Основные технические показатели

Основными показателями, характеризующими работу доменной печи, являются: производительность в единицу времени и расход кокса на тонну выплавляемого чугуна.

Для оценки производительности доменных печей различно­го объема применяют показатель: коэффициент использования полезного объема (к.и.п.о.), представляющий собой отноше­ние полезного объема печи V, к ее среднесуточной произво­дительности Р, т/сут: к.и.п.о. = У/Р. Единицей измерения к.и.п.о. является м³ • сут/т.

Для расчета к.и.п.о. пользуются не суточной выплавкой, а среднесуточной, т.е. средней за какой-либо представи­тельный период (месяц, квартал, год) с исключением време­ни, затраченного на проведение капитальных ремонтов.

Чем ниже к.и.п.о., тем более производительно работает доменная печь. За последние сорок лет коэффициент исполь­зования полезного объема улучшился почти вдвое, с 1,15 до 0,55, а на передовых заводах он достигает 0,4 и ниже.

Иногда для характеристики работы доменной печи пользуются показателем, обратным к.и.п.о., — съемом чугуна с 1 м³ полезного объема.

Так как производительность доменных печей при выплавке чугунов и доменных ферросплавов различных видов и марок неодинакова, то при расчете к.и.п.о. суточную выплавку выражают в тоннах передельного чугуна. Для этого массу выплавки чугунов всех видов и марок пересчитывают на пе­редельный при помощи переводных коэффициентов:

Чугун передельный.......................................... 1,00

Чугун передельный высококачественный 1,34
Чугун литейный (в среднем).. 1,26

То же по маркам................................. 1,15—1,40

Ферромарганец доменный.... 2,5

Феррофосфор..................................... 4,0

Производительность доменной печи данного объема зави­сит от интенсивности плавки и удельного расхода кокса. Интенсивность плавки / может характеризоваться различными показателями:

отношением суточного расхода кокса к объему доменной печи;

отношением суточного расхода углерода топлива к объему печи;

количеством кокса, сожженного за 1ч на 1м² площади горна;

отношением количества дутья за единицу времени к объе­му печи.

Наиболее распространенным в отечественной практике по­казателем интенсивности плавки является отношение коли­чества углерода топлива, израсходованного за сутки, к по­лезному объему печи, т/(м³ ■ сут):

/_с = (С_КК + С_д<2д)/10ек,

где С_к и С_д — содержание углерода соответственно в коксе и углеродсодержащих добавках, %; К и Q_R— суточный расход соответственно кокса и углеродсодержащих добавок, т; V — полезный объем доменной печи, м³.

Интенсивность доменной плавки, вычисленная таким спо­собом, достигает значений 0,95—1,25 т углерода в сутки на 1 м³ объема печи.

Количество сожженного топлива в тоннах на 1 м² площади горна можно определить следующим образом:

/_с = (К + 0,Q008Q_T)/A,

где А — площадь сечения горна, м²; Q_r — расход природного газа, м³/сут.

Эта величина составляет обычно 20—25 т/(м² • сут).

Расход железосодержащих материалов определяется содер­жанием железа в них, выносом их в виде колошниковой пыли и потерей металла со шлаком, а также содержанием железа в чугуне.

Отношение количества железа, вносимого в печь с шихто­выми материалами, к содержанию железа в чугуне называют коэффициентом использования железа и его определяют на основе балансов железа.

В настоящее время расход железосодержащей части шихты на 1т чугуна составляет 1,5—1,9, а коэффициент исполь­зования железа 0,96—0,98.

Удельный расход кокса, как отмечалось, составляет 350— 600 кг/т. Количество подаваемого дутья находится в преде­лах 1,6—2,3 м³ в минуту на 1 м³ объема печи. Выход шлака составляет 300—600 кг/т, выход колошникового газа равен 120-200 м³ на 1 м³ объема печи в час (1400- 2000 м³/т).

Производительность труда выражают обычно годовой выплавкой чугуна, приходящегося на одного трудящегося (рабочего) доменного цеха. Ее выражают в тоннах передель­ного чугуна; на современных заводах она составляет более 8 тыс. т на одного трудящегося.

Глава 6. СПОСОБЫ ВНЕДОМЕННОГО (БЕСКОКСОВОГО) ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

§ 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Основная масса железа, используемая человечеством, про­ходит через операцию восстановления из железной руды, осуществляемую в доменных печах.

В настоящее время доменная печь, как агрегат высокой производительности и весьма экономичный, не -имеет конку­рентов. Однако доменное производство имеет сущест­венные недостатки: необходимость использо­вания каменноугольного кокса; использование железорудного сырья в виде достаточно прочного кускового материала (аг­ломерата). Таким образом, для функционирования доменного

производства необходимы добыча коксующихся углей, коксо­химическое производство, обогащение железных руд, агломе­рационное производство и т.д. Все это, помимо чисто про­изводственных затрат, связано с решением серьезных эколо­гических проблем.

Понятно поэтому, что возможность организации рента бельного процесса прямого получения железа непосредствен­но из железной руды, минуя доменную печь, представляет собой заманчивую инженерную задачу. При этом необходимо принять во внимание также следующее:

развитие способов глубокого обогащения железных руд обеспечивает сегодня получение не только высокого содер­жания железа в концентратах, но и заметное очищение их от серы и фосфора. При обычной доменной плавке эти преиму­щества не могут быть использованы (особенно учитывая со­держание серы в коксе);

материал, полученный непосредственно из железных руд, практически не содержит примесей цветных металлов. Так, например, из руд Лебединского месторождения (КМА) можно получить материал, содержащий <0,001 % Zn и <0,002 % Pb.

Такие материалы незаменимы при производстве сталей ответственного назначения, требующих высокой чистоты по примесям цветных металлов.

Решение проблемы получения (в промышленных масштабах) железа, минуя доменный процесс, осуществляется, в основ­ном, следующими способами:

1) восстановление железа из твердых железорудных мате­
риалов взаимодействием с твердыми или газообразными вос­
становителями по реакциям

Fe₂O_a + (С; СО; Н₂; СН₄) —* Fe + (СО; С0₂; Н₂0);

2) восстановление железа в кипящем железистом шлаке
(жидкофазное восстановление) по реакциям

(FeO) + (С; СО) —* Fe + С0₂;

3) получение из чистых железных руд карбида железа по
реакции 3Fe₂0₃+ 5H₂+ 2CH₄= 2Fe₃C + 9H₂0. Процесс протека­
ет при температуре ~ 600°С и давлении ~ 4 атм (0,4 МПа),
получают зерна 0,1—1,0 мм, содержащие > 90 % Fe₃C.

По первому способу в мире работает несколько десятков (общей мощностью около 30 млн.т/год); по второму — две

промышленных и несколько полупромышленных установок; по третьему — одна промышленная установка.

В связи с ужесточением экологического контроля за ме­таллургическим производством и, одновременно, в связи с необходимостью иметь шихтовые материалы, чистые от приме­сей цветных металлов, масштабы внедоменного производства железа непрерывно растут, одновременно расширяется и фронт исследовательских работ в этом направлении.

§ 2. ПРОЦЕССЫ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

Процесс повышения содержания железа в железорудных мате­риалах получил название процесса металлизации, получаемый продукт — название металлизированного, под степенью металлизации понимают обычно процент железа в продукте.

По назначению металлизированные продукты обычно делят на три группы:

1) продукт со степенью металлизации до 85 % исполь­зуется в качестве шихты доменной плавки;

2) продукт со степенью металлизации 85—95 % исполь­зуется в качестве шихты при выплавке стали;

3) продукт, содержащий более 98% Fe, используют для производства железного порошка.

Процессы металлизации железорудных материалов осущест­вляются при температурах, не превышающих 1000—1200 °С, т.е. в условиях, когда и сырье (железная руда или железо­рудный концентрат), и продукт представляют собой твердую фазу, а также не происходит размягчения материалов, их слипания и налипания на стенки агрегатов. Такие процессы прямого получения железа из руд получили название процессов твердофазного восстановления. Поскольку полу­чаемый материал напоминает пористую губку, его часто на­зывают "губчатым железом". За рубежом принята аббревиату­ра DRI (англ. Direct—Reduced—Iron).

Основная масса получаемых продуктов (в мире — более 20 млн. т/год) используется в качестве шихты сталепла­вильных агрегатов.

Для восстановления оксидов железа обычно используют в качестве восстановителя или уголь (твердый восстанови­тель), или природный газ (газообразный восстановитель). При этом предпочтительно использование не "сырого" при-

\0,Р

родного газа, а горячих восстановительных газов, так как при этом не затрачивается тепло на диссоциацию углеводо­родов, а приход тепла определяется нагревом восстанови­тельных газов.

Восстановительные газы получают конверсией газообраз­ных углеводородов, либо газификацией твердого топлива.

Конверсия может быть:

кислородной (воздушной) СН₄ + 1/20₂ = СО + 2Н₂ + Q,

паровой СН₄ + Н₂0 = СО + ЗН₂ - Q или

углекислотной СН₄ + С0₂ = 2СО + 2Н₂ - Q.

Паровая и углекислотная конверсии для протекания реак­ции требуют затрат тепла. Конверсию осуществляют в спе­циальных аппаратах с использованием катализаторов.

Газификация твердого топлива осуществляется по следую­щим реакциям:

С + l/20₂ = CO + Q;

С + Н₂0 = СО + Н₂ - Q;

С + С0₂ = 2СО - Q.

Только в 1990—1994 гг. в мире пущено более 20 устано­вок прямого восстановления. Установки строятся, главным образом, в странах, располагающих дешевым сырьем (Индия, Мексика, Венесуэла, ЮАР).

Существует несколько десятков типов процессов и уста­новок прямого восстановления железа (рис. 66).

Наиболее распространенными являются способы Мидрекс (Midrex, США) и ХиЛ (HyL, по наименованию фирмы Hojalata у Lamina, Мексика). Способом Мидрекс производится пример­но 2/3 всего мирового производства, способом ХиЛ — при­мерно 1/4. Принципиальная схема способа Мидрекс представ­лена на рис. 67. Главным отличием его является способ конверсии природного газа. Конверсия в этом процессе осу­ществляется диоксидом углерода, содержащимся в отходящем из печи газе по реакции СН₄ + С0₂ = 2СО + 2Н₂. Перед по­дачей отходящего газа в конверсионную установку он прохо­дит очистку от пыли и Н₂0. Конвертированный газ, содержа­щий ~ 35 % СО и ~ 65 % Н₂, подают в печь при температуре

вг

Рис.66. Принципиальные схемы агрегатов прямого восстановления, используе­мые в различных процессах: а - Мидрекс; б - ХиЛ; в - Круппа.

Окатыши брикеты

Обозначения: О - железорудные окатыши; Р - руда; ГЖ - губчатое железо; BI -восстановительный газ; ОГ - отходяший газ; Т - топливо, У - уголь

Просушенный шлак

Восстановительный газ

Мелка» пыль I из отстойника "lllf

Колошниковый газ

Металлизированные
g5*s~. окатыши

/у к" ... - *&■

Подрешетный продукт

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: