Доронин С.В. Конструктивные формы металлургического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

150

При растворении кернов в азотной кислоте происходит выброс в

атмосферу большого количества окислов азота, что весьма нежелательно

с экологической точки зрения.

Известен электролизер для переработки отходов тугоплавких

металлов и сплавов,, выбранный в качестве прототипа, содержащий ван-

ну, перфорированный катод, выполненный регулируемым по высоте,

укрепленный на шпинделе, шарнирно установленном в электроизолиро-

ванной обойме, анод в виде барабана и привод. Прототип имеет ряд не-

достатков.

Во-первых, анод выполнен в виде барабана – при его вращении

пересыпающийся анодный материал, например, спираль лампы накали-

вания, содержащая молибденовый керн, будет постоянно менять пло-

щадь соприкосновения с анодным барабаном, в результате чего будет

меняться сопротивление сила тока, а следовательно и анодная плотность

его, что приводит к нарушению электрохимического режима. В случае

увеличения плотности тока разрушается не только молибденовый керн,

но и спираль, а в случае уменьшения – может резко замедлиться процесс

растворения молибденового керна.

Непрерывное пересыпание спиралей вызывает их искрение в

местах возникновения и нарушения контактов спирали с корпусом бара-

бана, что приводит к их полному или частичному разрушению.

Во-вторых, малая скорость вращения барабана не позволяет

осуществить интенсивное и полное отделение пузырьков газа с поверх-

ности молибденовых кернов, что приводит к неполному их растворению.

Цель изобретения – повышение качества обрабатываемых спи-

ралей, производительности электролизера и улучшение условий труда.

Указанная цель достигается тем, что электролизер, преимущест-

венно для удаления молибденовых кернов из вольфрамовых спиралей,

содержащий корпус, анодную емкость из электропроводного материала

и перфорированный катод, установленные с возможностью регулирова-

ния межэлектродного расстояния, токопроводы, патрубки для подвода и

отвода электролита, привод и систему охлаждения, снабжен цилиндри-

ческой обечайкой, установленной с зазором к днищу корпуса и выпол-

ненной с окнами в верхней части и турбиной, анодная емкость размеще-

на в днище обечайки и выполнена перфорированной, катод установлен в

ее полости ниже окон. Турбина размещена в обечайке над катодом. По-

ставленная цель достигается и тем, что лопасти турбины размещены на

уровне окон обечайки, а анодная емкость выполнена в виде съемной кас-

сеты. Электролизер снабжен крышкой.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вы-

вод, что заявляемый электролизер отличается тем, что он снабжен ци-

151

линдрической обечайкой, установленной с зазором к днищу корпуса и

выполненной с окнами в верхней части, и турбиной, анодная емкость

размещена в днище обечайки и выполнена перфорированной, катод ус-

тановлен в ее полости ниже окон, турбина размещена в обечайке над

катодом.

Предложенный электролизер (рис. 98) отличается от прототипа

также тем, что лопасти турбины размещены на уровне окон обечайки, а

анодная емкость выполнена в виде съемной кассеты, выполнение анод-

ной емкости в виде съемной кассеты позволяет повысить производи-

тельность.

Рис. 98. Электролизер: 1 – корпус; 2 – патрубок подачи электролита; 3 – патру-

бок слива электролита; 4 – охлаждающая система; 5 – крышка; 6 – обечайка; 7 –

окна; 8 – катод; 9 – насыпной анод; 10 – перфорированный анод; 11 – анодная

емкость; 12 – токоподводы; 13 – турбина

С целью улучшения условий труда, электролизер снабжен

крышкой.

Преимущества заявляемого технического решения в сравнении с

прототипом:

1. Спирали, загруженные в кассету, не подвергаются перемеши-

ванию, следовательно, исключено их механическое повреждение и обес-

печено постоянство площади их контакта с анодом. В силу этого остает-

152

ся постоянной и сила тока, необходимая при выбранном режиме элек-

тролиза.

2. Стационарное состояние спиралей (отсутствие их перемеши-

вания) обеспечивает безискровой режим работы электролизера, следова-

тельно, отсутствие разрушение спирали из-за короткого замыкания.

3. Полное отделение пузырьков газа с поверхности молибдено-

вых кернов достигается интенсивным движением электролита через за-

груженные в кассету спирали снизу вверх (от анода к катоду). Такое

движение электролита обусловлено существованием разреженной зоны в

центре турбины и повышенным давлением снаружи погружного корпу-

са.

Электролизер состоит из стойкого к кислым растворам герме-

тичного корпуса 1, имеющего патрубки для подачи 2 и слива 3 электро-

лита и охлаждающему систему 4. На крышке 5 корпуса 1 в погружной

цилиндрической обечайке 6 с окнами 7 в верхней части смонтирована

электродная система. Электродная система состоит из дискового перфо-

рированного катода 8 и насыпного анода 9 (вольфрамовые спирали с

молибденовыми кернами), расположенного на дисковом перфорирован-

ном аноде 10, вмонтированном в анодную емкость 11, выполненную в

виде съемной кассеты с фиксатором. Анодная емкость 11 размещена в

днище обечайки. Изолированные токоподводы 12 к электродам выведе-

ны на крышку 5 устройства. Турбина 13 размещена в обечайке 6 над

перфорированным катодом 8, причем лопасти турбины размещены на

уровне окон обечайки.

Устройство работает следующим образом.

Электролизер через патрубок 2 при закрытом кране на патрубке

3 заполняют электролитом. Вольфрамовые спирали с молибденовыми

кернами (насыпной анод 9) загружают в анодную емкость 11 (кассеты).

Кассету 11 вставляют в днище обечайки 6 и фиксируют на заданном рас-

стоянии от перфорированного катода 8. Затем крышку 5 (вместе с ци-

линдрической обечайкой 6, турбиной 13 и съемной кассетой 11) уста-

навливают на корпус 1. Включают охлаждающую систему 4 и привод

турбины 13. Вращаясь, лопасти турбины 13 выбрасывают под давлением

электролит через окна 7 обечайки 6 и всасывают его из нижней части

электролизера через перфорированный анод 10 и насыпной анод 9, за

счет разрежения, создающегося над перфорированным катодом 8 в цен-

тре турбины 13. Создаются хорошие условия для интенсивного газоуда-

ления из зоны реакции. На анод 10 и катод 8 через токопроводы 12 пода-

ется заданное напряжение, которое, как и сила тока в электролизере,

контролируется по прибору. Через расчетное время, необходимое для

растворения молибденовых кернов, подача напряжения на электролизер

153

прекращается. Включают привод турбины 13. Снимают крышку 5. Вы-

нимают кассету 11 из корпуса 6 и выгружают вольфрамовые спирали из

кассеты 11.

Цикл повторяется.

В предлагаемой конструкции для интенсификации газоудаления

из зоны реакций при избирательном электрохимическом процессе при-

менена турбина для создания интенсивного движения электролита от

анода к катоду (снизу вверх) внутри цилиндрической обечайки. Измене-

нием скорости вращения турбины можно регулировать (кроме интен-

сивности газоудаления) и величину электропроводности электролита на

участке анод-катод, что существенно облегчает подбор режима электро-

лиза. Съемная подвижная кассета для анодного материала обеспечивает

возможность регулировки, подбора режима электролиза и процесса за-

грузки-разгрузки анодного материала.

Предлагаемое техническое решение позволяет исключить не

только механическое повреждение вольфрамовых спиралей, но и разру-

шение спиралей, вызванное нестабильностью плотности тока, а также

обеспечить полное растворение молибденовых кернов, исключая выбро-

сы вредных газов в атмосферу.

В данном техническом решении достигнуто значительное уве-

личение функциональных возможностей (повышение стабильности тех-

нологического процесса) и улучшение ряда технико-экономических по-

казателей (надежности, экологичности) за счет рациональной компонов-

ки системы и введения дополнительных структурных элементов

154

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проектирование и конструирование машин и оборудования яв-

ляются комплексной, наукоемкой и творческой областью деятельности.

Достигнутый в настоящее время уровень техники оставляет много места

для конструкторской интуиции, фантазии и творческих поисков. При

этом эта деятельность как никакая другая синтезирует в себе все знания

в области фундаментальных дисциплин, техники и технологий. Наука о

проектировании постоянно развивается по мере разработки новых мето-

дов расчетов, создания материалов с новыми свойствами, возникновения

новых потребностей и функций, реализуемых в виде различных конст-

руктивных форм. При этом большой интерес представляет анализ отрас-

левой специфики формообразования машин и конструкций.

Рассмотрение конструктивных форм технологического обору-

дования металлургического производства показывает большое их разно-

образие и отражает характер эволюции технических систем в данной

отрасли промышленности. Попытка в явном виде установить логиче-

скую связь между особенностью конструктивной формы, структурой

технической системы, ее основными функциями позволила проследить

логику мышления конструктора, принимающего решение на стадиях

эскизного и рабочего проектирования.

Среди принимаемых конструктивных решений можно выделить

те из них, которые влияют на основные технико-экономические показа-

тели (производительность, мощность…), определяют прочность и на-

дежность оборудования, улучшают его экологические параметры. Неко-

торые решения имеют комплексный характер и направлены на достиже-

ние принципиального улучшения характера функционирования машин.

Анализ и обобщение конструктивных форм в связи с выполне-

нием той или иной функции и достигаемых при этом технико-

экономических показателей представляет собой одно из перспективных

направлений развития науки о проектировании технических систем.

155

ЛИТЕРАТУРА

1. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. В 3-х частях. Ч.

1. Притыкин Д.П. Механическое оборудование для подготовки шихтовых

материалов. – М.: Металлургия, 1988. – 392 с.

2. А.с. № 288899 СССР, кл. В 02с 1/02. Дробящая плита щековой дробилки /

А.И.Богацкий. Опубл. 08.12.70. Бюл. № 1.

3. А.с. № 355977 СССР, кл. В 02с 1/02. Щековая дробилка / Г.Н.Гундобин.

Опубл. 23.10.72. Бюл. № 32.

4. А.с. № 186270 СССР, кл. В 02с /02. Привод щековой дробилки /

Б.В.Клушанцев. Опубл. 12.09.66. Бюл. № 18.

5. А.с. № 183050 СССР, кл. В 02с /02. Устройство для регулирования размера

выходной щели щековых дробилок / Б.П.Якунин. Опубл. 09.06.66. Бюл. №

12.

6. А.с. № 103257, кл. В 02с 01/02. Щековая камнедробилка с двумя подвижны-

ми щеками / Б.В.Клушанцев. Заявл. 9.04.55.

7. А.с. № 78304, кл. В 02с /02. Сдвоенная щековая дробилка / И.П.Тарасов.

Опубл. 31.01.50.

8. А.с. СССР № 115319, кл. В 02с /02. Защитное устройство для щековой дро-

билки / Э.К.Волошин-Челпан. Заявл. 11.11.57.

9. А.с. СССР № 376115, кл. В 02с 4/02. Валковая дробилка / А.И.Борохович,

Л.А.Рудаков, В.А.Волков, Л.И.Финкельштейн, В.М.Левицкий, И.Д.Попов,

А.С.Бакшинов. Опубл. 05.04.73. Бюл. № 17.

10. А.с. СССР № 278395, кл. В 02с 4/02. Валковая дробилка / И.Ф.Дун,

И.Ф.Поддубский. Опубл. 05.08.70. Бюл. № 25.

11. А.с. СССР № 355978, кл. В 02с 4/02. Валковая дробилка / М.П.Язиков.

Опубл. 23.10.72. Бюл. № 32.

12. А.с. СССР № 214298, кл. В 02с 4/02. Валковая дробилка / Ф.О.Стрелков,

Д.Я.Ушеренко, М.С.Верткин. Опубл. 26.09.66. Бюл. № 11.

13. А.с. СССР № 366007, кл. В 02с 4/02. Валковая дробилка / Е.Н.Борщев,

Ю.А.Хлестов. Опубл. 16.01.73. Бюл. № 7.

14. Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макроки-

нетика, подобие, моделирование, проектирование: В 5 т. Т. 2. Механические

и гидромеханические процессы / Д.А.Баранов, В.Н.Блиничев, А.В.Вязьмин

и др.; Под ред. А.М.Кутепова. – М.: Логос, 2002. – 600 с.

15. А.с. СССР № 68153, кл. В 02с 17/00. Вертикальная дробилка-мельница /

Г.Г.Кантаев. Опубл. 31.03.47.

16. А.с. СССР № 1294376, кл. В 02с 17/00. Способ измельчения руд и устройст-

во для его осуществления / А.Г.Дербас, Г.Н.Тенетко, Л.Г.Быков, М.П.Божко,

В.Б.Коваленко, Г.Д.Каюн. Опубл. 07.02.90. Бюл. № 5.

17. А.с. СССР № 760999, кл. В 02с 17/00. Барабанная мельница /

С.Ф.Шинкоренко, Г.И.Пилинский, М.П.Краминский. Опубл. 07.09.80. Бюл.

№ 33.

18. А.с. СССР № 710634, кл. В 02с 17/00. Шаровая мельница / Г.П.Хомерики.

Опубл. 25.01.80. Бюл. № 3.

156

19. А.с. СССР № 919732, кл. В 02с 17/00. Вихревая мельница / В.И.Горобец.

Опубл. 15.04.82. Бюл. № 14.

20. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. В 3-х частях. Ч.

2. Кохан Л.С. Механическое оборудование цехов для производства цветных

металлов / Л.С. Кохан, А.И.Сапко, А.Я.Жук. – М.: Металлургия, 1988. – 328

с.

21. А.с. СССР № 919459, кл. F 27 В 5/06. Вращающаяся печь / Е.В.Коровкин.

Заявл. 02.10.80.

22. А.с. СССР № 911957, кл. F 27 В 5/06. Вращающаяся печь / Е.В.Коровкин.

Заявл. 15.07.80.

23. А.с. СССР № 911956, кл. F 27 В 5/06. Вращающаяся печь / Е.В.Коровкин.

Заявл. 26.06.80.

24. А.с. СССР № 842365, кл. F 27 В 5/06. Вращающаяся печь / Е.В.Коровкин.

Опубл. 30.06.81. Бюл. № 24.

25. А.с. СССР № 126891, кл. С 21 В 7/06. Лещадь доменной печи / Г.Г.Орешкин.

Опубл. 30.06.60. Бюл. № 6.

26. А.с. СССР № 210887, кл. С 21 В 7/06. Футеровка колошника доменной печи

/ В.И.Стекачев, В.М.Грацилев, В.П.Гурьянов. Опубл. 08.11.68. Бюл. № 7.

27. А.с. СССР № 222411, кл. С 21 В 7/08. Кожух доменной печи / И.И.Коробов,

В.И.Коробов. Опубл. 12.10.73. Бюл. № 41.

28. А.с. СССР № 150528, кл. С 21 В 7/12. Качающийся желоб для одноносковой

разливки чугуна из доменной печи / Е.В.Григорьев, Н.С.Григорьева. Опубл.

12.10.62. Бюл. № 19.

29. А.с. СССР № 87846, кл. С 21 В 7/08. Доменная печь с колошниковым уст-

ройством, опирающимся на колонны / Е.Х.Манаков. Заявл. 7.03.49.

30. А.с. СССР № 559956, кл. С 21 В 7/08. Устройство для восстановления гори-

зонтальности фланца опорного колошникового кольца доменной печи /

Э.Б.Смулаковский, А.А.Бахметьев. Опубл. 30.05.77. Бюл. № 20.

31. А.с. СССР № 286731, кл. С 21 С 5/42. Опорное кольцо конвертера /

В.М.Шусторович, В.С.Вагин, Ф.В.Крайзингер, А.И.Зинский, В.М.Манов.

Опубл. 06.01.73. Бюл. № 31.

32. А.с. СССР № 329208, кл. С 21 С 5/42. Корпус конвертера / В.В.Погорецкий.

Опубл. 09.11.72. Бюл. № 7.

33. А.с. СССР № 290050, кл. С 21 С 5/42. Опора конвертера / В.В.Погорецкий,

А.С.Брук. Опубл. 22.12.70. Бюл. № 2.

34. А.с. СССР № 439676, кл. F 21 В 3/10. Дуговая печь / А.Р.Бекетов,

Г.С.Шубин, С.Г.Кунцов, Ю.Г.Кириков, А.Е.Поляков. Опубл. 15.08.74. Бюл.

№ 30.

35. Минцис М.Я., Поляков П.В., Сиразутдинов Г.А. Электрометаллургия алю-

миния. – Новосибирск: Наука, 2001. – 368 с.

36. А.с. СССР № 1592403, кл. С 25 С 7/00. Электролизер / В.М.Амброжевич,

Н.В.Гринберг, И.Л.Якштес, Е.М.Рабинович, Ю.И.Федотов. Опубл. 15.09.90.

Бюл. № 34.

37. А.с. СССР № 1615231, кл. С 25 С 7/00. Электролизер / В.Л.Кубасов,

Е.Г.Кремко, Л.Л.Никольская, Ю.ПА.Фролов. Опубл. 23.12.90. Бюл. № 47.

38. А.с. СССР № 1770455, кл. С 25 С 7/00. Электролизер / О.В.Лачинов,

157

Е.И.Яшкин, Ю.Г.Фридер, Т.В.Галанцева, С.Ф.Ершов. Опубл. 23.10.92. Бюл.

№ 39.

39. А.с. СССР № 1770454, кл. С 25 С 7/00. Электролизер / Е.И.Елисеев,

А.И.Вольхин, В.В.Беннер, Ю.М.Галкин. Опубл. 23.10.92. Бюл. № 39.

40. А.с. СССР № 1774968, кл. С 25 С 7/00. Электролизер / А.В.Абросимов,

Ю.М.Аласкеров, Н.Н.Жаворонок, Л.М.Лосева, Ю.Н.Мамлясов,

М.К.Распаев. Опубл. 07.11.92. Бюл. № 41.

158

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

1. Технические решения конструкций дробильно-измельчительного обо-

рудования

1.1. Щековые дробилки 4

1.2. Валковые дробилки 23

1.3. Мельницы 36

2. Технические решения оборудования для сушки и обжига 75

2.1. Вращающиеся трубчатые печи 75

2.2. Печи кипящего слоя 90

3. Технические решения оборудования для получения жидкого металла 92

3.1. Шахтные печи 92

3.2. Конвертеры 103

3.3. Дуговые печи 113

3.4. Электролизеры 119

Заключение 154

Литература 155