Доменная плавка: подготовка железных руд

Доменная плавка: подготовка железных руд

Современное доменное производство предъявляет к железорудным материалам очень высокие требования.

Эти материалы должны:

• иметь высокое содержание железа;
• низкую концентрацию вредных примесей;
• оптимальный размер кусков (20 – 40 мм);
• высокую прочность, чтобы при транспортировке и в ходе плавки куски не разрушались с образованием мелких фракций;
• иметь постоянный химический состав больших масс материалов.

Железорудные материалы в естественном состоянии этим требованиям не удовлетворяют. Большинство руд имеют невысокую концентрацию железа или содержат большое количество пустой породы. При плавке таких руд образуется большое количество шлака, требующего повышенного расхода кокса. Некоторые руды содержат вредные примеси, снижающие качество металла или требующие дополнительного расхода на их удаление.

При добыче руд образуются очень крупные куски (до 1500 мм), присутствие которых в шихте снижает скорость восстановления и теплопередачи, а также много мелочи (до 10 мм), ухудшающей газопроницаемость шихты и вызывающей снижение хода процесса восстановления и, следовательно, производительности доменной печи.

Большинство месторождений железных руд имеют неодинаковый химический состав, даже в пределах одного забоя.

Все это требует специальной подготовки руд перед загрузкой их в доменную печь. Основными способами подготовки руд являются:

• дробление для уменьшения размеров кусков руды и сортировка по классам крупности;
• обогащение для снижения содержания пустой породы;
• усреднение, в результате которого уменьшаются колебания химического состава руд;
• окускование, благодаря которому становится возможным использование пылевидных и мелкокусковатых материалов.

Дробление и измельчение

Добываемая из земных недр руда подвергается дроблению и измельчению, так как величина крупных кусков при добыче превышает размеры кусков руды, допустимых по условиям технологии доменной плавки.

Для крупного и среднего дробления используют установки, называемые дробилками, а для тонкого измельчения применяют мельницы. Дробление и измельчение – дорогостоящий и энергоемкий процесс. Стоимость процесса дробления и измельчения руды составляет от 35 до 75% от расходов на весь цикл обогащения. Поэтому всегда желательно соблюдать принцип “не дробить ничего лишнего”, то есть дробить руду только до нужных размеров. Для соблюдения этого принципа процесс дробления разделяют на несколько стадий, используя для каждой стадии подходящий тип дробилки, и перед каждой из них проводят классификацию с целью выделения готовых по размеру кусков и мелочи, чтобы не подвергать их повторному дроблению. Различают следующие стадии дробления:

• крупное дробление от 1500 до 250 мм;
• среднее дробление от 250 до 50 мм;
• мелкое дробление от 50 до 5 мм;
• тонкое измельчение до 0,04 мм.

Дробление выполняется следующими методами:

• раздавливанием;
• истиранием;
• раскалыванием;
• ударом;
• сочетанием перечисленных способов.

Для крупного и среднего дробления используют в основном щековые и конусные дробилки, для мелкого дробления – валковые и молотковые, а для тонкого измельчения – шаровые мельницы.

Щековая дробилка

Щековая дробилка состоит из трех основных частей:

• неподвижной вертикальной плиты, называемой неподвижной щекой;
• подвижной щеки, подвешенной в верхней части;
• кривошипно-шатунного механизма, сообщающего подвижной щеке колебательные движения.

Материал в дробилку загружают сверху. При сближении щек происходит разрушение кусков. При отходе подвижной щеки раздробленные куски опускаются под действием собственного веса и выходят из дробилки через разгрузочное отверстие.

Конусная дробилка

Конусные дробилки работают по такому же принципу, что и щековые, но отличаются от них по конструкции.

Конусная дробилка состоит из:

• неподвижного конуса;
• подвижного конуса, подвешенного в верхней части;
• привода.

Ось подвижного конуса входит эксцентрично во вращающийся вертикальный стакан, благодаря чему подвижный конус совершает кругообразные движения внутри большого. При приближении подвижного конуса к какой-то части неподвижного происходит дробление кусков. А в диаметрально противоположной части дробилки, где поверхности конусов удалены на максимальное расстояние, происходит разгрузка дробленой руды.

Валковая дробилка

В валковой дробилке дробление руды происходит между двумя вращающимися навстречу друг другу стальными валками.

Загрузка осуществляется сверху, выгрузка происходит под собственным весом. Обычно один валок неподвижен, а второй имеет специальное устройство, позволяющее изменять зазор между валками, и раздвигать их в случае попадания недробимых кусков материалов.

Молотковая дробилка

Для дробления хрупких и глинистых руд обычно используются молотковые дробилки, в которых основной частью является вращающийся с большой скоростью ротор с закрепленными на нем стальными молотками.

Дробление материала происходит под действием многочисленных ударов молотков по падающим кускам материала.

Шаровая мельница

Для тонкого размельчения наиболее распространены шаровые мельницы, в которых удар сочетается с истиранием. Они представляют собой вращающиеся вокруг горизонтальной оси цилиндрические барабаны, в которых вместе с кусками руды находятся стальные шары. В результате вращения барабана шары, достигнув определенной высоты, скатываются или падают вниз, осуществляя измельчение кусочков руды.

Мельницы работают в непрерывном режиме. Загрузка руды осуществляется в одну пустотелую цапфу, а выгрузка происходит через другую. Как правило, измельчение проводится в водной среде, благодаря чему устраняется пылевыделение и повышается производительность мельниц. Кроме того, происходит автоматическая сортировка частиц по крупности. Мелкие частицы переходят во взвешенное состояние и в виде пульпы (смеси частиц руды и воды) выносятся из мельницы.

Более крупные частицы, которые не могут находиться во взвешенном состоянии, остаются в мельнице и измельчаются дальше.

Технологические процессы дробления и измельчения почти всегда сочетаются с сортировкой и классификацией материала по крупности.

Разделение или сортировку материалов по классам крупности при помощи механических сит или решеток называют грохочением, а разделение в воде или воздухе с использованием разности скоростей падения частиц различной крупности – классификацией. Грохочением обычно разделяют материалы крупностью 1 – 3 мм, а более мелкие – классификацией.

Обогащение руд

Обогащение руд представляет собой процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента и снижения содержания вредных примесей путем отделения рудного минерала от пустой породы. В результате обогащения получают концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт – хвосты, более бедный, чем исходная руда.

Применяемые на практике разнообразные способы обогащения основаны на общем принципе разделения зерен полезного минерала и пустой породы. Наиболее распространенными способами обогащения железных руд являются:

• промывка;
• гравитационный способ;
• электромагнитный способ;
• флотация.

Промывка

Промывка используется для обогащения руд с глинистой и песчаной пустой породой. Обычно для этой цели используют вращающиеся барабаны, так называемые бутары, имеющие решетчатый конусный корпус. Руда внутри барабана продвигается вперед, скользя и перекатываясь по его стенкам. Под действием ударов кусков друг о друга пустая порода разрушается и смывается струями воды, подаваемой в барабан. Растворенная часть пустой породы вместе с водой проходит через отверстия барабана, образуя отходы (хвосты), а отмытый материал (концентрат) удаляется через разгрузочное устройство.

Гравитационный способ

Гравитационный способ используется в случае, когда имеется существенное различие плотностей полезного минерала и пустой породы.

Различают динамическое гравитационное обогащение и статическое (в тяжелых суспензиях).

Динамическое гравитационное обогащение

Динамическое гравитационное обогащение основано на различии скоростей падения частиц различной массы в жидкости. При этом используют аппараты, называемые отсадочными машинами, а способ обогащения – отсадкой.

Дробленую руду загружают на решетку, закрепленную в верхней части камеры, заполненной водой. Кривошипно-шатунный механизм сообщает диафрагме колебательные движения, благодаря чему периодически изменяется уровень воды. Когда диафрагма входит внутрь камеры, поток воды движется вверх через слой руды на решетке, взвешивая частички руды. При этом, скорость перемещения более легких (пустая порода) больше, чем более тяжелых зерен (полезный минерал). При движении потока вниз быстрее опускаются тяжелые зерна. В результате такого попеременного движения потока воды через слой руды происходит расслаивание его. В нижней части, ближе к решетке скапливаются тяжелые зерна концентрата, а в поверхностном слое – зерна пустой породы, которые смываются с решетки поверхностным слоем воды. В последние годы все шире применяют статическое гравитационное обогащение (в тяжелых суспензиях). Сущность способа заключается в том, что измельченную руду загружают в резервуар с жидкостью (суспензией), имеющей плотность больше плотности пустой породы, но ниже плотности рудного минерала. В этом случае пустая порода всплывает на поверхность жидкости, а зерна полезного минерала опускаются на дно резервуара. В качестве тяжелой жидкости обычно используют смесь воды с тонкоизмельченным ферросилицием.

Электромагнитное обогащение

Электромагнитное обогащение является наиболее распространенным способом обогащения железных руд. Способ основан на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы, и заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (измельченную до высокой степени тонкости) вводят в магнитное поле, под действием которого зерна, обладающие магнитными свойствами направляются в одну сторону, а немагнитные зерна выносятся из сферы действия магнитного поля в другую сторону.

Магнитное обогащение осуществляют в аппаратах, называемых магнитными сепараторами, в которых магнитное поле создается электромагнитами. По конструкции различают сепараторы барабанные, ленточные, шкивные, роликовые, кольцевые. Наибольшее распространение получили барабанные сепараторы.

Магнитное обогащение железных руд может осуществляться методами мокрой и сухой магнитной сепарации. Предпочтение обычно отдается мокрой магнитной сепарации, так как при этом устраняется пылеобразование.

Схема барабанного электромагнитного сепаратора для обогащения руд в водной среде:

• электромагнит, закрепленный неподвижно внутри пустотелого барабана, создает магнитное поле на поверхности левой части барабана;
• магнитные частицы концентрата притягиваются под действием этого поля к поверхности барабана, а затем извлекаются из пульпы;
• при помощи скрепка и водяной форсунки концентрат отделяется от поверхности барабана вне зоны действия магнитного поля,немагнитные частицы пустой породы удаляются из сепаратора потоком воды.

Магнитную сепарацию принципиально можно применять для всех железорудных минералов, но эффективных результатов можно достичь лишь при сепарации сильномагнитных руд. Для слабомагнитных руд обычно применяется магнетизирующий обжиг с целью повышения их магнитной восприимчивости. Магнетизирующий обжиг представляет собой восстановление оксида железа Fe2O3 в магнитный оксид (магнетит) Fe3O4. Обжиг проводят в восстановительной атмосфере при сжигании топлива, с использованием оксида углерода и водорода в качестве восстановителя.

Флотация

Флотация применяется при обогащении окисленных железных руд. Метод основан на распределении зерен полезного минерала и пустой породы, обладающих различной смачиваемостью водой. Сущность метода состоит в следующем. В заполненную водой емкость с добавкой специальных реактивов вдувается снизу воздух, который в виде мелких пузырьков поднимается к поверхности. В емкость непрерывно засыпается мелкоизмельченная руда. При этом происходит множество контактов пузырей воздуха с частицами руды. Пузыри воздуха прикрепляются к зернам плохо смачиваемой (гидрофобной) поверхности и увлекают их вверх. Сцепление между пузырями воздуха и хорошо смачиваемыми (гидрофильными) частицами отсутствует и они опускаются на дно емкости.

Флотацию применяют в основном для обогащения руд цветных металлов. В черной металлургии флотацию используют для флотационной доводки железорудных концентратов, а также для доизвлечения металла из хвостов после магнитного и гравитационного обогащения. Длительное время применение флотации сдерживала дороговизна флотационных реагентов, а также сложность очистки сточных вод. С получением дешевых флотационных реагентов и совершенствованием способов очистки сточных вод применение флотации расширилось.

Усреднение руд

Состав рудных месторождений в большинстве случаев не однороден. Участки богатой руды перемежаются с более бедной. Поэтому, добываемые на одном месторождении руды, имеют непостоянный химико-минералогический состав.

Иногда, колебания содержания железа в руде достигает ± 10%. Колебания содержания основных компонентов руды затрудняют их дальнейшую переработку. При использовании неусредненных железных руд невозможно получить чугун постоянного химического состава, и плавку необходимо вести с перерасходом кокса. На современных рудоподготовительных предприятиях усреднение является обязательной операцией, при которой обеспечиваются отклонение по содержанию железа в шихте в пределах ± 0,3 – 0,5%.

Усреднение представляет собой перемешивание большой массы рудного материала. Обычно эта операция производится в штабелях, расположенных на усреднительных складах. Емкость штабелей может составлять до 100 тысяч тонн. Усреднительный склад имеет два штабеля, один из которых формируется путем загрузки материала параллельными слоями, расположенными обычно горизонтально, а другой служит, для отгрузки материла в переработку. Отгрузка или забор осуществляется тоже слоями, но в направлении перпендикулярном расположению слоев, формирующих штабель. Каждая порция при заборе материала, включающая все формирующие слои, имеет состав, равный среднему составу материала всего штабеля.

Окускование

Представляет собой процесс превращения мелких частиц рудных концентратов и некоторых других материалов в более крупные куски (20 – 40 мм), удовлетворяющие требованиям доменной плавки. Для окускования применяются в основном два способа:

• агломерация;
• получение окатышей.

Известен и третий способ окускования – брикетирование. Однако, для руд металлургического производства брикетирование не нашло широкого применения ввиду сложности обработки брикетов для получения необходимой их прочности и низкой стойкостью инструмента.

Агломерация и получение окатышей относятся к термическим способам окускования, когда кусковой продукт получается в результате спекания и сплавления частиц шихты, нагретых до высоких температур (1300 – 1500 °С). Благодаря этому, кроме физического процесса спекания протекают и химико-минералогические превращения (разложение карбонатов, окисление серы, удаление гидратной влаги и др.), улучшающие качество агломерата и окатышей.

Агломерация

Агломерация – это процесс окускования мелких материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) спеканием в результате сжигания топлива в слое 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, составленная из указанных компонентов, после смешивания и окомкования укладывается слоем на колосниковой решетки агломерационной машины, под которой создается разряжение для поддержания процесса горения топлива за счет просасывания атмосферного воздуха через шихту.

Основной частью агломерационной машины является своеобразный металлический желоб, образованный из плотно соединенных тележек с бортами (па-лет), перемещающихся по рельсам на роликах. Дном тележек являются колосниковые решетки. Движение тележек осуществляется по специальным направляющим.

Подготовленную шихту загружают на непрерывно движущиеся палеты, которые перемещаются под зажигательное устройство (горн), где происходит зажигание шихты. После зажигания в слой засасывается воздух, обеспечивающий нормальное течение агломерационного процесса или перемещение зоны формирования агломерата вниз. Скорость движения палет регулируется таким образом, чтобы зона формирования агломерата достигла колосников в момент, когда палета проходит над последней вакуум-камерой. При опрокидывании палеты агломерат под собственным весом падает, и после дробления и грохочения направляется на охлаждение.

Агломерацию следует рассматривать шире, чем окускование, так как при этом удаляются некоторые вредные примеси (сера и частично мышьяк), разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый офлюсованный материал.

Условия сжигания топлива в этом процессе очень рациональны. В зоне горения температура достигает 1500 °С и продукты сгорания, проходя через слой шихты отдают свое тепло нижним слоям.

Топливо сгорает до окиси углерода по реакциям:

Оксиды железа восстанавливаются по реакциям:

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.

Присутствие FeO облегчает получение FeO ⋅ SiO2 (фаялита), имеющего относительно невысокую температуру плавления (около 1200 °С), способствующему спеканию и упрочнению частиц.

При агломерации значительно выгорает сера, которая в шихте обычно находится в виде сульфида железа FeS2, называемого пиритом. Пирит в условиях агломерации выделяет серу по реакции:

3FeS2 + O2 = Fe3O4 + 6 SO2

Известняк разлагается по реакции:

CaCO3 → CaO + CO2.

Полученная СаО соединяется с FeO, SiO2, Fe2O3, образуя легкоплавкие соединения, 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 карбонатов CaCO3 → CaO + CO2, требующей тепла, а следовательно, расхода кокса;
• улучшение восстановительной способности газов в доменной печи вследствие уменьшения количества СО2, так как разложение карбонатов с выделением СО2 происходит вне доменной печи, при агломерации;
• уменьшение числа материалов, загружаемых в доменную печь;
• улучшение процесса шлакообразования, так как в офлюсованном агломерате оксиды плотно контактируют друг с другом.

Применение офлюсованного агломерата дает сокращение расхода кокса на 6 – 15%.

Получение окатышей

Процесс получения окатышей нашел применение в связи с расширяющимся использованием бедных руд и со стремлением к более глубокому обогащению, связанному с тонким измельчением железорудных концентратов.

Наиболее целесообразным способом окускования тонкоизмельченных концентратов является получение окатышей. Технология производства железорудных окатышей состоит из двух стадий:

• получение сырых окатышей;
• упрочняющего обжига.

Состав шихты для получения окатышей включает три основные компонента:

• тонкоизмельченный рудный концентрат;
• бентонит – особый сорт глины, повышающей пластичность и прочность окатышей;
• известняк.

Приготовленную шихту после тщательного смешивания направляют в грануляторы, в которых при увлажнении до 8 – 10% формируют окатыши определенного размера (шарики диаметром 10 – 20 мм).

Для обеспечения прочности окатыши подвергают упрочняющему обжигу при температуре порядка 1300 °С. Упрочнение окатышей при их обжиге достигается в результате припекания мелких рудных частичек друг к другу без образования жидкой фазы или при ее минимальном количестве. В процессе обжига окатышей происходит удаление большей части серы, диссоциация известняка, образование новых минералов.

Качество окатышей характеризуется гранулометрическим составом, прочностью и химическим составов. Высококачественные окатыши должны быть однородными по размерам (фракция 10 – 20 мм) и иметь достаточную прочность, чтобы выдерживать транспортировку, перегрузку и доменную плавку без значительных разрушений.

Работа доменной печи

Устройство доменной печи дано на рис. 1-2-3. Основанием печи служит фундамент. Различают собственно фундамент — подземный железобетонный массив и пень — ту часть его, которая возвышается над землей. В углублении пня выкладывают из нескольких рядов высокоогнеупорного кирпича или углеродистых блоков лещадь высотой 4—5 м.

Горн состоит из металлоприемника, где накапливается чугун и шлак, и фурменной зоны, где сгорает кокс. Кладка металлоприемника имеет толщину до 1,5 м и охлаждается так же как и боковая поверхность лещади плитовыми чугунными холодильниками. Снаружи горн заключен в броню из стальных листов толщиной 30—36 мм. Стены горна выкладывают из высококачественного шамотного кирпича, применяют также графитовые блоки.

Чугунная летка служит для выпуска чугуна. Она расположена на 500 мм выше лещади, ниже ее н аходится «мертвый» слой жидкого чугуна, предохраняющий! лещадь от разрушения каплями й струями чугуна. Для упрочнения кладки у летки ставят холодильники, укрепленные специальной рамой.

Шлаковые летки расположены на высоте 1,4—1,9 м от лещади. Каждая из леток имеет медную коническую водоохлаждаемую фурму с отверстием диаметром 60—80 мм. В промежут ках между выпусками шлака летки закрывают стопорами — же лезными пробками.

Нагретый воздух подается по воздухопроводу горячего дутья в кольцевую трубу, а от нее — к фурмам их по футерованным

рукавам. Диаметр фурмы у больших печей составляет 175— 200 мм, каждая из фурм вставлена в бронзовый литой холодиль ник, а последний —в чугунный холодильник (амбразуру).

Рис. Горн и заплечики современной доменной печи:

1 — фундамент; 2 — лещадь; 3 — кладка горна; 4 — чугунный холодильник; 5 —бронзовый холодильник; 6 — воздушная фурма; 7 — подвижное колено фурменного прибора; 8 — сопло; 9 — фурменное колено; 10 —плитовые холодильники; 11 — кладка заплечиков; 12 — трубопровод горячего дутья; 13 — кладка распара; 14 — опорное кольцо; 15 — кладка шахты

Проверь хорошо ли Вы знаете науки
Ты получил <> снаружи >Заплечики, выложенные в один кирпич, снаружи охлаждаются плитовыми холодильниками с залитыми внутри трубка ми и заключаются в броню. Благодаря интенсивному охлажде нию тонкостенных заплечиков на их рабочей поверхности образуется гарниссаж, защищающий кладку от действия жидких продуктов плавки.

На 2 /₃ высоты от низа шахта охлаждается коробчаты ми холодильниками. Давление кладки кожуха и надколошнико вых устройств воспринимается опорным кольцом (мораторное кольцо), лежащим на колоннах.

Рис. 2. Колошниковое устройство современной доменной печи.

Колошниковые устройства (рис. 2) служат для загрузки шихты и отвода газов. Засыпной аппарат имеет малый конус, укрепленный на полой штанге и плотно прижатый к приемной воронке. Большой конус укреплен также на штанге, проходящей внутри штанги малого конуса.

Рис. 3. Поперечный разрез доменного цеха:1— скиповый подъемник; 2 — здание скипового подъемника; 3—козловый кран для подачи руды; 4 — бункерная эстакада; 5 — бункер для руды и флюса; 6 — вагон-весы; 7 — бункер для кокса; 8 — скиповая яма; 9 — скип; 10 — доменная печь; 11—литейный двор; 12 — газоотвод; 13—первый пылеуловитель грубой газоочистки; 14 — второй пылеуловитель грубой газоочистки

Чаша большого конуса крепится на фланце опорного колошникового кольца. Приемная воронка состоит из неподвижной и вращающейся частей. Последняя поворачивается вместе с малым конусом на заданный угол после загрузки очередной шихты, после чего малый конус опускается, и шихта падает на большой конус. Большой конус опускается, когда на нем сосредоточится вся шихта подачи (обычно подача состоит из шести скипов).

Периодические повороты приемной воронки и малого конуса на 60, 120, 180, 240 и 300° обеспечивают более равномерное распределение шихтовых материалов по окружности печи.

Колошниковый газ отводится по четырем симметрично расположенным газоотводам (рис. 3), высота восходящей части которых (более 20 м) способствует возврату в печь крупных частиц шихты, вынесенных газами. Восходящие газоотводы переходят в два нисходящих, объединяющихся в один общий трубопровод, который отводит газ в пылеуловители.

Воздуходувки и воздухонагреватели доменной печи

В настоящее время для подачи дутья в доменные печи применяют турбовоздуходувки.

Турбовоздуходувка — это многоступенчатый центробежный вентилятор. Ее ротор имеет ряд насаженных на общий вал лопаток, которые при вращении направляют воздух к периферии, сжимая и перегоняя его в следующую ступень сжатия. Расход дутья на 1 м 3 полезного объема доменной печи составляет от 2,2 до 2,6 м 3 /мин. Производительность воздуходувок достигает 4000—4300 м 3 /мин. На сжигание 1 т кокса расходуется около 2880 м 3 дутья.

Воздухонагреватель (рис. 4) — цилиндрическая башня высотой 30—50 м и диаметром до 8—10 м. Кожух ее сварен из листовой стали толщиной 10—14 мм, стены выложены из шамотного кирпича в два ряда, кладку насадки делают из высокоглиноземистого кирпича. Внутреннее пространство башни делится на две части: камеру горения и насадочное пространство. Последнее заполнено насадкой — огнеупорной кладкой, образующей пространственную решетку со сквозными каналами, лежащую на массивной чугунной решетке, поддерживаемой чугунными колоннами.

Рис. 4. Высокотемпературный воздухоподогреватель:

1— подкупольное пространство; 2 — насадки; 3 — камера горения; 4 — поднасадочная решетка; 6 — ось штуцера клапана холодного дутья; 6 — ось горелки; 7 — ось люка для зажигания; 8 — ось штуцера клапана горячего дутья; 9 — ось штуцера спускного клапана; 10 — ось штуцера дымового клапана

Очищенный доменный газ смешивается с необходимым количеством воздуха и сжигается горелкой в камере горения. Продукты горения поднимаются вверх, меняют направление в подкупольном пространстве и опускаются вниз сквозь насадку. Пройдя по каналам, они нагревают насадку и, охладившись до 150—200° С, отводятся в борова и дымовую трубу. После нагревания купола до 1200—1400° сжигание газа прекращают и через насадку снизу вверх пропускают холодное дутье.

Воздух при движении забирает тепло насадки, нагреваясь до 1000—1200° С и по трубопроводу горячего дутья вводится в кольцевую трубу доменной печи, а из нее распределяется по фурмам. Насадка имеет ячейки размером 60X60 мм при толщине кирпича 50 мм; поверхность нагрева воздухонагревателя, необходимая для печи объемом 1515 м 3 , равна 30000 м 2 .

Загрузочные устройства доменной печи

Доменные печи полезным объемом 1513 и 3200 м 3 имеют суточную производительность соответственно 3000 и 6000 т чугуна и потребляют 6000 или 13000 т шихтовых материалов в сутки. Бесперебойная работа в таких масштабах возможна лишь при полной механизации загрузки.

Загрузочные и подъемные механизмы связаны между собой автоматической блокировкой, позволяющей управлять загрузкой одному человеку — машинисту вагона весов. Скиповая система (см. рис. 3) доставки шихты на колошник не позволяет достигнуть полной автоматизации, поэтому в настоящее время необходим переход на транспортерную систему, позволяющую загружать печь полностью автоматически по заданной программе.

Уборка чугуна и шлака доменной печи

После выпуска чугуна летку закрывают огнеупорной массой нагнетаемой в канал летки поршневой машиной (пушкой) с электрическим или пневматическим приводом. Чугун отвозят ковшами емкостью 80—100 т, футерованными шамотным кирпичом.

Передельный чугун направляют в сталеплавильный цех и заливают там в миксер — цилиндрический футерованный сборник емкостью от 600 до 2000 т, предназначенный для усреднения химического состава и хранения запаса жидкого чугуна.

Литейный чугун поступает на разливочную машину, которая представляет собой бесконечный конвейер из чугунных изложниц, шарнирно скрепленных роликами, движущимися по направляющим. Жидкий чугун из ковша сливается в желоб, а с него — в изложницы. Зубцы ведущего колеса конвейера последовательно захватывают ролики и весь конвейер приводится в движение. Когда изложницы огибают верхнее направляющее зубчатое колесо, чушки чугуна массой около 50 кг выпадают из них и по желобу сбрасываются на железнодорожную платформу.

Шлак ковшами отвозят в отвал или гранулируют и используют для производства кирпича, цемента в строительстве й для других нужд.

Пылеулавливание и очистка доменных газов

Колошниковый газ при работе на руде выносит до 170 кг пыли на 1 т чугуна. При работе на агломерате и повышенном давлении на колошнике вынос пыли уменьшается в 3—5 раз. Для эффективного сжигания и в целях предупреждения засорения топочных устройств газ очищают от пыли. Чем сложнее устройства для сжигания газа, тем тщательнее должна быть очистка.

Очистку обычно производят в три стадии: грубую — до содержания пыли 4—1 г/м 3 , полутонкую 0,8—0,1 г/м 2 и тонкую —

Грубая очистка в двух последовательно расположенных сухих пылеулавливателях (см. рис. 3) удаляет около 80% пыли. После этого газ поступает в скруббер (рис. 5) мокрой полутонкой -очистки, а из него с содержанием 0,8—0,2 г/м 3 пыли — в мокрые динамические газоочистители (дезинтеграторы) или электрофильтры.

Дезинтегратор (рис. 6) —мощный вентилятор, засасывающий газ из скруббера. На его валу укреплен диск с лопастями и консольными стержнями — бичами. Последние при вращении диска входят в промежутки между неподвижными бичами, укрепленными на корпусе машины. Лопасти захватывают газ из двух боковых подводов, бичи перемешивают его с водой, непрерывно подаваемой по сифонным трубам. Влажная пыль отбрасывается в сливной канал, а газ вместе с водяным туманом подается лопастями вентилятора в выходное отверстие средней камеры. Капли воды отбрасываются на стенки и стекают вниз, в сливную трубу, а очищенный газ выходит по газоотводу. Производительность дезинтегратора 80000 м 3 /ч. Содержание пыли на выходе составляет около 0,1—0,02 г/м 3 при расходе воды 0,5—0,6 л/м 3 газа.

Для тонкой газоочистки применяют также трубчатые электрофильтры, обычно совмещенные со скруббером мокрой полутонкой газоочистки. Осадительными электродами служат круглые или шестигранного сечения трубы диаметром 150—300 мм и длиной 3000— 4000 мм. Вода, орошающая насадки скруббера, стекает в отстойник. Производительность каждого такого агрегата составляет 40000 м 3 /ч; содержание пыли снижается от 0,07—0,2 г/м 3 при расходе воды 4— 3,5 л/м 3 и электроэнергии 0,55 кВтХч на 1000 м 3 газа.

Управление доменной печью

Для контроля и управления плавкой служат приборы, показывающие и регистрирующие температуру, состав, давление дутья и колошникового газа, температуру стен печи в различных участках, подачу шихты и уровень ее в печи.

Разработаны схемы автоматизации на основе непрерывного контроля качества и количества поступающих шихтовых материалов и получаемых продуктов, а также показателей теплового баланса. Все это обобщают уравнениями, на основе решения которых счетно-решающая машина управляет ходом плавки.

Основные технико-экономические показатели доменной плавки

Суточная производительность и расход кокса на тонну выдавленного чугуна зависят от размеров печи.

Рис. 5. Скруббер тонкой газоочистки; полутонкая очистка и электрофильтры:

1 — вход грязного газа; 2 — насадки мокрой газоочистки; 3 — секции электрофильтров; 4 — отвод очищенного газа

Рис. 6 . Дезинтегратор:

1 — сифонные трубы; 2 — лопасти для нагнетания газа; 3 — распределительный конус; 4 — корпус; 5 — кольца, скрепляющие бичи; 6 — вал; 7 — распределительный конус; 5 — неподвижные бичи; 9 — трубы для отвода грязной воды; 10 —выход чистого газа; 11 — боковые подводы; 12 — подвижные бичи; 13 — диск; 14 — сливной канал

Сравнение работы различных доменных печей возможно по коэффициенту использования полезного объема, являющемуся частным от деления полезного объема печи на ее суточную производительность :

К. и. п. о = ((Vполез):Р) м 3 /(т•сут).

Для печей, выплавляющих передельный чугун, данный коэффициент находится в пределах от 0,50 до 0,70 м 3 /т.

Удельный расход кокса колеблется в пределах от 0,5 до 0,7 т на 1 т чугуна и зависит от качества сырья, его подготовки и управления плавкой.

Интенсивность работы печи, характеризуемая временем пребывания в ней шихты, составляет обычно 5—6 ч.

Длительность кампании зависит от качества огнеупоров, совершенства конструкций печи и культуры работы. Обычно она составляет около 4—5 лет, а иногда достигает 10—11 лет.

Внедрение новых методов плавки позволяет постоянно повышать производительность печей и улучшать технико-экономичес кие показатели их работы. Примером этому служит работа доменных печей с повышенным давлением колошниковых газов.

Очень перспективно также внедоменное обессеривание чугуна десульфураторами, проводимое при его выпуске в желобе или ковше. Оно позволяет работать на более кислых шлаках, снижая при этом расход кокса.

Большое значение имеет обескремнивание чугуна в ковше путем обдува поверхности расплава, а также путем продувки воздухом, обогащенным кислородом или техническим кислородом. Уменьшение при этом содержания примесей облегчает последующий передел чугуна в сталь.

Интенсификации доменного производства способствует обогащение дутья кислородом до 25% при выплавке рядового передельного чугуна. При использовании в качестве добавочного топлива природного газа содержание кислорода в дутье можно значительно повысить. Применение природного газа существенно улучшает тепловой баланс печи и увеличивает ее производительность.

Статья на тему Работа доменной печи

Похожие страницы:

Окислительно восстановительные реакции с железом Развитие чёрной металлургии, куда включаются железо, сталь, чугун и марганец, является показателем технического и культурного прогресса.

Доменный чугун получение В доменных печах выплавляют литейные передельные — мартеновские, бессемеровские, томасовские — и специальные чугуны — доменные ферросплавы.

Устройство шахтной печи ВЫПЛАВКА ШТЕЙНА ИЗ РУД Чтобы выплавить из медной руды, содержащей 1,5—2,5% меди, достаточно богатый штейн, нужно перевести.

Выплавка чугуна Способ получения железа из руд в принципе очень прост и основан на восстановлении окислов железа углем. Но так.

ДОМЕННЫЙ ПРОЦЕСС Процессы горения и образования восстановительного газа в доменной печи Контур вертикального сечения рабочего пространства доменной печи называют ее.

Плавка меди во взвешенном состоянии Так неправильно называют отражательную плавку, совмещенную с обжигом, при которой шихту вдувают в печь подогретым.

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Подготовка воздуха к доменному процессу

• Вдувание воздуха или других газов под давлением в промышленные печи, доменные установки для ускорения проходящих в них процессов.

• подача кудан. воздуха или других газов воздуходувкой или компрессором

• процесс получения бутылки

• Подача воздуха или других газов в промышленные теплотехнические агрегаты для обеспечения или интенсификации протекающих в них физико-химических процессов

Современный форсированный режим работы мощных доменных печей требует снабжения их дутьем с соответствующими давлением и температурой. Первые два из этих параметров обеспечиваются воздуходувными средствами, а последний — работой воздухо­нагревателей.

Доменная печь при нормальном режиме работы потребляет ежеминутно объем воздушного дутья, равный двум ее полезным объемам или более. Печь объемом 2000 м 3 при нормальных усло­виях требует не менее 4000 м 3 /мин дутья. В течение суток это со­ставит около 5,8 млн. м 3 воздуха. Для обеспечения бесперебойной подачи таких количеств дутья применяются мощные турбовоздуходувные машины, имеющие расположенные на одном валу дви­гатель (паровую турбину) и центробежную воздуходувку. Паровые конденсационные турбины, устанавливаемые на наиболее крупных доменных печах имеют мощность 17 300—22 000 квт и рассчитаны на работу в режиме: избыточное давление пара 9,1 Мн/м 2 (90 ат) температура пара 435° С. Центробежные воздуходувки работают по принципу перемещения воздуха под действием центробежной силы от оси к периферии при вращении рабочих колес с лопатками. Одно колесо может повысить избыточное давление на 56 кн/м 2 (0,55 ат). Ротор имеет на общем валу 7—8 колес и столько же ступеней сжатия.

Постоянная влажность дутья, подаваемого в доменную печь, достигается введением влаги внутрь воздуходувки перед каждой ступенью сжатия и поддерживается автоматически на заданном уровне 15—35 г/м 3 .

Для нагрева дутья каждая доменная печь имеет три или четыре воздухонагревателя. Они работают по принципу регенерации тепла, т. е. попеременного нагрева их огнеупорных насадок и от­дачи тепла нагреваемому дутью. Воздухонагреватель имеет ци­линдрическую форму с куполообразной полусферической верхней частью. Размеры воздухонагревателя (рис. 27) мощной доменной печи следующие: высота 45 м, внешний диаметр 9—9,5 м, поверх­ность нагрева насадок до 42 500 м 2 .

Его металлический сварной кожух имеет толщину 15 мм и должен обладать герметичностью. Внутреннее пространство футе­ровано и разделено вертикальной огнеупорной стенкой на камеру горения (в сечении круглой или эллиптичной формы) и насадочное пространство. Купол нагревателя и его стены в верхней части выложены высокоогнеупорным высокоглиноземистым кирпичом, что позволяет поддерживать его температуру до 1500° С и нагре­вать дутье до 1200° С. Нижняя часть стен — из шамота.

Топливо — колошниковый газ с добавкой коксового газа — поступает из газопровода через газовый клапан в горелку, куда вводится также воздух. Горелка в новых конструкциях расположена вертикально внизу камеры горения и имеет очень большую производительность до 8000 м 3 /ч. Максимальная температура продуктов горения достигается в подкупольном пространстве. Проходя далее сверху вниз через насадку, газы отдают ей свое тепло, охлаждаясь до 200—350° С, и отводятся в дымовую трубу. Цикл нагрева насадок обычно вдвое дольше цикла нагрева дутья и на каждый нагреватель, работающий на дутье, требуются два нагревателя, работающих на газу. Дутье подается от воздуходув­ной машины через клапан холодного дутья в поднасадочное пространство воздухонагревателя, нагревается в его насадке и через футерованный клапан горячего дутья поступает в воздухопровод горячего дутья, идущий к доменной печи.

Высокотемпературные доменные воздухонагреватели являются сложными теплотехническими агрегатами, снабженными системой контроля и автоматизации. Кроме автоматического перевода на нагрев и дутье с определенным порядком переключения клапанов, автоматически регулируется тепловой режим нагревателей «на газу» изменением избытка воздуха для горения при задан­ной температуре купола. Температура дутья, поступающего к фурмам, автоматически поддерживается на заданном уровне регулированием подмешивания холодного воздуха к горячему дутью. Датчиком являются термопары, установленные в воздухо­проводе горячего дутья до кольцевого воздухопровода печи. По мере понижения температуры дутья от воздухонагревателей прикрывается дроссель подачи холодного воздуха в дутье.

Поскольку воздухонагреватели непосредственно связаны с воз­духодувными машинами на случай резкого изменения подачи дутья в печь перед ними установлены разгрузочные клапаны снорт для сброса воздуха в атмосферу при непрекращающейся работе воздуходувных машин.

В доменную печь непрерывно загружают агломерат или другие железорудные материалы, топливо, флюсы — те самые три основных «блюда», о которых мы уже знаем. Материалы эти всегда подают в определенной пропорции, печь всегда заполнена шихтой. Одновременно в ней находится до 7000 тонн материалов — 120 железнодорожных вагонов. Сама конфигурация печи способствует «подпиранию» шихты. />Да и воздух, подаваемый в печь для сжигания топлива, поступает под давлением, и шихта как бы держится на воздушной подушке. Домна «вдыхает» огромное количество воздуха. И зачастую ее не устраивает обычный воздух, а требуется обогащенный кислородом (Дополнение 6).

На одну тонну чугуна расходуется от 2500 до 3500 кубических метров воздуха (до 8000 кубических метров в одну минуту). Такая масса холодного воздуха охлаждала бы печь, снижая ее производительность, увеличивая расход топлива, нарушая нормальное течение технологического процесса. Чтобы избежать этих неприятностей, металлурги нагревают воздух перед подачей его в печь до температуры 1200°С и выше в воздухонагревателях (или как их называют по имени изобретателя — кауперах). Воздухонагреватели располагают рядом с доменной печью. Они представляют собой башни высотой до 50 метров. Снаружи, как и доменная печь, воздухонагреватель закрыт металлическим кожухом (наружный диаметр его составляет 9 метров), изнутри он как бы разделен на две части: камеру горения и часть, заполненную огнеупорной насадкой (ребристой поверхностью из огнеупорного материала).

В камере горения сжигают топливо. Образующиеся при этом продукты сгорания пропускают через огнеупорную насадку, которой они отдают свое тепло. Постепенно насадка раскаляется. Когда она нагреется до достаточно высокой температуры, подачу топлива прекращают. С противоположной стороны мощными воздуходувными машинами в воздухонагреватель начинают нагнетать холодный воздух, который, проходя через раскаленную насадку, забирает ее тепло, нагревается, выходит из воздухонагревателя и направляется к огромному кольцевому воздухопроводу, опоясывающему доменную печь. Его называют фурменным поясом. Отсюда по специальным ответвлениям (рукавам) через фурмы воздух равномерно вдувается в домну.

Так как для нагрева насадки воздухонагревателя требуется определенное время, то для бесперебойного снабжения горячим воздухом возле каждой доменной печи их устанавливают несколько (три для одной печи или семь для двух). Одни воздухонагреватели еще нагреваются, а другие уже работают (нагревают воздух). Воздух для охлаждения доменной печи берут непосредственно из атмосферы. Его влажность в течение года колеблется в очень широких пределах, а это неблагоприятно сказывается на работе печи. То идут дожди или снег, и в печь попадает слишком много влаги, то жарко, дует суховей и воздух очень сухой. Чтобы избежать этих резких колебаний, металлурги решили увлажнять дутье, т.е. добавлять в него постоянно определенное количество влаги в виде пара (до 25 — 30 граммов на один кубический метр дутья). Оказалось, что при этом в горне под воздействием высоких температур попадающая в него вода разлагается и не только стабилизирует работу печи: в ней образуется дополнительный восстановитель — водород, который ускоряет реакции восстановления. Итак, домна вдыхает раскаленный увлажненный воздух, а что же выдыхает этот гигант? Оказывается ценное топливо — доменный газ. В сутки домна объемом 5000 кубических метров выдает 27000 тонн колошникового газа (его называют так потому, что выходит он через верхнюю часть печи — колошник).

Для освобождения газа от пыли используют различные виды очистки: и сухую, и мокрую, и электростатическую. При сухой очистке частицы пыли осаждаются под действием сил тяжести при изменении скорости и направления движения газа. В мокрых пылеуловителях проходящий по ним газ орошают жидкостью (чаще всего водой), которую разбрызгивают оросительными устройствами. Взвешенные в газе частицы пыли смачиваются, становятся тяжелее и выпадают из движущегося газового потока под действием сил тяжести или инерции. Они собираются на дне газоочистителя или на перегородках в нем — насадках различной формы. Очищать газ можно, воздействуя на него электрическим полем высокого напряжения. В этом случае внутри газоочистителя тем или иным способом располагают электроды, к которым подают электрический ток. Газ, проходящий через газоочиститель, ионизируется, частицы пыли получают определенный электрический заряд и притягиваются к электродам.

Очищенный от пыли газ, выводимый из пылеуловителей, используют как топливо тут же на заводе, даже в самом доменном цехе (его теплота сгорания составляет 850-950 килокалорий на один кубический метр). Им отапливают воздухонагреватели, мартеновские печи, нагревательные колодцы, в которых нагревают слитки перед прокаткой. А скапливающуюся в газоочистителях пыль через специальные затворы в их дне разгружают в железнодорожные вагоны и направляют на агломерацию или окомкование и снова используют в домне. Металлург академик Михаил Александрович Павлов, трудовая деятельность которого началась в конце прошлого столетия, много внимания уделял усовершенствованию конструкции доменной печи и технологии доменной плавки. Работая на разных металлургических предприятиях России, он занимался улучшением пудлинговых печей, газогенераторов, проводил опыты по применению горячего дутья в доменных печах, изучал процессы прямого восстановления железа в домне и на Сулинском металлургическом заводе освоил плавку чугуна на антраците.

М.А. Павлов был сторонником внедрения передовой техники в русскую металлургию, принимал активное участие в создании мощных доменных печей. Его педагогическая деятельность началась в 1900 году в Екатеринославском высшем горном училище (сейчас Днепропетровский горный институт). Он был профессором Ленинградского горного института и Московского института стали и сплавов. Павлов совмещал преподавание в вузах с литературной деятельностью. Им написан ряд фундаментальных трудов по металлургии, получивших широкое признание. По его учебникам изучают металлургию студенты многих стран. М.А. Павлов автор курса «Металлургия чугуна», «Расчет доменных шихт» и других. С 1902 года МЛ. Павлов начал выпускать «Атлас чертежей по доменному производству», в дополнение к которому опубликовал свой способ определения размеров доменных печей. Он активно сотрудничал в научных журналах. Академик М.А. Павлов очень любил молодежь. В основном для нее он написал книгу о своей жизни «Воспоминания металлурга».

Новая доменная печь ждет подачи газа

К очередному знаковому этапу в строительстве новой доменной печи № 3 («Череповчанка») на площадке Череповецкого металлургического комбината готовится компания «Северсталь»: скоро на воздухонагреватели агрегата подадут чистый доменный газ.

На площадке уже смонтирован тракт горячего дутья с кладкой футеровки, построены эстакады доменного газа и холодного дутья, а также станции подачи воздуха горения.

— Линия подачи воздуха на доменную печь успешно прошла испытания и готова к вводу в эксплуатацию, — говорит директор дивизиона «Северсталь Российская сталь» и ресурсных активов Евгений Виноградов. — В настоящий момент производится сушка и разогрев воздухонагревателей. В ближайшее время они будут переведены на работу от основной горелки с подачей доменного газа и воздуха горения. До момента ввода в работу всего комплекса доменной печи мы будем поддерживать функционирование этой системы.

Монтаж и сварку металлоконструкций прямого воздухопровода горячего дутья и эстакады доменного газа и холодного дутья выполнила команда Центра «Домнаремонт».

Для обеспечения процесса подачи воздуха холодного дутья с обогащением кислородом до 35 % была построена электровоздуходувка. В ее составе — воздухозаборная камера, включающая комплексное воздухоочистительное устройство. Забор атмосферного воздуха будет производиться с помощью шахты, установленной на отметке +11 метров. Здесь же происходит очистка обогащенного кислородом воздуха.

Также в составе электровоздуходувки компрессорный агрегат, система воздуховодов холодного дутья, включая сбросной и противопомпажный воздуховоды, кислородопровод, системы трубопроводов охлаждающей воды, маслоснабжения, электроснабжения. Все системы автоматизированы и снабжены аварийными режимами работы, обеспечивающими эффективность и надежность работы.

Для подачи на комплекс печи воды была построена насосная станция химической очистки с водонапорной башней и сетями водоснабжения. Три группы насосных агрегатов марки KSB обеспечивают подачу технической воды на охлаждения по двум водоводам. Подача химически очищенной воды на домну также идет по двум водоводам.

Из-за плотности застройки площадки вентиляторную градирню расположили на крыше здания насосной станции. Градирня включает в себя четыре теплообменника для охлаждения химически очищенного контура. Впервые на объектах цеха водоснабжения применена дизельная электростанция — на случай аварийного отключения напряжения на насосной станции. Она обеспечит работу станции в течение 40 минут без дополнительных мощностей.

Кроме того, на площадке продолжается обустройство литейных дворов, трактов подачи шихтовых материалов, прокладка энергокоммуникаций, систем гидравлики, аспирации, а также подключение оборудования контрольно-измерительных приборов.

Задувка доменной печи запланирована на IV квартал 2020 года.

Доменный воздухонагреватель

Пользователи также искали:

доменный воздухонагреватель 6 букв, нагрев насадки воздухонагревателя доменной печи, поднасадочное устройство воздухонагревателя, типы воздухонагревателей, воздухонагреватель доменной печи immersive, воздухонагреватель доменной печи майнкрафт, воздухонагреватель калугина, воздухонагреватели доменных печей, воздухонагреватель, печи, доменной, воздухонагревателя, Доменный, поднасадочное устройство воздухонагревателя, воздухонагреватели доменных печей, типы воздухонагревателей, доменный, букв, калугина, поднасадочное, устройство, воздухонагреватели, доменных, печей, immersive, нагрев, насадки, майнкрафт, типы, воздухонагревателей, воздухонагреватель калугина, доменный воздухонагреватель букв, Доменный воздухонагреватель, воздухонагреватель доменной печи immersive, нагрев насадки воздухонагревателя доменной печи, воздухонагреватель доменной печи майнкрафт, доменный воздухонагреватель 6 букв, доменный воздухонагреватель,

. ..

Домны — Справочник химика 21

К подаваемому в домну горячему воздуху добавляют 0,05 объемной доли природного газа, который состоит 113 метана, сгорающего в печи. Определить объем чистого кислорода, который предварительно вводится п 100 воздуха для повышения в нем содержания кислорода до 0,24 объемной доли от первоначального. Рассчитать объемную долю кислорода в смеси его остатка с азотом воздуха (без учета продуктоп сгорания iU объемом 5 м ). [c.224]

В домн >1 с полезным объемами 3000, 5000 и 2700 м3 в сутки загружают 8350, 15 800 и 8150 т офлюсованного агломерата с массовой долей Fe 0,60, 0,65 и [c.224]

При суточной выплавке чугуна массой 6000 т выделяется 12,7 млн м газа с объемной долей СО 0,24, СОо 0,22, Нг 0,06 и азота воздуха 0,48. Определ ить объем воздуха, расходуемого на 1 т чугуна и подаваемого в домну (дутье) в минуту. [c.224]

Газ, выходящий из домны, содер- кйт значительные количества неиспользованного оксида углерода. Предложите способы уменьшения содержания оксида углерода в выходящих газах и способы его дальнейшего использования. [c.50]

В производстве электродной продукции нефтяной кокс прокаливают при 1000—1200°С, после чего истираемость различных коксов становится одинаковой (2,5—3%). Так как затем кокс подвергается дроблению, то вопросы истираемости его в этом случае теряют свое значение. Литейный же (каменноугольный) кокс, получаемый при температуре 900—1000 °С, применяется в виде крупных кусков без предварительной про калки и дробления, и высокая истираемость его приводит к нарушению нормальной работы домны. Следовательно, регламентированный действующими техническими нормами способ определения прочности по истираемости не показателен для нефтяного кокса как сырья для электродной промышленности. По мере накопления опытных и производственных данных интерес к этому методу уменьшается. На алюминиевых заводах и на большинстве нефтеперерабатывающих заводов истираемость коксов не определяют и ограничиваются определением выхода летучих как взаимосвязанных показателей. [c.168]

Сеть подвержена сильным колебаниям давления, а расход должен оставаться приблизительно постоянным. В качестве примера можно назвать процесс подачи воздуха в домну, когда независимо от изменяющегося сопротивления шихты весовое количество подаваемого воздуха должно оставаться почти неизменным. Аналогичные условия работы могут иметь место также и в некоторых химических производствах. В этих случаях характеристика сети в системе Q—H представляет собой вертикальную прямую [c.278]

В нижней части домны только кокс, являющийся единственным твердым компонентом, может обеспечить газопроницаемость загрузки. Следовательно, узкий гранулометрический состав кокса остается предпочтительным и для этой зоны. Небольшой размер кусков кокса лучше, так как они придают прочность всей массе кокса, которая должна одна поддерживать массу всего столба плавильных материалов в доменной печи. Ограничением уменьшения размера кусков кокса является появление зашлаковывания, нарушающее циркуляцию дутья и шлака. [c.199]

Короче говоря, для хорошей работы домны, работающей на подготовленной шихте, необходимо, чтобы размер кусков кокса был не ниже 20—30 и не выше 50—70 мм. Можно, таким образом, оставить индекс трещиноватости, единственная полезность которого состоит в контроле за тем, чтобы приходящие с завода большие куски кокса не имели повышенной тенденции дробиться на более мелкие куски возможность такого дробления при более мелких кусках кокса значительно уменьшается. [c.199]

Напротив, индекс истираемости остается очень важным. Очевидно, если поверхность кусков кокса размельчается в связи с дроблением, получающаяся при этом коксовая пыль ухудшает газопроницаемость доменной шихты, важность которой для всей высоты домны только что была отмечена. [c.199]

Таким образом, кокс, имеющий гранулометрический состав, указанный выше, должен иметь истираемость, сравнимую с этим показателем у хороших коксов. В Западной Европе (не считая Великобритании) обилие хороших коксующихся углей задержало эту эволюцию. Часто домнам поставляют кокс с размером кусков больше 60 мм (или 40 мм), с М40 порядка 80 и иногда даже выше. Сильно недооценивается стоимость этих требований. Забывают, например, что большой размер куска и высокий М40 несовместимы с коксованием при высокой температуре (1350—1400° С), которое начинают вводить для увеличения производительности коксовых батарей и при котором имеется тенденция к уменьшению истираемости кокса (МЮ), что более важно. Эти требования становятся особенно тяжелыми, когда для удовлетворения их необходимо вводить в шихту коксовую пыль — наиболее дорогой компонент. Мероприятия, необходимые для получения хорошего выхода больших кусков кокса и повышенного М40, связаны с увеличением цены продукта. Все же необходимо признать, что общее мнение специалистов по этому вопросу начинает изменяться. [c.199]

В противоположность европейцам американцы на коксовых заводах никогда не получали особенно крупный и прочный кокс. На многих коксовых заводах, расположенных далеко от месторождений хорошо коксующихся углей, искали эмпирически экономический оптимум комплекса коксовая батарея — домна. В США широко используют угли с большим выходом летучих веществ, вводя в шихту лишь самый необходимый минимум хорошо коксующихся углей. Коксы при этом часто получаются с очень малым размером относительно непрочных кусков. Более того, отсутствие сбыта бытового кокса заставило в ряде случаев разделять кокс на две фракции мелочь, идущую на агломерацию, и остаток в кусках, идущий в домны. Границей между этими двумя фракциями являются Va» и (13 и [c.200]

Впрочем, советские специалисты, компетентность которых в вопросах доменного производства бесспорна, также пришли к выводу, что при подготовке шихты для доменной плавки следует предпочесть малые размеры кусков кокса. В работе [16 ] утверждается, что кокс, поставленный украинским домнам в 1964 г., содержал в среднем только 40% класса больше 60 мм и высказывается мысль, что стандарт испытания в микум-барабане должен быть соответственно пересмотрен. Советские специалисты, как кажется, ориентируются на строгую калибровку, возможно 30—50 [11], что, очевидно, потребует дробления крупных классов и очень точного рассева мелких классов. [c.201]

Специалисты этих стран (и особенно в англосаксонских странах) пришли к выводу о необходимости добиваться рентабельности комплекса коксовая батарея—домна. [c.201]

При осмотре места аварии была обнаружена сильно деформированная и корродированная заглушка, лежавшая около домны, по внешнему виду которой было трудно догадаться о ее первоначальном предназначении. [c.439]

В домне происходит восстановление углем окисей железа из загруженной руды. Тепло, необходимое для доведения реакционной массы до оптимальной температуры, и тепло, необходимое для проведения реакции (реакция эндотермическая), получают путем сжигания угля. [c.362]

Особенности технологического процесса чугун получают в специальных печах — домнах . В верхнюю часть домны (колошник) подают последовательно сырье и вспомогательные материалы, в нижнюю (горн) продувают противотоком воздух, предварительно нагретый в регенераторе (с. 171) за счет сжигания колошникового газа. Производство непрерывное (однако засыпание шихты и выпуск чугуна производятся периодически), используются теплота реакции и принцип противотока. [c.180]

Высокая температура, необходимая для ведения доменного процесса, достигается за счет интенсивного горения кокса. Для этого через специальные отверстия и устройства, называемые фурмами, в домну вдувают воздух, иногда обогащенный кислородом, нагретый до 1100-1300°С. Кокс, сгорающий [c.10]

На основании анализа доменного процесса можно определить роль кокса и требования к его качеству. Кокс, сгорая в доменной печи, является источником получения восстановителя оксидов железа. Чем больше в коксе углерода, тем выше качество кокса, а чем больше в коксе минеральных составляющих и влаги, тем качество кокса хуже. Влага просто балласт, но она испаряется еще на колошнике, а вот каждый лишний процент зольности в коксе на 1,5—2,0% снижает производительность доменной печи. Для одной современной домны это означает снижение производства до 100 тыс.т чугуна в год. [c.11]

Кроме того, кокс является в доменной печи источником тепла и восстановителем оксидов железа, он выполняет еще одну важную функцию — разрыхлителя столба шихтовых материалов, поскольку является единственным материалом в доменной печи, который практически без изменения физикохимических свойств доходит до зоны фурм (остальные мате-риал(1 расплавляются). Куски кокса образуют своеобразное сито, через которое, равномерно распределяясь по сечению шихты, проходят газы, стекают в горн металл и шлак. Если кокс будет непрочным, то легко раздробится при падении в домну или будет истираться при движении вниз по шахте вместе с другими компонентами доменной-шихты, образующаяся коксовая мелочь забьет проходы между кусками шихты. Газы пойдут в месте наименьшего сопротивления их движению, и в этом месте процесс образования металла и шлака пойдет интенсивнее. [c.12]

Наряду с использованием газа в химической промышленности для переработки, применение газа особенно эффективно в доменных печах в качестве компонента шихты (заменяющего часть кокса). Вместе с тем использование газа в доменных печах способствует повышению их производительности. Практика показала, что при работе домен на природном газе в сочетании с кислородным дутьем производительность домны возрастает на 10% и более. [c.382]

Чугун, как известно, получают при восстановлении руд железа в домнах. Восстановление руды суммарно может быть выражено следующим уравнением [c.621]

Окись углерода играет громадную роль в доменном процессе. Образуясь в нижних слоях домны при взаимодействии двуокиси углерода с раскаленным углем по реакции С + СОд = 2СО, она служит активным восстановителем окислов железа во всем дальнейшем ходе доменного процесса [c. 98]

Далеко не последней по своему практическому значению является область прикладной электрохимии, занятая разработкой методов и средств защиты от коррозии. В настоящее время ущерб, наносимый коррозией, можно оценить хотя бы из того факта, что, образно говоря, каждая шестая домна работает на коррозию . [c.9]

Вследствие того, что расплавленное железо способно взаимодейство вать с углеродом, при выплавке получается не чистое железо, а чугун — сплав, содержаш,ий обычно от 2 до 4% углерода и некоторые другие примеси. Выплавка чугуна производится в доменных печах. Высота их достигает 25 л и более. Домны работают непрерывно в течение нескольких лет. Схематически доменный процесс можно выразить в виде отдельных стадий [c.153]

Верхняя половина домны называется шахтой [c.347]

Домна загружается через колошник последовательно чередующимися слоями кокса и железной руды, смешанной с флюсом, Кокс необходим для получения восстановителя и одновременно как источник теплоты, которая выделяется в большом количестве в процессе его сгорания. Руды всегда содержат какое-то количество пустой породы, которая должна быть отделена для связывания пустой породы и добавляется флюс. Пустые породы могут иметь различный химический состав, в зависимости от которого изменяется и состав применяемых флюсов. Если пустая порода обладает кислыми свойствами, то флюсы должны обладать основными свойствами и наоборот. Например, для связывания песка добавляют карбонаты, в случае же содержания в пустой породе известняков в состав флюсов вводят песок [c.347]

В процессе работы загружаемый материал посте-ленно опускается в домну к ло пути нагревается газа- [c.347]

В более низких частях Домны уже идет образование сплава железа с углеродом, науглероживание , т. е. образование именно чугуна. Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются на поверхности чугуна предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки выпускают по мере их накопления через особые отверстия, забитые в остальное время огнеупорной глиной. [c.348]

Выплавленный в домне чугун представляет собой сплав железа с углеродом (углерода более 1,7%), а также с другими элементами — серой, фосфором, кремнием, мышьяком, марганцем (обычно в чугуне содержится не менее 90% железа, а остальные 10% приходятся на углерод и перечисленные выше сопутствующие элементы). [c.348]

Хром. Хром встречается в природе в виде хромистого железняка FeO СгаОд. При восстановлении его в электрических печах или домнах протекает реакция [c.511]

Выплавку чугуна проводят в специальных печах — домнах. Доменный процесс складывается из следующих стадий [c.188]

Задача 1.1. При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (температура около 1000 °С). Его сливают в ковши на рельсовом ходу и увозят на шлакоперерабатывающие установки (использование жидкого шлака экономически выгодно, переплав твердого шлака нерентабелен). Шлак, залитый в ковш, охлаждается, на поверхности расплава образуется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в корке пробивают — с помощью специального копрового устройства — два отверстия. На это нужно время, а шлак продолжает охлаждаться, толщина корки увеличивается… В итоге удается слитъ не более 60—70 % -шлака. Ковши увозят на специальные эстакады, затвердевший шлак выбивают, грузят на автомашины и отправляют в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов. [c.5]

Какая масса кокса с массовой долей С 85% расходуется иа 1 т чугуна в сутки при выплавке в домне 300 т чугуна с массовой долей С 3,7%, расходе природного газа (0,98 объемной доли СН4,, р = 0,72 кг/м ) до 90 и получении 11 млн домепного газа с объемной долей СО 0,26 II СО2 0,22 [c.224]

Предлагались и некоторые другие методы экспериментального определения распределения скорости потока по сечению. Так, Колесанов [49] и Бабарыкин [97] определяли скорость движения газов в центре и на периферии домны-по времени прохождения меченых радоном объемов газа через отдельные участки доменной печи. [c.78]

При движении судно, подводная часть которого обросла морскими с/рганизмами, испытывает значительно большее сопротивление, что снижает скорость судна или требует увеличения мощности его двигателей. Отмечены также случаи, когда морские обрастания затрудняли поступление морской воды к домнам приморского металлургического завода и к конденсаторам турбин приморской электростанции. [c.402]

Ирянцип утилизации теплоты реакции. Утилизация теплоты реакции, т. е. использование выделяющейся при химических взаимодействиях теплоты для подогрева исходного сырья или дальнейшей тепловой обработки образующихся продуктов, позволяет резко снижать производственные энергетические затраты. Например, в производстве чугуна в домну подают воздух, нагретый за счет теплоты происходящих реакций. [c.167]

Но это была иллюзия. Ведь экономикой остсШись управлять все те же кадры. Ранее из Центрального Комитета партии, теперь же из обкомов. Ни там, ни там они не отвечали за результаты экономической деятельности, но обладали неограниченной властью ею распоряжаться. Именно в этот период начались победные рапорты о сдаче пусковых объектов. А такими объектами были всегда или домны, или сталепрокатные станы, или гидроэлектростанции, но почти никогда — объекты по производству товаров народного потребления и особенно небольшие предприятия, обслуживающие нужды гигантов индустрии. [c.62]

При выплавке чугуна в домне происходят разнообразные химические процессы, в частности восстановление оксида железа (III) оксидом углерода (II), которое может быть выражено уравнением Ре20з + ЗС0 = Ре-(-ЗС02. [c.156]

Смешанное использование приемов наложения и снятия изображений позволяет вскрывать и детально анализировать производственные процессы. Например, серия Металлургический комбинат полного цикла наглядно показывает систему основных и вспомогательных производств металлургического комбината. Уже транспарант 1 позволяет обратить внимание учашихся на основные виды сырья, используемого в черной металлургии (коксующийся каменный уголь и железная руда). Учитель рассказывает, как в процессе соответствующей переработки сырье превращается в кокс и агломерат. Рассказ можно сопровождать отдельными кадрами из диафильмов Получение металлов из руд или Производство чугуна , учебными картинами ( Коксохимический комбинат , Металлургический комбинат ). Транспарант 2, наложенный на 1-й, показывает дальнейший этап процесса кокс и агломерат поступают в доменный цех, загружаются в домны. И снова учитель использует фрагмент из диафильма о производстве чугуна . Следующий этап металлургического процесса — плавка стали. На экране — транспарант 3 и кадры из диафильма Производство и применение стали (загрузка сталеплавильной печи). Затем сталь перерабатывается в различные виды проката (транспарант 4), а отходы металлургического производства поступают на цементные заводы, азотнотуковые комбинаты, строительные предприятия (транспарант 5). Таким образом, при последовательном наложении всех пяти транспарантов на экране формируется наглядная схема металлургического комбината полного цикла. [c.131]

Кислород широко используется в химической промышленности. Далее, обогащение кислородом воздуха, подаваемого путем дутья в домну, убыстряет доменный процесс. Кислород применяется также в аппаратах различной конструкции для обеспечения дыхания водолазов, пожарных, в горнорудничном (в частности, спасательном) деле, в медицине и т. д. [c.496]

Доменная печь. Чугун. 100 знаменитых изобретений

Доменная печь. Чугун

Доменная печь предназначена для выплавки железа из железной руды. На заключительной стадии процесса плавки железо соединяется с углеродом и превращается в чугун – сплав железа и углерода, содержащий от 2,14 до 6,67 % углерода.

Примерно во втором тысячелетии до н. э. человек овладел искусством получения железа из руды. Сначала для этого использовались костры, позже – специальные плавильные ямы – сыродувные горны. В них помещались руда и древесный уголь. Необходимый для горения воздух первоначально подавался естественной тягой, а затем при помощи мехов. В результате получалось железо в виде тестообразной массы с включениями шлака и несгоревших остатков древесного угля. Из-за низкого содержания углерода сыродувное железо было мягким, изделия из него легко тупились, гнулись, оно не закаливалось.

Постепенно процесс выплавки железа совершенствовался: улучшалась форма горнов, повышалась их мощность. Горны превратились в небольшие печи – домницы (от древнерусского дъметь – дуть). Развитие домниц привело к появлению небольших доменных печей. Часто вместо железа в доменных печах получали высокоуглеродистый сплав, не поддававшийся ковке из-за повышенной хрупкости. Его считали браком. В разных языках сохранились названия, свидетельствующие об отношении к чугуну. В Англии его называли «pig-iron» – свиное железо, русское название произошло от «чушка» – свинья.

Отношение к чугуну изменилось после открытия кричного передела. Он осуществлялся в кричном горне. На слой горящего древесного угля помещали чушки чугуна. Плавясь, чугун стекал вниз и, проходя через окислительную среду, скапливался на поду горна. Там он под окислительным воздействием железистого шлака дополнительно обезуглероживался. В результате образовывалась крица – твердая губчатая масса железа с низким содержанием углерода, кремния, фосфора и серы. После извлечения крицы из горна ее проковывали с целью уплотнения и избавления от шлака.

Позже высокие литейные свойства чугуна стали использоваться для производства артиллерийских орудий, ядер, колонн.

До II половины XVIII в. чугун выплавляли непосредственно из руды в доменных печах. Позже его стали производить из литейного чугуна и лома в небольших доменных печах. Такие печи стали прототипами появившихся во второй половине XVIII в. вагранок.

Из-за постепенного истощения запасов леса для производства древесного угля требовалось новое топливо для выплавки металла.

В 1621 г. англичанин Дод Додлей оформил патент на производство чугуна с применением каменного угля. В патенте указывалось, что «Додлей открыл… секрет, способ и средства выплавки железной руды и производства из нее чугунного литья или брусков путем применения каменного угля в печах с раздувательными мехами, причем результаты получились такого же хорошего качества, как и те, что до сих пор производились при помощи древесного угля…»

В ходе дальнейшей ожесточенной борьбы с предпринимателями, производившими чугун на древесном угле, Додлей разорился и был вынужден прекратить работу по усовершенствованию выплавки чугуна.

К использованию в доменном производстве каменного угля вернулись лишь в XVIII в. Эту проблему решали металлурги, владельцы железоделательного завода – отец и сын Дерби. Первые попытки непосредственно использовать каменный уголь в домне не дали результатов, так как уголь содержал большое количество золы и других примесей, особенно серы. Поэтому для выплавки чугуна Абрахам Дерби-младший стал использовать кокс – твердое топливо повышенной прочности. Кокс получали путем нагрева каменного угля до температуры 950–1050 °C без доступа воздуха. Несколько месяцев Дерби-младший добивался нужного сочетания всех условий, необходимых для выплавки чугуна на минеральном топливе. Он испытывал разные марки углей, менял температурные режимы коксования, подбирал флюсы для отшлаковывания примесей.

Наконец в 1735 г. была произведена первая удачная доменная плавка на коксе. Сначала кокс выжигался в кучах, как и древесный уголь. В конце XVIII в. было освоено коксование в полузакрытых камерах, а в 1830 г. – в закрытых.

Использование кокса требовало увеличения количества воздуха, подаваемого в доменную печь. Дерби произвел на своем заводе полное переустройство воздуходувных устройств, применив для привода воздуходувок паровую машину Ньюкомена. Она приводила в действие насосы, которые дважды подавали отработанную воду на водяные колеса, являющиеся двигателем воздуходувных мехов. Это позволило увеличить объем воздуха, подаваемый в домну.

В дальнейшем техника подачи воздуха в домну продолжала совершенствоваться. Росла мощность двигателей, приводивших в движение воздуходувные устройства. Вместо клинчатых мехов стали применяться цилиндрические. Первым их внедрил И. И. Ползунов. Он же впервые использовал в качестве двигателя для воздуходувной машины пароатмосферную машину.

В Англии воздуходувные машины были применены в доменном производстве в 1782 г. С тех пор шло непрерывное совершенствование воздуходувных устройств. В середине XIX в. начали внедряться центробежные воздуходувки, обеспечившие доменное производство необходимым количеством воздуха.

Эффективность новых способов подачи воздуха во многом зависела от применения в качестве двигателя для воздуходувок паровых машин. В 1775 г. впервые успешно внедрил паровую машину в доменное производство английский инженер Вилькинсон. Для этого он купил одну из первых машин Уатта.

Применение новых систем подачи воздуха позволило значительно увеличить размеры доменных печей и ускорить процесс плавки в доменных печах, это привело к резкому повышению выплавки чугуна.

В дальнейшем производительность доменных печей росла за счет подогрева воздуха, подаваемого в домну. Доменный воздухонагреватель впервые применил Дж. Нильсон на заводе Клайд (Шотландия). При первых же опытах нагрев воздуха до 150–300 °C позволил снизить примерно на 40 % расход топлива и резко повысить производительность домен. В 1857 г. англичанин Э. Каупер предложил воздухонагревательное устройство, работавшее на основе использования тепла отходящих газов доменной печи.

Современная домна – это огромное сооружение высотой с 30-этажный дом. Она оборудована сложнейшими машинами и приборами. В ней плавят, как правило, не железную руду, а окатыши или агломерат. Они загружаются в печь слоями, перемежаясь коксом. Так же послойно в домну загружают флюсы – известь и другие вещества. Они заставляют пустую породу и другие ненужные вещества, образующие шлак, всплывать на поверхность жидкого металла, откуда шлак сливают в специальный ковш. Кокс, агломерат (или окатыши) и флюс называются одним словом – шихта.

Домна по форме похожа на большую башню, круглую в плане. Она состоит из 3-х частей: верхняя – колошник, средняя – шахта и нижняя – горн. Внешняя оболочка домны – это прочный стальной кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Кожух непрерывно охлаждается водой.

Шихта загружается в домну через колошник порциями по несколько тонн. Она поступает туда из бункера – склада, куда доставляются агломерат или окатыши, кокс и флюсы. В бункере при помощи автоматизированных вагонов-весов смешивается шихта. Шихта из бункера в колошник подается либо транспортерами, либо (в старых домнах) вагонами-скипами.

Под действием собственного веса шихта опускается и проходит через всю домну. В шахте она омывается газами, образующимися при сгорании кокса. Нагревая шихту, газы вытекают из домны через колошник.

Основная часть доменного процесса происходит в горне. В кожухе домны имеются отверстия, в которые вставлены фурмы – специальные приборы, назначение которых – подавать в печь сжатый горячий воздух. В фурмах имеются специальные окошки, через которые доменщики могут следить за процессом плавки. Внутри фурм сделаны специальные каналы, по которым течет вода для охлаждения. Горячий воздух дополнительно нагревает шихту. Это позволяет снизить расход кокса и повысить производительность домны. Кроме кокса в качестве источника тепла применяют мазут или природный газ. Воздух перед подачей в фурмы нагревается в воздухонагревателях – кауперах.

В горне температура достигает 2000 °C. При такой температуре руда полностью расплавляется. При горении кокса образуется углекислый газ, при высокой температуре превращающийся в оксид углерода СО. СО, отнимая у железной руды кислород, восстанавливает железо из оксида. Помимо железа в домне происходит восстановление кремния и марганца. Сера, попадающая в доменную печь в основном вместе с коксом, частично соединяется с кислородом и водородом и переходит в газ. Но большая часть серы остается в шихте в виде FeS и CaS. При этом FeS растворяется в чугуне. Для его удаления из чугуна добавляют шлаки, содержащие повышенное количество СаО.

Стекая вниз через слой раскаленного кокса, железо насыщается углеродом и превращается в чугун. Жидкий чугун скапливается на дне горна, а более легкий шлак собирается на поверхности.

После того как в горне скопится достаточное количество чугуна, его выпускают через летки – специальные отверстия в нижней части горна. В первую очередь через верхнюю летку выпускают шлак, затем через нижнюю – чугун. Из леток чугун сливают в канавы, откуда его потом сливают в установленные на железнодорожных платформах чугуновозные ковши.

Чугун, предназначенный для производства отливок (литейный чугун), направляется в разливочную машину. Там он застывает в виде брусков – чушек. Чугун, который впоследствии будет переработан в сталь (передельный чугун), перевозится в сталеплавильный цех, где переплавляется в сталь.

Когда-то считавшийся вредным продуктом при выплавке железа чугун стал одним из основных конструкционных материалов современности. Он широко применяется как литейный сплав, заменяя иногда более дорогостоящие сплавы из цветных металлов. По прочности некоторые чугуны не уступают углеродистой стали. Во второй половине XX в. стал изготавливаться легированный чугун с добавками других металлов: алюминия, никеля, вольфрама, хрома и др. Добавки придают чугуну особые свойства: износостойкость, жаропрочность, коррозиостойкость.

Основные виды чугуна различаются по форме включений графита.

Наиболее применяемой разновидностью чугуна является серый чугун. В нем есть включения графита пластинчатой формы. Серый чугун применяется для деталей, испытывающих высокие нагрузки.

В белом чугуне избыточный углерод, не находящийся в твердом растворе железа, присутствует в виде карбида железа – FeC. Он применяется для деталей простой формы, работающих на износ. Для повышения износостойкости белый чугун легируют хромом, вольфрамом и молибденом.

В половинчатом чугуне часть углерода содержится в виде графита, часть – в виде карбидов. Он применяется для деталей, работающих в условиях сильного трения (например тормозные колодки), или для деталей, требующих повышенной износостойкости.

Ковкий чугун изготавливают из белого чугуна, подвергая его отжигу, в результате чего цементит распадается, а образующийся графит приобретает форму хлопьев. Его используют в основном, в автомобиле– и тракторостроении.

Высокопрочный чугун обладает хорошими литейными свойствами, применяется для замены стальных деталей (коленчатые валы двигателей). В высокопрочном чугуне графит имеет шаровидную или вермикулярную форму. Высокопрочный чугун с вермикулярным графитом применяется в дизелестроении.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Доменная печь » Детская энциклопедия (первое издание)

Доменная печь, или, как ее часто называют, домна, предназначена для выплавки железа из железной руды. Происходит это в результате химических реакций, протекающих при высокой температуре. На заключительной стадии процесса выплавленное железо насыщается углеродом и превращается в чугун (см. Железо, сталь, чугун).

В домне расплавляют, как правило, не железную руду, а агломерат (спекшуюся в куски мелкую руду) или окатыши (комки сферической формы, получаемые из мелкой руды или тонкоизмельченного концентрата). Их загружают в печь послойно, перемежая коксом. Так же послойно в домну добавляют флюсы — известь, песок и некоторые другие вещества. Для чего они нужны?

Вместе с агломератом и окатышами в домну попадает порода, не содержащая железа. Металлурги называют ее пустой породой. Ее надо удалить, чтобы она не попала в чугун при его затвердевании. Флюсы заставляют пустую породу и некоторые другие ненужные вещества (все это называют шлаком) всплывать на поверхность жидкого металла, откуда шлак уже нетрудно слить в специальный ковш. Итак, агломерат (или окатыши), кокс, флюсы входят в смесь материалов, которая загружается в домну и называется шихтой.

Домна напоминает большую круглую башню и состоит из трех основных частей: верхняя часть — колошник, средняя — шахта и нижняя — горн. Внутри доменная печь выложена (футерована) огнеупорной кладкой. Чтобы предотвратить разгар кладки и защитить кожух печи от высоких температур, используют холодильники, в которых циркулирует вода.

Через колошник порциями, по нескольку тонн в каждой, в домну загружается шихта. Загрузка идет непрерывно. Для этого возле доменной печи устраивают бункер — склад, куда доставляют агломерат (или окатыши), кокс и флюсы. В бункере из них при помощи автоматизированных вагонов-весов составляют шихту. В бункеры больших современных домен сырье подается непрерывно — транспортерами. Также транспортерами в современных домнах подается шихта из бункера на колошник. В старых домнах для этого применяются вагончики-скипы, которые курсируют по наклонным рельсам.

Под действием собственного веса шихта опускается, проходя через всю домну. В средней части печи — шахте — ее омывают идущие снизу вверх газы — продукты горения кокса. Они нагревают шихту, а затем уходят из домны через колошник. Но самое главное происходит в нижней части домны — горне.

Здесь в кожухе домны имеются фурмы — специальные устройства для подачи в печь сжатого горячего воздуха. В фурмах устроены окошки, защищенные стеклами, через которые доменщики могут заглянуть внутрь печи и увидеть, как идет процесс. Чтобы фурмы не сгорели, их охлаждают водой, протекающей по каналам внутри фурм.

Горячий воздух нужен для того, чтобы еще сильнее подогреть шихту перед расплавлением. Это позволяет снизить расход дорогостоящего кокса и повышает производительность домны. Кроме того, для еще большего снижения расхода кокса в домну вводят в качестве источника тепла природный газ или мазут. Воздух перед подачей в фурмы нагревают в высоких башнях, заполненных внутри кирпичом, — воздухонагревателях.

В горне домны сгорает кокс (а также природный газ или мазут), развивая очень высокую температуру — свыше 2000° С, под действием которой руда полностью расплавляется. Сгорая, кокс соединяется с кислородом воздуха, и образуется углекислый газ. Под влиянием высокой температуры углекислый газ превращается в оксид углерода, который отнимает у железной руды кислород, восстанавливая железо. Стекая вниз через слой раскаленного кокса, железо насыщается углеродом и превращается в чугун. Жидкий чугун скапливается на дне горна, а на его поверхности собирается слой более легкого шлака.

Когда в горне накопится достаточное количество чугуна, его выпускают через отверстия в нижней части горна — летки. Сначала выпускают шлак через верхнюю летку, потом чугун через нижнюю. Далее чугун попадает в канавы, откуда его сливают в большие чугуновозные ковши, стоящие на железнодорожных платформах, и отправляют на дальнейшую обработку.

Если чугун предназначен для изготовления отливок — литейный чугун, — он попадает в разливочную машину, где застывает в виде брусков — чушек. Если же чугун предназначен для передела в сталь (передельный чугун), его транспортируют в сталеплавильный цех. Там он попадает в мартеновские печи, конвертеры или электропечи (см. Электрометаллургия). Из всего количества выпускаемого чугуна примерно 80% приходится на долю передельного.

Первая домна Магнитогорского металлургического комбината, вступившая в строй в 1932 г., имела объем 900 м 3 . В 1986 г. на Череповецком металлургическом заводе имени 50-летия СССР начала работать домна «Северянка» объемом 5500 м 3 , одна из самых больших в мире.

Раньше доменные печи выпускали чугун каждые 3—4 ч. С увеличением их объема выпуск чугуна ускорился — каждые 2 ч. Большие домны — объемом 3000 м 3 и более — выпускают чугун практически непрерывно.

В современных гигантских домнах для поддержания горения применяют не только нагретый воздух, но и природный газ вместе с чистым кислородом. Это повышает производительность агрегата, снижает расход кокса, но в то же время затрудняет управление технологическим процессом. Поэтому сейчас в доменных цехах все чаще появляются электронные вычислительные машины. Они анализируют показания многочисленных приборов, контролируют ход процесса, выбирают наилучшие режимы плавки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

домна

В домне весь фосфор, содержащийся в древесном угле, железной руде, известняке, переходит в чугун. Если далее чугун идет на выплавку стали в мартеновских печах с кислым подом (богатым кремнекислою»), то весь фосфор из чугуна переходит в сталь. Поэтому чугун должен быть малофосфористым и малосернистым.[ …]

Охлаждение отдельных частей домны, таких как фурмы, тем-пель и воздушные короба. Для этой цели используется циркуляционная вода в состоянии углекислотного равновесия или вода, обработанная хроматами. В открытых контурах часть циркуляционной воды необходимо пропускать через скорые фильтры, чтобы вода отвечала требованиям относительно содержания взвешенных веществ. [ …]

Излишняя влажность в угле вредна, так как вызывает повышенный расход угля в домне и даже расстройство в ее ходе. Расходы по перевозке влажного угля выше, чем по перевозке сухого угля; сырой уголь поглощает на 20% больше кислорода из воздуха, чем сухой уголь. Вот почему уголь надо хранить, тщательно защищая его от дождя и снега.[ …]

Очень важна однородность угля по величине куско.з этом случае засыпной аппарат домны работает без задержек, в домне получается равномерное смешение угля, железной руды и флюса, которое недостижимо при неравномерное ;и древесного угля по величине кускоз.[ …]

К техногенным источникам УФ излучения относятся некоторые металлургические печи и домны по выплавке высокотемпературных металлов и сплавов с применением кислородного дутья, мощных электронных и плазменных потоков и т. п. Перечисленные процессы не исчерпывают всего многообразия техногенных источников УФ излучения.[ …]

Положение древесноугольной металлургии значительно улучшилось бы, если бы она работала не на домнах с дутьем, а на электродомнах, которые требуют в три раза менее древесного угля, чем домны с дутьем. В электродомнах древесный уголь идет лишь на восстановление железа из руды, а тепло получается от электрического тока.[ …]

Концентраты, получаемые после обогащения железных руд, часто представляют собой порошок. Перед подачей в домну порошок необходимо превратить в достаточно прочные комки, что осуществляется либо агломерацией, либо окатыванием. Агломерация — спекание порошка при довольно высокой температуре — во многом зависит от газопроницаемости спекаемого слоя, при недостаточной газопроницаемости шихты резко снижается производительность агломерационных установок.[ …]

Если древесный уголь измельчен, то затрудняется проход газов в шихте снизу вверх, поступление воздуха в горн домны и горение угля, вследствие чего температура в домне падает и возникают неполадки в ходе домны.[ …]

Железная руда представляет собой практически чистый оксид железа (гематит), который восстанавливают углеродом до железа. Процесс обычно проводят в мощных доменных печах. На современных заводах загрузка домны рудой и коксом производится одновременно (раньше руда и кокс вводились в печь отдельно). В процессе плавки в печах получают относительно чистое железо, содержащее примерно 6% углерода. Его используют либо для получения чугуна, либо направляют в дальнейшую переработку для получения стали.[ …]

Использование металлолома существенно снижает стоимость всей металлопродукции. По усредненным данным, при переплавке стального металлолома требуется только 25% энергии, затрачиваемой на выплавку стали из руды в домнах (конвертерах).[ …]

С тех пор многое изменилось. Борьба за чистоту воздуха приобретает здесь все более широкие масштабы. Многие терриконики вовсе исчезли, их сравняли с землей, иные засадили деревьями и кустарником. Гораздо чище стал воздух также над домнами, мартенами и коксовыми батареями. И не только в Донбассе. Уменьшению дымовых выбросов способствуют успехи технического прогресса. Внедрены процессы бездымного тушения кокса. Все в больших масштабах используется бездымное топливо — природный газ. Рядом с каждым крупным промышленным агрегатом теперь можно увидеть установку для тонкой очистки отходящих газов и вентиляционного воздуха. На металлургических и нефтехимических заводах сооружаются сернокислотные цехи, сырьем для которых служат ранее загрязнявшие небо «бросовые» газы, содержащие сернистый ангидрид. Принимаются и многие другие меры по оздоровлению атмосферы в городах.[ …]

В металлургической промышленности многочисленны процессы, при которых выделяется окись углерода. Доменный процесс основан на восстановлении железа из руды действием окиси углерода. Окись углерода образуется здесь при вдувании в домну воздуха, проходящего через раскаленный в домне кокс. Реакции идут последовательно: сначала С + 02 = С0г, а затем С02 + С = 2С0. Восстановление окислов железа в свободное железо требует наличия некоторого избытка окиси углерода. Поэтому выходящий из доменной печи колошниковый газ содержит в своем составе 28—32% окиси углерода и как горючий газ используется в промышленном процессе для подогрева поступающего в домну воздуха.[ …]

Заметна деградация земель на территории базирования частей армии, авиации и флота, занимающих в нашей стране 13 млн га. Из территорий военных округов наиболее тревожно положение в Уральском (гарнизон Шадринск), Забайкальском (Степь, Безречный, Домна) и Дальневосточном (Анастасиевка). Необходима рекультивация почв в местах бывшей дислокации 29 шахтных пусковых установок, взорванных в соответствии с договором СНВ-1. Загрязнено побережье Северного Ледовитого океана — здесь разбросаны сотни тысяч пустых бочек яз-под горючего, металлолом.[ …]

Роль производства кирпича в строительстве велика и общеизвестна. Не менее известно также и невысокое качество кирпича, большое количество боя, получающегося при перегрузках и транспортировке. Еще большее значение имеет огнеупорный кирпич: от его прочности и пористости зависит кампания домн и других важнейших металлургических агрегатов.[ …]

Отдельные компоненты взвешенных веществ имеют различную плотность; в зависимости от шихты она колеблется в пределах 2000—3500 кг/м3. Нижний предел относится к процессу получения специальных сортов чугуна при высоких давлениях под колошником, верхний — к доменным печам, работающим при нормальном давлении на кусковой руде. В настоящее время домны й большинстве случаев работают при повышенном давлении на шихте, состоящей из агломерата и рудЫ.[ …]

В реторту одновременно вводят состав из четырех сцепленных одна с другой вагонеток. Состав подает паровозик по рельсовому пути, шириной 1435 мм, к камере сушки. Этот путь идет через сушилку, реторту, два тушильника до пути, по которому ходит катучая лебедка. Вагонетки на катучей лебедке передвигают на то место, где уголь перегружают в коробки подвесной железной дороги, которая транспортирует его к древесноугольной домне.[ …]

Для ровного хода доменной печи и снижения расхода древесного угля на 1 т чуг>на очень важно- иметь древесный уголь, однородный по составу и- величине его кускоз. Однородность угля по составу может быть достигнута лишь при одинаковой конечной температуре выжига всего угля. Если в печи температура неравномерная, как, например, в печи камерного типа, где конечная температура выжига угля под сводом 450—550°, а у пода 250°, получается уголь, неоднородный по составу, и в домну вместе с кусками вполне дожженного угля поступают и куски угля, выжженного при низкой температуре. Такой уголь, при быстром нагреве в домне, доутливаегея в менее благоприятных условиях, дает слабый трещиноватый уголь, от которого ухудшается ход домны и получается много угольной пыли, уходящей в газопроводы и загрязняющей их. Равномерный но составу уголь возможно получить лишь в непрерывнодействующпх углевыжнтательных печах, где весь уголь проходит через зону одинаковой температуры.[ …]

Реакционная способность угля имеет большое значение при температурах выше 600°, когда окислы железа перешли уже в более трудно восстановимую закись железа. Если в это время в газах есть углекислота, восстановление закиси железа задерживается, и она, в виде соединении с кремнекнелотой, уходит в шлак, отчего уменьшается выход чугуна, или растворяется в чугуне, образуя так называемые неметаллические включения. Эти включения ухудшают не только свойства чугуна, выпускаемого из домны, но ¡1 чугуна, получаемого переплавкой его в вагранке, а также стали и железа, производимых из него в мартеновских печах. [ …]

Технологический процесс в доменном производстве при выплавке чугуна из железной руды основан на восстановительной плавке, в результате которой сложные соединения железа, входящие в состав руды, под воздействием углерода, горячего кокса и высокой температуры (1600—1700 °С) восстанавливаются до свободного железа. Весь процесс происходит в доменной печи, куда загружаются сверху (через колошник) руда, кокс, добавки (флюсы). В процессе плавки в доменной печи образуется большое количество свободного углерода, который частично насыщает металл, придавая ему твердость и хрупкость, а частично окисляется до оксида и диоксида углерода, которые входят в состав уходящего из печи доменного газа, В нижнюю часть домны (горн) вдувается горячий воздух и периодически через отверстия (летки) выпускается шлак и чугун. Загрузка домен сырьем, как правило, механизирована. Плавка в домне производится непрерывно, выпуск шлака и чугуна — периодически. Перед их выпуском летки пробивают (используя электробуры, молотки, сверла), а по окончании этого процесса закрывают глиной (с помощью специальных пушек). На заводах жидкий чугун и шлак поступают в специальные ковши и шлаковые чаши, в которых вывозятся из цеха.[ …]

Доменная печь | металлургия | Britannica

Доменная печь , вертикальная шахтная печь, производящая жидкие металлы за счет реакции потока воздуха, подаваемого под давлением в нижнюю часть печи, со смесью металлической руды, кокса и флюса, подаваемой в верхнюю часть. Доменные печи используются для производства чугуна из железной руды для последующей переработки в сталь, а также для обработки свинца, меди и других металлов. Быстрое горение поддерживается потоком воздуха под давлением.

Свинцово-цинковая доменная печь и свинцовый конденсатор.

Британская энциклопедия, Inc.

Подробнее по этой теме

Обработка чугуна: Доменная печь

По сути, доменная печь — это противоточный теплообменник и кислородный теплообменник, в котором поднимающийся дымовой газ теряет большую часть своего тепла на . ..

Доменные печи производят чугун из железной руды за счет восстановительного действия углерода (поставляемого в виде кокса) при высокой температуре в присутствии флюса, такого как известняк.Доменные печи для производства чугуна состоят из нескольких зон: пода в виде тигля в нижней части печи; промежуточная зона, называемая чушкой, между подом и штабелем; вертикальная шахта (штабель), идущая от чушки до верха печи; и верх печи, который содержит механизм загрузки печи. Шихта или шихта из железосодержащих материалов (, например, железорудных окатышей и агломерата), кокса и флюса (, например, известняк ) опускается через шахту, где она предварительно нагревается и вступает в реакцию с восходящим восстановлением. газы для производства жидкого чугуна и шлака, которые накапливаются в очаге.Воздух, предварительно нагретый до температур от 900 ° до 1250 ° C (1650 ° и 2300 ° F), вместе с впрыскиваемым топливом, таким как нефть или природный газ, вдувается в печь через несколько фурм (форсунок), расположенных по окружности топка у верха очага; количество таких форсунок может быть от 12 до 40 на больших печах. Предварительно нагретый воздух, в свою очередь, подается из нагнетательной трубы — трубы большого диаметра, окружающей топку. Предварительно нагретый воздух бурно реагирует с предварительно нагретым коксом, что приводит как к образованию восстановительного газа (монооксида углерода), который поднимается через печь, так и к очень высокой температуре около 1650 ° C (3000 ° F), при которой образуется жидкое железо и шлак.

Принципиальная схема современной доменной печи (справа) и доменной печи (слева).

Encyclopædia Britannica, Inc.

Чушь — самая горячая часть печи из-за ее непосредственной близости к реакции между воздухом и коксом. Расплавленное железо накапливается в поде, который имеет летку для отвода расплавленного железа и, выше, отверстие для шлака для удаления смеси примесей и флюса. Под и боша представляют собой толстостенные конструкции, облицованные огнеупорными блоками углеродного типа, а дымовая труба облицована высококачественным шамотным кирпичом для защиты кожуха печи. Чтобы эти огнеупорные материалы не выгорели, в них встроены тарелки, козырьки или распылители для циркуляции холодной воды.

Кумба заполнена чередующимися слоями кокса, руды и известняка, которые попадают наверху во время непрерывной работы. Кокс воспламеняется внизу и быстро сгорает за счет нагнетаемого воздуха из фурм. Оксиды железа в руде химически восстанавливаются до расплавленного железа углеродом и оксидом углерода из кокса. Образовавшийся шлак состоит из известнякового флюса, золы кокса и веществ, образующихся в результате реакции примесей в руде с флюсом; он плавает в расплавленном состоянии поверх расплавленного чугуна.Горячие газы поднимаются из зоны горения, нагревая свежий материал в дымовой трубе, а затем выходят через каналы в верхней части печи.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Доменные печи могут иметь следующие вспомогательные помещения: складское помещение, где шихту готовят до ее подъема на верх печи скиповыми тележками или системой ленточных конвейеров; система верхней загрузки, состоящая из набора вертикальных двойных колпаков (конусов) или вращающихся желобов для предотвращения выхода топочного газа во время загрузки; печи, использующие отходящие газы печи для подогрева воздуха, подаваемого к фурмам; и литейный цех, состоящий из желобов, по которым жидкий чугун и шлак распределяются по соответствующим ковшам для передачи в сталеплавильные печи и участки утилизации шлака.

В Европе доменная печь постепенно развивалась на протяжении веков из небольших печей, эксплуатируемых римлянами, в которых древесный уголь использовался для восстановления руды до полутвердой массы железа, содержащей относительно небольшое количество углерода и шлака. Затем железную массу обрабатывали молотком для удаления шлака, получая кованое железо. Увеличение высоты печи в сочетании с механическими сильфонами для подачи в нее большего количества воздуха позволило повысить температуру, необходимую для производства высокоуглеродистого чугуна, известного как чугун.Этот способ производства использовался в Центральной Европе к середине 14 века и был введен в Англию около 1500 года. Древесный уголь был единственным топочным топливом до 17 века, когда истощение лесов, которые давали древесный уголь в Англии, привело к экспериментам с коксом. , который производится из угля. К середине 18 века кокс получил широкое распространение в доменных печах, а принцип нагрева воздуха перед его поступлением в печь был введен в начале 19 века.

Размер современных доменных печей составляет от 20 до 35 м (от 70 до 120 футов), диаметр пода составляет от 6 до 14 м (от 20 до 45 футов), и они могут производить от 1000 до почти 10 000 тонн чугуна в день.

Подача воздуха в доменную печь Нагнетатель Roots Китай Производитель

Воздуходувка Roots используется в качестве источника воздуха для доменной печи. Нагнетатель Roots может подавать воздух до необходимого давления, необходимого для печи. Воздуходувка Рутса — первое оборудование в системе продувки воздухом.

Введение
Доменная печь — это тип металлургической печи, используемой для плавки с целью производства промышленных металлов.
В доменной печи топливо (кокс), руда и флюс (известняк) непрерывно подают через верхнюю часть печи, в то время как горячий дутьевой воздух (иногда с обогащением кислородом) выдувается в нижнюю часть печи через ряд труб, так что химические реакции происходят по всей печи, когда материал падает вниз. Конечные продукты обычно представляют собой расплавленный металл и фазы шлака, выпускаемые снизу, и отходящие газы (дымовой газ), выходящие из верхней части печи. Нисходящий поток руды вместе с флюсом в контакте с восходящим потоком горячих, богатых монооксидом углерода продуктов сгорания представляет собой процесс противоточного обмена и химической реакции.

Агломерация (металлургия)

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

Агломера́ция (от лат. agglomero — присоединяю, накопляю) — метод термического окускования пылеватых мелких руд, концентратов и металлосодержащих отходов путём их спекания. Наиболее широко агломерация применяется для подготовки железорудного сырья для металлургического производства чугуна [1] [2] . Процессы, происходящие в спекаемом слое шихты при агломерации, во многом схожи с процессами спекания частиц при производстве керамики и в процессах порошковой металлургии [3] .

Агломерацию применяют при обжиге железных руд, и концентратов, а также руд и концентратов цветных металлов [4] . Железорудный агломерат наряду с окатышами используется в производстве чугуна в качестве основного сырья [5] .

Содержание

История [ править | править код ]

Агломерация как способ окускования был открыт случайно в 1887 году английскими исследователями Ф. Геберлейном и Т. Хатингтоном в ходе опытов по десульфурирующему обжигу руд цветных металлов на колосниковой решетке [6] . Обжиг проводили следующим образом. На колосниковую решетку насыпали слой горящих кусков кокса или угля, на который затем укладывали слой сульфидной руды. Снизу через решетку подавали воздух от воздуходувки. Проходя через слой топлива, воздух обеспечивал его интенсивное горение. Горячие продукты горения, двигаясь дальше, нагревали расположенный выше слой руды. При температурах 400—500 °С происходило воспламенение сульфидов. В результате их горения выделялось дополнительное тепло, которое потоком газа переносилось в слой руды, расположенный еще выше. Таким образом, зона горения сульфидов перемещалась в направлении движения газа, проходя последовательно весь слой руды, расположенный на решетке. Обжиг руды осуществлялся без подвода тепла извне—только за счет тепла, выделявшегося при горении сульфидов. «Запальное» топливо (куски раскаленного кокса или угля), расположенное вначале на колосниковой решетке, служило только для воспламенения сульфидов руды самого нижнего слоя [7] .

В ходе исследований выяснилось, что при обжиге руд с высоким содержанием серы выделялось так много тепла и температура поднималась до такого уровня, что происходило приплавление обожженных кусков руды друг к другу. После окончания процесса слой руды превращался в закристаллизовавшуюся пористую массу — спёк. Куски раздробленного спёка, которые назвали «агломерат», оказались вполне пригодными по своим физико-химическим свойствам для шахтной плавки [7] .

Сравнительная простота технологии и высокая тепловая эффективность слоевого окислительного обжига сульфидных руд привлекли внимание специалистов черной металлургии. Появилась идея разработать термический способ окускования железорудных материалов на базе подобной технологии. Отсутствие в железных рудах серы как источника тепла предполагалось компенсировать добавкой к руде мелких частиц углеродистого топлива: угля или кокса. Железорудный агломерат по такой технологии в лаборатории впервые был получен в Германии в 1902—1905 гг. [8]

Первой промышленной установкой для производства агломерата был котел Геберлейна — коническая стальная чаша, на некотором расстоянии от днища которой была закреплена колосниковая решётка, а в днище имелся патрубок для подвода дутья от воздуходувки. Процесс отличался тем, что источником тепла для размягчения и частичного плавления рудных зёрен были горящие частички угля или кокса. На находящийся на колосниковой решётке слой из кусков раскаленного твердого топлива засыпали тонким слоем агломерационную шихту — смесь мелкой влажной руды с частичками кокса. После этого включали дутьё, и подогретый в слое горящего на колосниковой решетке топлива газ поднимался вверх, воспламеняя и сжигая содержащееся в шихте топливо в нижнем слое спекаемого материала. Когда зона горения доходила до поверхности, загружался следующий слой агломерационной шихты. Таким образом процесс продолжался до тех пор, пока вся чаша не заполнялась готовым агломератом (котел емкостью 15 т заполнялся в течение 12 часов). После этого выключали вентилятор, опрокидывали котёл и вручную разбивали полученную глыбу агломерата на более мелкие куски [9] .

В России первые 6 котлов Геберлейна были введены в эксплуатацию в 1906 г. на Таганрогском заводе, а в 1914 г. — ещё 5 чаш на Днепровском металлургическом заводе. Одновременно в эти же годы велись работы по созданию альтернативных аглоустановок, лишённых недостатков котлов Геберлейна: низкой производительности, тяжёлого физического труда рабочих. Были разработаны конструкции агломерационных чаш со значительно лучшими технологическими характеристиками. В 1914—1918 гг. на Днепровском заводе была построена аглофабрика с прямоугольными (стационарными) чашами системы Гриневальта, а в 1925 г. на Гороблагодатском руднике — фабрика с 28 круглыми чашами (диаметром 2,3 м) шведской фирмы AIB. Принципиально агломерационный процесс в чашах шёл так же, как и в котлах Геберлейна. Отличие состояло в том, что толщина спекаемого слоя была уменьшена до 250—300 мм, а дутьевой режим был заменён на вакуумный — воздух в слой засасывался сверху благодаря создаваемому вентиляторами разрежению под колосниковой решёткой. Поэтому зажигание (воспламенение частичек твердого топлива шихты) также производилось сверху. В прямоугольных чашах зажигание осуществляли с помощью передвижных зажигательных горнов с газовыми горелками [10] .

Поскольку каждая из упомянутых агломерационных установок обладала теми или другими существенными недостатками (один из самых серьёзных — низкая производительность), ни чаши, ни трубчатые печи не получили широкого распространения в металлургии. Прорыв в области окускования руд был сделан двумя американскими инженерами А. Дуайтом и Р. Ллойдом, которые в 1906 г. разработали конструкцию, а в 1911 г. ввели в эксплуатацию первую конвейерную агломерационную машину непрерывного действия. Процесс спекания руд шел по тому же принципу, что и в котлах Геберлейна или в чашах, — тепло, необходимое для оплавления рудных зёрен, выделялось при слоевом сжигании частичек твёрдого топлива в результате просасывания воздуха через шихту, уложенную на колосниковую решётку. Успех в быстром и широком распространении агломерации как главного способа окускования железорудных материалов был предопределён очень удачной конструкцией агломерационной машины. Площадь спекания первой агломерационной машины Дуайта-Ллойда была 8,1 м 2 (при ширине ленты 1,05 и длине 7,7 м); суточная производительность — 140 т агломерата при спекании колошниковой пыли [11] .

В течение 1990-х годов неизмеримо выросли размеры агломерационных машин — площадь спекания увеличилась до 600 м 2 и более: суточная производительность достигла 15 000—18 000 т агломерата. Изменились марки сталей, из которых изготовляются различные детали машин, но принципиальное устройство машин осталось без изменения [11] .

Роль в процессах чёрной металлургии [ править | править код ]

Агломерация железорудного концентрата (иногда в смеси с рудой, отходами металлургического производства) является заключительной операцией в комплексе мероприятий по подготовке железных руд к доменной плавке. Главная цель этой операции состоит в том, чтобы превратить мелкий рудный концентрат в более крупные куски — агломерат, использование которого в доменной плавке обеспечивает формирование слоя шихты хорошей газопроницаемости, что является непременным условием высокопроизводительной работы доменной печи.

Доменная плавка высокой интенсивности возможна при большом количестве сгорающего в горне доменной печи кокса, что, с одной стороны, ведет в выделению большого количества тепла, а с другой — к образованию в нижней части печи свободного пространства (благодаря газификации твердого кокса), куда опускается столб доменной шихты. Хорошая газопроницаемость шихты нужна для того, чтобы большой объем образующихся при горении кокса газов успевал проходить через межкусковые каналы слоя при относительно небольших перепадах давления газа между горном и колошником (150—200 кПа на высоте слоя шихты 20—25 м) [8] .

Похожие записи:

1. Физико-химические процессы, происходящие при плавке меди и ее сплавов. Печи для автогенной плавки меди
2. Теплоэнергетика по металлургическим переделам
3. Монтаж технологического оборудования доменных цехов
4. Кремний и его соединения

Источник https://metalspace.ru/education-career/osnovy-metallurgii/domennaya-pech/391-domennaya-plavka-podgotovka-zheleznykh-rud.html

Источник https://znaesh-kak.com/q/m/%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0-%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B8

Источник https://volst.ru/domennoe-proizvodstvo/podacha-vozduha-v-domnu-podacha-vozduha-v-domnu-vodonagrevateli-radiatory-kotly-otopleniya-i-drugie-tovary-dlya-otopleniya-i-vodosnabzheniya-v-moskve-internet-magazin/