Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Колебаниясодержания основных компонентов руды затрудняют их дальнейшуюпереработку. При использовании неусредненных железных руд невозможнополучить чугун постоянного химического состава, и плавку необходимо вести сперерасходом кокса. На современных рудоподготовительных предприятияхусреднение является обязательной операцией, при которой обеспечиваютсяотклонение по содержанию железа в шихте в пределах ± 0,3 – 0,5%.Усреднение представляет собой перемешивание большой массы рудногоматериала. Обычно эта операция производится в штабелях, расположенных наусреднительных складах (рисунок 9).
Емкость штабелей может составлять до 100тысяч тонн. Усреднительный склад имеет два штабеля, один из которыхформируется путем загрузки материала параллельными слоями, расположеннымиобычно горизонтально, а другой служит, для отгрузки материла в переработку.Отгрузка или забор осуществляется тоже слоями, но в направленииперпендикулярном расположению слоев, формирующих штабель. Каждая порцияпри заборе материала, включающая все формирующие слои, имеет состав, равныйсреднему составу материала всего штабеля.Окускование. Представляет собой процесс превращения мелких частицрудных концентратов и некоторых других материалов в более крупные куски (20– 40 мм), удовлетворяющие требованиям доменной плавки.
Для окускованияприменяются в основном два способа:− агломерация;− получение окатышей.Известен и третий способ окускования – брикетирование. Однако, для рудметаллургического производства брикетирование не нашло широкого примененияввиду сложности обработки брикетов для получения необходимой их прочности инизкой стойкостью инструмента.Агломерация и получение окатышей относятся к термическим способамокускования, когда кусковой продукт получается в результате спекания исплавления частиц шихты, нагретых до высоких температур (1300 – 1500 °С).Благодаря этому, кроме физического процесса спекания протекают и химикоминералогические превращения (разложение карбонатов, окисление серы,удаление гидратной влаги и др.), улучшающие качество агломерата и окатышей.Агломерация – это процесс окускования мелких материалов (руд,концентратов, колошниковой пыли) спеканием в результате сжигания топлива вслое спекаемого материала.Агломерационная шихта включает следующие компоненты:- железосодержащие материалы (концентрат, руда, колошниковая пыль) –40 – 50%;- флюс (известняк), улучшающий показатели работы доменных печей - 10 –15%;- возврат (мелкий, некондиционный агломерат) – 20 – 30%;- твердое топливо (мелкий кокс) – 4 – 6%;- влага (добавляется для улучшения грануляции мелких частиц шихты) –6 –9%.Агломерационная шихта, составленнаясмешивания и окомкования укладываетсяагломерационной машины (рисунок 10), подподдержания процесса горения топлива завоздуха через шихту.из указанных компонентов, послеслоем на колосниковой решеткикоторой создается разряжение длясчет просасывания атмосферногоОсновной частью агломерационной машины является своеобразныйметаллический желоб, образованный из плотно соединенных тележек с бортами(па-лет), перемещающихся по рельсам на роликах.
Дном тележек являютсяколосниковые решетки. Движение тележек осуществляется по специальнымнаправляющим.Подготовленную шихту загружают на непрерывно движущиеся палеты,которые перемещаются под зажигательное устройство (горн), где происходитзажигание шихты. После зажигания в слой засасывается воздух, обеспечивающийнормальное течение агломерационного процесса или перемещение зоныформирования агломерата вниз. Скорость движения палет регулируется такимобразом, чтобы зона формирования агломерата достигла колосников в момент,когда палета проходит над последней вакуум-камерой.
При опрокидываниипалеты агломерат под собственным весом падает, и после дробления игрохочения направляется на охлаждение.Агломерацию следует рассматривать шире, чем окускование, так как приэтом удаляются некоторые вредные примеси (сера и частично мышьяк),разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый офлюсованныйматериал.Условия сжигания топлива в этом процессе очень рациональны. В зонегорения температура достигает 1500 °С и продукты сгорания, проходя через слойшихты отдают свое тепло нижним слоям.Топливо сгорает до окиси углерода по реакциям:С + О2 = СО2,СО2 + С = 2СО.Оксиды железа восстанавливаются по реакциям:3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.Присутствие FeO облегчает получение FeO ⋅ SiO2 (фаялита), имеющегоотносительно невысокую температуру плавления (около 1200 °С),способствующему спеканию и упрочнению частиц.При агломерации значительно выгорает сера, которая в шихте обычнонаходится в виде сульфида железа FeS2, называемого пиритом.
Пирит в условияхагломерации выделяет серу по реакции:3FeS2 + O2 = Fe3O4 + 6 SO2Известняк разлагается по реакции:CaCO3 → CaO + CO2.Полученная СаО соединяется с FeO, SiO2, Fe2O3, образуя легкоплавкиесоединения, имеющие температуру плавления 1200 – 1250 °С.В настоящее время, получают в основном, офлюсованный агломерат.Основными преимуществами применения офлюсованного агломерата являются:-исключение из доменной плавки реакции разложения карбонатовCaCO3 → CaO + CO2, требующей тепла, а следовательно, расхода кокса;улучшение восстановительной способности газов в доменной печивследствие уменьшения количества СО2, так как разложение карбонатов свыделением СО2 происходит вне доменной печи, при агломерации;уменьшение числа материалов, загружаемых в доменную печь;улучшение процесса шлакообразования, так как в офлюсованномагломерате оксиды плотно контактируют друг с другом.Применение офлюсованного агломерата дает сокращение расхода кокса на 6– 15%.Получение окатышей.
Процесс получения окатышей нашел применение всвязи с расширяющимся использованием бедных руд и со стремлением к болееглубокому обогащению, связанному с тонким измельчением железорудныхконцентратов.Наиболее целесообразным способом окускования тонкоизмельченныхконцентратов является получение окатышей. Технология производстважелезорудных окатышей состоит из двух стадий:получение сырых окатышей;упрочняющего обжига.Схема производства окатышей показана на рисунке 11.Состав шихты для получения окатышей включает три основные компонента:тонкоизмельченный рудный концентрат;бентонит – особый сорт глины, повышающей пластичность ипрочность окатышей;известняк.Приготовленную шихту после тщательного смешивания направляют вгрануляторы, в которых при увлажнении до 8 – 10% формируют окатышиопределенного размера (шарики диаметром 10 – 20 мм).Для обеспечения прочности окатыши подвергают упрочняющему обжигупри температуре порядка 1300 °С.
Упрочнение окатышей при их обжигедостигается в результате припекания мелких рудных частичек друг к другу безобразования жидкой фазы или при ее минимальном количестве. В процессеобжига окатышей происходит удаление большей части серы, диссоциацияизвестняка, образование новых минералов.Качество окатышей характеризуется гранулометрическим составом,прочностью и химическим составов. Высококачественные окатыши должны бытьоднородными по размерам (фракция 10 – 20 мм) и иметь достаточную прочность,чтобы выдерживать транспортировку, перегрузку и доменную плавку беззначительных разрушений.2.2.3 ТопливоТопливо, используемое для доменной плавки, выполняет три основныефункции:тепловую, являясь источником тепла при разогреве шихтовыхматериалов до высоких температур и обеспечивая интенсивноепротекание химических реакций при плавлении чугуна и шлака;-химическую,являясьосновнымхимическимреагентомвосстановителем оксидов железа и других элементов;физическую, обеспечивая высокую газопроницаемость столбашихты.Необходимо отметить, что физическая функция топлива предотвращаеттяжелые расстройства хода доменной плавки.
Поэтому топливо должно бытьтвердым, кусковым материалом, создающим высокую газопроницаемость вобласти высоких температур и обеспечивающим условия для противотока газа ирасплавленных масс металла и шлака.Для доменного процесса требуется прочное, неспекающееся твердоетопливо. Оно занимает значительный объем доменной печи и большая его частьдолжна сохраниться твердой, кусковой и прочной до нижней части печи.К топливу предъявляют следующие основные требования:высокая теплота сгорания и восстановительная способность вхимических реакциях;достаточная прочность и термостойкость, чтобы не образовывалосьмного мелочи при нагреве топлива и прохождении его через печь;неспекаемость в условиях доменного процесса;достаточная чистота по содержанию вредных примесей – серы ифосфора.Кроме того, твердое топливо должно содержать мало золы, особеннокремнезема и глинозема, требующих применения флюсов.Топлива естественных видов не удовлетворяют этим требованиям.
Поэтомудля доменной плавки приходится специально изготовлять твердое топливо –древесный уголь, кокс.Древесный уголь практически утратил свое значение из-за низкойпрочности.Кокс является единственным видом твердого топлива для доменной плавкиво всей мировой практике черной металлургии.Исходным сырьем для получения кокса являются особые сорта каменныхуглей, называемых коксующимися. Подготовка углей к коксованию заключается вдроблении, обогащении для снижения зольности и усреднении.Кокс получают сухой перегонкой каменных углей в коксовых печах,представляющих собой узкую камеру шириной около 0,5 м, высотой 4 – 5 м идлиной около 15 м, объединенных в батареи (рисунок 12). Число печей в батареиможет достигать 60 – 70 штук.Подготовленная шихта загружается в камеру через специальные отверстия.Обогрев печи осуществляется с боков через стенки огнеупорного кирпича путемсжигания газа в обогревательных простенках.Для повышения температуры коксования воздух, используемый длясжигания газа и газ, предварительно нагревают до 900 – 1000 °С в регенераторах,расположенных под печами.
Горение газа происходит в простенке, за счет этогоосуществляется нагрев стенок двух соседних камер до температуры 1350 – 1400°С. Продукты сгорания через обводной канал попадают в другой простенок,опускаются по нему, обогревая две другие стенки камер, и, проходя черезрегенераторы, нагревают их и уходят в дымовую трубу.
Периодическипроисходит смена направления движения газов. Через нагретые регенераторыпопадают воздух и газ, а через остывшие – продукты сгорания.Загруженная шихта нагревается в камерах примерно до 1000 °С.Продолжительность коксования составляет около 15 часов. Затем полученныйкоксовый пирог специальным выталкивателем выталкивают из печи и тушатводой или инертными газами.В процессе коксования из 1 тонны угольной шихты получают около7003кг кокса, 300 – 350 м коксового газа и около 20 кг смолы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
