Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Загальні відомості про виробництво чавуну.

Заняття 6

Руди і металургійні процеси

Руди — це гірські породи, які складаються з хімічних сполук металів і пустої породи. Рудою називають лише ту гірську породу, яку доцільно переробляти з метою одержання металу. Чим більше металу містить руда, тим вона багатша. Залізні руди промислового значення мають заліза від 25 до 70%.

Залізна руда складається головним чином з окислів заліза і пустої породи (кремнезему SiO₂, глинозему А1₂O₃, СаО та ін.). В залізній руді часто трапляються шкідливі домішки — сірка і фосфор, а також корисні метали — марганець, хром, ванадій та ін.

Класифікація залізних руд. Залежно від стану, в якому знаходиться залізо, залізні руди поділяють на чотири види: магнітний залізняк, червоний залізняк, бурий залізняк і шпатовий залізняк.

Магнітний залізняк (магнетит) містить 45…65% заліза у вигляді магнітного окису Fе₃0₄. В чистому стані (без пустої породи) магнетит має заліза 72,4%, Це руда чорного кольору; вона має магнітні властивості. Магнітний залізняк містить мало фосфору і сірки. Найбільші родовища магнітного залізняку в СРСР на Уралі (гори: Магнітна, Висока, Благодать), в Сибіру (Кошунівськt і Соколовсько-Сорбайське), на Кавказі та на Півночі (Олtнєгірськ).

Червоний залізняк (гематит) — мінерал червоного кольору, містить 50…60% заліза у вигляді безводного окису Fе₂0₃.

Найбільші родовища — Криворіжжя, Курська магнітна аномалія, Нижнє-Ангарськ.

Бурий залізняк містить 30…60% заліза, яке знаходиться у вигляді водного окису 2Fе₂0₃*3Н₂0. Родовища бурих залізняків: Алапаєвське (Урал), Керченське. Липецькс, Тульське та Аятське (Кустанайський басейн).

Шпатовий залізняк містить 30…40% заліза у вигляді вуглезалізної солі FеСO₃. Родовище є на Уралі (Бакальськс і Зо- лотовустівське).

Для виплавки спеціальних чавунів і феросплавів використовують марганцеві та комплексні руди.

З марганцевих руд виплавляють чавуни з підвищеним вмістом марганцю, а також феромарганець, тобто сплав заліза і марганцю. Феромарганець застосовують при виробництві спеціальних сталей з високим вмістом марганцю (до 14%).

Найважливіші родовища марганцевих руд — це Нікопольське, Чіатурське (Кавказ) і Ачинське (Сибір).

Комплексні руди звичайно поряд з залізом містять хром, нікель, титан і ванадій. З цих руд виплавляють феросплави.

Металургійні процеси. Процеси виділення металів із руд називають металургійними. У промисловості застосовують два види металургійних процесів: пірометалургійний і гідрометалургійний.

Пірометалургійний (або вогневий) процес полягає в нагріванні руди до розплавлений і виділенні металів в рідкому стані.

Гідрометалургійний процес (гідро - вода) полягає в розчиненні руди в розчинах і виділенні металів шляхом електролізу. Цей процес застосовують лише для виділення міді із окислених руд, а також дорогоцінних металів з комплексних руд.

Основним в металургійній промисловості є пірометалургійний процес, за допомогою якого одержують з руди чавун, а з чавуну сталь. Цей процес застосовують як основний і при виробництві міді (до 80% міді виробляють за пірометалургійним процесом).

Вихідні матеріали. Для одержання пірометалургійним способом чавуну потрібні такі вихідні матеріали: 1) залізна руда; 2) паливо; 3) флюси. Крім того, щоб забезпечити високу температуру, яка необхідна при цьому, потрібно мати гаряче повітря для дуття і вогнетривкі матеріали, якими футерують зсередини доменну піч, повітропідігрівники тощо.

Металургійне паливо і флюси

В металургії застосовують такі види палива:

1) для виробництва чавуну в доменних печах – кам'яновугільний кокс і природний газ;

2) для виробництва сталі з чавуну в мартенівських печах – доменний, природний і коксовий газ, а іноді рідке паливо – мазут.

Металургійне паливо повинно відповідати таким вимогам:

ü мати високу теплотворну здатність;

ü мати невисоку зольність і мінімальний вміст шкідливих домішок - сірки і фосфору;

ü тверде паливо для доменних печей повинно бути досить міцним і пористим щоб при завантаженні в доменну піч не роздрібнювалось і добре пропускало повітря для горіння.

Основним паливом для доменних печей є кам’яновугільний кокс. Він задовольняє всі вимоги: має високу теплотворну здатність, міцний і пористий, в ньому мало золи і шкідливих домішок (SіР).

Кам’яновугільний кокс виробляють із коксівного вугілля в спеціальних коксових печах (батареях), нагріваючи його до 1000…1100°С без доступу повітря протягом 12…18 годин.

Теплотворна здатність коксу 6500…7500 ккал/кг. На 1 т виплавленого чавуну витрачається 600…800 кг коксу.

Застосування в доменних печах разом з коксом природного газу зменшує витрату коксу на 15..20% і збільшує продуктивність печей на 5…10%. Природний газ – дуже дешеве і висококалорійне паливо з теплотворною здатністю 7000…8000 ккал/кг.

Флюси (або плавні) – мінеральні речовини, призначені для зниження температури плавлення пустої породи. Вони, сплавлюючись з пустою породою і золою, утворюють шлаки. Флюси також вилучають з руди шкідливі домішки – сірку і фосфор, щоб вони не потрапляли в чавун.

Залежно від хімічного складу пустої породи, руди і золи застосовують флюси кислі або основні.

Пустою породою залізних руд звичайно буває кремнезем (SіО₂); щоб утворити легкоплавкий шлак, в доменну ніч треба завантажувати основні флюси – вапняк (СаСО₃) або доломіт (СаСО₃-МgСО₃). Якщо в руді багато основних окислів і мало кремнезему, тоді завантажують кремнисто-глиноземисті флюси. Кількість тих або інших флюсів визначають розрахунками, виходячи з того, який хімічний склад пустої породи. В середньому на 1 т чавуну дають 300…500 кг флюсів.

Флюси, сплавлені з пустою породою і золою, утворюють шлаки. Шлак має майже в 2 рази менту питому вагу, а тому рідкий шлак відстоюється над рідким чавуном і періодично випускається з доменної печі через спеціальний отвір, який зветься шлаковою льоткою.

12 3 4 Следующая ⇒