Енергометалургійний комплекс для виробництва сплавів алюміній-кремній

Енергометалургійний комплекс для виробництва сплавів алюміній-кремній, що містить сполучені між собою системою технологічних трубопроводів плавильну піч, пристрій для відновлювання алюмінію і кремнію та металоприймач, який відрізняється тим, що він додатково містить адсорбційний блок, когенераційну установку, установку для виробництва кисню, пристрій для подання флюсу та дотискний компресор, причому плавильна піч виконана у вигляді установленої на основі печі-газифікатора, верхня частина якої забезпечена теплообмінником-утилізатором, водяним і газовим колекторами, всередині печі-газифікатора розташовані перегородка, нижня і верхня решітки, U 1 3 35109 4 Дана установка обрана найближчим аналогом. кисню, вихід якої сполучений з кільцевим патрубНайближчий аналог і корисна модель, що заком печі-газифікатора. являється, мають такі спільні ознаки: Досягнення заявленого технічного результату - плавильна піч; можна пояснити таким чином. - пристрій для відновлювання алюмінію і кремПроцес плавлення оксидів алюмінію й кремнію; нію, відновлення їх вуглецем кам'яного вугілля до - металоприймач. сплаву алюміній-кремній суміщається з процесом Але відоме рішення має ряд недоліків, що газифікації вугілля, що додатково завантажується знижують його технічну корисність. Так, для пров піч-газифікатор, для одержання не тільки сплаву ведення плавки шихти, а потім відновлення оксиалюміній-кремній, але також і паливнодів Аl2О 3 і SiO2, що утворюються, використовуєтьвідновлювального газу, що містить оксид вуглецю ся газоподібний та рідкий кисень О2. Перший з них, (СО) і водень (H2). Після очищення цього газу від газоподібний О2, виробляється на місці за допомоСO2 і осушення, одна частина його використовугою установки, що споживає електроенергію від ється для виробництва необхідної кількості електзовнішнього джерела. Другий - рідкий О2 - повинен роенергії для забезпечення нею роботи основних постійно придбатися в стороннього виробника. До споживачів установки, а інша частина - для останедоліку найближчого аналога відноситься також точного відновлювання оксидів Аl2О 3 і SiO2 , що необхідність застосування суміші вуглеводнів пропопадають у сплав, в реакторі, в який з безперерпан-бутан. вно діючої печі-газифікатора періодично зливаєтьТаким чином, відоме технічне рішення має осся розплавлений сплав алюміній-кремній. новний істотний недолік, обумовлений тим, що для Заявлений комплекс зображено на кресленні. одержання сплаву алюміній-кремній потрібно виКомплекс для виробництва сплавів алюмінійкористовувати, по-перше, значну кількість електкремній містить сполучені між собою системою роенергії для виробництва газоподібного кисню, технологічних тр убопроводів піч-газифікатор 9, по-друге, дефіцитні енергоносії - рідкі кисень і проадсорбційний блок 17, когенераційну установку 18, пан-бутан. установку для виробництва кисню 19, реактор 24, В основу корисної моделі поставлено задачу в нижній частині якого виконані фурми 28, металостворити енергометалургійний комплекс, в якому приймач 25, пристрій для подання флюсу 27, дошляхом оригінального виконання плавильної печі і тискний компресор 29. Піч - газифікатор 9 установведення нових пристроїв, а також іншої схеми влена на основі 1. Нижня частина печісполучення відомих і нових елементів, пристроїв газифікатора 9 забезпечена кільцевим патрубком та вузлів комплексу, забезпечити підвищення 4, живильником 7, нижньою 5 і верхньою 8 решітефективності роботи комплексу в потоці та зменками. Верхня частина печі-газифікатора 9 забезшити витрати електроенергії. печена трубопроводом водяної пари 10, а всереПоставлена задача вирішена в енергометалудині печі-газифікатора 9 розміщені внутрішня ргійному комплексі для виробництва сплавів алюциліндрична обичайка 11 і перегородка 15. На міній-кремній, що містить сполучені між собою сиверхній частині печі-газифікатора 9 установлений стемою технологічних трубопроводів плавильну теплообмінник 12, а на ньому - водяний 13 і газопіч, пристрій для відновлювання алюмінію і кремвий 14 колектори. нію, метало приймач, який відповідно до корисної Основа 1 має шибер 20 для видалення шлаку і моделі додатково містить адсорбційний блок, кошибер 21 для виведення розплаву в реактор 24. генераційну установку, установку для виробництва Комплекс також забезпечений насосом 16, векисню, пристрій для подання флюсу та дотискний нтилятором 22 і вакуум-насосом 26. компресор, причому плавильна піч виконана у виДля пояснення роботи на кресленні показано: гляді установленої наоснові печі-газифікатора, позиція 2 - шар сплаву алюміній-кремній, позиція 3 верхня частина якої забезпечена теплообмінником - шар рідкого шламу в основі печі-газифікатора 9, - утилізатором, водяним і газовим колекторами, позиція 6 - шар шихти всередині печі-газифікатора всередині печі-газифікатора розташовані перего9, позиція 23 - шар сплаву алюміній-кремній в реародка, нижня і верхня решітки, нижня частина печікторі 24. газифікатора забезпечена живильником і кільцеПерелічені основні елементи і вузли комплеквим патрубком, а пристрій для відновлювання су сполучені між собою у такій послідовності. Гаалюмінію і кремнію виконаний у вигляді реактора, зовий колектор 14 печі-газифікатора 9 сполучений в нижній частині якого виконані фурми, при цьому з першим входом адсорбційного блока 17, другий газовий колектор печі-газифікатора сполучений з вхід якого сполучений з виходом трубопроводу першим входом адсорбційного блока, другий вхід водяної пари 10, вхід якого сполучений з верхньою якого сполучений з виходом трубопроводу водяної частиною реактора 24, перший вихід адсорбційнопари, вхід якого сполучений з верхньою частиною го блока 17 сполучений з водяним колектором 13, реактора, перший вихід адсорбційного блока сподругий ви хід -- з насосом 16, а третій - з когенералучений з водяним колектором, другий ви хід - з ційною установкою 18 і з входом дотискного компнасосом, а третій - з когенераційною установкою і ресора 29, вихід якого сполучений з фурмами 28 з входом дотискного компресора, вихід якого спореактора 24, перший вхід якого сполучений з ослучений з фурмами реактора, перший вхід якого новою печі-газифікатора 9, другий вхід - з присполучений з основою печі-газифікатора, другий строєм для подання флюсу 27, а вихід - з металовхід - з пристроєм для подання флюсу, а вихід - з приймачем 25, вихід когенераційної установки 18 металоприймачем, вихід когенераційної установки сполучений з входом установки для виробництва сполучений з входом установки для виробництва 5 35109 6 кисню 19, вихід якої сполучений з кільцевим патшарах шихтових матеріалів 6, і водяної пари, що рубком 4 печі-газифікатора 9. надходить у вер хню частин у шихтови х матеріалів. Важливим моментом в організації роботи енеВ результаті здійснення реакції газифікації: ргометалургійної установки є підготовка шихтових СO2+H2O+2С=H2+3СО матеріалів для виробництва сплаву Al-Si, що заутворюється паливно-відновлювальний газ, вантажуються в піч-газифікатор 9 через живильник що складається переважно з водню й оксиду вуг7. Глинозем-кремнеземна сировина перед приголецю. Він характеризується високою калорійністю. туванням шихти збагачується відмиванням розЧерез внутрішню обичайку 11 печі-газифікатора 9, чинних у воді компонентів і потім висушується за розділену перегородками 15, паливнорахунок теплоти, виробленої когенераційною відновлювальний газ проходить у теплообмінникустановкою 18. Після цього сировина змішується з утилізатор 12 і потім у колектор 14. кам'яним вугіллям середньої фракційності й СаО, Вихідний з колектора 14 газ містить невелику що використовується як флюс. Кількість вугілля, кількість (до 1%) вологи й СО2. Для його очищення що додається, визначається, виходячи із забезпей осушення він направляється в адсорбційний чення наступних процесів, реалізованих в енергоблок 17 з адсорберами, що періодично перемикаметалургійному комплексі: ються. Регенерація адсорбентів ведеться за раху- нагрівання шихтови х матеріалів і компенсанок вакуумування їх насосом 16. При цьому відпоція втрат теплоти з печі-газифікатора 9; відний адсорбент для прискорення його - розплавлювання оксидів Аl2О3 і SiO 2, що місрегенерації підігрівається частиною пари, що відтяться в глинозем-кремнеземній сировині; бирається з трубопроводу 10. З цією метою усе- виробництво паливного газу газифікацією чаредині адсорберів є трубчасті змієвикові теплообстини кам’яного вугілля, що вводиться додатково мінники для подання до них водяної пари. до складу шихтови х матеріалів в об'ємі, потрібноКонденсат з адсорберів відводиться в колектор 13. му для виробництва в когенераційній установці 18 Паливно-відновлювальний газ після адсорбнеобхідної для неї кількості електроенергії, а також ційного блоку 17 поділяється на дві частини: одна відновлювання в реакторі 24 окислів алюмінію й подається в когенераційну установку 18 для закремнію, що містяться в розплавленому сплаві Alбезпечення роботи газопоршневого двигуна, меSi в кількості до 7%. ханічно пов'язаного з електрогенератором, друга Робота електрометалургійної установки оргачастина через дожимаючий компресор 29 направнізується наступним чином. ляється через фурми 28 до реактора 24 для остаУ піч-газифікатор 9, установлену на основу 1, точного відновлювання наявних у рідкому сплаві безперервно через живильник 7 подається шихтоалюміній-кремній 23 оксидів Аl2О3 і SiO2. Гази, що вий матеріал. Теплота для нагрівання й плавки містять H2, CO, H2O и СО2, з реактора 24 вентиляоксидів алюмінію й кремнію виробляється в ретором 22 подаються в середній шар шихто вих мазультаті згоряння вугілля, що входить до складу теріалів 6. Для відділення сплаву AL-Si від деякої шихтового матеріалу, в атмосфері кисню, який кількості присутнього в ньому шлаку, в реактор 24, через кільцевий патрубок 4 і нижню решітку 5 з одночасно з паливно-відновлювальним газом, отворами надходить знизу вверх у піч-газифікатор вводять флюс за допомогою пристрою його по9. Кисень виробляється в установці 19, де реалідання 27. Кондиційний рідкий сплав алюмінійзуються процеси короткоциклової адсорбції для кремній, після завершення вказаних процесів, злийого вилучення з повітря. Киснева установка завається в металоприймач 25 вакуум-насосом 26. безпечується енергією від когенераційної установВказані конструктивні, схемні й технологічні ки 18. особливості енергометалургійного комплексу доРозплавлений сплав алюміній-кремній та рідзволяють забезпечити його автономну роботу при кий шлак через отвори у вн утрішній циліндричній відносно невисоких витратах енергії на одержання обичайці 11 печі-газифікатора 9 зливаються в її сплавів алюміній-кремній. Основні витрати енергії подову частину. Сплав 2 у подовій частині збираі, як наслідок, витрата вугілля, будуть обумовлені ється знизу, а рідкий шлак 3 зверху. Шлак перінеобхідністю реалізації самого енергоємного проодично видаляється з печі-газифікатора 9 через цесу - вироблення кисню. При виробництві піччюшибер 20 назовні, а рідкий сплав алюміній-кремній газифікатором 10т/годину сплаву витрата кисню - зливається через шибер 21 у реактор 24. не перевищує 2500м 3/годину. Витрати на одерОксиди алюмінію й кремнію, що містяться в жання цієї кількості кисню і його компримування до шихтови х матеріалах 6, розплавляються до алютиску 4кгс/смв2 складуть 5000кВт×г, що майже на мінію й кремнію. У верхню частину активної зони 30% нижче, ніж в установці за найближчим аналопечі-газифікатора 9 через решітку 8 подається гом. В заявленому енергометалургійному комплеводяна пара. Вона утворюється з води, що потраксі, в порівнянні з установкою - найближчим аналопляє через колектор 13. Вода нагрівається в тепгом, не використовуються такі дефіцитні продукти, лообміннику-утилізаторі 12 і частково скипає. Вояк пропан-бутан і рідкий кисень. Це підтверджує дяна пара по трубопроводу 10 подається на високу економічність енергометалургійної установрешітку 8 і проникає у верхні шари ши хтових маки і можливість її експлуатації в автономному ретеріалів 6. У цій частині відбувається газифікація жимі. вугілля в середовищі диоксиду вуглецю (СО2), що утворюється при горінні частини вугілля в нижніх 7 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 35109 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601