Технологія доменного процесу

Вихідні матеріали доменного процесу. Найбільш поширеними вхідними матеріалами при виробництві чавуну є руди, паливо і флюси.

1. У чорній металургії застосовують такі рудні матеріали:

звичайний залізняк Fe₂О₃ містить 50-66% заліза. Його супроводжують пусті породи, найчастіше кварцит SiO_2. (Двуокись кремния) Чистий гематит (після збагачення) вміщує 70% заліза; магнітний залізняк Fe₃О₄ – 50-70% заліза; бурий залізняк Fe₂О₃*nH₂O – 30-50% заліза; шпатовий залізняк FeCO₃ – 30-40% заліза. У невеликих кількостях використовують також марганцеві руди MnO₃, MnO_2, Mn₂O_3.

Окрім перелічених руд, у доменному процесі використовують такі високопродуктивні напівфабрикати, як офлюсований агломерат і офлюсовані окатиші. Використовують також прокатну окалину, металобрухт та колошниковий пил.

2. Паливо. Звичайне кам’яне вугілля добре горить при відсутності протягів. А в доменній печі завжди існують протяги, бо там застосовують повітряне або кисневе дуття. Тому для доменного виробництва кам’яне вугілля не придатне. У якості палива у доменному виробництві застосовують кокс, який отримують на коксохімічних заводах у вигляді міцних пористих кусків, що мають високу питому теплоту горіння і не згасають навіть при великих протягах. Для зменшення витрат коксу в доменну піч вдувають також природний газ, мазут, вугільний пил.

3. Флюси. Флюси – це речовини мінерального походження, які вводяться в доменний процес з метою полегшення відділення пустої породи від металу, сплавлення пустих порід і шкідливих домішок і утворення шлаку. Основним флюсом доменного процесу є вапняк (известняк) CaCO₃.

Вхідні продукти у певному процентному співвідношенні, що призначені для завантаження у піч, називають шихтою. Шихту завантажують у піч періодично, порціями, які називають колошами. Приблизне співвідношення компонентів в одній колоші таке: три вагонетки рудного металу плюс дві вагонетки палива плюс одна вагонетка флюсу.

Колошу завантажують у піч через колошник, який розташований у верхній її частині. Чавун варять у печах-домнах, які є складовою частиною одного з елементів технологічної системи виробництва чавуну.

Технологічна система, схему якої зображено на рис. 1, складається з шести елементів. В агрегаті кожного елемента відбуваються певні фізико-механічні або фізико-хімічні процеси, внаслідок яких сировина перетворюється на чавун.

Руда

Флюси

Домений газ

Шлак

Чавун

Паливо

Спрощена схема технологічної системи виробництва чавуну:

1 – подрібнення руди вальцями або у млинах, 2 - сортування руди за розмірами на решетах і ситах, 3 – збагачення руди промиванням водою, гравітацією, магнетацією, флотацією у спеціальних машинах-сепараторах, 4 - грудкування на грануляторах, 5 - виготовлення офлюсованого агломерату на агломераційних машинах, 6 – плавка чавуну

Доменна піч – це спеціальна металева споруда, обкладена всередині вогнетривкою цеглою. Вона складається (зверху вниз) з колошникового устрою, шахти, розпару, заплічників і горна.

Схема роботи доменної печі

1 – вагонетка для подачі колош із бункера, 3 - льотка для випускання чавуну, 4 – горн, 5 - фурма для вдування повітря під тиском, 6 – заплечики, 7 – розпар, 9 – приймальна воронка засипного аппарату, 10 - малий конус, 11 – чаша, 12 - великий конус, 13 – колошник, 14 - шахта печі, 18 - льотка для випускання шлаку.

Домна працює за принципом зустрічних потоків: шихта рухається згори вниз, а гарячі потоки газу, який утворився внаслідок згоряння палива, - назустріч, тобто знизу вгору.

Чавун випускають із горна через чавунну льотку через кожні 4-8 годин, шлак через шлакову льотку – через 30-40 хвилин.

Доменна піч працює безперервно протягом 5-6 років. Потім вона зупиняється на капітальний ремонт, при якому повністю замінюється футерівка. Для цього необхідно 4-6 місяців. Після ремонту піч просушують і задувають за спеціальною технологією.

Період безперервної роботи печі називають кампанією. В період кампанії за її температурним режимом стежать радіоактивні давачі.

Доменне виробництво – високоавтоматизоване.

Найпотужнішу у світі доменну піч протягом доби обслуговує 4 бригади по 25 чоловік. Тривалість робочої зміни однієї бригади – 6 годин. Керує роботою печі диспетчер, який знаходиться за пультом управління, прилади на пульті (близько 400) висвітлюють усі показники роботи печі.

«Криворіжсталь» об'єднує величезні кар'єри, глибокі залізорудні шахти, шість великих гірничозбагачувальних комбінатів, кілька агломераційних фабрик, найбільший коксохімзавод в Україні, найпотужніший металургійний комбінат «Криворіжсталь». На ньому працює найбільша у світі доменна піч об'ємом 5000 м куб.

У 1974 році була введена в експлуатацію дев'ята доменна піч - найпотужніша у світі, з обсягом продукції понад 2,5 млн. т чавуну за рік.

Для безперебійної роботи довкола печі на подвір’ї розташовані обслуговуючі служби: рудний двір, підйомні та завантажувальні механізми, ливарні двори, нагрівачі повітря (каупери), вітродувні машини, машини (гармати) для закриття та відкорковування льоток. Різноманітні прилади та пристрої для контролю роботи і управління процесами.

Основні процеси, що відбуваються в доменній печі. В доменній печі відбуваються такі процеси:

а) горіння палива:

C + O₂ ® CO₂ + Q;

CO₂ + С ® 2CO - Q.

б) відновлення заліза:

1) окисом вуглецю:

3Fe₂O₃ + CO ® 2Fe₃ О₄ + CO₂ + Q;

Fe₃O₄ + С ® 3Fe O + СО₂ - Q;

FeО + СО ® Fe + СО₂ + Q.

2) воднем:

Н₂ О + С ® Н₂ + СО;

(вода є у складі мінералів і в повітрі дуття)

3Fe₂O₃ + Н₂ ® Fe₃ О₄ + Н₂ О + Q;

Fe₃O₄ + Н₂ ® 3Fe O + Н₂ О - Q;

Fe О + Н₂ ® Fe + Н ₂ О - Q.

Оксидом вуглецю і воднем відновлюється 60-80% заліза. Таке відновлення називають непрямим відновленням. Решта заліза відновлюється твердим вуглецем в зоні розпару при температурі 1700⁰ С.

Fe О + С ® Fe + СО - Q.

Відновлення за такою реакцією називають прямим.

Доменна піч працює найбільш ефективно, якщо відбувається, як пряме, так і непряме відновлення, а це в значній мірі залежить від температури повітря, що вдувається в доменну піч.

в) насичення заліза вуглецем:

3Fe + 2СО ® Fe₃ С + СО₂;

або3Fe + С ® Fe₃ С.

Карбід заліза Fe₃С може розчинятись у залізі. В розчинному стані можуть також знаходитись у незначних кількостях марганець, кремній, форсфор та сірка. Уся ця суміш і називається чавуном.

г) шлакоутворення

FeS + СаО + С ® Fe + СаS + СО,

СаS – це і є шлак.

Дата добавления: 2014-01-11