Способ доменной плавки щелочьсодержащей шихты

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскикСоциалистическиеРеспублик и 933706до делом иэобретений и открытий(Г 4) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ШЕЛОЧЕСОДЕРЖАШЕЙ ШИХТЫИзобретение относится к черной металлургии, в частности, к выплавке чугу,на в доменных печах.В последние годы в шихту агломерационных фабрик и доменных печей вов 5 лекаютсч щспочесодержащие материалы (руды, шламы и др.). При поступлении с шихтой соединений щелочных .металлов (К 20, М а 20 и др.) появляется неблагоприятное воздействие последних на работу доменной печи. Это объясняется тем, что окислы щелочных металлов обладают свойством накапливаться в доменной печи, циркулируя в рабочем пространстве, особенно в зоне с диапазоном температур 8001100 РС.Щелочи, образовавшиеся при разложении материалов в доменной печи, возгоняются в зону умеренных температур иохлаждаются на поверхности шихтовых ма о териалов, вступая с ними во взаимодействия.Исследования показывают, что железорудные окатыши, насыщенные щелочами,разбухают на 16-22% быстрее, чем бесщелочные.Шелочные соединения, входящие в состав агломерата, снижают температуру начала размягчения последнего. Невосстановленный обычный агломерат начинает энергично размягчаться при 1100-1120 С. Начало размягчения невосстановленного щелочесодержащего агломерата соответствует 1000 С, т. е. температуре значительно более низкой, чем для обычного, Шелочесодержащий агломерат имеет болт ший интервал размягчения, чем обычный агломерат. Это, в свою очередь, оказывает неблагоприятное влияние на газо- проницаемость столба шихтовых материалов, находящихся в печи. Щелочи, каталитически действуя нареакцию углерода с двуокисью углерода,способствуют разрушению кокса в печи.Результаты исследований показывают,что кокс,не насыщенный щелочами, после180 мин испытаний сохраняет свою пер933 706 7 Ямюллад та жуют.т У лю оз гяиурурйэч метащоЯ л/кг одъсва юс.ю СоставительТехред А,Рак овс орректор Л. Бокшан дактор Т сел аз 3864/6 ВН%И1 1 я ооЯИ У Я Тираж 587 ПИ Государственного делам изобретений и 35, Москва, Ж, Р амит ета крытий уш окаяОй фкопления в печи 2,0-6,0 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема печи.Сущнос:ть способа заключается в сл дующем.В доменную печь через колошник заг. ружают щелочесодержащие материалы, например, агломерат, полученный с использованием в аглошихте щелочесодержащих: шламов металлургического производства, окатыши, кокс, добавки (флюсы, желез-я руда, металлодобавки и т. д.), йро- вляют и выдают из печи продукты в Ъиде чугуна и шлака.После того, как в доменную печь поступают в составе шихтовых материалов 2,0-6,0 кг окислов щелочных металлов на 1 м объема .печи (указанная величина определяется расчетным путем исходя из химического состава шихтовых ма териалов и веса компонентов шихты), в печь загружают сырую железную руду с кварцевой пустой породой в количестве 0,4-1,4 т/м сбчения колошника. Укаэанное осуществляется путем 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 количеством этой руды в зависимости от режима работы печи и ее конструктивных особен. 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 проведены9на доменной печи объемом 1.386 м выплавляющей предельный чугун).На фиг, 1 показаны зависимости производительности доменной печи от количества загружаемой сырой железной руды, на рис, 2 - зависимости показателей доменной плавки при различных количествах окислов щелочей.Проведенные исследования с учетом влияния указанных факторов показывают, что оптимальные пределы количества загружаемой для полного перекрытия сырой железной руды с кварцевой пустой породой составляют 0,4 1,4 т/м сечения2. колошника.Повышение производительности печи происходит при загрузке 0,4 т и более ,сырой железной руды с кварцевой пустой 50 3 ОЙЗ 7воначальную структуру, в то время как,кокс, пропитанный щелочами, при тех жеусловиях после 10 мин полностью разрушается, Кроме того, при воздействии щелочей на футеровку доменной печи снижается ее стойкость и увеличивается чувствительность к механическим воздействиямшихты,Всего в домейной печи может циркулировать до 80-85% всего количества 1 опоступивших щелочей,Наиболее близким к предлагаемому.изобретению по технической сущности идостигаемому результату является способ доменной плавки щелочесодержащейшихты, включающий загрузку печи шихтойчерез колошник, содержащей кокс, добавки и сырую железную руду с кварцевойпустой породой, при этом в состав шихтыдоменной печи входят окислы щелочных20металлов в количестве более 1,8 кг/тчугуна 11.При осуществлении этого способа сцелью непрерывного удаления щелочныхметаллов со шлаком в доменную печь,г 5загружается в качестве добавки 4,545 кг/т чугуна оливинов следующегосостава, вес. %;МрО 42-491 О, 41-44ГеО 6,5-7,0Недостатком данного способа являетсяотсутствие удаления циркулирующих впечи щелочных металлов, Это объясняетсятем, что наличие в оливиие 42-49% МОприводит к образованию в печи соединенияз 5Мд.50; которое химически более прочное,чем соединения К ЯО и Ка 60, в виде которых щелочи выводятся иэ доменной печи со шлаком, поэтому при исцользовании оливинов улучшение работы доменной печи обеспечивается только засчет увеличения выхода шлака, что приводит к перерасходу кокса на расплавление и перегрев пустой породы оливинови соответственно снижению производитель ности доменной печи.Целью изобретения является обеспеченвозможности удаления щелочей со шлакоми повышение вследствие этого производительности и экономичности плавки.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу доменной плавкищелочесодержащей шихты, включающемузагрузку печи шихтой через колошник,содержащей добавки, сырую железную 55руду с кварцевой пустой породой загружают периодически в количестве 0,41 4 т/м сечения колошника после на- й5 933 породой на 1 м площади сечения колошника табл. 1).Отсутствие повышения производительности печи при загрузке руды менее 0,4 т/м площади копошника объясняется 5 недостаточным перекрытием рудой площади колошника.При загрузке большего количества ру ды, чем 1,4 т/м площади сечения колошника, происходит снижение производитель ности печи по сравнению с работой печи без применения предлагаемого способа доменной плавки. Это объясняется значи тельным ухудшением газопроницаемости стопба шихтовых материалов, приводящим 15 к ухудшению ровностй хода печи и канальному газовому потоку.Отсутствие снижения расхода кокса при загрузке сырой железной руды с квар цевой пустой породой в количестве менее й 0,4 т/м площади колошника объясняется2.также неполным перекрытием рудой плошади колошника,При загрузке большего количестваруды, чем 1,4 т/м площади сечения кэлошника происходит повышение расходакокса из-аа ухудшения степени использования химической энергии доменного газа, происходящей вследствие канального,:газового потока в печи,Предельная величина поступившего количества окислов щелочных металлов,отнесенная к единице объема доменнойпечИ, при достижении которой значителър 55но ухудшаются техничесжо-экономическиепоказатели работы доменной печи, является постоянной для печей, работающихв разных сырьевых условиях,В табл. 2 приведено изменение показателей при работе доменной печи объемом 1386 м железорудной части шихты,состоящей из 100% сырой железной руды.Исследования показывают, что припоступлении в печь в составе шихтовых45материалов окислов щелочных металловв количестве более 2,0-6 кг/м объемаЭпечи начинается нестабильная работадоменной печи, причем эта предельнаявеличина зависит от шихтовых условий(табл. 2), Чем больше в составе шихты50подготовленных материалов (агломерата, окатышей), тем меньшая величинанакопленных щелочей приводит к ухудшению работы доменных печей. Это связано с увеличением поверхности взаимодей 55ствия щелочей с подготовленными матерна.лами за счет резкого повышения ихпорист ости. 706 6Резкое ухудшение технико-экономических показателей работы печи происходитпри поступлении окислов щелочных металлов в печь более 6,0 кг/м печи.На фиг. 2 точки перегиба на кривыхзависимости производительности печи иФрасхода кокса от количества роступившихокислов щелочных металлов в печь, а такке появление зависаний и принулительныхосадок шихты свидетельствует о неровности хода доменной печи.При полном перекрытии плошади колошника сырой железной рудой с кварцевой пустой, породой кремнезем пустойпороды связывает циркулирующие в печиокислы щелочных металлов в устойчивые соединения К 2610 и На%0, изкоторых восстановление щелочных металлов затруднено.В результате циркуляционный контурщелочных металлов в печи нарушается, ациркулирующие в печи щелочные металлыпрактически полностью переводятся в шлаки выводятся из доменной печи.Реализация предлагаемого изобретенияне требует. капитальных затрат и можетбыть внедрена в существукяцих доменныхцехах без потерь производства,П р и м е р , оменная печь полезнымобъемом 2000 м работает оо траииииоьной технологии. После введения в шихтуагломерацнонной фабрики шлама в количестве до 50 кг/т агломерата наблюдаютсяпериодические техьологические расстройства хода при постоянных шихтовых условиях,Проведенный химический анализ шихтовых материалов показывает присутсвие вних значительного количества окисловщелочных металлов (ЙвО и К О).Поступление последних составляет 4,0-8,0 кг/тчугуна.В табл. 3 приведены балансы щелочей.Анализ балансов щелочей показывает,что в доменной печи циркулирует до 80%поступивших с шихтой окислов щелочныхметаллов,Для улучшения технико-экономическихпоказателей работы печи эа счет удаленияциркулирующих в печи щелочных металлов со шлаком периодически подают сырую криворожскую железную руду с кварцевой пустой породой,Химический состав руды, следующий,вес. %:НО 3,05; Ге 48,57; МИ 0,055, Р 0,030,0,048 т РеО 4,63; РеЭ 64,24; 5025 т 19;МИЭ 0;071; РО 0,069; -Оз 0,12;СаО О 73; ЯО 0;721, Му 01,92;Ма,20 6,25, К О 0,07, ХЭ 9.Состав Ьихты, загружаемой в доменнуюпечь при традиционной технологии, т/под:Кокс 10,5 5Агломерат НПО 27,0Агломерат губкинской аглофабрики 4,0Окатыши Михайловского ГОК 4,0Кри ворожскаяруда1,0Выход чугуна из подачи 18,9 т,Подача сырой криворожской железнойруды с кварцевой пустой породой про-;изводится в количестве 1,05 т/м сечения колошника или 44 т двумя подачамиследующего состава, т/под:Кокс 10,520Агломерат НПО 14,0КриворожскаяРуда 22,0Подача криворожской руды осуществляется периодически после поступления впечь в составе шихты 2,0 кг окисловщелочных металлов на 1 м объема печи. или через каждый 35 подач традиционнойщихты, что определено расчетым путем,исходя из химического состава ших ЗОтовых материалов и веса компонентовшихты.Во"время базового и опытного периодов проводится контроль за содержанием щелочей в шихтовых материалах, верхнем и нижнем шлаках, в колошниковой пьцти, 6 раз в сутки производится анализ воды из коллектора газоочистки для определения в ней МаО,И КО. Количество щелочей в воде газоочистки прини Мают за выносимое копошниковым газомиз доменной печи.Анализ балансов щелочей показывает, что при подаче сырой криворожской железной руды с кварцевой пустой породой периодически в количестве 1,05 т/м сечения колошника после поступления в печь в составе шихтовых материалов, окислов щелочньгк металлов в количестве 2,0 кг /мобьема печи, практически все окислы щелочных металлов переходят в шлак и удаляются из доменной печи.В табл. 4 приведены данные о технико-акономических показателях работы ,доменной печи в базовой и опытный периоды.Анализ технико-акономических показателей работы печи в базовой и опыт ный периоды показывает, что производительность доменной печи увеличивается в опытном периоде на 3,6%, а расход кокса снижается на 2,59%.Экономический аффект от внедрения данного изобретения составляет 0,7- 0,8 млн,руб. на каждые 1 млн. т чугуна,выплавленного предложенным спосо.- бом.933706 ОЩО аач МООоОО обСО ЙоОООФа дк 2лЯ ЭаО, печи, % Удельный расходсухого кокса, %к исходному Количество принудит ных осадок при расстройствах хода печи, шт/сут 5,0 5 г 5 6,0,9 2 е дутья, атм уне, % 0,03 0,027 се ы ф бретен ул Э й одство чугуна, т/сут 328ный расход кокса,52 Простои печи, мин/сутТихие хода, мин/сут3Расход дутья, нм/мин Способ доменн держащей шикты, печи шихтой чере щей кокс, добавки с кварцевой пуст чающийся печения возможно шлаком и повыше производительност й плавки щелочесоключающий загрузку колошник, содержа- сырую железную руду породой, о т л нем, что, с целью обеои удаления щелочей со ния вследствие этогоИ ЭКОНОМИЧНОСТИ плавки сырую железную руду с кварцеой пустой породой загружают периодиески в количестве 0,41,4 т /м сеения колошника после накопления в печи2,0-6,0 кг окислов щелочей на 1 молеэного объема печи,Источники информации,принятые во внИмание при экспертизе1. Патент США % 4066443,кл, С 21 В, 1978.933706 1 У ОЮ РГ ЯМкс Иди/ак Рг кгг х 4 гюга лаФгХю ок аю/лугююУ лааЬ 8,р Л 5 Ж