933706 - Способ доменной плавки щелочьсодержащей шихты

Способ доменной плавки щелочьсодержащей шихты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Соаетскик

Социалистические

Республик

<и 933706 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено08.04.80 (21) 2905822/22-02 с присоединением заявки № (23 ) П риоритетвЂ”

Опубликовано 07.06.82, Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 07 06 82 (51)М. Кл.

С 21 В 5/00

1Ъеудеретееииый комитет

СССР

lo делом иэобретений и открытий (53) Щ К669.162. .263.24{088.8) А.И. Манохин, П. П. Мишин, В.Я. Лукин, М.Г. Б o,N.А. цейтлин, И. Ш. Туктамышев, А.С. Белкин,, М. Степин и В. М. Борисов

Научно-производственное объединение Тулачермет (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (Г4) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ШЕЛОЧЕСОДЕРЖАШЕЙ

ШИХТЫ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к выплавке чугу,на в доменных печах.

В последние годы в шихту агломерационных фабрик и доменных печей вов5 лекаютсч шспочесодержатцие материалы (руды, шламы н др.). При поступлении с шихтой соединений щелочных .металлов (К20, М а20 и др.) появляется неблагоприятное воздействие последних на работу доменной печи. Это объясняется тем, что окислы щелочных металлов обладают свойством накапливаться в доменной печи, циркулируя в рабочем пространстве, особенно в зоне с диапазоном температур 8001100 С.

Щелочи, образовавшиеся при разложении материалов в доменной печи, возгоняются в зону умеренных температур и охлаждаются на поверхности шихтовых ма- 2о териалов, вступая с ними во взаимодействия.

Исследования показывают, что железорудные окатыши, насыщенные щелочами, разбухают на 16-22% быстрее, чем бесщел очны е.

Шелочные соединения, входящие в состав агломерата, снижают температуру начала размягчения последнего. Невосстановленный обычный агломерат начинает энергично размягчаться при 1100-1120 С.

Начало размягчения невосстановленного щелочесодержащего агломерата соответ ствует 1000 С, т. е. температуре значительно более низкой, чем для обычного.

Шелочесодержащий агломерат имеет болтший интервал размягчения, чем обычный агломерат. Это, в свою очередь, оказывает неблагоприятное влияние на газопроницаемость столба шихтовых материалов, находящихся в печи.

Щелочи, каталитически действуя на реакцию углерода с двуокисью углерода, способствуют разрушению кокса в печи.

Результаты исследований показывают, что кокс,не насыщенный щелочами, после

180 мин испытаний сохраняет свою перОй ф копления в печи 2,0-6,0 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печи.

Сущность способа заключается в следующем.

В доменную печь через колошник зат» ружают щелочесодержащие материалы, например, агломерат, полученный с использованием в аглошихте щелочесодержащих: шламов металлургического производства, окатыши, кокс, добавки (флюсы, желез- я руда, металлодобавки и т. д.), про вляют и выдают из печи продукты в Ъиде чугуна и шлака.

После того, как в доменную печь поступают в составе шихтовых материалов

2,0-6,0 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема .печи (указанная величина определяется расчетным путем исходя из химического состава шихтовых ма« териалов и веса компонентов шихты), в печь загружают сырую железную руду с кварцевой пустой породой в количестве

0,4-1,4 т/м сбчения колошника. Указанное осуществляется путем частичной или полной замены железорудных материалов в одной или нескольких подачах подряд, сохраняя режим загрузки печи.

Указанные пределы .определяются не обходимостью полного перекрытия площади колошника сырой железной рудой с кварцевой пустой породой, которое может быть достигнуто различным количеством этой руды в зависимости от режима работы печи и ее конструктивных особенностей.

В табл. 1 приведены показатели работы доменной печи после поступления в печь 2-6 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печи (опыты проведены

9 на доменной печи объемом 1386 м выплавляющей предельный чугун).

На фиг. 1 показаны зависимости производительности доменной печи от количества загружаемой сырой железной руды, на рис. 2 - aasgcHMocxa показателей доменной плавки при различных количествах окислов щелочей.

Проведенные исследования с учетом влияния указанных факторов показывают, что оптимальные пределы количества загружаемой для полного перекрытия сырой железной руды с кварцевой пустой породой составляют 0,4 1,4 т/м сечения 2. колошника.

Повышение производительности печи происходит при загрузке 0,4 т и более

,сырой железной руды с кварцевой пустой

3 0М7 воначальную структуру, в то время как ,кокс, пропитанный щелочами, при тех же условиях после 10 мин полностью разрушается. Кроме того, при воздействии щелочей на футеровку доменной печи снижается ее стойкость и увеличивается чувст вительность к механическим воздействиям шихты, Всего в домейной печи может циркулировать до 80-85 всего количества 1î поступивших щелочей.

Наиболее близким к предлагаемому. изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки щелочесодержащей шихты, включающий загрузку печи шихтой через колошник, содержащей кокс, до бавки и сырую железную руду с кварцевой пустой породой, при этом в состав шихты доменной печи входя окислы щелочных ю металлов в количестве более 1,8 кг/т чугуна 1).

При осуществлении этого способа с целью непрерывного удаления щелочных металлов со шлаком в доменную печь, 25 загружается в качестве добавки 4,545 кг/т чугуна оливинов следующего состава, вес. :

МЯ О 42-49

5i О, 41-44

F еО 6,5-7,0

Недостатком данного способа является отсутствие удаления циркулирующих в печи щелочных металлов. Это объясняется тем, что наличие в оливине 42-49% MgO приводит к образованию в печи соединения 35

Ng5iO; которое химически более прочное, чем соединения К ЯО и Ка б О, в виде которых щелочи выводятся иэ доменной печи со шлаком, поэтому при исцользовании оливинов улучшение работы до- 4о менной печи обеспечивается только за счет увеличения выхода шлака, что приводит к перерасходу кокса на расплавление и перегрев пустой породы оливинов и соответственно снижению производитель-4> ности доменной печи.

Целью изобретения является обеспечен возможности удаления щелочей со шлаком и повышение вследствие этого производительности и экономичности плавки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу доменной плавки щелочесодержащей шихты, включающему загрузку печи шихтой через колошник, содержащей добавки, сырую железную ы руду с кварцевой пустой породой загружают периодически в количестве 0,4

1 4 т/м сечения колошника после на2.

5 933 породой на 1 м площади сечения колошника (табл. 1).

Отсутствие повышения производительности печи при загрузке руды менее

0,4 т/м площади копошника объясняется s недостаточным перекрытием рудой площади колошника.

При загрузке большего количества ру« ды, чем 1,4 т/м плошади сечения колошника, происходит снижение производитель- 10 ности печи по сравнению с работой печи без применения предлагаемого способа доменной плавки. Это объясняется значи. тельным ухудшением газопроницаемости стопба шихтовых материалов, приводящим l5 к ухудшению ровности хода печи и ка нальному газовому потоку.

Отсутствие снижения расхода кокса при загрузке сырой железной руды с квар. цевой пустой породой в количестве менее

0,4 т/м площади колошника объясняется

2. также неполным перекрытием рудой плошади колошника.

При загрузке большего количества руды, чем 1,4 т/м площади сечения кэ лошника происходит повышение расхода кокса из-аа ухудшения степени использс вания химической энергии доменного гаэа, происходящей вследствие канального ,:газового потока в печи.

Предельная величина поступившего ко-! личества окислов щелочных металлов, отнесенная к единице объема доменной печИ, при достижении которой значителен

35 но ухудшаются техничесжо-экономические показатели работы доменной печи, явля« ется постоянной для печей, работающих в разных сырьевых условиях.

B табл. 2 приведено изменение показателей при работе доменной печи объемом 1386 м железорудной части шихты, состоящей из 100% сырой железной руды.

Исследования показывают, что при поступлении в печь в составе шихтовых

45 материалов окислов щелочных металлов в количестве более 2,0-6 кгlм объема

9 печи начинается нестабильная работа доменной печи, причем эта предельная величина зависит от шихтовых условий (табл. 2). Чем больше в составе шихты

50 подготовленных материалов (агломерата, окатышей), тем меньшая величина накопленных щелочей приводит к ухудшению работы доменных печей. Это связано с увеличением поверхности взаимодей ствия щелочей с подготовленными материалами за счет резкого повышения их порист ости.

706 6

Резкое ухудшение технико-экономических показателей работы печи происходит при поступлении окислов щелочных металлов в печь более 6,0 кг/м печи.

На фиг. 2 точки перегиба на кривых зависимости производительности печи и

Ф расхода кокса от количества роступивших ркислов щелочных металлов в печь, а- так ке появление зависаний и принулительных осадок шихты свидетельствует о неровности хода доменной печи.

При полном перекрытии плошади колош ника сырой железной рудой с кварцевой пустой, породой кремнезем пустой породы связывает циркулируюшие в печи окислы щелочных металлов в устойчивые соединения Ki5<0@ и На %О, из которых восстановление щелочных металлов затруднено.

В результате циркуляционный контур щелочных металлов в печи нарушается, а циркулируюшие в печи шелочные металлы практически полностью переводятся в шлак и выводятся из доменной печи.

Реализация предлагаемого изобретения не требует. капитальных затрат и может быть внедрена в существукяцих доменных цехах без потерь производства.

Пример . оменная печь полезным объемом 2000 м рвбответ оо трвиииио ной технологии. После введения в шихту агломерацконной фабрики шлама в количестве до 50 кг/т агломерата наблюдаются периодические технологические расстройства хода при постоянных шихтовых условиях.

Проведенный химический анализ шихтовых материалов показывает присутсвие в них значительного количества окислов щелочных металлов (йв О и K 0).Ïîñòóïление последних составляет 4,0-8,0 кг/т чугуна.

В табл. 3 приведены балансы щелочей.

Анализ балансов щелочей показывает, что в доменной печи циркулирует до 80% поступивших с шихтой окислов щелочных металлов.

Для улучшения технико-экономических показателей работы печи эа счет удаления циркулируюших в печи щелочных металлов со шлаком периодически подают сырую криворожскую железную руду с кварцевой пустой породой.

Химический состав руды, следующий, вес. %:

Н О 3,05; Fe 48,57; Mls 0,055, P 0,030, 90,048; FeO 4,63; Feg 64,24; 5iOg25,19;

МИЭ 0;071; Р О 0,069; «бОз 0,12;

933706

СаО Ое73i М О Oi72 МуО 1,92;

Ма,2О 0,25, К О О,07, 1 99.

Состав пихты, загружаемой s доменную печь при традиционной технологии, т/под:

Кокс 10,5

Агломерат НПО 27,0

Агломерат губкинской аглофабрики 4,0

Окатыши Михайловского ГОК 4,0

Кри Ворожская руда 1,0

Выход чугуна из подачи 18,9 т.

Подача сырой криворожской железной руды с кварцевой пустой породой ripo- .изводится в количестве 1,05 т/м сечения колошника или 44 т двумя подачами следующего состава, т/под:

Кокс 10,5

Агломерат НПО 14,0

Криворожская руда 22,0

Подача криворожской руды осуществляется периодически после поступления в печь в составе шихты 2,0 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печи . или через каждый 35 подач традиционной щихты, что определено расчетым путем, исходя из химического состава ших 30 товых материалов и веса компонентов шихты.

Во" время базового и опытного периодов проводится контроль за содержанием щелочей в шихтовых материалах, верхнем и нижнем шлаках, в колошниковой пыли, 6 раз в сутки производится анализ воды из коллектора газоочистки для определения в ней Ма 0,и К О. Количеств во щелочей в воде газоочистки прини!

Мают за выносимое колошниковым газом из доменной печи.

Анализ балансов щелочей показывает, что при подаче сырой крнворожакой железной руды с кварцевой пустой породой периодически в количестве 1,05 т/м сечения колошннка после поступления в печь в составе шихтовых материалов, окислов щелочных металлов в количестве 2, 0 кг /м обьема печи, практически все окислы щелочных металлов переходят в шлак и удаляются из доменной печи.

В табл. 4 приведены данные о технико-акономических показателях работы ,доменной печи в базовой н опытный периоды. (Анализ технико-акономнческих показателей работы печи s базовой и опыт ный периоды показывает, что производительность доменной печи увеличивается в опытном периоде на 3,6%, а расход кокса снижается на 2,59%.

Экономический аффект от внедрения данного изобретения состанляет 0,70,8 млн,руб. на каждые 1 млн. т чугуна,выплавленного предложенным спосо-. бом.

933706

100,0

° °

100,0

99,7

99,6

99,0 99,8

99,7

2,0

99,4

2,5

3,0

99,4

99,3

98,9

96,0

99,7

99,2

95,5

3,,5

98,9

99,3 98,9

4,0

98,6

4,5

95,1

98,6

98,7

98,4

5,0

5,5

98,2

94,8

97,9

6,0

94,0

100,0 100,0

6,5

1,2

100,2

l,7

2,0

2,5

3,0

1 00,2

1 00,1

103,2

3,5

4,0

Ю»

100,9

100,5

1 01,2

103,4

5,0

6,0

6,6

1,2

1,7

2,0

2,5

3;0

3 5

4,0

4,5

5,0

5,5

О О

6,0

Производительность .1,2, печи, % 1,7

Удельный расход сухого кокса, % к исходному

Количество принудитель ных осадок при pao-.

1 стройствах хода печи, шт/сут

100,0 100,0

100,1 100,1

100,2 100,4

101,0 101,4

101,4 103,8

101,8

104,3

100,0 100,0 100,0

1 00,2 1 00,3 1.00,4

100,5 102,9

100,6 100,8

933706

14 Ф

С4 о о - 1

С4 о Ф

С4 о

С)

СО о

СО

С6

СО о

С4

tQ о

3 о о о о о о

С9 о» о

l о» о о 1 о о -1 о

l»

1-1 о о) t6 о ооо о о о б)

Ф„ о

0) Ф о

0) СЧ

C6 fA

Ю Со

СЧ

СЯ

CD о с4 о о о о

Î3 о о tQ ся е4

СЧ о

СО

1-1 о

С )

СО о о о о о о о о Ф

С4 о»

О) (О

С4

СО о

СО

СО о

Ж о» о

Щ о о

° -1 1 о о о о

t о о о

%-1 Ф

С4

СО Й о

t6 Ф о о

СЭ о (О о

"Р о

l СО 4 СО

fQ о

CQ 4 о

Я о о о о

t»

Я о о (О

С4 о

СЧ о

СО -1 о о

С4 о

М ( 1 о

° "1 о о о о Й (» ф а3 о х о

f» о

К о о к

М о

o g

Ц &

М о

&е („

o, + u

Р к

М g о

М ц 1,", &

ttt о

o ;, о о

СЙ

-D к

О .И р, к

Се

Ь с, СО

nl c

СО о о

X фф

Я М

Р. М о g о м о

Q а ч @„: ч о о"

С9

С9 СЧ о

С4 1 о

6 о о

CV о» о о о о о

СО

С6 Я о

О О4.

С6 о ср о.о Ф

CD (l» CD

l и о

Cl СО

О СО nl

nl = С4"

933706

Та блица 4

Производство чугуна, т/сут 3280

3398

103,6

51 1,4

97,4

525

Тихие хода, мин/сут

Расход дутья, нм/мин

3480 3650

104,9

99,0

2,90

% 0,031

2,87

0,027

87,1 плавки сырую железную. руду с кварцевой пустой породой загружают периодически в количестве 0,4»1,4 т /м сечения колошника после накопления в печи

2,0-6,0 кг окислов щелочей на 1 м полезного . объема печи.

Удельный расход кокса, кг/т чугуна

Простои печи, мин/сут

Давление дутья, атм

Содержание серы в чугуне, Формула изобретения

Способ доменной плавки шелочесодержашей шикты, включаюший загрузку печи шихтой через колошник, содержащей кокс, добавки, сырую железную руду с кварцевой пустой породой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения воэможности удаления шелочей со

30 шлаком и повышения вследствие этого производительности и экономичности

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 4066443, кл, С 21 В, 1978.

933706

1Я

107

1Я

7РФ

Ф7 йЧ, EL

Ь 1РЮ УУ ,УЮ 17

+4 у у УФ

ЯР

Я7

47 РФ РК Рг 10 1г 74 АГ td pP zz

8usueermA Жю О У chpna +ese p у ф р

Варцедой густой породой, /м сеюиия zuzp g

Дур 1

833 706

1О

617

< ЯГ

% 1Л

1 1Я

44 1ау

w <И. ь ИЧ

1И в Я

И У7

<< УГ Ь

Eosu eem& rruempnuAuu У news @ammu/ у.дд жх гл метащоЯ л/к зодъсва ею фу, Г

Составитель B. Раковский

Редактор Т. Веселова Техред А. Ач Корректор Л. Бокшан

Заказ 3864/6 Тираж 587 .-, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ доменной плавки щелочьсодержащей шихты

Патент 933706