Описание установки

Установка представляет собою прозрачную модель печи обеднения (1) круглой формы с тремя электродами (2), выполненную в масштабе 1:20 от натуральной величины электропечи Надеждинского завода Норильска (фирма Круппа). Модель снабжена тремя графитовыми электродами d = 30 мм, подключенными к трехфазному трансформатору (3) по схеме «треугольника». Сила тока и напряжение измеряются амперметром (4) и вольтметром (5), шлаковый слой моделируется раствором хлористого калия, который представляет собою электролит, по своей ионной структуре подобный структуре электропроводящего расплавленного шлака.

Штейн, обладающий проводимостью, близкой к металлической, в целях удобства моделируется слоем гранул карбонильного никеля. Схема установки приведена на рисунке 10.

Порядок выполнения эксперимента

Ознакомиться со схемой установки. Проверить элементы электрической схемы и подключение измерительных приборов. Залить с помощью воронки в модель раствор в количестве 4 л с концентрацией КCl 0,2 г/л. Затем включить силовой щит, тем самым запитав электрические цепи. Отметить значение фазового напряжения.

Произвести измерения силы тока и температуры раствора при погружении электродов в раствор 10, 20, 30, 40, 50 и 60 мм. При изменении глубины погружения электродов следует отключать силовой щит для предотвращения нагрева жидкости.

Повторить все измерения при концентрации КCl в растворе 0,4, 0,6, 0,8 и 1 г/л.

Экспериментальные данные и результаты расчетов свести в таблицу.

№		CKCl, г/л		U, В		I, А		t, С		,, Ом^-1м^-1

Построить графики зависимости электропроводности от концентрации хлористого калия.

Удельная электрическая проводимость (электропроводность) является величиной, обратной удельному электрическому сопротивле­ния  = 1/ =

где R - электрическое сопротивление, Ом; S - площадь поперечного сечения, м²; L - длина, м.

Работа 10. Экспериментальное исследование аэродинамических условий работы шахтной печи

Шахтная печь имеет развитое по высоте рабочее пространство. При плавке загружаемые сверху шихтовые материалы опускаются вниз, а им навстречу движутся горячие газы, образующиеся внизу у фурм, где происходит горение сульфидов шихты и топлива (кокса) и где плавится шихта, разделяющаяся затем на штейн и шлак. Для обеспечения газопроницаемости столба шихты необходимо применять кусковые материалы крупностью 60-100 мм, поэтому мелкие концентраты и руды предварительно подвергают брикетированию или агломерации.

Известны четыре разновидности шахтной плавки: восстановительная (ее разновидность восстановительно-сульфидирующая), пиритная, полупиритная и медно-серная. В восстановительно-сульфидирующей плавке, применяющейся для переработки окисленных никелевых руд, тепло для плавления шихты получается за счет сжигания кокса. В пиритной плавке необходимое тепло выделяется при окислении сульфидов шихты; руда для такого процесса должна содержать не менее 75% пирита. В настоящее время применяют две разновидности такого процесса: медно-серную, особенностью которой является то, что помимо штейна в качестве продукта получают элементарную серу, выделяемую из отходящих газов и полупиритную плавку, которую проводят без улавливания серы.

В шахтной печи аэродинамический процесс представлен главными образом принудительным движением газов в слое кусковых материалов различной дисперсности и плотности.

Газы образуют восходящий поток в шихтовом столбе большой высоты. Взаимодействие вертикального потока с твердой кусковой загрузкой заключается в противопоставлении гравитационных сил, действующих на каждую частицу соответственно ее массе, и динамических сил газового потока. Должно быть обеспечено преобладание гравитационных сил над динамическими, чтобы шихтовый столб находился в стабильном состоянии и работал в режиме фильтрации.

Для простой однородной шихты предельное количество дутья определяется по формуле:

К_пред = 180  , нм³/м²мин

где  – величина площади свободных проходов между кусками в слое шихты, доли единицы;  – приведенный объем газов, образующихся в печи на 1 нм³ дутья, нм³/нм³; – приведенный удельный вес газа, кГ/нм³; t_с – температура слоя, С;  = 1/273.

Цель работы. Определить величину предельного количества дутья, сохраняющего дисперсный слой материала в стационарном состоянии.