Способ доменной плавки Советский патент 1980 года по МПК C21B3/00 

1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах, работающих с вдуванием в горн пылеугольного топлива.

Кокс является наиболее дорогим компонентом доменной шихты, состав-, ляющим от 30 до 60% себестоимости чугуна. Поэтому замена кокса дополнительными видами топлива - природным и коксовым газами, мазутом, нефтью и др.определяет существенное снижение себестоимости чугуна, Однако возможности замены кокса природным газом или мазутом ограничены. Кроме того, в последние годы значительно возросла дефицитность этих видов топлива.

Наиболее перспективной является технология, доменной плавки с заменой до 30-40% кокса пылеугольным топливом, приготовленным из недёфи.цитных и неспекающихся марок угля, В СССР: имеются огромйые запаси таких углей, намечается значительное расширение их добычи и снижение себестоимости до 1-3 руб на 1 т ,(Канско-Ачинское,ЭкибастузскЬе месторождения),

Наиболее близким к описываемому .;изобретению по технологической сущности и достигаемым результатам явг лйется способ доменной плавки, при котором вместе с пылеугольным топЛИВОМ в горн вд вают порошки алюминия, молибдена, кальция, железа,чугуна и стали, воспламеняющиеся раньIQ ше угля и создающие условия для полного догорания его частиц. Потребность в кислороде при этом можно обеспечить путем обогащения дутья кислородом 1.

Недостатком указанного способа

15 является то, что все- п еречисленные добавки к угольной пыли дают-твердые, а не газообразные продукты . горения, от которых разогревается и газовая фаза, являющаяся средой

20 для сгорания угольной пыли. Такая двустадийность требует определенного времени, следовательно, ограничивает возможности интенсифи25 нации горения угольной пьлли.

При этом горение|перечисленных в прототипе добавок эадалживает определенное количество i кислорода и, следовательно, вызывает -существен30 ное локальное обеднение газовой

средш дачным компонентом. Следова тельно даже при значительном обогащении дутья кислородом в объеме фурменной зоны, в которой происходит сгорание угольной пыли, наблюдается значительное местное снижение содержания кислорода, что замедляет окисление углерода угольной пыли.

Кроме того, термодинамические( и физические условия сгорания указанных порсшков и угольной пыли также неравнозначны: угольная пыль содержит в своем составе летучие, которые начинают выделяться при 200300 С, воспламеняются и определяют значительное снижение температуры воспламенения частиц угля. Порошки же перечисленных в прототипе материалов не содержат летучих, поэтому их воспламенение и сгорание возможно лишь при значительном перегреве.

Реак-ЦИЯ;

1.0,2 Ca(NOj)2+ ) pi 2605 + 10.439 - 0,099ТМд + 0,083ТМ +

о , 2 + СО , + o,.Z - 11900-47,8 Т

2.NHvNOj,T) + C(Tf) - (Кр + 11992 + 31,898 + 5,222ТМр 1,475ТМ + + 0,297.ТНг

-4- С0 N u.Z - 54900-14б,ОТi. 0,50, 1,88N2, + С + 5774 + 4,686-0,335ТМо - 0,031ТМ +

) + 1,88 N2) - 26400 - 21,4Т

В таблице дана характеристика реакций.

Преимущества .предложенного способа заключаются в следующем. В таблице представлена величина изменения изобарного потенциала реакции окисления углерода кислородом азотнокислого кальция, которая весма значительна в. широком диапазоне температур и в 1,4-2,0 раза выше, чем при. окислении углерода кислородом воздуха. Соответственно расход реагентов и выход продуктов горения также ниже при реакцяи с азотнокислым . кальцием. ;Эти показатели свидетельствуют о потенцигшьной возможности интенсивного и более предпочтительного прохождения реакции окисления углерода азотнокислым кальцием в условиях фурменной зоны горна доменной печи.

Таким образом, использование известного способа не вызывает значительной интенсификации процесса сгорания угольной пьши я Фурменных зонах.

Целью изобретения является повышение расхода пылеугольного топлива за счет улучшения его сгорания и снижение себестоимости чугуна.

Это достигается тем, что в способе доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива и катализаторов горения в качестве катализатора используют азотнокислый кальций или азотнокислый аммоний 5 при соотнс5шении расхода пылеугольного топлива к азотнокислому кальцию или азотнокислому аммонию в пределах 1:(О,05-0,4) и расходе смеси 100-600 кг на 1 т чугуна.

Ниже представлены изобарные реакции различных окислителей.

Уравнения константы равновесия и изобарного потенциала

.Т + 0,324 TMg

. Т

- Т + 0,525TM,j

Еще более значительно средство к углероду азотнокислого аммония.

В процессе подготовки топлива к вдуванию частички азотнокислого кальция или аммония внедряются в

бъемы частиц пылеугольного топлива. При нагреве этих комплексных частиц уже при 200-300°С выделяются как летучие угольной пыли, так и кислород добавки, создавая в микрообъеме частицы повышенную концентра-, цию кислорода. Это способствует снижению температуры воспламенения летучих угольной пыли и ее твердого остатка.

Горение чЙ1стиц угольной пыли в кислороде азотнокислого кашыдк или аммония сопровождается выделением газообразных продуктов горения,что способствует интенсивному локгшьному повышению температуры в объеме

нахождения пьтеугольного топлива, в частности и температуры частиц угольной пыли. При этом содержание кислорода даже в локальном объеме существенно не изменяется.

В процессе разложения,азотнокислого кальция, гиимония выделяется микродисперсная окись кальция, а также содержащиеся в добавках щелочные элементы, которые, согласно данным литературы, могут оказать существенное каталитическое влияние на ход процесса сгорания пылеугольных частиц.

Благоприятное влияние добавок азотнокислого кальция и азотнокислого аммония на сгорание угольной пыли проверено в лабораторных условиях. Добавка 5-10% азотнокислого кальция сокращает время выгорания тонкоизмельченного порошка угля в 24 раза уже при 400-800с.

Рассмотрим границы применения изобретения применительно к выплавке передельного чугуна с исходным расходом кокса от 400 до 1000 кг на 1т чугуна. Как показывает практика, вдувание в горн до 50-100 кг на 1 т. чугуна угольной пыли не вызывает, как правило, ..затруднений с ее полным сжиганием.

. Из теоретических данных известно, что пылеугольным топливом может быть заменено до 40% кокса. Дальнейшее снижение расхода кокса затруднительно или невозможно из-за ухудшения газопроницаемости шихты. Следовательно, расход угольной пыли в данном способе возможен в пределах от 100 до 400 кг на 1 т чугуна.

Количество добавляемого азотнокислого кальция определяют из условий горения угольной пыли. При соотношении угольной пыли к азотнокислому кальцию 1:2 принципиально возможно сжигание всей пыли в кислоро.де добавки. . .

Однако расчеты показывают, что добавка уже 10% азотного кальция может обеспечить локальное повыше, ние температуры газов на , что в свою очередь, определяет возможность снижения времени выгорания частиц угольной пыли размером 100 мкм на 10-20%, Дальнейшее увеличение расхода азотнокислого кгшьция до 40% приводит к увеличению локальной, температуры горения на eOO-lOOO C, что определяет возможность снижения времени выгорания частиц в 3-4 раза,Принимая во внимание влияние на скорость сгорания угольных частиц обогащения дутья кислородом, а также каталитическое

действие азотнокислого кальция или азотнокислого аммония, очевидно, что увеличение расхода последнего свыше 40% для интенсификации г-орения нецелесообразно, а снижение ниже 5% - малоэффективно. Таким образом, расход смеси для вдувания в горн доменной печи может измениться в пределах от 100 до 600 кг на 1 т чугуна.

На чертеже представлена принци0пиальная схема предлагаемого способа.

Способ доменной плавки реализуется следующим образом.

В пылеприготовленном отделении

5 уголь смешивают с азотнокислым кальцием или аммонием путем его увлажнения концентрированным раствором указанных материалов. Полученную смесь накапливают в бункере, дозируют на общий транспортер и по0дают в бункер 1, из которого - в дробильные шаровые мельницы 2. Охлажденную в циклонах 3 смесь накапливают в бункере 4, расположенном над пневмокамерным насосом 5. Сис5тема актоматики обеспечивает периодическую пневмотранспортировку смеси в бункер б запаса распределительно-дозировочно(го отделения.

Из бункера запаса смесь поступа0ет в промежуточный 7 и затем впитающий 8 резервуары, где поддерживают ее постоянный уровень и необходимое давление транспортирующего воздуха.

5

Из питающего резервуара по наклонным патрубкам смесь подают в аэрационные питатели, где в кг1мере 9 она псевдоожижается сухим сжатым воздухом и направляется в пылепровод 10, подключенный к соответст0вующей фурме.

В процессе.приготовления смеси влага испаряется, а микродисперсные частички азотнокислого кальция или азотнокислого аммония, размещаются

5 в объеме и на. поверхности частиц угольной пыли, что создает наиболее благоприятные условия для эффективного каталитического влияния добавки при нагреве смеси. По опыту ра0боты доменных печей коэффициент замены кокса угольной пылью принят равным 1 кг/г. Совместное применение смеси высокоуглеродистого пылеугольного топлива и азотнокислого

5 кгшьция в количестве 360 кг на 1 т чугуна обеспечивает снижение расхода кокса на 38,5%,. исключение подачи природного газа, снижение себестоимости чугуна на 2,1 руб j на 1 т чугуна.

0

)

734285