Окускование

Дробление руды

Обогащение руды.

Подготовка руды к доменному процессу

Доменная печь работает нормально ,если куски руды имеют определенные размеры.

Большие куски не успевают в процессе выплавки прореагировать на всю глубину ,и поэтому часть материала используется бесполезно.

Мелкие куски слипаются ,что препятствуют прохождению химически активных газов между ними. Оптимальный размер куска 30-80 мм в поперечнике. Поэтому добытую руду просеивают через грохоты и куски более 80 мм подвергаются дроблению.

В процессе добычи руды и её дробления образуется мелочь; мелочь смешивают с коксом и флюсом и подвергают брикетированию, агломерации, окатыванию.

а. Брикетирование – прессование увлажненных концентрата, топлива и флюса с дальнейшим просушиванием полученных брикетов на воздухе и обжигом в печи при температуре 1200 - 1300^оС для обеспечения необходимой прочности.

б. Агломерация – спекание концентрата, топлива и флюса при Т=1300-1400 ^оС в. Окатывание – обработка увлажненных концентрата, топлива и флюса в тарельчатых чашах (грануляторах) с дальнейшей просушкой на воздухе и обжиге в печи при Т=1200-1300 ^оС. В результате образуются шарики-окатыши диаметром до 30 мм.

Использование брикетов, агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса в доменную печь при плавке.

При окусковании получается пористая газопроницаемая масса, называемая шихтой.

Устройство доменной печи (Рис. 1М)

Доменный процесс основан на восстановлении металла из его окислов. Поэтому в доменной печи создается восстановительная атмосфера.

1 – стальной сварной корпус, выложенный изнутри огнеупорным шамотным кирпичом; 2- жидкий шлак; 3- ванна расплавленного металла; 4- фурма; 5- факел пламени; 6- компоненты доменного процесса (шихта, руда, кокс); 7- летка для слива жидкого чугуна; 8- летка для слива жидкого шлака; 9- загрузочное устройство; 10- отвод газов

Технико-экономические показатели работы доменных печей   1. Коэффициент использования полезного объёма доменной печи (КИПО) – это отношение полезного объема печи V (м3) к ее среднесуточной производительности Р (т) выплавленного чугуна. (м3/т) Чем ниже КИПО, тем выше производительность печи. Для большинства доменных печей КИПО = 0,5…0,7 (для передовых – 0,45) 2.Удельный расход кокса, К – это отношение расхода кокса за сутки А(т) к количеству чугуна, выплавленного за это же время Р(т). Удельный расход кокса в доменных печах составляет 0,5…0,7 (для передовых – 0,36…0,4) K – важный показатель, так как стоимость кокса составляет более 50% стоимости чугуна.

Загрузка печи компонентами доменного процесса осуществляется через верхнюю часть печи с помощью загрузочного устройства 9. Печь работает по принципу противотока. Сверху вниз двигается подготовленная шихта, руда ,кокс (поз. 6), а снизу вверх через слой этих материалов, поднимаются химически активные газы.

Процесс идет в стальном сварном корпусе 1, выложенном изнутри огнеупорным шамотным кирпичом.

Через фурмы 4 вместе с жидким или газообразным топливом подается воздух, нагретый в водонагревателе до Т=1200 ^оС.

Топливо горит на уровне фурм 4, создавая факел пламени 5 с температурой около 2000 ^оС

Газообразные продукты горения поднимаются вверх и отдают шихте, коксу и руде свою тепловую и химическую энергию , а затем отводятся из верхней части домны 10.

В состав продуктов горения (доменного газа) входят СО, СО₂, N₂, H₂, CH₄ (колошниковый газ).

Продукты горения очищаются и используются в качестве топлива для воздухонагревателей.

Твёрдые и жидкие продукты реакции (жидкий металл, зола, несгоревшее топливо) опускаются вниз в горн печи. На дне горна накапливается слой жидкого металла 3 , а над ним – слой жидкого шлака 2 , который периодически отбирается через летки 7 и 8 соответственно.

В нижней части домны происходит восстановление железа из его окислов. В качестве восстановителя выступает газ СО, получаемый в результате горения кокса (косвенное восстановление ) и твердый углерод кокса (прямое восстановление).

Процесс восстановления железа из его окислов идет по следующий реакции :

Fe₂O₃® Fe₃O₄® FeO® Fe.

Помимо восстановления происходит насыщение железа углеродом.

3Fe + 2C Fe₃C + C

(Fe₃C + C) – чугун.

В состав чугуна входит химическое соединение Fe₃C (цементит) и С (свободный углерод)

Производительность доменной печи 10000 т за 24 часа

В результате доменного процесса получается литейный и передельный чугуны.

Литейный чугун используется для получения фасонных отливок.

Из передельного чугуна выплавляют сталь.

Кроме чугуна в доменных печах выплавляют ферросплавы – сплавы железа с кремнием, марганцем и другими элементами. Их применяют для раскисления и легирования стали.

Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и доменный газ.

Из шлака изготовляют шлаковату, цемент, удобрения (стараются получить гранулированный шлак, для этого его выливают на струю воды).

Доменный газ после очистки используется как топливо для нагрева воздуха, подающегося в печь.