Способ доменной плавки

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С.21 В 3/00Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(72) Авторы изобретения Донецкий научно-исследовательский институт чернойметаллургии 73) Заявитель(54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах, работающих с вдуваниемв горя пылеугольного топлива.Кокс является наиболее дорогимкомпонентом доменной шихты, составляющим от 30 до 60 себестоимостичугуна. Поэтому замена кокса дополнительными видами топлива - природным и коксовым газами, мазутом,нефтью и др,определяет существенное снижение себестоимости чугуна,Однако возможности замены коксаприродным газом или мазутом ограничены. Кроме того, в последние годызначительно возросла дефицитностьэтих видов топлива.Наиболее перспективной являетсятехнология. доменной плавки с заменой до 30-40 кокса пылеугольнымтопливом, приготовленным из недефи,цитных и неспекающихся марок угля.В СССР, имеются огромйые запасы таких углей, намечается значительноераааирение их добычи и снижение себестоимости до 1-3 руб на 1 т чугуна .(Канско-Ачинское,Экибастузсхоеместорождения),Наиболее близким к описываемому. изобретению по технологической сущности и достигаемым результатам яв- ляется способ доменной плавки, при котором вместе с пылеугольным топ- ливом в горн вдувают порошки алюминия, молибдена, кальция, железа,чугуна и стали, воспламеняющиеся рань 1 р ше угля и создающие условия дляполного догорания его частиц. Потребность в кислороде при этом можно обеспечить путем обогащения дутья кислородом (1) .Недостатком указанного. способаявляется то, что все перечисленные добавки к угольной пыли дают твердые, а не газообразные продукты горения, от которых разогревается и газовая Фаза, являющаяся средой для сгорания угольной пыли, Такая двустадийность требует определенного времени, следовательно, ограничивает возможности интенсификации горения угольной пыли.При этом горение перечисленныхв прототипе добавок задалживает оп ределенное количество кислорода и, следовательно, вызывает .существен" 30,ное локальное обеднение газовой2 Н 2 О(т) + СО(т) + "а(т)3. О)Млст)+ )88 МИт 1 + СО(т) + 1)88 М 2 ст)д = среды данным компонентом, Следова- тельно, даже при значительном обогащении дутья кислородом в объеме фурменной эоны, 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 порошков и угольной пыли также неравнозначны: угольная пыль содержит в своем составе летучие, которые начинают выделяться при 200- 300 фС, 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,В таблице дана характеристикареакций.Преимущества. предложенного способа заключаются в следующем. Втаблице представлена величина изменення изобарного потенциала реакции окисления углерода кислородомаэотнокислого кальция, которая весьма значительна в.широком диапазонетемператур и в 1,4"2,0 раза выше,чем при окислении углерода кислородом воздуха. Соответственно расход реагентов и выход продуктов горения также ниже при реакции сазотнокислым кальциемЭти показатели свидетельствуют о потенциальной возможности интенсивного и более предпочтительного прохожденияреакции окисления углерода азотнокислым кальцием в,у гловиях фурменной эоны горна доменной печи,Таким образом, использование известного способа не вызывает значительной интенсификации процесса сгорания угольной пыли в фурменных зонах,Целью изобретения является повы шение расхода пылеугольного топлива за счет улучшения его сгорания и снижение себестоимости чугуна. Это достигается тем, что в спо"собе доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива и катализаторов горения в качестве катализатора используют азотнокислый кальций или азотнокислый аммоний 15 при соотнсйении расхода пылеугольного топлива к азотнокислому кальцию или азотнокислому аммонию в пределах 1:(0,05-0,4) и расходе смеси 100-600 кг на 1 т чугуна.20 Ниже представлены изобарные реакции различных окислителей. Уравнения константы равновесия и изобарного потенциала 45 Еще более значительно средствок углероду азотнокислого аммония.В процессе подготовки топлива к,кальция или аммония внедряются в 50 вобъемы частиц пылеугольного топлива. При нагреве этих комплексныхчастиц уже при 200300 С выделяются как летучие угольной пыли, так икислород добавки, создавая в микро объеме частицы повышенную концентрацию кислорода, Это способствует снижению температуры воспламенения ле",тучих угольной пыли и ее твердогоостатка. 60 Горение частиц угольной пыли вкислороде аэотнокислого кальцнИ.илиаммония сопровождается выделениемгазообразных продуктов горения,чтоспособствует интенсивному локально65 му повышению температуры в объемеНахождения пылеугольного топлива, в част иост и и т емпературы частиц угольной пыли, При этом содержание кислорода даже в локальном объеме существенно не изменяется.В процесса разложения,азотнокислого кальция, аммония 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 аэотнокислого кальция и аэотнокислого аммония на сгорание угольной пыли проверено в лабораторных условиях. Добавка 5"10 азотнокислого кальция сокращает время выгорания тонкоизмельченного порошка угля в 2- 4 раза уже при 400"800 С.Рассмотрим границы применения изобретения применительно к выплавке передельного чугуна с исходным расходом кокса от 400 до 1000 кг . на 1.т чугуна. Как показывает практика, вдувание в горн до 50-100 кг на 1 т.чугуна угольной пыли не вы зывает, 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 азотно- кислого кальция определяют иэ условий горения угольной пыли. При соотношении угольной пыли к аэотнокислому 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 100 С, что в свою очередь, определяет возможность снижения времени выгорания частиц угольной пыли размером 100 мкм на 10-20, Дальнейшее увеличение расхода аэотнокислого кальция до 40 приводит к увеличению локальной. температуры .горения на 800-1000 фС, 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 катапитическое действие аэотнокислого кальция илиазотнокислого аммония, очевидно,что увеличение расхода последнегосвыше 40 для интенсификации горения нецелесообразно, а снижениениже 5 - малоэффективно, Таким образом, расход смеси для вдувания вгорн доменной печи может изменяться в пределах от 100 до 600 кг на1 т чугуна.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого способа.Способ доменной плавки реализуется следующим образом.В пылеприготовленном отделении 15 уголь смешивают с азотнокислымкальцием или аммонием путем егоувлажнения концентрированным раствором укаэанных материалов. Полученную смесь накапливают в бункере, 20 дозируют на общий транспортер и подают в бункер 1, из которого - вдробильные шаровые мельницы 2. Охлажденную в циклонах 3 смесь накап"ливают в бункере 4, расположенномнад пневмокамерным насосом 5, Система актоматики обеспечивает периодическую пневмотранспортировкусмеси в бункер б запаса распредели"тельно-дозировочнбго отделения.Из бункера запаса смесь поступаЗ 0 ет в промежуточный 7 и затем в питающий Я резервуары, где поддерживают ее постоянный. уровень и необходимое давление транспортирующеговоздуха.Из питающего резервуара по наклонным патрубкам смесь подают ваэрационные питатели, где в камере9 она псевдоожижается сухим сжатымвоздухом и направляется в пылепро" 40 вод 10, подключенный к соответствующей фурме.В процессе. приготовления смесивлага испаряется, а микродисперсныечастички азотнокислого кальция илиаэотнокислого аммония. размещаютсяв объеме и на.поверхности частицугольной пыли, что создает наиболееблагоприятные условия для эффективного каталитического влияния добавки при нагреве смеси. По опыту работы доменных печей коэффициент замены кокса угольной пылью принятравным 1 кг/г, Совместное применение смеси высокоуглеродистого пыпеугольного топлива и аэотнокислогокальция в количестве Зб 0 кг на 1 тчугуна обеспечивает снижение расхода кокса на 38,5,. исключение подачи природного газа, снижение себестоимости чугуна на 2,1 рубна 1 т .чугуна,60734285,Ь1 - 63 р 2 -72,8 -82,3. -91 р 9 -101,4 990 2,74 2,24 3,74 7,46 7,66 2 -211,56 -240,76 269,96 -293,16 -328,36 4560 6,66 Й3 -49,4 -53,7 -57,9 -62,2 -66,5 2200 5,72 5,37 6,72 Формула изобретения Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ 9 1300137,кл, С 21 В 5/00, 1970, аказ 2008/36Подписное П фПатент, ул.Проектная,Филиалг.ужг Способ доменной плавки, включающий загрузку шихты, вдувание в горн с дутьям пылеугольного топлива и катализаторов горения, о т л ич а ю ю и и с я тем, что; с целью повышения расхода пылеугольного топлива и снижения себестоимости чугуна, в качестве катализатора используют азотнокислый кальций или азотнокислый аммоний при соотношениирасхода пылеугольного топлива казотнокислому кальцию .или азотнокислому аммонию в пределах1 ф(0,05-0,4) и расходе смеси 100 брО кг на 1 т чугуна.