Способ ведения доменной плавки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н 1539940 Сотое Советских Социалистических Республик(5 м заявкис присоединен Государственнын комитет Совета Министров СССР(088.8) по делам изобретений и открытийическн 54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВ Изобретение относится к производству чугуна в оборудованных плазмотронами шахтных печах с использованием колошникового газа для конверсии. Оно может быть использовано на металлургических заводах, располагающих природным или другими газами, содержащими углеводороды, водород или окись углерода.Процессы выплавки чугуна в современных низкошахтных электродоменных печах с углеродосодержащими электродами сопровождаются высокой степенью прямого восстановления (до 100%), а поэтому требуют повышенного расхода кокса (400 - 330 кг на 1 т чугуна) и электроэнергии (1500 в 9 квт. час).Известен способ доменной плавки, включающий прокладку железорудной шихты и кокса и подачу в горн газообразных реагентов, состоящих из окиси углерода и водорода вместе с нагретым воздухом, подвергнутых нагреву и реформированию в плазмотронах, установленных в фурменных приборах печи.Однако в этом способе применяют вдувание окислительной, содержащей кислород, атмосферы в горн, а тем более в шихту печи, что сопровождается повышенным содержанием кокса (до 400 кг на 1 т чугуна), затратой большого количества электроэнергии на конверсию метана углекислым газом при снижев, И. И. Марев, С. В. Михайлов,, Плицып и А. В. Болотовский комбинат им, В, И. Ленинаинститут АН Казахской ССР нии концентрации окиси рода в горновом газе вслед ления азотом воздуха.Целью изобретения является экономия кок са на плавку и повышение производительностипечи.Это достигается путем вдувания в горн печи только высокотемпературных восстановительных газов, не содержащих свободного 10 кислорода и практически азота (менее 1,0%),получаемых в теплообменниках-конверторах и плазмотронах или в одних плазмотронах путем конверсии углеводородного газа с колошпиковым.15 Способ осуществляется в доменной печи, вгорн которой вдувают восстановительные газы, содержащие 3 - 13% суммы СО+Н 20 и не более 1 % азота, остальное - окись углерода и водород. Восстановительные газы полу чают проведением конверсии углеводородногогаза в атмосфере колошникового, содержащего около 1,0% азота, за счет использования тепла теплообменников-конверторов регенеративпого или рекуперативного действия, созда ваемого сжиганием в них колошникового илидругого горючего газа (например, коксового, природного или их смеси с колошниковым газом обычных доменных печей).В теплообменник-конвертер углеводородный ЗЭ и колошниковый газы поступают в таком со 539940отношении, чтобы продукты конверсии имели минимальное содержание СОъ Н;О и сажистого углерода. Продукты конверсии с температурой 800 - 1500"С поступают д футероданный газопровод, а по нему в кольцевой газопровод печи, фурменные рукава, плазмотроны и в фурмы, установленные в горне.печи. В плазмотронах завершается конверсия и происходит дополнительный нагрев продуктов конверсии до 1800 - 2500 С.С целью исключения затрат на строительство теплообменников-конвертеров и улучшения условий техники безопасности высокотемпературные восстановительные газы можно получать только в плазмотронах. Избыток колошникового газа используется при этом на электростанции, заводские нужды или в химическом производстве.Углекислый газ и водяные пары, содержащиеся в продуктах конверсии, взаимодействуют с раскаленным коксом, в результате чего в печи получается горновой газ следующего состава: 30 - 55 О/о СО; 64 - 45/о Н; 1 О/о и менее И,. Горновой газ в силу своей высокой восстановительной активности (сумма СО и Н, около 99%) и большого нагрева, обеспечивает высокую степень косвенного восстановления окислов железа и достаточный нагрев чугуна и шлака. Особенно активным восстановителем при высоких температурах в области горна, заплечиков и низа шахты печи является водород, способствующий повышению степени косвенного восстановления, снижению расхода кокса и уменьшению затрат тепла на выплавку чугуна. В верхних зонах печи более активным восстановителем (с кинетической точки зрения) будет окись углерода.Использование колошникового газа, содержащего примерно 22/о СО, 32/, Н, при сумме СО+НО до 45/ю, для проведения конверсии углеводородного газа, значительно снижает необходимый расход последнего по сравнению с другими видами конверсии (кислородной, воздушной, паровой и другими).,При осуществлении предлагаемого способа достигается снижение расхода кокса до 100 - 140 кг и природного газа до 100 в 1 м на 1 т чугуна. При осуществлении способа рудная нагрузка будет находиться в пределах 13 - 15 т к 1 т кокса вследствие его снижения. Производительность 1 мз объема предлагаемой печи должна быть в 7 - 15 раз больше по сравнению с электродоменным процессом при угольных электродах и в 2 - 4 раза выше по сравнению с обычным доменным процессом.Снижение расхода кокса улучшит качество чугуна по содержанию в нем серы (менее 0,02/о) при сохранении основности шлака, как это принято в доменном процессе.Количество горновых газов при данном про. цессе не только в несколько раз превышает количество горновых газов при электродоменной плавке с углеродсодержащими элек 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 50 55 6 з 65 тродами в низкошахтных печах, но особенно важно следующее:газы при предлагаемом процессе обладают не только более высокими восстановительны ми свойствами, обеспечивающими получение весьма высокой степени косвенного восстановления (90 - 100%) окислов железа, но и снижение расхода кокса на выплавку чугуна;высокой степени косвенного восстановления будет способствовать увеличение высоты шахты, которая уже не будет лимитирована электродами,Эти обстоятельства снижают расход электроэнергии, а также кокса, способствуя улучшению качества чугуна не только в отношении снижения содержания в нем серы, но и фосфора,Для исключения разбавления горнового газа азотом при пуске (задувке ) печи пользуются техническим кислородом для конверсии углеводородного газа. Расход кислорода устанавливается с учетом необходимости получения конвертированного газа с возможно низкой концентрацией углекислого газа и водяного пара.,П р и м е р. Выплавка передельного чугуна из окатышей ССГОКа, имеющих состав, %: железа общего 60,0, двуокиси кремния 4,8, окиси кальция 5,6, фосфора 0,04, серы 0,1 в доменной печи, оснащенной плазмотронами, при использовании колошникового газа для конверсии природного газа (метана).На 1 т чугуна состава, %: углерода 4,2, кремния 0,5, марганца 0,1, фосфора менее 0,1 и серы менее 0,02 расходуется 1,58 т окатышей Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината: известняка с 54 окиси кальция 0,02 т; кокса карагандинского 110 кг; природного газа (метана) 180 м.Для конверсии этого количества природного газа (метана) будет расходоваться 450 м колошникового газа состава, о : СО 10,8; НО 26,0; СО 21,; Нг 32,1; азота 0,4.Исследования показали, что при расходе смеси природного и колошникового газов через теплообменник, при среднемассовом ее нагреве до 1300 С, будет происходить конверсия метана за счет СО и НО колошникового газа с образованием окиси углерода и водорода, которая закончится при проходе через плазмотроны, дающие нагрев до оптимальной, необходимой для процесса температуры (до 2000 С).В результате состав горнового газа следующий, /о. СО 87,8, Н 61,7 и азота 0,5, что дает высокую степень косвенного восстановления, равную 90%, существенно превышающую степень косвенного восстановления для обычной доменной плавки на коксе. Общий расход тепла на 1 т чугуна составляет 0,8 млн ккал при уносе тепла колошниковыми газами в количестве 9 - 14 и потерях тепла на излучение и конвекцию 8 - 13 % от указанного расхода тепла,Количество колошникового газа (включая539940 Формула изобретения Составитель Б. Раковский Редактор А. Скляревская Техред Е, Петрова Корректор Е, ХмелеваЗаказ 3079/2 Изд. Жо 353 Тираж 654 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 НзО) при данном варианте 1100 м и на 1 т чугуна, а расчетная его температура при КИПО - 0,3 по данным теплового баланса составит 170 - 270 С. Расход электроэнергии на работу плазмотронов при их К.П.Д.=60 о/о в данном варианте составляет 640 квт час, что значительно выгоднее, чем при любых конструкциях существующих электродоменных печей с углеродсодержащими, например, самоспекающимися электродами, Распределение материалов на колошнике производится теми же засыпными аппаратами, какими оснащены современные доменные печи,Печь работает при повышенном давлении газа в горне 2,5 ати и выше.Печь, например, объема 2100 м будет при КИПО 0,3 - 0,2 производить 7 - 10 тыс. т чугуна в сутки при указанном выше низком содержании в нем серы и фосфора из-за сокращения расхода кокса при предлагаемом способе, представляющем большую экономическую выгодность, вследствие использования колошникового газа для конверсии природного газа в теплообменнике (например, в кауперах) и плазмотронах при низком расходе кокса.Шлак по предлагаемому способу плавки обычный. 6Преимуществом способа является возможность резкого увеличения производства чугуна при пониженном расходе электроэнергии, кокса и углеводородного газа по сравне нию с известными,1, Способ ведения доменной плавки, вклю чающий загрузку железорудной шихты и кокса и подачу в горн газообразных реагентов, подвергнутых нагреву и реформированию в плазмотронах фурменных приборов, отл ич аю щ и й с я тем, что, с целью экономии кокса 15 на плавку и повышения производительностипечи, в горн печи подают одни восстановительные газы, содержащие 3 - 13/о суммы СОз+ + Н,О и не более 1/, Кз, остальные окись углерода и водород.20 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановительные газы подают нагретыми до 1800 - 2500 С. 25 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кокс загружают в количестве 100 - 170 кг на 1 т чугуна,