Пост опубликован: 20.08.2012

Электротермические печи

Используемые в электротермии печи подразделяются на четыре класса.
1) Дуговые печи, в которых осуществляется прямой или косвенный нагрев. В дуговых печах прямого нагрева электрическая дуга помещена в реагирующую систему. Такие печи применяются при реакциях между газами, например, при окислении азота воздуха кислородом. В дуговых печах косвенного нагрева шихта нагревается теплом электрической дуги.
2) Печи сопротивления, которые также бывают различных видов.
В печах непосредственного нагрева электрическим сопротивлением является шихта. В печах косвенного нагрева ток проходит через специально установленные в печи сопротивления. Горизонтальные печи этого класса применяются в производстве карборунда, карбида бора и др. К печам косвенного нагрева относятся также многочисленные печи, обогреваемые током, проходящим через металлические сопротивления,- проволоку, ленты из нихрома, и других сплавов или через неметаллические сопротивления и пр. Такие печи широко применяются и в лабораторной практике.
3) Комбинированные печи, где нагрев осуществляется дугой и сопротивлением самой шихты. На практике эти печи встречаются чаще всего.
4) Индукционные печи. В таких печах производится плавка чистых металлов. Индукционные печи не имеют электродов, поэтому их применяют там, где важно избежать загрязнения продуктов углеродом (от электродов).
Электроды. Электроды должны удовлетворять ряду требований. Желательно, чтобы они приближались по составу к чистому углероду, так как при обгорании электрода зола попадает в электролит (допустимая зольность 0,5%), обладали химической стойкостью по отношению к содержимому ванны, механической прочностью, плотностью, большой того, в них не должно быть трещин.
Исходным материалом для электродов служат самые чистые сорта кокса — нефтяной или пековый кокс. Кокс прокаливают для удаления летучих веществ, размалывают и классифицируют по размерам зерен на фракции. Из последних составляется смесь, к которой добавляют связующие — смолу и пек. Из полученной массы формуют электроды на прессах под давлением 1000-1500 кгсм2. Затем электроды обжигают при 1400° С в печах без доступа воздуха в течение 10-12 суток, чтобы придать им прочность.
После этого в остывшие блоки закладывают чугунные стержни, посредством которых блоки подвешиваются в ванне. В последнее время применяют обычно непрерывно электроды. Такие электроды состоят из металлического кожуха, в котором находится электродная масса. По мере опускания выгорающего в печи электрода кожух наращивается сверху и в него забрасывается электродная масса. Движущаяся вниз масса размягчается в зонах повышенной температуры и заполняет кожух. По мере опускания в ванну электроды прокаливаются.
Вес составного электрода в крупных промышленных печах достигает нескольких тонн. Чтобы удерживать его в вертикальном положении и подавать вниз по мере обгорания, требуются специальные приспособления. Важно обеспечить хороший контакт с электродами, места подвода тока обычно охлаждаются с помощью специально встроенных водяных холодильников.
Промышленные электротермические установки состоят из основного агрегата — печи и трансформатора. Последний располагают по возможности ближе к печи, чтобы избежать электрических потерь, так как печь нагревается током в десятки тысяч ампер (и всего около сотни вольт). Над печью находятся бункеры с сырьем, откуда по к течкам сырье поступает в печь. Сверху из печи отводятся выделяющиеся газы и пары. В нижней части печи имеются летки для удаления жидкого продукта (и шлака). Для кладки печи применяются огнеупорные материалы и специальная электродная масса в форме кирпичей и блоков.
Производство карбида кальция. Карбид кальция применяется в больших количествах для получения ацетилена, который необходим при сварке 5 и резке металлов, а также при синтезе многочисленных органических веществ. Особенно важную роль играет он в производстве синтетического каучука — хлоропрена.
Расплавленных очага, которые отделены друг от друга и от стенок смесью.
Очаг плавления имеет выпускное отверстие, закрытое затвердевшим карбидом. Перед выпуском карбида корка плавится электрической дугой. Расплавленный карбид выпускается в железные изложницы и затем идет на охлаждение.
Расходные коэффициенты на 1 т карбида 270 л следующие: электроэнергии 3 000-3 200 кет. ч., извести 900- I 960 кг, кокса 600-650 кг, электродов 20-40 кг.
Производство цианамида кальция. Цианамид В кальция применяется в качестве азотного удобрения, а также как дефолиант, например, для уничтожения листьев хлопчатника перед сбором коробочек. Из цианамида кальция можно получить цианиды, аммиак, а также (H2C2N2), идущий на приготовление пластмасс, взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов и пр.
Технический продукт черного цвета содержит, как видно из: уравнения, углерод, выделяющийся в ходе реакции. Процесс ;. получения цианамида кальция осуществляется в печах разной конструкции, которые подразделяются на печи, периодического и непрерывного действия. Первые из них пред собой цилиндры из огнеупорного материала, в которые насыпан измельченный карбид.
В центре массы устанавливается электрод для нагрева смеси-до начала реакции при 800° С. Печь герметически закрывается,, г и чистый азот подается снизу. Масса сильно разогревается за ‘ счет теплоты реакции и примерно через 24 ч процесс заканчивается. После остывания печи из нее вынимают горячий сплавленный черный блок цианамида кальция. Блок охлаждают, дробят, измельчают, массу обрабатывают водой для разложения остатка, а затем маслом и отправляют на склад как готовый удобрительный тук. Содержание азота в туке — около 1 19%.
Этот процесс осуществляется в генераторе ацетилена, где происходит смешение реагентов и образование газа и извести; генераторы бывают различного устройства и разнообразных размеров.
Схема установки для получения больших количеств ацетилена в «сухом» генераторе непрерывного действия вертикального типа, где потребное количество воды подается на карбид. Измельченный до 4-5 мм карбид предварительно очищают магнитной сепарацией от примесей ферросилиция. Как видно из схемы, куски карбида поступают в приемный бункер и через автоматический затвор — в буферный бункер, откуда питатель подает их в генератор. Бункеры, а также затвор продувают азотом, чтобы избежать попадания воздуха в генератор. Кусочки карбида движутся по полкам генератора вниз гребками, насаженными на вал, подобно колчедану в полочных печах. В генератор подается вода, количество которой
Регулируют таким образом, чтобы из нижней части генератора уходила сухая известь, удаляемая шнеком.
Горячий ацетилен проходит скруббер, орошаемый водой, причем снизу скруббера в отстойник удаляется пыль и известковое молоко; часть осветленной воды возвращается через холодильник в систему. Очистка ацетилена и других примесей производится хлорной водой или другими окислителями.
Генератор, имеющий диаметр 3,5 м и высоту 7,5 м, производит в час до 2000 мг и больше ацетилена.
Получение фосфора и фосфорной кислоты электротермическим способом
Важное место среди электротермических процессов занимает электротермическая возгонка фосфора из фосфатов, так как фосфор и его соединения находят широкое применение в народном хозяйстве.
Этот способ основан на том, что при 1500-1600° С Si02 вытесняет Р2О5 из его соединений, а присутствующий восстановитель — уголь восстанавливает Р2О5 до фосфора.
Нагревание шихты до 1500-1600° С происходит в печах типа доменных. Однако, при использовании для нагревания энергии установка может быть упрощена и фосфор получается более чистый.
Большая часть фосфора перерабатывается в фосфорную.
Получение фосфорной кислоты термическим способом основано на том, что из сырья сначала получают возгонкой фосфор, который затем сжигают до Р2О5. Последний, растворяясь в воде, дает фосфорную кислоту любой концентрации (до 100%).
В зависимости от условий работы печи электроды могут быть приподняты или опущены.
Фосфорит, кремнистый флюс и коксовая мелочь поступают каждый из отдельного бункера, дозируются и подаются на лен- j точный транспортер, по которому смесь направляется в несколько бункеров, расположенных над печами. Отсюда шихта идет
Щ закрытые лотки или трубы и равномерно распределяется по в всему сечению печи.
На одном конце печи имеется отверстие, соединенное с, по которому газы и пары фосфора направляются в два для отделения пыли.

Читайте так же:

    Комментарии запрещены.