124784 (Щелочная агрессия в доменной плавке), страница 4

В сумме за контрольный период (3 часа) повышение выхода щелочей составило около 450 кг. Действительный выход их был значительно больше, так как оказалось, что отбор проб был прекращен преждевременно. На это указывал анализ последней пробы шламовой воды и твердой взвеси.

По первому и дальнейшим испытаниям технологии можно судить о том, что базовые основы «сухой выдувки» вполне приемлемы для удаления щелочей. С этих позиций технология является комплексной поскольку независимо от причины ее применения - удаление щелочей - из печи одновременно удаляется и цинк.

Учитывая комплексность, в разработке необходимых технологических приемов необходимо предусматривать обеспечение вывода прежде всего щелочей, так как контуры их циркуляции располагаются ниже контуров циркуляции цинка, что обусловлено более высокими значениями температур переходных процессов. С этих позиций значение температуры колошникового газа 450-500°С должно быть повышено до 750-800°С. Такой разбег температур на выходе из слоя шихты определяет температура плавления соединений калия и натрия.

Можно быть уверенным, что реальные температуры переходных процессов, происходящих с парами щелочей, их цианидов и хлоридов, не соответствуют стандартным значениям, так как парциальное давление их значительно ниже единицы. Не исключено, что пары щелочей и их соединений сохраняются вплоть до температуры кристаллизации (плавления). К тому же, при высокой скорости газового потока переходные процессы растягиваются выше горизонта с температурой, соответствующей стандартной. В этом отношении при температуре газа на выходе из слоя 750-800°С охватывает температуру плавления не только цианидов (634 и 562°С), но и карбонатов щелочей (891 и 854°С). В таких условиях газообразные щелочи будут выноситься за пределы слоя и их твердые фазы будут возникать в свободном пространстве печи [8].

В любом варианте «сухой» выдувки повышение температуры газового потока на выходе из слоя при опущенном уровне засыпи предотвращается загрузкой охлаждающих подач, которые, кроме того удерживают уровень засыпи относительно заданного горизонта. Поэтому, при использовании какого-либо из вариантов технологии, повышенный выход щелочей из печи обеспечивается, но он явно недостаточен так как повышение температуры колошникового газа ограничено технологической инструкцией предельным значением 500оС.

Ограничение температуры на колошнике и относительно высокие значения реперных температур переходных процессов, возникающих с щелочами, стали побудительной причиной разработки технологии их удаления, отличающейся от технологии «сухой» выдувки. Смысл новой разработки заключается в следующем: обеспечение выходе из буферного слоя температуры газа 750-780°С, что обеспечивает вывод области переходных процессов за пределы столба, а газ на колошнике охлаждать до 500оС подачей воды.

Предложенный комплекс операций в случае подачи воды не большой конус, а через специальное устройство, может быть дополнительной возможностью некоторой выдержки уровня засыпи в опущенном стоянии загрузкой нескольких подач уменьшенного объема фракционированного шлакового щебня и кокса. Способ был испытан на домной печи №8 Магнитогорского металлургического комбината [8].

Способ доменной плавки щелочь - и цинкосодержащих шихт

Изобретение относится к черной металлургии может быть использовано а доменной плавке материалов, содержащих щелочи и цинк [10].

Известен способ доменной плавки цинкосодержащих шихт [11], включающий загрузку шихты, содержащей цинк, подачу дутья, контроль температуры и выхода колошникового гада, за грузку кокса с определением высоты слоя, периодическое опускание уровня засыпи шихты

Недостатком данного способа является то, что на формирование буферного слоя единовременно расходуется значительное количество (45-90 т) дефицитного кокса и выход щелочей, при высоком выходе цинка, недостаточно эффективен.

Наиболее близким во технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки цинксодержащих шихт [12], включающий загрузку шихты, содержащей цинк, подачу дутья, контроль температуры и выхода колошникового газа, загрузку и формирование буферного слоя определенной высоты, периодическое опускание уровня засыпи шихты до повышения температуры колошникового газа до 450-500оС, причем буферный слой формируют из слоя кокса и фракционного шлакового щебня.

Недостатком данного способа является не достаточно высокая степень удаления цинка и низкая степень удаления щелочей.

Предлагаемым изобретением решается за дача эффективного удаления из печи цинка и накапливающихся щелочей.

Да достижения указанного результата в способе доменной плавки щелочь- и цинксодержащих шихт, включающем загрузку шихты, содержащей цинк, подачу дутья, контроль температуры и выхода колошникового газа, загрузку кокса и фракционного шлакового щебня, формирование буферного слов определенной высоты, периодическое опускание уровня засыпи шихты, уровень засыпи опускают до гори зонта с температурой газа 750-800оС, а для охлаждения газа на колошнике до 480-500°С в его рабочее пространство подают воду [10].

Предлагаемый способ основан на том, что повышение температуры газа (до 500оС для цинка и во 750-800оС для щелочей) приводит к тому, что процессы перехода из парообразного, жидкого состояния в твердое происходят за пределами столба и это приводит к более значительному разрушению контуров циркуляции веществ. Вынос их ив печи по отношению и выносу при нормальной работе доменной печи увеличивается в десятки раз. Для обеспечения таких условий уровень засыпи необходимо опустить до горизонта с температурой, обеспеспечевающей максимальный вынос щелочей - 750-800оС [10].

Необходимость охлаждения газа на колошнике до 500°С и ниже обусловлена ограничением, налагаемым технологической инструкцией ведения доменного процесса, согласно которому работа засыпного аппарата в среде с температурой выше 500°С возможна не более 10 минут.

Предлагаемый способ был испытал на доменной печи объемом 1373 м3.

Перед испытанием способа печь работала со следующими параметрами. Загружали шихту, состоящую из местного агломерата (57%), ока тышей Соколовско-Сарбайского ГОКа (39%) и Михайловского ГОКа. Выход газа составлял 1385 м3/т чугуна с температурой 280°С. Рабочее положение уровня засыпи шихты 2,75 м oт кромки большого конуса. Расчетная высота буферного слоя 8 м, для чего было загружено 24 скипа фракционированного шлакового щебня (12 т/скип) и 18 скипов кокса (3,7 т/скип).

В 9 ч 15 мин прекратили загрузку шелочь - и цинксодержащей шихты, в 9 ч 30 мин измени ли параметры дутья, в результате чего выход газа уменьшился с 235 до 195 тыс.м3/ч, что отражено в табл. 2 [Приложение 3]. В 9 ч 35 мин начали формирование буферного слоя загрузкой 12 подач, в том числе 6 подач с 1 скипом фракционного шлакового щебня и с 2 скипами кокса и 6 подач с 3 скипами щебня и 1 скипом кокса. Загрузку производили, ориентируясь по температуре колошникового газа 480-500оС.

Последнюю подачу щебня и кокса загрузи ли в 11 ч 40 мин. В 11 ч 50 мни в колошниковое пространство начали подавать воду в количестве 22 м3/мин. Уровень засыпи опускали до горизонта с температурой газа 750-780°С в течение 20 мин [10].

В 12 ч 10 мин прекратили подачу воды и в печь загрузили 1 скип щебня в 2 скипа кокса, после чего начали загружать нормальную железорудную шихту. В 13 ч 50 мин рабочее положение уровня засыпи, параметры дутья, расход природного газа и кислорода были восстановлены.

На этом мероприятие по удалению щелочей и цинка из доменной печи было завершено. За весь его период через каждые 5 мня отбирались пробы шламовой воды, выходящей из системы мокрой газоочистки. Результаты их анализа приведены в рис. 14.

На основании полученных данных определено, что из доменной печи при использовании способа было удалено 0,7 т калия, 0,6 т натрия и 1,4 т цинка [10].

Таким образом, приведенные экспериментальные данные подтверждают, что применение предлагаемого способа обеспечивает эффективное удаление щелочей и цинка из доменной печи, проплавляющей содержащую их шихту.

Заключение

Применение того или иного комплекса приемов для удаления щелочей из доменной печи не означает, что оно всегда должно быть эффективным. Почти все разработанные технологии характеризуются общим свойством - они профилактические и поэтому их применение должно быть своевременным. В противном случае они будут бесполезны, несмотря на удаление какой-то части накопившихся щелочей.

При выборе момента применения технологий должно учитывать и то, что одновременно с щелочами из печей удаляется и цинк, причем интенсификация или удлинение периода активного выхода щелочей в полной мере относится и к цинку.

Если комбинаты будут учитывать комплексность технологий, то можно утверждать, что при правильно разработанном графике мероприятий по удалению щелочей и цинка, комбинаты повысят производительность доменных печей и качество продукции.

Библиографический список

1. Щукин Ю. П., Терентъев В. Л., Мавров А. Л., Сединкин В. И., Гостенин В. А., Гридасов В. П.. Гибадулин М. Ф. Проявление щелочей в доменных пе чах ОАО "ММК". // Совершенствование технологии в ОАО "ММК": Сборник трудов Центральной лаборатории ОАО "ММК". Вып. 7. Магнитог. Металлург. комб. Магнито горск: Магнитогор. дом печати. 2003, с. 30-41.

2. Косолап Н. В., Хрущев Е. И., Лукьяненко И. А., Русских В. П., Шапиро-Никитин Д. Е. Анализ причин тяжелых рас стройств работы доменных печей. // Теория и практика производства чугу на: Труды Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию КГГМК «Криворожсталь». Кривой Рог. 24 - 27 мая, 2004. Кривой Рог: Изд-во КГГМК "Криворожсталь". 2004, с. 318-320.

3. Lectard E., Hess E., Lin R. Поведение хлора и щелочей в до менной печи и их влияние на изменение свойств агломерата при восстановлении. Behavior of chlorine and alkalis in the blast furnace and effect on sinter properties during reduction. // METEC Congress '03: 3 International Conference on Science and Technology of Ironmaking, Dusseldorf, 16-20 June, 2003: Proceedings. Dusseldorf: Stahlinst. VDEh. 2003, c. 521-526.

4. Орел Г. И., Оторвин П. И., Костенко Г. П., Джигота А. Д., Можаренко Н. М., Бой ков Н. Г., Джигота М. Г. Проблемы щелочной агрессии в до менном производстве. // Теория и практика производства чугуна: Труды Международной научно-технической конфе ренции, посвященной 70-летию КГГМК «Криворожсталь». Кривой Рог, 24-27 мая, 2004. Кривой Рог: Изд-во КГГМК "Криворожсталь". 2004, с. 263-266.

5. Курунов И.Ф., Титов В.Н., Емельянов В.Л., Лысенко С.А., Арзамасцев А.Н. Анализ поведения щелочей в доменной печи // Металлург. – 2009. - №9. – С. 34 – 39.

6. Гладков Н.А., Николаев С.А., Будник Л.Г. Влияние щелочей на процесс доменной плавки // Металлург. - 1986.- № 2. - С. 12-15

7. Чернов Н.Н., Демиденко Т.В., Мардер Б.Ф. и др. Распределение щелочных соединений в доменной печи большого объема // Металлург. - 1983. - № 5. - С. 12-14.

8. Щукин Ю. П., Терентьев В. Л., Ма вров А. Л., Сединкин В. И., Гостенин В. А., Штафиенко Н. С, Гибадулин М. Ф. Удаление щелочей из доменной печи через колошник //Совершенствование технологии в OAО "ММК": Сборник трудов Центральной лаборатории ОАО "ММК". Вып. 7. Магнитог. металлург, комб. Магнитогорск: Магнитогор. дом печати. 2003, с. 42-51.

9. Балон И.Д. Фазовые превращения материалов при доменной плавке. Изд. «Металлургия». – 1984. – С. 278.

10. Щу кин Ю. П., Тахаутдинов Р. С, Гибадулин М. Ф., Де рябин А, А., Нефедов С. Н., Пишнограев С. Н., Сединкин В. И., Смирнов Л. А., Тагилинцев В. П., Терентьев В. Л., Чаплоуский А. А. Способ доменной плавки щелочь- и цинксодержащих шихт // Пат. 2237721 Россия, МПК С 21 В 5/00. ОАО "Магнитогор. металлург, коллб.". № 2003105350/02; Заявл. 25.02 2003; Опубл. 10.10.2004.

11. RU патент №2058394, МПК С 21 В 5/00, 20.04.1996.

12. RU патент №2074893, МПК С 21 В 5/00, 1997.

13. Тарасов В.П. Загрузочные устройства шахтных печей. М.: «Металлургия». - 1974. – С. 312.

14. Сторожик Д.А., Тылкин М.А., Гребеник В.М. Изготовление и эксплуатация загрузочных устройств доменных печей. М.: «Металлургия». - 1973. – С. 319.

15. Корякова О.Ф. Совершенствование технологии доменной плавки с целью уменьшения отрицательного влияния щелочей и цинка. Бюлл. ЦНИИИЧМ. – 1981. - №15.