Serbia
This publication is the result of an agreement signed between EBAN and HBAN with the purpose of serving the organisations’ mutual goals of increasing the quantity, quality and success of angel investments in Europe, thus creating a better understanding of angel investment for potential new angel investors and entrepreneurs.
1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28578
(51) C22B 4/08 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0967.1
(22) 22.07.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Конуров Урынбасар; Акбердин Александр
Абдуллович; Ким Александр Сергеевич
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Национальный
центр по комплексной переработке минерального
сырья Республики Казахстан" Комитета
промышленности Министерства индустрии и новых
технологий Республики Казахстан
(56) KZ 13820 A, 15.12.2003
(54) ЭЛЕКТРОПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ
ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАВКИ
СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
(57) Изобретение относится к области
электрометаллургии, в частности, к конструкциям
электрических печей сопротивления для
восстановительной плавки свинецсодержащих
шламов медного производства с разделением рения
и осмия на стадии металлургической плавки.
Техническим результатом заявляемого
изобретения является увеличение срока службы
плавильной емкости путем осуществления
восстановительной плавки свинцового шлама в
плавильной ёмкости с внутренним нагревом и
непрерывное ведение технологического процесса
плавки.
(19)KZ(13)A4(11)28578
2. 28578
2
Изобретение относится к области
электрометаллургии, в частности, к конструкциям
электрических печей сопротивления для
восстановительной плавки свинецсодержащих
шламов медного производства с разделением рения
и осмия на стадии металлургической плавки.
Особенностью плавки таких шламов является
высокая агрессивность шлакового расплава к
футеровке печи, высокая летучесть высоких
компонентов.
Известна печь для плавки свинцовых пылей в
электрических рудно-термических печах с
графитовыми электродами. Печь состоит из ванны
печи и нагревательных графитовых электродов,
которые питаются от электротрансформатора.
Недостатком этих печей является
неконтролируемый расход электродов,
погруженных в расплав и сложность
контролирования температурного уровня процесса
плавки. Поэтому при такой плавке рений и осмий
переводят в возгоны. При этом ставится задача
получить в виде товарного продукта черновой
свинец, а все ценные элементы (кадмий, рений,
осмий и др.) перевести во вторичные возгоны (83-
86%). (А.с. СССР №137261, С22В 7/02, 1961;
Кобжасов А.К. и др. «Комбинированные
электротермические технологии комплексной
переработки свинцовых кадмий-рений-осмий-
содержащих конвертерных пылей и свинцовых
заводов». Труды Первой международной
конференции - Астана: Фолиант 2003. - 464 с). В
последующем присутствие в возгонах
одновременно и рения и осмия сильно осложняет их
разделение.
Наиболее близкой по технической сущности к
предлагаемой электропечи является электропечь
сопротивления по способу переработки
свинецсодержащих материалов с извлечением рения
и осмия (Патент РК №13820. Способ переработки
свинецсодержащих материалов с извлечением рения
и осмия. Опубл. 16.07.2007, бюл. №7).
Восстановительную плавку проводят в электропечи
сопротивления в алундовом тигле с добавлением в
свинцовый шлам 25-35 масс. % сульфата натрия и 5-
10 масс. % углеродсодержащего восстановителя при
температуре 1000-1100°С. Электропечь
представляет собой силитовую нагревательную
печь, в печное пространство которого помещается
тигель из огнеупорного материала. Указанный
плавильный агрегат (электропечь) позволяет
селективно разделить рений в натриевый шлак, а
осмий в черновой свинец с достижением степени
извлечения рения 99,84 % и осмия - 99,35 %.
Недостатком этой печи является низкая
производительность по причине того, что
плавильная емкость - алундовый тигель имеет
малый срок службы из-за разрушающего
воздействия на него шлака, процесс осуществляется
прерывно, затрудняется возможность полной
автоматизации технологического процесса.
Техническим результатом предлагаемого
изобретения является увеличение срока службы
плавильной емкости путем осуществления
восстановительной плавки свинцового шлама в
плавильной емкости с внутренним нагревом и
непрерывное ведение технологического процесса,
тем самым повышение производства
ренийсодержащего шлака и осмийсодержащего
чернового свинца.
Сущность предложенного технического решения
иллюстрирована на фиг.1, где:
1 - водоохлаждаемый токоподвод,
2 - плавильное пространство
3 - защитная труба из жаропрочного металла,
4 - угольная нагревательная трубка,
5 - кессон,
6 - хромомагнезитовый огнеупор,
7 - теплоизоляция - шамот-легковес,
8 - загрузочное устройство.
Технологический процесс пирометаллургической
обработки шихты производится в предлагаемой
электрической печи сопротивления, где процессы
нагрева и плавления совмещены в одной емкости.
Плавильная емкость (2) внутри имеет
прямоугольную форму. В нижней (донной) части
ёмкости расположен узел нагрева, нагревательный
элемент (4), который заключен в защитную трубу
(3) из жаропрочного металлического сплава.
Нагреватель питается электрическим током через
печной трансформатор и водоохлаждаемый
токоподвод (1).
Печь закрытого типа, плавильное пространство
сверху оканчивается футерованным сводом, где
предусмотрены люк для загрузки шихты (8),
патрубок выброса и улавливания (при
необходимости) возгонов и газообразных продуктов
плавки. Стены и под плавильного пространства
внутри футерованы хромомагнезитовым
огнеупором (6), и легковесным шамотом (7), а
снаружи на уровне выше верхней границы
свинцового расплава на высоте образованного
шлака кессонирована (5).
Печь непрерывного действия. Загрузка
шихтовых материалов происходит непрерывно со
скоростью, обеспечивающую плавление и полное
прохождение восстановительных реакций,
разделение жидких продуктов плавки -
осмийсодержащего чернового свинца и
ренийсодержащего сульфатнатриевого шлака.
Жидкие шлак и свинец выпускаются через три
леточные отверстия, находящиеся на разных
уровнях по высоте боковых от узла нагрева сторон
печи. Шлак выпускается через одну летку,
расположенную на одной стороне печи, а черновой
свинец - через две летки на другой стороне. Причем
верхняя свинцовая летка расположена выше на
50 мм от верхнего уровня жаропрочной трубы узла
нагрева и продолжительность выпуска металла
через неё определяется началом появления в летке
шлаковой фазы. Таким образом, защитная труба с
нагревательным элементом постоянно находится в
контакте со свинцовым расплавом.
Вторая (нижняя) свинцовая летка расположена
на уровне пода плавильного пространства печи и
периодичность выпуска металла через неё зависит
от богатства осмием исходного свинцового шлама и
3. 28578
3
необходимой степени обогащения чернового свинца
осмием.
На фиг.1 представлен один из вариантов
размерного использования печи, рассчитанной на
определенную производительность по выпуску
ренийсодержащего натриевого шлака и
осмийсодержащего чернового свинца.
В качестве нагревательного элемента
сопротивления использована угольная трубка (4),
которая выпускается промышленностью. Угольные
нагревательные трубки большое распространение
получили на практике для различных плавильных
процессов благодаря, во-первых, возможности
достижения регулируемых высоких температур (от
300-500 до 2000°С), во-вторых - доступности и
относительной дешевизны.
В данном конкретном исполнении выбрана одна
трубка с наружным диаметром 100 мм и длиной
1100 мм, что и определили все основные размерные
и тепловые параметры печи. Для большей
концентрации выделяемого нагревателем тепла в
реакционном пространстве печи наружный диаметр
средней рабочей части угольной трубки на длине
500 мм имеет меньшую величину - 94 мм. Для
исключения контакта нагревательного элемента с
окисляющей средой (воздухом) и тем самым
повышения его срока службы внутри узла нагрева
создается нейтральная атмосфера (очищенный азот
или аргон). Подключение нагревательного элемента
к печному трансформатору производится медными
шинами через водоохлаждаемые медные
контактные кольца. Выбор электрической мощности
печного трансформатора производится на
основании теплового расчета по определению
статей расхода энергии на расплавление и перегрев
заданной массы шихты, а также покрытие тепловых
потерь при конкретных конечных размерах печи.
Для рассматриваемого варианта исполнения
установленная мощность печного трансформатора
равна 50,0 кВт.
Расположение источника тепла внутри печи в
непосредственном контакте со всех сторон с
продуктами плавки создает благоприятные условия
по использованию подводимой тепловой энергии.
Для наиболее полной реализации преимуществ
этого способа подвода тепла нагревательный
элемент заключен в защитный экран из
жаропрочного сплава ХН45Ю с внутренним
диаметром 120 мм, обладающего достаточной
теплопроводностью. Сплав ХН45Ю ГОСТом
рекомендован к применению в печестроении для
длительной работы при температурах 1250-1300°С в
условиях агрессивной среды, в том числе,
серосодержащей. С целью обеспечения
гарантированного запаса длительности
эксплуатации защитной трубы узел нагрева печи
конструктивно находится в непосредственном
контакте в процессе плавки в основном только со
свинцовым расплавом. При этом химическое
взаимодействие составляющих элементов сплава
ХН45Ю с жидким свинцом крайне мало даже при
температурах 1300°С и выше, а растворимость
железа в свинце вообще отсутствует. Кроме того,
растворяющее влияние жидкого свинца и
агрессивное действие шлака сильно ослабляются за
счет образования активной защитной плёнки на
поверхности материала трубы в виде оксидов
алюминия, хрома и др.
Пример реализации плавки.
Разогрев осуществляется с полностью закрытым
отверстием для подачи шихты и частичным
закрытием отверстия для отвода газов. Разогрев
печи производился с целью определения его
длительности при достижении требуемого
теплосодержания футеровки в установившемся
рабочем режиме с учетом тепловых потерь. В
начальный период холодную печь разогревали при
мощности около 30% от установленной до
достижения 120°С в рабочем пространстве, на что
было затрачено 25 минут. Затем постепенно
повышали температуру, доведя мощность до 70% от
полной мощности. Температуру печи подняли до
1040°С. Обще время разогрева составило 6,3 час.
После 15 минутной выдержки при 1040°С в
разогретую печь загрузили 110 кг свинца, который
быстро расплавился. Затем на поверхность жидкого
свинца порциями подавали шихту, состоящую из
120 кг ренийсодержащего свинцового шлама
(46,66% Рb, 0,035% Re и 0,005% Os), 37,0 кг
сульфата натрия и 7,0 кг кокса зольностью 9,7%.
После расплавления и 30-минутной выдержки
расплавы чернового свинца и шлака полностью
выпустили в чугунные изложницы через леточные
отверстия. При этом степень извлечения рения и
осмия в продукты плавки составила на уровне 97-
98%.
Таким образом, установлены возможность
использования предлагаемой в качестве
изобретения электропечи сопротивления с
внутренним нагревом для расплавления и ведения
восстановительной плавки рений-
осмийсодержащего шлама с селективным
переводом осмия и рения, соответственно, в
металлическую и шлаковую фазы. При
установившемся тепловом режиме печи это
позволяет вести технологичсекий процесс
непрерывно с периодическим выпуском рений-
осмийсодержащих продуктов плавки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электропечь сопротивления для
восстановительной плавки свинецсодержащих
материалов, состоящая из ванны и нагревательных
элементов, отличающаяся тем, что нагревательный
элемент, помещенный в защитную трубку,
установлен в реакционное пространство (в ванну
печи) и находится в непосредственном контакте со
свинцовым расплавом.