Лужна агресія в доменній плавці

Федеральне агентство з освіти

Державна освітня установа

Вищої професійної освіти

Липецький технічний університет

Кафедра металургії

Курсова робота

З дисципліни: Металургія

На тему: Лужна агресія в доменній плавці

Виконав: студент

гр. ЕМ-07-1

Бондаренко Ю.А.

Перевірив: к.т.н., доцент

Дудіна В.А.

Липецьк 2010

Зміст

Картотека періодичних видань на задану тематику

Введення

Вплив лугів на роботу доменної печі

Розподіл лужних сполук в доменній печі

Вплив параметрів доменної плавки на вихід лугів з доменної печі

Видалення лугів з доменної печі через ведучий

Спосіб доменної плавки луг - і цинкоутримуючий руд

Висновок

Бібліографічний список

Картотека періодичних видань на задану тематику

04.12-15В.89. Прояв лугів в доменних печах ВАТ "ММК". Щукін Ю. П., Терент'ев В. Л., Мавров А. Л., Седінкін В. І., Гостенін В. А., Гридасов В. П.. Гібадулін М. Ф. Удосконалення технології у ВАТ "ММК": Збірник праць Центральної лабораторії ВАТ "ММК". Вип. 7. Магнітог. Металург. комб. Магніто Гірськ: Магнітогор. будинок друку. 2003, с. 30-41, табл. 3. Бібл. 2. Укр.

Скорочення терміну служби засипних апаратів доменних печей ВАТ "ММК" закономірно. Однією з причин цього стало підвищення температури колошникового газу протягом останніх років на 32-133 ° С, у середньому по печей - на 80 ° С. Наслідком цього став перерозподіл виходу лугів і цинку через ведучий і льотки, підвищення ступеня їх накопичення в зонах циркуляції в робочому просторі печей, а також і в зовнішньому контурі «аглофабрика-доменний цех» при утилізації шламів У цих умовах закономірно підвищений вміст лугів і цинку в відкладеннях на деталях засипного апарату, в дефектних ділянках контактних поверхонь конуса і чаші. Заходи боротьби з передчасним зносом контактних поверхонь засипного апарату полягають не тільки у підвищенні їх стійкості. Основні заходи мають бути вжиті з метою зменшення кількості лугів, що перебувають або здатних бути в свобод ном просторі колошника в пароподібному або рідкому стані навіть при зберігається приході їх з шихтою. Для цього повинна бути знижена температура колошникового газу як середня, так і максимальна. Необхідне повернення до колишніх умов теплової роботи колошника, що в даний час важко. У такій ситуації найбільш реальним способом зниження кількості лугів в пароподібному та рідкому стані може бути періодичне видалення їх з доменної печі як через ведучий шляхом руйнування контурів їх циркуляції, так і через льотки. Ці ж заходи будуть сприяти зменшенню шкідливого впливу лугів на футеровку нижній частині домен ної печі, сурми і поду, так як кількість вторинних форм лугів, що приходять у зону когезії та горн, також зменшиться.

05.02-15В.57. Видалення лугів з доменної печі через ведучий. Щукін Ю. П., Терентьєв В. Л., Ма вров А. Л., Седінкін В. І., Гостенін В. А., Штафіенко Н. С, Гібадулін М. Ф. Удосконалення технології в OAО "ММК": Збірник праць Центральної лабораторії ВАТ "ММК". Вип. 7. Магнітог. металург, комб. Магнітогорськ: Магнітогор. будинок друку. 2003, с. 42-51. Бібл. 2. Укр.

В якості базових операцій при розробці технології видалення лугів через ведучий були обрані технології "сухий видувки", що застосовується в доменному цеху для видалення цинку. З цією метою було проведено ряд дослідно-промислових випробувань, метою яких була оцінка ефективності технології стосовно до лугів і оптимізація її для максимально можливого видалення лугів через ведучий. Випробовувалися різні варіанти технології: без опускання рівня засипу шихти з формуванням буферного шару шихти при різній кількості фракціонованого шлакового щебеню і з опусканням рівня на різну глибину, з відновленням робочого положення рівня завантаження нормальної шихти або матеріалів буферного шару. Новим елементом при опусканні рівня засипу є охолодження колошникового газу водою, необхідне для забезпечення підвищеної температури газу на виході з шару.

05.01-15В.56П. Спосіб доменної плавки лугу містять цинк, шихт: Пат. 2237721 Росія, МПК З 21 В 5 / 00. ВАТ "Магнітогор. Металург, коллб.". Щу кин Ю. П., Тахаутдінов Р. С, Гібадулін М. Ф., Де горобин А, А., Нефедов С. М., Пішнограев С. М., Седінкін В. І., Смирнов Л. А., Тагілінцев В. П., Терентьєв В. Л., Чаплоускій А. А. № 2003105350/02; Заявл. 25.02 2003; Опубл. 10.10.2004. Укр.

У способі, що включає завантаження шихти, що містить цинк і луг, подачу дуття, контроль температури і виходу колошникового газу, формують буферний шар завантаженням у доменну піч фракціонованого шлакового щебеню і коксу, опускають рівень засипу до горизонту з температурою газу 750-800 ° С, а для запобігання перегріву металевих конструкцій верху доменної печі та перекладу парів лугів і цинку в тверде з стояння на колошнике газ охолоджують до температури 480-500 ° С шляхом подачі води в колошниковому простір. Використання винаходу забезпечує ефективне видалення з печі цинку та луги.

06.04-15В.49. Проблеми лужної агресії в доменному виробництві. Орел Г. І., Оторвін П. І., Костенко Г. П., Джігота А. Д., Можаренко Н. М., Бій ков Н. Г., Джігота М. Г. Теорія і практика виробництва чавуну: Праці Міжнародної науково-технічної конференції, присвяченій 70-річчю КДГМК «Криворіжсталь». Кривий Ріг, 24-27 травня, 2004. Кривий Ріг: Вид-во КДГМК "Криворіжсталь". 2004, с. 263-266. Бібл. 6. Укр.

Встановлено, що основними проблемами лужної агресії в доменних печах КДГМК "Криворіжсталь" є: нерегламентована і підвищене надходження "лугів" з залізо рудними матеріалами, коксом і відходами; негативні явища "перекачування" тепла з області дефіциту тепла в область його надлишку та розвитку циркуляційної зони "лугів" з їх пості пінним накопиченням в області температур 700-1200 ° С; посилення процесів деградації залізорудних матеріалів і коксу під впливом парів "лугів"; зниження експлуатаційної стійкості доменних печей з-за прискореного зносу футеровки.

06.02-15В.86. Аналіз причин важких розладів роботи доменних печей. Косолап Н. В., Хрущов Є. І., Лук'яненко І. А., Російських В. П., Шапіро-Нікітін Д. Є. Теорія і практика виробництва чавуну: Праці Міжнародної науково-технічної конференції, присвяченій 70-річчю КДГМК « Криворіжсталь ». Кривий Ріг. 24 - 27 травня, 2004. Кривий Ріг: Вид-во КДГМК "Криворіжсталь". 2004, с. 318-320. Бібл. 4. Укр.

Встановлено, що стовп шихтових матеріалів у доменній печі є величезним накопичувачем лугів і цинку, циркулюючих у всьому обсязі і надають негативний вплив на процес доменної плавки, викликаючи важкі розлади і аварії. Відсутність технологій і технічних засобів за попередньою зниження масової частки лугів в шихтових мате ріалах вказує на необхідність розробки способів і технологічних прийомів з обмеження надмірного накопичення лугів в доменній печі. З метою попередження цього виду розладів необхідна відпрацювання технології, що забезпечує мінімальний прихід цих елементів і, по можливості, максимальний їх виведення з доменної печі з колошниковому газом і шлаком.

04.03-15В.122. Поведінка хлору і лугів в до менной печі і їх вплив на зміну властивостей агломерату при відновленні. Behavior of chlorine and alkalis in the blast furnace and effect on sinter properties during reduction. Lectard E., Hess E., Lin R. 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, 15 мул. Бібл. 3. Англ.

Фахівці інституту "Ірсід", групи Arselor (Франція) і заводу Діллінгер (Німеччина) провели термодинамічний аналіз процесів циркуляції хлору і лугів в печі за допомогою математичної моделі GEMINI2 (Термодата-Гренобль) з використан ням даних про склади більше 250 проб матеріалів і газу з доменних печей заводу Діллінгер. Показано, що в зо НЕ заплічок утворюються KCl, NaCI, HCI, СаСl2, KCN, NaCN, а також газоподібні К і Na. При русі вгору через резервну зону змін не відбувається, а в районі колошника КCl переходить в конденсована стан при 750 ° С. При рівноважних умовах видаленню KCI і NaCI з газом сприяють: центральний газовий потік і винесення пилу. При нерівноважних умовах з газом може залишати піч також і HCI. На установці BORIS в протівоточном трубчастому реакторі з рухомої піччю моделювали поведінка лугів і хлору в шахті доменної печі Умови дослідів: зміст коксу (5 ... 15 мм) та агломерату (5 ... 15 мм) 50:50; нагрів до 1100 ° З за 2,5 год; мольне відношення (C + H2) / Fe = 2; Н2 / С = 0,15. Перед дослідами кокс і агломерат просочували К2СО3, кокс просочували KCl. Відзначено наявність піків KCI в зоні з температурою 800 - 950 ° С при стехіометричному співвідношенні K / Cl, що дорівнює 1. Встановлено, що в печі циркулює певну кількість хлору, який накопичується і віддаляється в залежності від умов плавки. При цьому хлор відкладається на поверхні агломерату і погіршує його відновлюваність.

Якщо хлор міститься у вигляді КCl, то при температурі 500 ... 800 ° С агломерат відновлюється швидше. У доменну піч в ході промислових дослідів вдувати вугілля з різним вмістом хлору. Аналіз проб газу і матеріалів після доменної печі показав, що Cl-який містить газ в основному поглинається водою при очищенні в скрубері При вдмухуванні 120 ... 130 кг / т місцевого вугілля з 0,2% CI прихід хлору в піч склав 0,54 кг / т чавуну. При вдмухуванні імпортного вугілля з 0,02% CI в піч надходило хлору 0,3 кг / т. Відзначено наявність двох взаємно перекриваються циклів циркуляції лугів: 1) конденсований K2СО3/жідкій К2O/газообразний К; 2) конденсований / газоподібний КCl.

Введення

Доменна піч - один з унікальних агрегатів, який людство використовує вже протягом кількох століть. Важко назвати інше технічний пристрій, яке б дорівнювало доменної печі за комплексом характеристик: безперервність роботи протягом кількох років, закритість процесу, високі температури в робочому просторі і найскладніше за хімічним складом проплавляються сировину.

Перехід від природних шихтових матеріалів до підготовлених змінив співвідношення корисних і баластних компонентів як в залізорудній, так і в паливній частини шихти, але якісно хімічний склад шихти практично не змінився.

При вичерпанні «чистих» за змістом залізорудних мате ріалів, у металургійний переділ стали залучати руди, що містять не тільки «зайві» для доменного процесу компоненти, але і вельми шкідливі, особливо для стану самої доменної печі. До таких елементів металурги відносять і луги.

Присутня у шихті в не значній кількості, вони відрізняються здатністю накопичуватися в футеровці печі, в стовпі матеріалів і утворювати циркулюючі маси в кількості до десятків тонн. Луги містяться практично у всіх матеріалах доменної шихти. У агломерат вони поводяться, як в первинному стані зі свіжими рудними матеріалами, так і у вторинному з оборотними продуктами - з поверненням, колошникового пилом, шламами газоочисток (ВФУ) та іншими добавками. У коксі лугу є компонентом золи.

На вимушене підтримання циркуляції, що характеризується циклічним зміною агрегатного стану лугів, переходом їх від складних з'єднань до елементарного увазі, непродуктивно витрачається паливо.

Незважаючи на численні публікації про вплив лужних сполук на доменний процес, до цих злодій не склалося єдиної думки з цієї проблеми. Одні відзначають значне поліпшення фізичних властивостей шлаків при введенні в шихту доменних печей додаткової кількості оксидів лужних металів. Більшість же вважають, що лугу сприяють зниження терміну служби вогнетривкої футеровки особливо в нижній частині доменної печі, утворення охолодей, що призводить до зміни профілю печі, порушення рівномірності розподілу шихти та газового потоку в робочому просторі. У результаті цих впливів помітно підвищуються енерговитрати на виробництво чавуну і скорочується міжремонтний період роботи доменних печей.

Саме це обумовлює унікальність проблеми присутності лугів в матеріалах доменної плавки. На інших стадіях металургійного циклу цієї проблеми не існує.

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ЗАРУБІЖНИХ ДЖЕРЕЛ

Останнім часом у зв'язку з введенням в експлуатацію потужних доменних печей зріс інтерес доменників зарубіжних країн до проблеми впливу лужних металів на показники доменної плавки. Обумовлюється це тим, що лужні метали (оксиди, силікати, карбонати натрію і калію), що містяться в шихтових матеріалах і потрапляють разом з ними в доменну піч, є джерелами серйозних труднощів при виплавці чавуну [1]. Перевищення в доменній шихті допустимої кількості лужних металів на 1т чавуну викликає погіршення роботи доменної печі, зниження її продуктивності, зменшення міцності коксу, призводить до підвисання шихти, утворення охолодей і прискоренню руйнування кладки печі. Гранична кількість лужних металів у шихті залежить від стану доменної печі та умов плавки. За даними зарубіжної практики, ця величина, яка приймається як сума Na2O + K2O, коливається від 2,5 до 7,5 кг / т чавуну (Японія 2,5-3,1 кг / т, США 3,2-5,0 кг / т, Швеція 7,5 кг / т чавуну) [2].

Фахівці інституту "Ірсід", групи Arselor (Франція) і заводу Діллінгер (Німеччина) провели термодинамічний ана ліз процесів циркуляції хлору і лугів в печі за допомогою математичної моделі GEMINI2 (Термодата-Гренобль) з використанням даних про склади більше 250 проб матеріалів і газу з доменних печей заводу Діллінгер. Показано, що в зо НЕ заплічок утворюються KCl, NaCI, HCI, СаСl2, KCN, NaCN, а також газоподібні К і Na. При русі вгору через резервну зону змін не відбувається, а в районі колошника КCl переходить в конденсована стан при 750 ° С. При рівноважних умовах видаленню KCI і NaCI з газом сприяють: центральний газовий потік і винесення пилу. При нерівноважних умовах з газом може залишати піч також і HCI. На установці BORIS в протівоточном трубчастому реакторі з рухомої піччю моделювали поведінка лугів і хлору в шахті доменної печі Умови дослідів: зміст коксу (5-15 мм) і агломерату (5-15 мм) 50:50; нагрів до 1100 ° С за 2, 5 год; мольне відношення (C + H2) / Fe = 2; Н2 / С = 0,15. Перед дослідами кокс і агломерат просочували К2СО3, коксропітивалі KCl. Відзначено наявність двох взаємно перекриваються циклів циркуляції лугів: 1) конденсований K2СО3/жідкій К2O/газообразний К; 2) конденсований / газоподібний КCl [3].

Вплив лугів на роботу доменної печі

Однією з причин посилення ступеня шкідливого прояви лугів останнім часом є підвищення температури колошникового газу. Це призводить до збільшення протяжності зон циркуляції лугів по висоті печей за рахунок переміщення її верхньої межі ближче до рівня засипу. Циркулюючі маси лугів і кількість їх у нижній частині доменної печі збільшуються, що призводить до інтенсифікації їх впливу на футеровку і питома витрата коксу [1].

Наприклад, на доменній печі № 10 Магнітогорського металургійного комбінату (ММК) були відзначені утворення лужних сполук на поверхні великого конуса і чаші, в тому числі на їх контактної поверхні. Таке явище в доменному цеху раніше не відзначалося. Дослідження проб футеровки доменної печі № 9 після її зупинки на капітальний ремонт внаслідок прогара горна показало також дуже характерну картину впливу лугів.

Стан кладки з вуглецевих блоків в районі чавунної льотки (з боку великого ливарного двору) і набійки змінилося. Загальний стан кладки з вуглецевих блоків в районі льотки «великого» ливарного двору відзначено як задовільний [1].

Однак вуглецеві кладки в районі «малого» ливарного двору були оцінені як незадовільні. За набойкой в кладці останнього виявили розташування вуглецевого блоку з цілісної зоною товщиною до 350 мм. У вертикальному розрізі кладки вуглецевих блоків горна довжина неперероджених зони зростала зверху вниз. Вгорі в цеглин кладки довжина її не перевищувала 150 мм. Пухка зона більш широка (до 150-250 мм) і явно виражена. Вона була заповнена відкладеннями цинкита і лугів (пухкими кристалами зеленого кольору і потьоків у вигляді бурульок брудно-жовтого кольору).

Товщина неперероджених зони вуглецевих блоків горна, прилеглих до набійки, на всіх 6-ти ярусах була приблизно однакова і частково заповнена чавуном, відкладеннями цинкита і лугів.

У районі прогара обстановочной блоки мали повністю перероджену структуру. У швах, на глибину трьох обстановочной блоків був виявлений чавун, який розташовувався впритул до холодильників. Внаслідок розгерметизації кладки обстановочной блоків зазори у швах досягали 10-20 мм і були заповнені чавуном [1].

При розбиранні кладки горна і поду були відібрані проби. Результати їх хімічного аналізу наведені в табл. 4. Хімічний склад проб матеріалів вогнетривкої кладки доменної печі № 9 ВАТ «ММК» (2001 р.) [Додаток 1. З 36-37].

Як видно з даних таблиці, насичення перероджених зон вуглецевих блоків лугами та цинкита було досить значним і досягало 10-13% за кількістю К2О. Особливістю наведеного характеру насичення вуглецевих блоків лугами є те, що натрій відкладався у ній менш інтенсивно і його зміст було значно меншим - в межах 2,3-3,2%. Більшою мірою калій відкладався і в цегляній кладці. Тут він накопичувався до 23,3-29,3 кількість цинкита, відклався у пухкому частини вуглецевих кайданів, досягало 7,3-14,8%. Зелені кристали в цегляній кладці, що примикає до вуглецевих блокам над чавунної вічком № 2, були представлені в основному цинкита і утримувалися в значній кількості, досягаючи 69% [1].

Відкладення жовтуватого кольору у вигляді патьоків в кладці леткових отвору (№ 1) було різноманітним за складом і містило до 49% К2О, 26% Na2O та 11,3% ZnO. Як видно з табл. 1, подібна характеристика властива і іншим пробам матеріалів футеровки горна і поду доменної печі № 9 ММК. Безсумнівно, що подібна цілком закономірна ситуація могла спостерігатися і в інших доменних печах комбінату.

Ці дані переконливо підтверджують, що присутність лугів в доменній шихті може створювати достатньо серйозну проблему для досягнення тривалої кампанії доменних печей і високих техніко-економічних показників їх роботи.

У наведених результати вивчення стану кладки після тривалої кампанії доменної печі простежується важлива закономірність: відкладення лугів більш істотні на цеглі і в їх тріщинах в порівнянні з відкладеннями у вуглецевих блоках. Це пояснюється присутністю в речовині цеглин глинозему і кремнезему, з якими лугу вступають в реакцію з утворенням сполук, в тому числі і легкоплавких евтектики.

Не менш суттєвою інформацією є те, що за ступенем взаємодії лугів з речовиною кладки і впливу їх на її стан роль лугів дуже неоднакова. У цьому відношенні калій більш шкідливий, ніж натрій. Це відмінність у властивостях лугів безсумнівно проявляється і в поведінці в верхній частині доменної печі, на ступінь їх відкладення в стовпі шихтових матеріалів і в їх накопиченні з утворенням контурів циркуляції [1].

Розподіл лужних сполук в доменній печі (ДП)

Основна маса Na2О і K2O вноситься з залізорудними матеріалами (90-93% Na2O і 83-84% К2О, що позначаються в літературі як ΣR2O) [4].

За даними НЛМК попередній аналіз середньомісячних балансів лугів на ДП-6 за 12 міс. в табл. 1. [Додаток 2. С. 35.] Показав, що їх нев'язка досягає 20-30%, що може бути пов'язано з відсутністю контролю виносу лугів з колошниковому газом, який може досягати 8-20% [5]. При цьому велика частина лугів розчиняється у воді газоочистки.

Невязка балансу вказує на факт накопичення калію і натрію, а також свідчить про їх циркуляції в доменній печі, так як винесення з газом і пилом практично залишається постійним. Чим більше нев'язка, тим менше ступінь видалення лужних матеріалів зі шлаком.

З метою уточнення балансів лугів виконали статистичну обробку результатів повних балансів лугів на чотирьох доменних печах за пе-ріод 1989-1991 рр.. Використовували також дані публікацій [5]. На основі цих даних одержали емпіричну залежність між кількістю лугів, що розчиняються у воді газоочистки, і кількістю лугів, що видаляються з колошниковим пилом: R2OВГО = 11,842 * 〖R_2 O〗 _КП ^ 0.4872; R2 = 0.6911 (1), де R2ОBГО і R2ОKП - кількість лугів, що розчиняються у воді газоочистки і виносяться з колошниковим пилом (у відсотках від загального приходу) відповідно. Графічна інтерпретація отриманої залежності представлена ​​на рис. 1 [Додаток 2. С. 34].

Надалі розрахунок балансу лугів виробляли відповідно до отриманої залежністю. Аналіз показав, що з вересня по листопад 2007 р. прихід лугів в ДП-6 зменшився з 4,5 до 3,5 кг / т [Додаток 2. Рис.2. С. 34], а потім стабілізувався на рівні 3,5 кг / т. Аналіз приходу К2О і Na2О показує, що до лютого 2008 прихід К2О перевищував прихід Na2О; з березня по травень 2008 р. картина змінилася: при хід у піч Na2О збільшився, перевищивши прихід К2О, а в період з червня по вересень 2008 р. прихід К2О і Na2О зрівнявся. Починаючи з січня 2008 р., відбувалося збільшення виносу лугів з доменної печі [Додаток 2. Рис. 3] з переважанням К2О [5].

Зіставлення даних рис. 1 і рис. 2 [Додаток 2] показує, що починаючи з квітня 2008 р., винос К2О перевищує його прихід в піч, тобто з печі виводиться і раніше накопичився К2О [5]. У той же час винесення Na2О в період з ян варячи по травень 2008 р. менше його приходу, а з червня ви ніс і прихід вирівнюються. Це означає, що з цього часу весь вступник Na2О виносилося, проте в печі все ще циркулював Na2О, що накопичився ра неї [Додаток 2. Рис. 4].

Отримані статистичні залежності на рис. 5 - 6 [Додаток 2] дозволяють зробити наступні висновки про вплив лугів на техніко-економічні показники роботи печі, дренажну здатність горна і на теплові втрати з охолоджувальною водою.

Зі збільшенням приходу лугів в доменну піч її продуктивність знижується [Додаток 2. Рис. 5]. Кожен додатковий кілограм лугів призводить до зниження продуктивності на 361 т / добу або 4,5%. Збільшення приходу лугів призводить до підвищення витрати палива в середньому на 11,3 кг / т (2,3%) на кожний додатковий кілограм лугів, що надходять у піч [5].

Як показник, що характеризує дренажну здатність горна, використовували індекс DMI [6]. Як видно з рис. 6 [Додаток 2], при зменшенні нев'язки балансу лугів, тобто із зменшенням різниці між приходом і виносом лугів, значення індексу DMI збільшується, що свідчить про збільшення дренажної здатності горна. Механізм

цього впливу пов'язаний з меншим впливом приходу лугів на гарячу міцність коксу і зменшенням, внаслідок цього, освіти коксової дрібниці в печі [5]. Додатковим фактором, що зробив вплив на поліпшення дренажної здатності горна в цей період, стало припинення завантаження в піч коксового горішка.

Вплив параметрів доменної плавки на винос лугів з доменної печі

Фахівцями НЛМК і Криворізького металургійного комбінату були розглянуті шлаковий і тепловий режими плавки, газодинамічний режим і прихід лугів як фактори, що впливають на винос лугів з доменної печі.

Шлаковий режим. Доменний шлак є основним носієм лугів, що вилучається з доменної печі. Хімічний склад і кількість шлаку визначають його поглинальну здатність у відношенні лугів. Кількість їх, що видаляються з шлаком, обумовлено його основністю, вмісту в ньому магнезії і власне виходом шлаку. Зазначені чинники визначають ступінь переходу в шлак алюмосилікатних лужних металів [6].

Підвищення основності шлаку супроводжується зниженням активності в ньому кремнезему, кількості пов'язують їм лугів, а значить, і утримання їх в шлаку. Як видно з рис. 1 [Додаток 4], з збільшити основні шлаку знижується не тільки абсолютний зміст Na2О і К2О в ньому, але і відношення суми їх до змісту SiО2. Таким чином, присутність великої кількості вапна не тільки викликає зниження вмісту суми лужних сполук в шлаку, а й впливає на взаємодію оксидів в розплаві [7].

У процесі дослідження відмічено, що оксидів натрію в шлаках завжди більше (на 13-22%), ніж оксидів калію. У той же час в колошникового пилу і скрубберной воді відносно більше знаходилося К2О (8-9% Na2О і 16-17% К2О), тобто сполуки калію відрізняються біль ши летючість, ніж сполуки натрію. Це може бути однією з причин утворення охолодей і руйнування вогнетривкої кладки.

Шлаковий режим, який при відносно стабільному сировину визначається головним чином основністю, значною мірою пов'язаний з нагріванням горна. Чим вище вміст кремнію в чавуні, тим менше SiО2 в шлаку і більше відношення CaO/SiО2. Підвищення основності шлаку приводить до зменшення вмісту Na2О + К2О в випускається шлаку, збільшення кількості лужних сполук в циркуляційному контурі та нев'язки балансу. Простежується наступний взаємозв'язок основності шлаку і нагріву горна з накопиченням лужних сполук [7]:

Основність шлаку CaO/SiО2 1,13 - 1,16 1,17 - 1,20 1,21 - 1,24

Невязка балансу, кг / т чавуну 5,0 5,8 6,4

Зміст кремнію в чавуні,% 0,65 - 0,85 0,85 - 1,05 1,06 - 1,25

Невязка балансу, кг / т чавуну 5,1 5,4 6,8

Слід зазначити, що одночасно з підвищенням нагрівання печей і зростанням основності шлаку відбувається збільшення маси лужних сполук, що видаляються з газом і пилом колошникового, так як у доменних печах діє саморегулюючий контур лужних з'єднав.

Тепловий режим

Характер поведінки лужних сполук в доменній печі в чому, якщо не в основному, визначається її тепловим станом [Додаток 5. Рис. 2-4]. Порівняно низькі температури кипіння і пароутворення лужних сполук (700-1200 ° С) зумовлюють їх високу активність в ході доменної плавки. Значно вплив нагрівання й на процес циркуляції цих сполук - найбільш агресивної їх частини по відношенню до шихтових і вогнетривкий матеріалами [6].

З іншого боку, активізувати процес видалення лугів зі шлаком можна за рахунок зниження їх газифікації у горні доменної печі. Домагаються цього зниженням фізичного і хімічного нагріву горна, критерієм якого може служити теоретична температура горіння. Вона є комплексним показником, що відображає тепловий стан горна, а отже, і всієї доменної печі в цілому. Як видно з наведеного рисунка, збільшення температури горіння від 2100 до 2400оС призводить до зниження вмісту лугів у кінцевому шлаку на 0,25%.

Газодинаміка

Газодинамический режим доменної плавки в значній мірі схильний до впливу лугів. Це пояснюється склеюю щей здатністю лужних елементів, що виявляються в зоні первинного шлакоутворення і вище за неї, а також руйнівним впливом на агломерат, котуни та кокс. Головну роль у цьому процесі відіграють лугу, циркулюючі в об'ємі печі. Вони трудноудаляеми і безперервно поповнюються за рахунок лугів золи коксу (сублімація в фурменої зоні при високих температурах). Якість коксу, його міцність в цьому аспекті набувають особливо важливе значення.

Зі збільшенням надходження лугів в доменну піч знижується газопроникність стовпа шихтових матеріалів, перепад тисків зростає при постійній витраті повітря. Наслідком цього є порушення розподілу газового потоку і ступеня використання його відновної здатності (СО). Зростання кількості лугів, що видаляються з шлаком, супроводжується збільшенням ступеня використання СО [6].

Фахівцями НЛМК було розраховано вплив ступеня використання СВ в осьовій зоні і на периферії печі, що характеризують розвиток центрального і периферійного потоків газу, на видалення лугів з печі. Якісний аналіз показує, що зменшення розвитку периферійного і посилення центрального потоків газу сприяє збільшенню виносу лугів зі шлаком (рис. 9) [Додаток 2]. Це пов'язано з тим, що при такому газорозподілі рівень зони когезії і, в першу чергу, її коренів знижується, зменшуючи обсяг високотемпературної зони в печі, що призводить до переміщення контуру циркуляції лугів на нижні горизонти [5].

Що стосується винесення лугів через ведучий, то вплив газорозподілу носить екстремальний характер. Максимум виносу лугів через ведучий досягається при певному співвідношенні центрального і периферійного потоків газів.

З метою визначення максимально допустимого приходу лугів, при якому досягається повний їх винесення, отримали рівняння залежності нев'язки балансів К2О і Na2О від їх приходу в піч (рис. 10) [Додаток 2].

На основі отриманих рівнянь були розраховані граничні значення приходу К2О і Na2О в доменну піч, при яких досягається нульова нев'язка, тобто видалення лугів, що дорівнює їх приходу. Граничні значення становлять для К2О - 2,20 кг / т і для Na2О -1,40 кг / т, тобто сумарний прихід лугів не повинен перевищувати 3,60 кг / т [5].

Таким чином, результати дослідження показу чи, що основними факторами, що впливають на винос лугів з доменної печі, є розподіл газів у печі по радіусу і шлаковий режим. У розглянутих умовах винос лугів через ведучий досить стабільний і складає 0,15-0,25 кг / т, а основна маса лугів видаляється з шлаком. Підвищеному виносу лугів з печі зі шлаком сприяють: робота з розвинутим центральним газовим потоком і робота на шлаках зниженою основності.

Вилучення лугів з доменної печі через ведучий

Характерною особливістю напрямків практично всіх відомих досліджень, розробки технічних і технологічних рішень є те, що вони велися без належного врахування ступеня і характеру накопичення лугів в робочому просторі печі, внаслідок чого видалення їх через ведучий не приділялося належної уваги.

Відомості про кількість лугів, накопичуються і циркулюють у робочому просторі доменних печей, у доступній літературі мізерні і природно, що роль цієї маси у шкідливому прояві лугів належним чином не оцінювалася [8].

Відсутність даних про характер накопичення та кількості лугів в зонах циркуляції свідчить про те, що також не проводилися дослідження з метою оцінки впливу на поведінку лугів режиму роботи доменної печі, в першу чергу, теплового стану верхньої частини шахти і колошника.

Практичні дослідження, проведені на доменних печі ВАТ «ММК», показують, що маса циркулюючих речовин в десятки і сотні разів перевершує кількість їх в шихті. Тому при відновленні в нижній частині печі джерелом високої концентрації парів цих речовин є саме циркулює маса. Залежність формування цієї маси від режиму роботи печі визначає те, що межі надходження лугів в доменні печі (2,5-7,5 кг/т- год) відрізняються досить значно [9]. У доменні печі ВАТ «ММК» лугу надходить в кількості 6-7 кг/т- ч.

На думку співробітників ММК, в умовах роботи доменного цеху комбінату існують резерви для зниження шкідливого впливу лугів на доменний процес і стан доменних печей. Це проведення заходів з епізодичного видаленню лугів зі шлаком, але, перш за все, пошук можливості видалення їх через ведучий шляхом руйнування циркуляційних контурів [8].

В якості базових операцій при розробці технології видалення лугів через ведучий були обрані технології «сухий видувки», що застосовується в доменному цеху для видалення цинку. З цією метою було проведено ряд дослідно-промислових випробувань, метою яких була оцінка ефективності технології стосовно до лугів і оптимізація її для максимально можливого видалення лугів через ведучий.

Випробовувалися різні варіанти технології: без опускання рівня засипу шихти з формуванням буферного шару шихти при різній кількості фракціонованого шлакового щебеню і з опусканням рівня на різну глибину, з відновленням робочого положення рівня завантаження нормальної шихти або матеріалів буферного шару. Новим елементом при опусканні рівня засипу є охолодження колошникового газу водою, необхідне для забезпечення підвищеної температури газу на виході з шару.

При проведенні заходів щоразу відбиралися проби шламової води з метою оцінки динаміки і кількості виходять з печі лугів.

Природно при використанні різних варіантів технології ступінь видалення лугів з доменної печі також була неоднаковою. До того ж, ступінь видалення лугів визначалася і індивідуальним режимом роботи доменних печей [9].

Перші випробування були проведені на доменній печі № 8 в червні 2001 р. Виконання комплексу операцій як за регламентом, так і з підтримання параметрів роботи печі, було нормальним. Відбір проб шламів проводився через кожні 10 хвилин протягом 3-х годин, що виявилося недостатнім. Вміст лугів визначалося як у твердій суспензії, так і в шламової воді. Були отримані позитивні результати.

Позитивні результати - збільшення виходу лугів через ведучий - були отримані і при проведенні подальших випробувань.

При використанні технології без опускання рівня засипу, тільки за рахунок збільшення розміру межкускових порожнеч, вміст лугів у твердій суспензії збільшувалося в середньому: натрію - в 2,5-3,0 і калію - в 4,0-5,0 рази. Максимум збільшення сумарного виходу щело чий досягав кілька десятків разів. Так, наприклад, на доменній печі № 10 кількість лугів у твердій суспензії збільшилося майже в 10 разів, у той час як у воді розчинилося більше тільки в 2 рази.

Вплив режиму роботи доменної печі на вихід лугів найбільш характерно проявився на доменній печі № 4, коли збільшення виходу лугів було більш значним - до 0,9% у шламової воді і до 9,9% у твердій суспензії навіть без опускання рівня засипу. Вихід їх збільшувався при використанні варіантів технологій з опусканням рівня.

В отриманих даних відбилося відмінність властивостей калію і натрію, якісно виявляється незалежно від варіанту застосовувана, технології: залишкову кількість лугів у твердій суспензії збільшувалася до 4-5 разів, у той час як їх кількість, розчиниться у воді збільшувалася в десятки разів, особливо кількість калію .

Результати досліджень дозволяють припускати, що в стовпі шихти натрій і його сполуки навряд чи утворюють яскраво виражені контури циркуляції. Якщо вони й утворюються, то менш масивні, ніж контури калію і розташовуються нижче його контурів.

На користь цих міркувань говорить те, що, при приблизно різному приході лугів із шихтою, вихід натрію через ведучий в більшості визначень помітно перевищує вихід калію (вміст у воді газоочистки і твердої суспензії шламу) [8].

Тут проявляються два встановлених фактори:

- Більш слабка здатність натрію проникати в щілини і порожнини вогнетривкої футеровки при високих температурах (10000С і вище), коли натрій не може утворювати будь-які з'єднання. Ця здатність, мабуть, виявляється і при відносно низьких температурах, коли натрій може створювати ціаніди і карбонати. Менше осадження натрію в порах шматків шихти повинно приводити до більшого його виходу з колошниковому газом;

- Здатність натрію в меншій мірі осідати в вогнетривкої футеровки, накопичуватися в нижній частині доменної печі через слаборозвинених спадних гілок циркуляції. Цим, мабуть, можна пояснити той факт, що також у більшості вимірів його вміст у шлаках було менше, ніж вміст калію. Про це говорять також встановлені експериментально факти меншого вмісту натрію в шарах шихти в нижній частині шахти і розпарені.

Подібні дані в літературі досі слабо коментувати, особливо з позиції циркуляції речовин в робочому просторі доменної печі. Наприклад, не було жодного пояснення тому, що нев'язка балансів натрію у більшості випадків менше нев'язки балансів калію. Це відмінність повністю ув'язується з кількістю циркулюючих речовин і розподілом їх вторинних форм в робочому об'ємі.

Якщо ці припущення, засновані на літературних даних і результати наших досліджень на доменних печах ВАТ «ММК» правильні, то може бути сформульовано висновок про те, що основним чинником, що впливає на стан доменної печі та показники процесу, є калій і його вторинні з'єднання. Саме це має в першу чергу враховуватися при обгрунтуванні та відпрацювання елементів технологій видалення лугів з доменної печі [8].

Особливістю лугів є те, що вони значною мірою створяются в шламової воді. При 20оС розчинність їх ціанідів, хлоридів щодо близька. Карбонат калію в тих же умовах розчиняється краще карбонату натрію. Температура води впливає на розчинність сполук калію в більшій мірі, ніж натрію.

Так, розчинність ціаніду, карбонату і хлориду калію при підвищенні температури води від 20 до 100оС зростає відповідно у 1,76 - 1,40 і в 1,64 рази. У тих же умовах розчинність сполук натрію майже не збільшується. Цим даним відповідав характер зміни і співвідношення змісту лугів у воді газоочистки майже всіх доменних печей, на яких проводилася відпрацювання технологій видалення лугів. Оскільки більшість печей мають однаковий обсяг і характер виходу лугів з них подібний, як приклад для ілюстрації і коментарю представлені результати, отримані на доменній печі № 8 (рис. 1 і 2) [Додаток 1].

При звичайній температурі шламової води вміст у ній натрію було майже в 2 рази вище, ніж калію. Підвищення температури води (внаслідок підвищення температури колошникового газу при опусканні рівня засипу) змінило співвідношення. Вміст натрію збільшилося всього в 1,3 рази (з 46,5 до 60,6 г/м3), в той час як вміст калію збільшилася в 4,1 рази (з 22,5 до 92,6 г/м3). Охолодження води при зниженні температури колошникового газу призвело до зниження вмісту розчинених у ній лугів.

За отриманими експериментальним та довідковими даними можна орієнтовно судити про те, в яких сполуках перебували калій та натрій у верхній частині шахти і на колошнике при опусканні рівня засипу, але цілком імовірно, що і при нормальному його становищі.

Розчинність карбонату калію при низькій температурі води в 5 разів вище розчинності карбонату натрію. Мабуть, тому при нормальній температурі води (в початковий момент опускання рівня засипу шихти) карбонат калію присутній, але в незначній мірі, оскільки в цей період кількість розчиненого калію майже в два рази менше кількості натрію. Таке співвідношення лугів, мабуть, визначив вихід їх ціанідів. На це вказує більш швидке зростання вмісту калію при підвищенні температури води, що зумовлено переважним збільшенням розчинності його ціаніду. Те ж саме, але в меншій мірі, відноситься і до хлоридів, так як межі їх розчинності менше, ніж ціанідів [8].

Характер виходу калію з колошниковому газом, розчинення його у воді газоочистки, залишкового вмісту у твердій суспензії показує, що вплив зміни газодинамічних властивостей стовпа шихтових матеріалів при завантаженні фракціонованого шлакового на контур циркуляції калію вельми ефективно (рис. 1 і 2) [Додаток 1].

Про спільний вплив газодинамічних властивостей і температури колошникового газу говорить тенденція зміни лінії, що відображає кількість розчиненого калію у воді газоочищення - поступове підвищення розчиненого речовини при збільшенні товщини шлакової пробки. «Зубчастий» характер лінії визначається зміною положенням рівня засипу шихти: послідовним опусканням з періодичним частковим підвищенням на 0,35-0,55 м при завантаженні охолоджуючих подач фракціонованого шлакового щебеню і коксу. Температура газу після завантаження таких подач знижувалася з 500-550оС до 310-350оС, що відбивалося коливанням виходу калію з шару [8].

За характером кривої, що відбиває зміст калію (мал. 1 і 2) [Додаток 1], орієнтовно можна судити про розташування зони його циркуляції. У початковий період опускання рівня засипу шихти чіткий зв'язок між моментом завантаження охолоджуючих подач і вмістом калію у воді не спостерігається, а по відношенню до залишковим змістом у твердій суспензії вона простежується.

Руйнування контуру циркуляції калію, мабуть, було значним, оскільки наступні подачі слабо впливали на його ви хід. До того ж, в цьому районі повинна розриватися не лише гілка циркуляції, що утворюється за рахунок осадження твердих частинок в порах кус ков шихти, але і гілку рідких ціанідів калію (температура плавлення або кристалізації 634 ° С), що осідають на поверхні шматків [8].

Завантаження подач, що містять залізорудні матеріали, призвела до різкого зниження газопроникності шару і температури газу на виході з нього. Вихід калію також різко зменшився. Після декількох нормальних подач кількість розчиненого калію зменшилася з 92 до 20,5 г/м3. Відповідно збільшився вміст його у твердій суспензії внаслідок зниження температури води. На жаль, в даному випадку неможливо визначити, наскільки останні величини близькі до відповідних нормальній роботі печі, так як відбір проб був припинений раніше необхідного моменту, а також не викликала довіри контрольна проба шламів.

Характер ліній, що відображають поведінку натрію при опусканні рівня засипу шихти, цілком узгоджується з поведінкою калію, але має і свої особливості. До них можна віднести низьку розчинність у воді, крім ціаніду, слабку залежність її від температури і менш розвинену зону циркуляції у верхній частині шахти.

У початковий період опускання рівня засипу вміст натрію у воді газоочистки було вище. Це може бути, якщо натрій виходив у вигляді ціаніду та хлориду, але не карбонату, чому відповідає незначна зміна розчиненого його кількості при підвищенні температури води.

Знижена розчинність і менший вихід натрію зумовили велику ступінь усереднення його концентрації у воді, на що вказує характер зміни (синхронно з калієм) залишкового вмісту у твердій суспензії [8].

Вихід натрію, як і калію, залежить від температури колошникового газу. У початковий період опускання рівня засипу шихти, що складається з залізорудних матеріалів, утримання його у воді і в твердій суспензії підвищувався. Під суспензії збільшилася до 1,1-1,2%, а потім, за рахунок вимивання різко знизилося до 0,3-0,4%. Зниження температур води після завантаження нормальних подач знову зумовило підвищення вмісту натрію у твердій суспензії до 1,0%. Синхронне зміна вмісту калію і натрію у твердій суспензії вказує на те, що вихід останнього також залежить і від газопроникності шихти.

Характерним прикладом, що ілюструє вплив температури газу в шахті і на колошнике на накопичення лугів і розташування зони їх циркуляції, є результати, отримані при видаленні їх з доменної печі № 4 (18.11.01). Рівень засипу шихти при цьому, опускався і вихід лугів залежав тільки від газодинамічних властивостей буферного шару (збільшення розміру межкускових порожнеч) в ділянці стовпа шихти 6-7 м від робочого положення рівня засипу.

Температура колошникового газу становила 220-240 ° С, що було на 50-80оС нижче відповідних температур на інших печей такого ж об'єму [8].

Після перших подач матеріалів буферного шару, збільшення виходу лугів було помірним: у 2,5-3,0 рази - у твердій суспензії, в 3-4 рази - в шламової воді. Потім вихід збільшився більш різко: досяг 9,9% у твердій суспензії і 0,93 кг/м3 у воді. Ці результати вказують на наступне:

- Температура газу є суттєвим фактором формування і розташування зони циркуляції лугів. Різниця всього в 50-80 ° С зумовило те, що значна маса циркулюючих лугів концентрувалася на досить великій відстані від робочого положення рівня засипу. Руйнування контурів циркуляції при опусканні нижньої межі буферного шару (при продовженні його нарощування) призвело практично до викиду накопиченої маси з шару з печі;

- Газодинамічні властивості стовпа матеріалів, отже, і їх фракційний склад і характер поверхні шматків, також природно визначають вихід лугів через ведучий. По зміні їх виходу видно, що після перших же подач нормальної залізовмісної шихти на поверхню буферного шару винос лугів помітно знизився;

- Розчинність лугів і особливо калію проявляється більшою мірою, якщо підвищення температури колошникового газу від вихідної до граничної також більш істотно. У результаті теплобмена газу з чим же кількістю води в скрубері температура її у виході з скрубера підвищується також значно і в ній розчиняється більшу кількість лугів.

При утилізації шламів і не замкнутій системі водопостачання газоочисток доменних печей розчинність лугів виявляється корисною їх особливістю, тому що в результаті цього лугу виводяться з циркуляції в аглодоменному переділі. Необхідно лише забезпечити максимально можливий вихід їх через ведучий при відсутності можливості підвищеного видалення їх зі шлаком.

Судячи з отриманих результатів, видалення лугів з більш істотним зниженням рівня засипу шихти забезпечує підвищений їх вихід з газовим потоком. При цьому впевнено можна припускати, що контури їх циркуляції, особливо калію, руйнуються.

За орієнтовними розрахунками, в ході заходу на домен ної печі № 8 з водою газоочистки пішло більше 250 кг лугів. Якщо враховувати, що в звичайних умовах роботи печі з водою йде до 50 кг, то видувки стимулювала додаткове розчинення у воді не менше 200 кг лугів.

У твердій суспензії залишилося не менше 230 кг, причому в якійсь частині також за рахунок підвищеного виходу. Труднощі відбору представницької проби сухий колошникового пилу не дозволили визначити в ній дійсну кількість лугів і воно не враховано. Хімічний аналіз проби пилу, відібраної на наступний день під час її трускі, показав, що в ній містилося 0,20% оксиду натрію (у перерахунку), 0,15% оксиду калію і 0,51% цинку. Судячи за вмістом цинку, - це пил поточного виробництва. За цими даними з сухою пилом вийшло 115-120 кг, що явно не відповідало реальності [8].

У сумі за контрольний період (3 години) підвищення виходу лугів склало близько 450 кг. Дійсний вихід їх був значно більше, так як виявилося, що відбір проб був припинений передчасно. На це вказував аналіз останньої проби шламової води і твердої суспензії.

По першому і подальшим випробуванням технології можна судити про те, що базові основи «сухий видувки» цілком прийнятні для видалення лугів. З цих позицій технологія є комплексною оскільки незалежно від причини її застосування - видалення лугів - з печі одночасно видаляється і цинк.

Враховуючи комплексність, у розробці необхідних технологічних прийомів необхідно передбачати забезпечення виведення насамперед лугів, так як контури їх циркуляції розташовуються нижче контурів циркуляції цинку, що обумовлено більш високими значеннями температур перехідних процесів. З цих позицій значення температури колошникового газу 450-500 ° С повинно бути підвищено до 750-800 ° С. Такий розбіг температур на виході з шару шихти визначає температура плавлення сполук калію і натрію.

Можна бути впевненим, що реальні температури перехідних процесів, що відбуваються з парами лугів, їх ціанідів і хлоридів, не відповідають стандартним значенням, так як парціальний тиск їх значно нижче одиниці. Не виключено, що пари лугів та їх сполук зберігаються аж до температури кристалізації (плавлення). До того ж, при високій швидкості газового потоку перехідні процеси розтягуються вище горизонту з температурою, що відповідає стандартної. У цьому відношенні при температурі газу на виході з шару 750-800 ° С охоплює температуру плавлення не тільки ціанідів (634 та 562 ° С), але і карбонатів лугів (891 і 854 ° С). У таких умовах газоподібні лугу будуть виноситися за межі шару і їх тверді фази будуть виникати у вільному просторі печі [8].

У будь-якому варіанті «сухий» видувки підвищення температури газового потоку на виході з шару при опущеному рівні засипу запобігається завантаженням охолоджуючих подач, які, крім того утримують рівень засипу відносно заданого горизонту. Тому, при використанні якого-небудь з варіантів технології, підвищений вихід лугів з печі забезпечується, але він явно недостатній так як підвищення температури колошникового газу обмежено технологічною інструкцією граничним значенням 500оС.

Обмеження температури на колошнике і відносно високі значення реперних температур перехідних процесів, що виникають з лугами, стали спонукальною причиною розробки технології їх видалення, що відрізняється від технології «сухий» видувки. Зміст нової розробки полягає в наступному: забезпечення вихід з буферного шару температури газу 750-780 ° С, що забезпечує висновок області перехідних процесів за межі стовпа, а газ на колошнике охолоджувати до 500оС подачею води.

Запропонований комплекс операцій у разі подачі води не великий конус, а через спеціальний пристрій, може бути додатковою можливістю деякої витримки рівня засипу в опущеному стоянні завантаженням декількох подач зменшеного обсягу фракціонованого шлакового щебеню і коксу. Спосіб був випробуваний на домною печі № 8 Магнітогорського металургійного комбінату [8].

Спосіб доменної плавки луг - і цинкоутримуючий шихт

Винахід відноситься до чорної металургії може бути використано а доменній плавці матеріалів, які містять луги і цинк [10].

Відомий спосіб доменної плавки цинкоутримуючий шихт [11], що включає завантаження шихти, що містить цинк, подачу дуття, контроль температури і виходу колошникового гада, за грузку коксу з визначенням висоти шару, періодичне опускання рівня засипу шихти

Недоліком даного способу є те, що на формування буферного шару одноразово витрачається значна кількість (45-90 т) дефіцитного коксу і вихід лугів, при високому виході цинку, недостатньо ефективний.

Найбільш близьким во технічної сутності та досягається результату є спосіб доменної плавки містять цинк, шихт [12], що включає завантаження шихти, що містить цинк, подачу дуття, контроль температури і виходу колошникового газу, завантаження та формування буферного шару певної висоти, періодичне опускання рівня засипу шихти до підвищення температури колошникового газу до 450-500оС, причому буферний шар формують з шару коксу і фракційного шлакового щебеню.

Недоліком даного способу є не досить висока ступінь видалення цинку і низька ступінь видалення лугів.

Пропонованим винаходом вирішується за дача ефективного видалення з печі цинку і накопичуються лугів.

Та досягнення зазначеного результату в способі доменної плавки луг-і містять цинк, шихти, що включає завантаження шихти, що містить цинк, подачу дуття, контроль температури і виходу колошникового газу, завантаження коксу і фракційного шлакового щебеню, формування буферного слів певної висоти, періодичне опускання рівня засипу шихти, рівень засипу опускають до горизонту з температурою газу 750-800оС, а для охолодження газу на колошнике до 480-500 ° С в його робочий простір подають воду [10].

Пропонований спосіб заснований на тому, що підвищення температури газу (до 500оС для цинку і у 750-800оС для лугів) призводить до того, що процеси переходу з пароподібного, рідкого стану в твердий відбуваються за межами стовпа і це призводить до більш значного руйнування контурів циркуляції речовин. Винесення їх верб печі по відношенню і виносу при нормальній роботі доменної печі збільшується в десятки разів. Для забезпечення таких умов рівень засипу необхідно опустити до горизонту з температурою, обеспеспечевающей максимальний винос лугів - 750-800оС [10].

Необхідність охолодження газу на колошнике до 500 ° С і нижче обумовлена ​​обмеженням, що накладаються технологічною інструкцією ведення доменного процесу, відповідно до якого робота засипного апарату в середовищі з температурою вище 500 ° С можлива не більше 10 хвилин.

Пропонований спосіб був випробував на доменній печі об'ємом 1373 м3.

Перед випробуванням способу піч працювала з такими параметрами. Завантажували шихту, що складається з місцевого агломерату (57%), ока тишей Соколовсько-Сарбайського ГЗК (39%) і Михайлівського ГЗК. Вихід газу становив 1385 м3 / т чавуну з температурою 280 ° С. Робоче положення рівня засипу шихти 2,75 м oт кромки великого конуса. Розрахункова висота буферного шару 8 м, для чого було додано 24 скіпа фракціонованого шлакового щебеню (12 т / скіп) та 18 скіпів коксу (3,7 т / скіп).

У 9 год 15 хв припинили завантаження шелочь - і містять цинк, шихти, в 9 год 30 хв зміни чи параметри дуття, в результаті чого вихід газу зменшився з 235 до 195 тис.м3 / год, що відображено в табл. 2 [Додаток 3]. У 9 год 35 хв почали формування буферного шару завантаженням 12 подач, в тому числі 6 подач з 1 Ськіпом фракційного шлакового щебеню і з 2 ськипамі коксу і 6 подач з 3 ськипамі щебеню і 1 Ськіпом коксу. Завантаження виробляли, орієнтуючись по температурі колошникового газу 480-500оС.

Останню подачу щебеню і коксу завантаж чи в 11 год 40 хв. У 11 год 50 мні в колошниковому простір почали подавати воду в кількості 22 м3/хв. Рівень засипу опускали до горизонту з температурою газу 750-780 ° С протягом 20 хв [10].

У 12 год 10 хв припинили подачу води і в піч завантажили 1 скіп щебеню в 2 скіпа коксу, після чого почали завантажувати нормальну залізорудну шихту. У 13 год 50 хв робоче положення рівня засипу, параметри дуття, витрати природного газу і кисню були відновлені.

На цьому захід з видалення лугів і цинку з доменної печі було завершено. За весь його період через кожні 5 мня відбиралися проби шламової води, що виходить із системи мокрій газоочистки. Результати їх аналізу наведені в рис. 14.

На підставі отриманих даних визначено, що з доменної печі при використанні способу було видалено 0,7 т калію, 0,6 т натрію і 1,4 т цинку [10].

Таким чином, наведені експериментальні дані підтверджують, що застосування запропонованого способу забезпечує ефективне видалення лугів і цинку з доменної печі, проплавляються містить їх шихту.

Висновок

Застосування того чи іншого комплексу прийомів для видалення лугів з доменної печі не означає, що воно завжди повинно бути ефективним. Майже всі розроблені технології характеризуються загальним властивістю - вони профілактичні і тому їх застосування повинно бути своєчасним. В іншому випадку вони будуть марні, незважаючи на видалення якоїсь частини накопичилися лугів.

При виборі моменту застосування технологій повинне враховувати і те, що одночасно з лугами з печей віддаляється і цинк, причому інтенсифікація або подовження періоду активного виходу лугів повною мірою відноситься і до цинку.

Якщо комбінати будуть враховувати комплексність технологій, то можна стверджувати, що при правильно розробленому графіку заходів з видалення лугів і цинку, комбінати підвищать продуктивність доменних печей і якість продукції.

Бібліографічний список

1. Щукін Ю. П., Терент'ев В. Л., Мавров А. Л., Седінкін В. І., Гостенін В. А., Гридасов В. П.. Гібадулін М. Ф. Прояв лугів в доменних пе чахнув ВАТ "ММК". / / Удосконалення технології у ВАТ "ММК": Збірник праць Центральної лабораторії ВАТ "ММК". Вип. 7. Магнітог. Металург. комб. Магніто Гірськ: Магнітогор. будинок друку. 2003, с. 30-41.

2. Косолап Н. В., Хрущов Є. І., Лук'яненко І. А., Російських В. П., Шапіро-Нікітін Д. Є. Аналіз причин важких рас стройств роботи доменних печей. / / Теорія і практика виробництва чавуну на: Праці Міжнародної науково-технічної конференції, присвяченій 70-річчю КДГМК «Криворіжсталь». Кривий Ріг. 24 - 27 травня, 2004. Кривий Ріг: Вид-во КДГМК "Криворіжсталь". 2004, с. 318-320.

3. Lectard E., Hess E., Lin R. Поведінка хлору і лугів в до менной печі і їх вплив на зміну властивостей агломерату при відновленні. 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. І., Оторвін П. І., Костенко Г. П., Джігота А. Д., Можаренко Н. М., Бій ков Н. Г., Джігота М. Г. Проблеми лужної агресії в до менном виробництві. / / Теорія і практика виробництва чавуну: Праці Міжнародної науково-технічної конфе ренції, присвяченій 70-річчю КДГМК «Криворіжсталь». Кривий Ріг, 24-27 травня, 2004. Кривий Ріг: Вид-во КДГМК "Криворіжсталь". 2004, с. 263-266.

5. Курун І.Ф., Титов В.М., Ємельянов В.Л., Лисенко С.А., Арзамасцев О.М. Аналіз поведінки лугів в доменній печі / / Металург. - 2009. - № 9. - С. 34 - 39.

6. Гладков Н.А., Ніколаєв С.А., Будник Л.Г. Вплив лугів на процес доменної плавки / / Металург. - 1986 .- № 2. - С. 12-15

7. Чернов М.М., Демиденко Т.В., Мардер Б.Ф. та ін Розподіл лужних сполук в доменній печі великого об'єму / / Металург. - 1983. - № 5. - С. 12-14.

8. Щукін Ю. П., Терентьєв В. Л., Ма вров А. Л., Седінкін В. І., Гостенін В. А., Штафіенко Н. С, Гібадулін М. Ф. Видалення лугів з доменної печі через ведучий / / Удосконалення технології в OAО "ММК": Збірник праць Центральної лабораторії ВАТ "ММК". Вип. 7. Магнітог. металург, комб. Магнітогорськ: Магнітогор. будинок друку. 2003, с. 42-51.

9. Балон І.Д. Фазові перетворення матеріалів при доменній плавці. Вид. «Металургія». - 1984. - С. 278.

10. Щу кин Ю. П., Тахаутдінов Р. С, Гібадулін М. Ф., Де горобин А, А., Нефедов С. М., Пішнограев С. М., Седінкін В. І., Смирнов Л. А., Тагілінцев В. П., Терентьєв В. Л., Чаплоускій А. А. Спосіб доменної плавки луг-і містять цинк, шихт / / Пат. 2237721 Росія, МПК З 21 В 5 / 00. ВАТ "Магнітогор. Металург, коллб.". № 2003105350/02; Заявл. 25.02 2003; Опубл. 10.10.2004.

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

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

13. Тарасов В.П. Завантажувальні пристрої шахтних печей. М.: «Металургія». - 1974. - С. 312.

14. Сторожик Д.А., Тилкін М.А., Гребеник В.М. Виготовлення та експлуатація завантажувальних пристроїв доменних печей. М.: «Металургія». - 1973. - С. 319.

15. Корякова О.Ф. Удосконалення технології доменної плавки з метою зменшення негативного впливу лугів і цинку. Бюлл. ЦНІІІЧМ. - 1981. - № 15.