За минулий 2011 рік наша компанія здійснила ряд поставок комплектуючих для асфальтозмішувальних установок в Росію і Україну, яким було знайдено нове застосування. Дане обладнання було використано для виготовлення замовниками роторних печей для використання в ливарному виробництві, які значно дешевше імпортних аналогів і за характеристиками і якістю практично не поступаються їм.

Технологічні особливості плавки алюмінієвих шлаків в роторних печах (РНП)

На підприємствах «Вторкольормет» в останні роки активно впроваджується технологія плавки брухту та відходів у роторних печах як альтернатива плавки у відбивних печах.

Ця технологія починає отримувати все більше поширення на великих підприємствах Росії. На них застосовуються, в основному імпортні печі великого об'єму по металу (від 5 до 20 тонн). Закупівля обладнання за кордоном пов'язана, в основному, із слабкою машинобудівною базою в Росії. Найбільші печі, створені в Росії ємністю по розплаву 5 т створені, в основному, по скомпільованим з зарубіжних печей кресленням Донецького інституту кольорових металів на одному з підмосковних підприємств.

Але в Росії в значних обсягах переробляють алюмінієвий брухт десятки малих і середніх підприємств, які застосовують не самі передові технології плавки в подових паливних печах. Це призводить до підвищених втрат металу за рахунок підвищеного окислення при паливній плавці, або до переведення алюмінію в сольові шлаки.

Розглядаючи технологію переробки брухту та відходів алюмінію з точки зору сутності процесів плавки, дана технологія представляє собою комбінацію декількох тривіальних технологій:

- плавку в відбивній печі на «сухому поду»,

- плавку із зануренням брухту в ванну металу,

- механізоване видалення залишків плавки брухту з печі, але без застосування спеціальних вигрібних пристроїв з використанням мульдозавалочних машин або навантажувачів. Доробки шлаку з метою максимального «віджиму» з нього металу.

Переваги кожної з перерахованих вище технологій можна ефективно використовувати в роторних печах з віссю, що нахиляється.
Однак висока вартість імпортних печей не дозволяє використовувати їх досить широко в малому і середньому бізнесі.

1. Конструктивні особливості роторних печей

РНП з поворотом навколо зливного носика є плавильна камера грушовидної форми (типу автомобільної бетономішалки) з відношенням довжина/діаметр 1.5 - 1,8. Такий типорозмір печі передбачає тільки один варіант і режим плавлення шихти - шляхом обертання барабана в положенні перекинутому назад.

Конструкція печі має один опорний бандаж, а другою опорою служить осьовий упорний підшипник. Крім того, для нахилу печі на спорожнення застосовуються потужні гідроциліндри з великим ходом.

Це досить складна конструкція, яка вимагає застосування великорозмірних нестандартних, а отже, дорогих комплектуючих, що неминуче веде до подорожчання «механічної частини» печі і футерувальних матеріалів у зв'язку зі складною конфігурацією барабана печі.

2. Технологічні особливості плавки великогабаритного кускового шлаку в роторних печах (РНП)

Як уже зазначалося, традиційні печі «типу бетономішалки» мають всього один режим плавки шихти при обертанні барабана в положенні перекинутому назад. Це створює ще одну проблему при плавці великогабаритного матеріалу. Ванна металу, яка утворюється при плавці, являє собою досить глибоку «ванну», на якій «плавають» в напівзануреному стані «термічно не оброблені» шматки шлаку. При цьому прогрів по висоті шару шлаку нерівномірний, тому що від факела на поверхню шлаку надходить тепла більше ніж від перегрітої футеровки (тепло від футеровки поглинається ванною розплаву). Це призводить до перегріву і окислення залишків металу (дрібних крапель) в шлаку, що є причиною загоряння шлаку. У основи барабана залишаються не обробленими «первинні» шматки, що неминуче призводить до порушення технологічного процесу, чаду і недостатнього вилучення металу.

Становище ускладнюється тим, що при закритих дверцятах печі оператор візуально не контролює процес плавки. Крім того, такий стан печі сприяє зворотному замішуванню окислів в шлак (див. наведений нижче малюнок).
 
Наведений вище аналіз роботи імпортних печей і вітчизняних «печей-плагіатів» показує, що для переробки алюмінієвих шлаків необхідно:

- створити умови для зменшення глибини ванни розплаву в печі при переробці шлаку,

- перерозподілити динамічні навантаження при обертанні печі,

- створити умови для візуального контролю процесу плавки.

Нижче показана роторна піч «UNIVERSAL - M».

Перші печі аналогічної конструкції були створені в Україні інженером-металургом Івановим І. П.
 
Ці умови можна створити в печах вітчизняної конструкції, які відрізняються тим, що:

- змінені співвідношення діаметр/довжина і конструкція горловини;

- динамічні навантаження розподілені між чотирма парами опорних і упорних роликів (застосований багаторічний досвід роботи вітчизняних барабанів обертових печей, що використовуються в цементній промисловості);

- вісь нахилу печі зміщена назад;

- оператор має можливість візуального спостереження за ходом плавки.

- в печах застосовуються пальники з регульованою довжиною факела і співвідношення паливо: повітря;

- випуск металу може, здійснюється як через льотку в торцевій стінці, так і через горловину;

- футеровка печі виконується з урахуванням останніх досягнень та ноу-хау в галузі створення металургійних печей.

Головні відмінності від типових РНП (з нахилом навколо зливного носика) - збільшене відношення діаметра до довжини барабана до 1.8-2,0. Це дозволяє розосередити загальну масу шихти в тонкому шарі, що забезпечує рівномірний прогрів шихти і її пересипання.

У процесі плавки ванна розплаву підтримується на оптимальному рівні шляхом зливу металу - щоб забезпечити інтенсивний механічний ефект для злиття крапель - оскільки глибока ванна створює ефект прослизання кускового матеріалу та утворення плаваючого на поверхні металу шару шлаку.

При переробці алюмінієвого шлаку це погіршує процес руйнування шматків і злиття крапель металу в шарі прогрітого шлаку. Подовжений барабан дозволяє мати довгу ванну, яка збирає краплі металу, а максимальний ефект плавки шлаку досягається шляхом обертання барабана при горизонтальному положенні осі печі - це є основою процесу плавки шлаку для забезпечення максимальних показників по вилученню металу і скорочення циклу плавки. Після зливу 70-80% рідкого металу шар шлаку стикається з футеровкою печі, що сприяє кращому його пересипанню, а, отже, вилучення металу за рахунок злиття крапель металу.

Збільшений вільний обсяг печі дозволяє:

• збільшити час перебування газів, що відходять в печі до 5 - 6 с., що необхідно для повного допалювання діоксинів і краще використовувати латентне паливо (приховане в засмітті).

• отримувати гази стабільного складу, що дозволяє автоматизувати процес плавки з використанням газоаналізатора відхідних газів з горловини печі і досягти максимальних показників плавки по продуктивності печі, вилучення металу і питомих витрат палива.

• використовувати в процесі плавки альтернативні дешеві джерела палива.

Для досягнення високого виходу металу зазвичай проводиться налаштування пальника таким чином, щоб атмосфера всередині печі була близькою до відновної. Таке налаштування зазвичай проводиться при регулярному обслуговуванні, воно виконується кваліфікованим плавильником, який вручну регулює подачу повітря і палива

Для деяких видів шихти є необхідність змінювати пропорцію повітря і палива на різних етапах циклу плавки для створення такої атмосфери в печі, яка є насиченою або повітрям (насичення киснем) або паливом (відновна) з метою досягнення більш високої продуктивності печі або щоб уникнути вигару металу (наприклад, при плавці замасленої сировини плавку ведуть з надлишком подачі повітря, а при плавці фольги або шлаку з великою окисною поверхнею металу підтримують відновну атмосферу). До недавнього часу такі експлуатаційні можливості та гнучкість управління процесом плавки не були доступні для більшості плавильних печей при плавці алюмінію.

Розроблений рідкопаливний (на відпрацьованому маслі) пальник дозволяє регулювати співвідношення паливо: повітря і довжину факела. Це суттєво полегшує роботу обслуговуючого персоналу і дозволяє досягти високих результатів по вилученню металу.

За матеріалами сайту ТОВ «МеталлТех-Інжиніринг».