ИТС 26-2017 Производство чугуна, стали и ферросплавов

     2.3.1 Общая характеристика технологии доменной плавки

Доменная печь представляет собой печь шахтного типа, предназначенная для получения металла из железосодержащей шихты и кокса. По высоте доменная печь состоит из нескольких частей, в которых шихтовые материалы проходят последовательно стадии нагрева, восстановления оксидов металлов и плавления с получением продуктов плавки - чугуна и шлака. На колошнике доменной печи специальным загрузочным устройством железорудное сырье, флюсы и кокс распределяются определённым образом по окружности и радиусу печи. В шахте происходит нагрев шихтовых материалов и начинается восстановление оксидов металлов. В распаре и заплечиках практически заканчивается восстановление оксидов железа, и образуются жидкие продукты плавки, которые стекают в горн доменной печи. В горнодоменной печи происходит разделение чугуна и шлака по их удельному весу, а также завершаются процессы восстановления оксидов металлов из жидкого шлака углеродом кокса, заполняющего горн печи.

Доменная печь работает по принципу противотока (см. рисунок 2.25). В горн печи через воздушные фурмы подают дутье с температурой 1000°C-1400°C, активно горит кокс, температура в фурменном очаге достигает 1900°C-2300°C, поднимающийся к верху печи горячий восстановительный газ с высоким содержанием окиси углерода (CO) и водорода () нагревает и расплавляет опускающиеся железорудные материалы, восстанавливает из рудной части оксиды железа до металла. Температура колошникового газа составляет 110°C-300°C. Образующиеся жидкие металл и шлак стекают по коксовой насадке в горн печи. В горне печи при температуре 1500°C-1600°C оксиды шлака FeO, MnO, , и другие восстанавливаются углеродом кокса. Накопленные в горне чугун и шлак периодически удаляют через чугунную летку во время выпусков по установленному графику. На место выгорающего у фурм кокса и опускающихся в горн жидких расплавов поступают новые порции рудного сырья и кокса, непрерывно загружаемых загрузочным устройством на колошнике печи.

     
Рисунок 2.25 - Принципиальная технологическая схема работы доменной печи [52]

Передельный чугун с содержанием кремния 0,4%-1,2% используют для выплавки стали, а литейный с кремнием свыше 1,2% поставляют на машиностроительные предприятия. При выплавке ванадийсодержащего чугуна на титаномагнетитовой шихте содержание кремния стараются держать около 0,2%-0,3%, для ограничения восстановления титана в чугун. При азотсодержащем воздушном дутье образуются очень мелкие карбиды и нитриды титана, называемые гренали, которые не растворяются в чугуне и скапливаются между чугуном и шлаком, затрудняя отработку шлака на выпуске чугуна.

Вредными примесями в чугуне считаются фосфор и сера, причем при доменной восстановительной плавке удалить фосфор из чугуна невозможно. Серу удаляют повышением основности конечного шлака. Способствует удалению серы повышение содержания кремния в чугуне.

Шлак используют для производства строительных материалов и шлакопортландцемента. Побочной продукцией является колошниковый газ, который применяется для нагрева дутья в воздухонагревателях, основная часть которого подается в газовую сеть предприятия. Отходами производства являются скрап литейного двора, уловленная в сухом пылеуловителе колошниковая пыль, шламы системы мокрой очистки доменного газа. Пыль, уловленная в системе мокрой газоочистки, подается в виде шлама в специальные бассейны-отстойники, где шлам сгущается и откачивается со дна сгустителя, очищенная вода поступает в оборотный цикл водоснабжения. Шламы системы мокрой газоочистки доменного процесса содержат повышенное количество цинка и щелочей, поэтому могут иметь ограниченное применение в рециклинге. Как правило, этот шлам выводится из оборота и размещается либо в прудах-отстойниках, либо в шламохранилищах.

Технологический процесс производства чугуна в доменной печи, схематично представленный на рисунке 2.26, осуществляется в сложном комплексе агрегатов и оборудования, который включает:

- рудный двор с кранами-перегружателями для разгрузки и усреднения сырья;

- шихтовое отделение с бункерами для загружаемых в печь материалов;

- воздухонагреватели для нагрева дутья до 1000°C-1200°C (до 1400°C на ВНК);

- доменную печь с механизмами загрузки сырья и выдачи продуктов плавки;

- системы газоочистки;

- установки обработки шлака (придоменную грануляцию шлака или находящееся в отдалении от доменного цеха отделение по переработке шлака для получения щебня, граншлака или другой продукции);

- разливочные машины для разливки товарного чугуна.

     
Рисунок 2.26 - Технологическая схема производства чугуна в доменной печи, видов и мест выделения эмиссий

Технологические операции процесса выплавки чугуна, как видно из рисунка 2.26, сопряжены с эмиссиями загрязняющих веществ. Использование сухих материалов (кокса, агломерата, окатышей, железных руд, флюсов или их заменителей), обладающих к тому же абразивными свойствами, приводит к выделению пыли в местах перегрузок, при отсеве мелочи на грохотах, при наборе материалов в весовую воронку в шихтовом отделении. При выпуске чугуна происходит активное выделение графитовой спели из чугуна и окисление струи металла. При охлаждении шлака водо* из него выделяется , образующийся при взаимодействии сульфида кальция шлака с водой или влагой воздуха:

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

.

При нагреве дутья в доменных воздухонагревателях образуются дымовые газы с характерным для них составом в виде оксидов азота, оксида углерода, оксида серы.