Способ доменной плавки щелочьсодержащей шихты Советский патент 1982 года по МПК C21B5/00 

(54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ШЕЛОЧЕСО ДЕРЖА ШЕЙ

ШИХТЫ

Т зобретение относится к черной метал |лургии, в частности, к выплавке чугу- на в доменных печах. В последние годы в шихту агломерационных фабрик и доменных печей вовлекаются шспочесодержащие материалы (руды, шламы и др.). При поступлении с шихтой соединений щелочных .металлов (К2О, Ngkjj Q и др.) появляется неблагоприятное воздействие последних на работу доменной печи. Это объясняется тем, что окислы щелочных металлов обладают свойством накапливаться в доменной печи, циркулируя в рабочем пространстве, особен но в зоне с диапазоном температур 8001100°С. Щелочи, образовавшиеся при разложении материалов в доменной печи, возгоняются в зону умеренных температур и охлаждаются на поверхности шихтовых ма териалов, вступая с ними во взаимодействия. Исследования показывают, что железо рудные окатыши, насыщенные щелочами. .разбухают на 16-22% быстрее, чем беощелочные. Шелочные соединения, входящие в состав агломерата, снижают температуру начала размягчения последнего. Невосстановленный обычный агломерат начинает энергично размягчаться при 1100-1120с. Начало размягчения невосстановленного щелочесодержащего агломерата соответ ствует , т. 6. температуре значительно более низкой, чем для обычного. Шелрчесодержащий агломерат- имеет больший интервал размягчения, чем обычный агломерат. Это, в свою очередь, оказывает неблагоприятное влияние на газопроницаемость столба шихтовых материалов, находящихся в печи. Щелочи, каталитически действуя на реакцию углерода с двуокисью углерода, способствуют разрушению кокса в печи. Результаты исследований показывают, что кокс не насыщенный щелочами, после 18О мин испытаний сохраняет свою первоначальную структуру, в то время как .кокс, пропитанный щелочами, при тех же условиях после 10 мин полностью разрушается. Кроме того, при воздействии щелочей на футеровку доменной печи снкжа ется ее стойкость и увеличивается чувст вительность к механическим воздействиям шихты Всего в доменной печи может цирку лировать до 80-85% всего количества поступивших щелочей. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки щелочесодержащей шихты, включающий загрузку печи шихтой через колошник, содержащей кокс, добавки и сыру1о железную руду с кварцево пустой породой, при этом в состав шихты доменной печи входят окислы щелочных металлов в количестве более 1,8 кг/т чугуна 1. При осуществлении этого способа с целью непрерывного удаления щелочных металлов со шлаком в доменную печь загружается в качестве добавки 4,545 кг/т чугуна оливинов следующего состава, вес. %: MgO42-49 SiOj 41-44 FeO.6,5-7,0 Недоста тком данного способа является отсутствие удаления циркулирующих в печи щелочных металлов. Это объясняется тем, что наличие в оливине 42-49% МоО приводит к образованию в печи соединени которое химически более прочное чем соединения и Ка2б1Оз , в виде которых щелочи выводятся из доменной печи со шлаком, поэтому при исполь зовании оливинов улучшение работы доменной печи обеспечивается только за счет увеличения выхода шлака, что приводит к перерасходу кокса на расплавление и перегрев пустой породы оливинов и соответственно снижению производитеп ности доменной печи. Целью изобретения является обеспечен возможности удаления щелочей со шлаксм и повышение вследствие этого производительности и экономичности плавки. Поставленная цель достигается тем, что согласно: спОсЪВу доменной плавки Щелочесодержащей шихты, включающему загрузку печи шихтой через колошник, содержащей добавки, сырую железную руду с кварцевой пустой породой загружают периодически в количестве 0, т/м сечения колошника после накопления в печи 2,0-6,0 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печи. Сущность способа заключается в сл&дующем. В дга« енную печь через колошник загружают щелочесодержащие материалы, например, агломерат, полученный с использованием в аглощихте щелочесодержаших; шламов металлургического производства, окатыши, кокс, добавки (флюсы, желез1Я руда, металлодобавки и т , д.), про1ВЛЯЮТ и выдают из Печи продукты в йвде.чугуна в ншака. После того, как в доменную печь поступают в составе шихтовых материалов 2,О-6,0 кг окислов щелочных металлов на 1м объема печи (указанная величина определяется расчетным путем/ исходя из химического состава шихтовых материалов и веса компонентов шихты), в печь загружают сырую -железную руду с кварцевой пустой породой в количестве 0,4-1,4 т/м сечения кеэлошника. Указанное осуществляется путём частичной или полной замены железорудных материалов в одной или нескольких подачах подряд, сохраняя режим загрузки печи. Указанные пределы определяются необходимостью полного перекрытия площади колошника сырой железной рудой с кварцевой пустой породой, которое может быть достигнуто различным количеств вом этой руды в зависимости от режима печи И ее конструктивных особе ностей. В табл. 1 приведены показатели работы доменной печи после поступления в печь 2-6 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печи (опыты проведены на цоменной печи объемом 1386 м , выплавляющей предельный чугун). На фиг. 1 Доказаны зависимости производительности доменной печи от количества загружаемой сырой железной руды, на рис. 2 - зависимости показателей доменной плавки njKi различных количествах окислов щелочей. ПровеДеннь1е исследования с учетом влияния указанных факторов показывают, чгго оптимальные предетш количества загружаемой для полного перекрытия сырой железной руды с кварцевой пустой породой составляют 0,4-1,4 т/м сечения колошника. Повыщение проикзводительности печи происходит при загрузке О,4 т и более I сырой железной руды с кварцевой пустой породой на 1 м площади сечения колошника (табл. 1). Отсутствие повышения производительгности печи при загрузке руды менее 0,4 т/м площади копошника объясняется недостаточным перекрытием рудой пло-щади колошника. При загрузке большего количества руды, ,4 т/м площади сечения колош ника, происходит снижение производитель ности печи по сравнению с работой лечи без применения предлагаемого способа доменной плавки. Это объясняется знач тельным ухудшением газопроницаемости стопба шихтовых материалов, приводящим к ухудшению ровности хода печи и канальному газовому потоку. Отсутствие снижения расхода кекса при загрузке сырой железной руды с квар цевой пустой породой в количестве менее 0,4 т/м Ш1ОШ9ДИ колошника объясняется также неполным перекрытием рудой площади колошника. . При загрузке большего количества руды, чем 1,4 т/м площади сечешга кОлошника происходит повышение расхода кокса из-чза ухудшения степени использования химической энергии доменного газа, происходящей вследствие канального газового потока в печи. i Предельная величина поступившего ко|личества окислов щелочных металлов, отнесенная к единице объема доменной печи, при достижении которой значитель но ухудшаются технйческо-экономические показатели работы доменной печи, является постоянной для печей, работающих в разных сырьевых условиях. В табл. 2 приведено изменение показателей при работе доменной печи объ&мом 1386 м железорудной части шихты состоящей из 100% сырой железной руды Исследования показывает, что при поступлении в печь в составе шихтовых материалов сжислов щелочных металлов в количестве более 2,О-6 кг/м объема печи начинается нестабильная работа доменной печи, причем эта предельная величина зависит от шихтовых условий (табл. 2). Чем больше в составе шихты подготовленнъ1х материалов (агломера- . та, окатышей), тем меньшая величина накопленных щелочей приводит к ухудшению работы доменных печей. Это связано с увеличением поверхности взаимоде{ ствия щелочей с подготовленными матери лами за счет резкого повыщения их пористости. Резкое ухудшение технико-экономичес-ких показателей работы печи происходит при поступлении окислов щелочных металлов в печь более 6,0 кг/м печи. На фиг. 2 точки перегиба на кривых зависимости производительности печи и Ьасхода кокса от количества достутгавших Ькислов щелочных металлов в печь, а появление зависаний и принулительных осадок шихты свидетельствует о неровности хода доменной печи. При полном перекрытии площещи колошника сырой железной рудой с кварцевой пустой .породой кремнез«д пустой породы связывает циркулирующие в печи окислы щелочных металле в устойчишле соединения и NaaSiO, из которых восстановление щелочных металлов затруднено. В результате циркуляционный контур щелочных металлов в печи нарушается, а циркулирующие в печи щелочные металлы практически полностью переводятся в шлак и выводятся из доменной печи. Реализация предлагаемого изобретения не требует капитальных затрат и может быть внедрена в существующих доменных цехах без потерь производства, Пример. Доменная печь полезным объемом 2000 м работает по традицио ной технологии. После введения в шихту агломерационной фабрики шлама в количестве до 50 кг/т агломерата наблюдаются периодические технологические расстройства хода при постоянных шихтовых условиях. Проведенный химический анализ шихтовых материалов показывает присутсвие в них значительного количества окислов щелочных металлов ( и ).Поступление последних составляет 4,0-8,0 кг/т чугуна. В табл. 3 приведены балансы щелочей. Анализ балансов щелочей показывает, что в дсменнрй печи циркулирует до 80% поступивших с шихтой окислов щелочных металлов. Для улучшения технико-экономических показателей работы печи за счет удаления циркулирующих в печи щелочных Ыеталлов со шлаксм периодически подают сырую криворожскую железную руду с кварцевой пустой породой. Химический состав руды, следующий, вес. %: 3,05; Fe 48.57; МИ О,055, Р 0,030, $0,048; feO 4,63-, 64,24; 5.Oi25,19; МИО О,О71; PaOg 0,069; Оз О.12; CaO аТЗ; М O,72, ,92; 0,2S; 0,07; . Состав liraxTbi, загружаемой в домен печь при традиционной технологии, т/под Кокс1О,5 Агломерат НПО27,0 АглсзМерат губкинской аглофабрики4,0 Окатыши Михайловского ГОК4,0 Криворожская руда1,0 Выход чугуна из подачи 18,9 т. Подача сырой криворожской железно руды с кварцевой пустой породой производится в количестве 1,О5 т/мсече ния колошника или 44 т двумя подачами следующего состава, т/под: Кокс10,5 Агломерат НПО 14,0 Криворожская руда22,0 Подача криворожской руды осуществл ется периодически после поступления в печь в составе шихты 2,О кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печ или через каждый 35 подач традиционн щихты, что определено расчетым путем исходя из химического состава птах.товых материалов и веса компонентов шихты. Вовремя базового и опытного перио дов проводится контроль за содержание щелочей в шихтовых материалах, верхнем и нижнем шлаках, в колошниковой пыли; 6 :ipa3 в сутки производится анализ воды из коллектора газоочис-пси для определения в ней Na и . Количест во щелочей в воде газоочистки прин№|мают за выносимое колошниковым газом 1из дс 1енной печи. Анализ балансов щелочей показывает, ЧТО при подаче сырой криворожской железной руды с кварцевой пустой породои периодически в количестве 1,05 т/м сечения колошника после поступления в печь в составе шихтовых материалов, окислов щелочных металлов в количесрве 2,0 кг /м обьема печи, практически все окислы щелочных металлов переходят в шлак и удаляются из доменной печи. В табл 4 прИ ведены данные о технико-экономических показателях работы .доменной печи в базовой и опытный п&риоды. Анализ техй ко-эконоъшческих показателей работы печи в базовой и опытный периода показывает, что производительность доменной печи увеличивается в опытном периоде на 3,6%, а расход кокса снижается на 2,59%. Экономический эффект от внедрения данного изобретения составляет 0,7- 0,8 млн, руб. на каждью 1 млн. т чугуна,выплавленного предложенным способоМ. 94,0 10О,О Удельный расход сухого кокса, % к исходному 100.1 100.2 1ОО,5 101,0 1О1,4 1О1,8 104,3 Количество принудитель О ных осадок при рао- . стройствах хода печи, шт/сут О 100,0 loo.o 100,0 ОО,0 100,2 100,3 100,4 100,2 ЮОД 102,9 100,5 100,8 100,6 1ОО,4 103,2 100,2 1ОЬ,9 100,1 101,2 103,4 101,4 1ОЗ,8 О О

со

а

я

tu

с:

ю

се

ЕФормула изобретения

Способ доменной славки щелочесодержашей шихты, включающий загрузку печи шихтой через колошник, содержащей кокс, добавки, сырую железную руду с кварцевой пустой породой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности удаления щелочей со ишаком и повышения вследствие этого производительности и экономичности

плавки сырую железную- руду с кварцевой пустой породой загружают периодически в количес е О,4-1,4 т /м сечения колошника после накопления в пе 2,О-6,0 кг окислов щелочей на 1 м полезного объема печи.

Источники информации, принятые во вн)1Мание при экспертизе

0,2 0, 0,ff f,d f,O r,2 /, /.ff f,g 2,0 г,2 ffo/ry fec ffffff ffe fi/ c-Afflffy j ffe ej//ffi /7 c /f ffjyife ffiif /rffp y

фуг. / Wff% CA/flo 7J% т-h ,os t| тI т I I 9 Л I I 9г

1 г j 5 6

/(O VVeC/77Sff f70C/7 I//7y e /jr

Ufe/ffft/f/6/j( / f/Trff/f/fff f г/ ъcлfa /revs/

Фиг. t/ Удс ьнь/ц pffcjKoff f jTffzff Mfi f роиз5о и 7 е/ б//ост&ffo/iff/ ou - «, /J% i7OO WfffOM Iff Cjyf/O. Л/ SO/o7.y%; - I