Большая Советская Энциклопедия (ША)

Большая Советская Энциклопедия

В. П. Табаков.

Шахтная печь

Ша'хтная печь, печь с вытянутым вверх рабочим пространством круглого, эллиптического или прямоугольного поперечного сечения, предназначенная для плавки и обжига кусковых материалов. Тепло, необходимое для протекания процессов плавки и обжига, получают путём сжигания топлива непосредственно в Ш. п. или в выносной топке с подачей горячих продуктов горения в печь. Для Ш. п. характерны такие умеренные скорости газообразных продуктов горения, при которых основная масса кусковых материалов (шихты) не увлекается восходящим потоком газов и, в отличие от печи кипящего слоя, сохраняет аэродинамическую стабильность. Наличие противоточного движения шихты (сверху вниз) и фильтрующихся через шихту газов (снизу вверх),

а также непосредственный контакт между шихтой и горячими газами обусловливают хороший теплообмен и получение отходящих газов с низкой температурой. Благодаря этому Ш. п. характеризуются высоким тепловым кпд и относительно большой производительностью. Широкое применение Ш. п. получили для плавки железных руд (см. Доменное производство ), чугуна (см. Вагранка ) и сырья в цветной металлургии, для обжига железорудного сырья (в процессах прямого получения железа ), известняка и др. материалов.

Ш. п. в цветной металлургии (рис. ) предназначены для работы в непрерывном режиме. Они отличаются малой высотой (<8 м ), что вызвано необходимостью вести плавку без восстановления значительных количеств окислов железа, и малой шириной (<2 м в плоскости фурм); длина печи обычно 8—15 м. Ш. п. имеет колошник, через который загружают шихту и отводят газообразные продукты горения, шахту с фурмами, через которые подают дутьё для сжигания топлива или горячие газы, и футерованный огнеупорами внутренних горн, где скапливаются жидкие продукты плавки. Продукты плавки выпускают через выносной горн или непосредственно из внутреннего горна в отстойный горн (часто с электрическим подогревом) для обеднения шлаков.

Прежде шахту печи сооружали из металлических кессонов, по которым циркулировала вода для охлаждения (отсюда произошло старое название Ш. п. цветной металлургии — ватержакетная печь ). Затем вместо водяного охлаждения начали применять испарительное; шахту выполняют из толстостенных трубок, сваренных между собой в блоки. Обычно шахту печи не футеруют, т.к. железистые шлаки цветной металлургии легко растворяют огнеупорные материалы.

Лит. см. при ст. Шахтная плавка .

И. Д. Резник.

Шахтная печь: 1 — загрузочное устройство; 2 — отвод газов; 3 — фурма; 4 — выносной горн: 5 — шлаковое окно; 6 — штейновый шпур; 7 — внутренний горн.

Шахтная плавка

Ша'хтная пла'вка, металлургический процесс, осуществляемый в шахтной печи ; применяется главным образом в цветной металлургии для выплавки чернового свинца, меди, медного и никелевого штейна . Загруженная сверху шихта, состоящая из окускованного металлсодержащего сырья, флюсов и кокса, по мере выгорания кокса и плавления материалов опускается, а вдуваемый через фурмы воздух или кислород, необходимый для сжигания кокса, и продукты горения движутся навстречу шихте. Вблизи фурм образуется кислородная зона, в которой кокс сгорает преимущественно до CO₂ , выделяется основное количество тепла и достигается максимальная температура. За кислородной зоной образуется восстановительная зона, в которой горячие газы взаимодействуют с последующими слоями кокса по реакции

CO₂ + С = 2CO,

в результате чего газы обогащаются окисью углерода, а температура их снижается, т.к. указанная реакция идёт с поглощением тепла; реакция практически прекращается при 800 °С.

В цветной металлургии применяют восстановительную, сульфидирующую и окислительную Ш. п. При восстановительной свинцовой Ш. п. получают черновой свинец, шлак, пыль и газы. При повышенном содержании в агломерате меди и серы образуется также медный штейн. Отходящие газы проходят через электрофильтр или рукавный фильтр, в котором улавливается пыль с повышенным содержанием окислов цинка и свинца. Сульфидирующую Ш. п. окисленных

никелевых руд с добавкой пирита или гипса ведут в слабовосстановительной атмосфере с получением штейна. Окислительная Ш. п. медных сульфидных руд имеет целью не только получение медного штейна и удаление пустой породы со шлаком, но и окисление части серы сульфидов и удаление её в виде сернистого ангидрида; различают пиритную плавку и полупиритную плавку . Комбинированной окислительно-восстановительной плавкой является медно-серная Ш. п. с получением элементарной серы.

Наиболее характерные показатели Ш. п.: удельный проплав (масса руды, агломерата или шихты, проплавленная за сутки на 1 м² площади сечения печи в плоскости фурм; при плавке свинцовой и медной сульфидной шихты удельный проплав равен 50—100, окисленных никелевых руд — 30—40 m/m^2. cym ), удельный расход кокса (отношение массы кокса к массе загруженной руды или шихты), степень извлечения ценных металлов. Ш. п. по сравнению с отражательной или взвешенной плавками имеет более высокую производительность, низкую температуру отходящих газов и соответственно более высокий тепловой кпд; по сравнению с отражательной плавкой и электроплавкой обеспечивает большую десульфурацию. Недостатки Ш. п.: необходимость предварительного окускования сырья, низкая концентрация сернистого ангидрида в отходящих газах, большой пылевынос.

Основные тенденции совершенствования Ш. п. наряду с улучшением конструкции шахтной печи заключаются в обогащении дутья кислородом и подогреве дутья, улучшении подготовки шихты к плавке, автоматизации управления ходом плавки, а также в сочетании шахтной плавки с процессами доизвлечения ценных металлов из шлаков и совершенствовании систем газо- и пылеулавливания.

Лит.: Смирнов В. И., Шахтная плавка в металлургии цветных металлов, Свердловск, 1955; Клушин Д. Н., Резник И. Д., Соболь С. И., Применение кислорода в цветной металлургии, М., 1973; Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. 1—2, М., 1977.

И. Д. Резник.

Шахтная топка

Ша'хтная то'пка, топка для слоевого сжигания влажного твёрдого топлива (кускового торфа, дров и т.п.). Имеет сильно развитую по высоте загрузочную горловину (шахту), в которой происходит подсушка, разогрев топлива и частичное выделение летучих веществ (за счёт тепла нижнего горящего слоя). По мере сгорания топлива вышележащие подготовленные слои перемещаются в активную зону горения на колосниковой решётке. Ш. т. применяется для обслуживания главным образом небольших котлов (паропроизводительностью до 6,5 т/ч ).

Шахтное

Ша'хтное, посёлок городского типа в Донецкой области УССР. Подчинён Харцызскому горсовету. Расположен в 3 км от ж.-д. станции Скосырская (на линии Чернухино — Иловайск). Добыча угля. Каменный карьер.

Шахтное поле

Ша'хтное по'ле, месторождение полезного ископаемого или его часть, отводимая для разработки одной шахтой. Ш. п. ограничивается по простиранию, восстанию и падению (боковые, верхняя и нижняя границы). При делении месторождения на Ш. п. границы их устанавливают при проектировании на основе технико-экономической расчётов или по крупным геологическим нарушениям, охранным целикам. При выдержанных элементах залегания месторождения Ш. п. придают форму прямоугольника, вытянутого по простиранию. Ш. п. вмещает запасы полезного ископаемого, величина которых предопределяет производственную мощность и срок службы шахты. См. также Подготовка шахтного поля .

Шахтное строительство

Ша'хтное строи'тельство, строительство предприятий по добыче полезных ископаемых (угольных шахт, рудников). Ш. с. включает проведение подземных горных выработок (вертикальных, наклонных, горизонтальных) и возведение зданий и сооружений на поверхности (копры, здания подъёмных машин, административно-бытовых комбинатов, ремонтно-механические мастерские, градирни, компрессорные, складские помещения, подъездные ж.-д. пути и др.). В Ш. с. из общего объёма строительно-монтажных работ более 60% занимают подземные работы.