Будова доменної печі

Підготовка залізних руд до плавлення

Флюси

Флюсом називається матеріал, що утворює легкоплавку речовину з тугоплавких золи палива й пустої породи руд. Отримана речовина — шлак. Водночас флюси можуть знижувати кількість шкідливих домішок у металі. Густина шлаку менша від густини металу, в зв'язку з чим шлак спливає на поверхню металу й захищає його від атмосфери печі. Щоб уникнути взаємодії шлаку з футерівкою печі, в кислі печі вводять кислі флюси, а в основні печі — основні флюси. До кислих флюсів належить кварцевий пісок, в основі якого SiО₂, до основних — вапняк СаСО₃, або доломітизований вапняк, що містить СаСО₃ і MgCО₃. Здебільшого пуста порода руд має надлишок SiО₂. Тому для утворення шлаку додають основний флюс. Найкращі за складом запаси вапняків є в Донбасі й у Криму.

Техніко-економічні показники роботи доменної печі значною мірою залежать від складу залізної руди. Тому попередньо її спеціально обробляють, щоб підвищити вміст заліза й досягнути однорідності за хімічним складом. Для цього застосовують: подрібнення, просіювання, збагачення та грудкування.

Руду подрібнюють на грудки потрібної величини на спеціальних дробарках різних конструкцій. Процес енергомісткий, отже, й дорогий.

Після подрібнення руду просіюють або осаджують у воді, щоб розділити її на різні фракції за розмірами грудок. Для виплавляння у доменній печі розмір грудок становить 10... 80 мм, для агломерації — 5...8 мм, для магнітного збагачення — 0,1 мм.

Збагачують руду (на вміст заліза) шляхом промивання, магнітної сепарації тощо.

Промивання сильним струменем води відокремлює від руди частинки піску й глини, так що частка заліза зростає на 2...З %.

Магнітна сепарація — головний спосіб збагачення залізних руд. Вона зводиться до притягування електромагнітом із тонко подрібненої руди частинок, які мають магнітні властивості, й подальшого їх відокремлення від пустої породи.

Агломерація полягає в спіканні дрібних частинок руди, флюсу та коксу при температурі 1300...1500 °С на агломераційних машинах, під час якого пуста порода руди й флюс у вигляді вапняку частково розплавляються, виділяються шкідливі домішки (сірка, арсен), розкладаються карбонати й утворюються шматки пористого офлюсованого матеріалу — агломерату. Під час цього руда частково відновлюється до Fe₃О₄і незначною мірою — до FeO.

Грудкування застосовують, щоб отримати грудки завбільшки 5...40 мм зі зволоженої тонкорозмеленої суміші залізної руди, флюсу й твердого палива в спеціальному пристрої, що обертається. Для кращого злипання між собою частинок суміші додають незначну кількість (1...2 %) високоякісної глини — бентоніту. Грудки висушують і обпалюють при 1200...1300 °С з метою надання їм високої міцності й пористості. Порівняно з агломератом, грудки міцніші й тому менше руйнуються під час транспортування.

Використання агломерату й грудок для виплавляння чавуну дає змогу уникнути подачі в доменну піч флюсу, підвищує її продуктивність і зменшує витрати коксу.

Доменна піч є шахтною піччю безперервної дії і використовується для виплавляння чавуну. Вона має сталевий кожух 5 (рисунок 1), викладений зсередини футерівкою 6 переважно з шамотної цегли. Робочий простір печі складається з колошника 9, шахти 4, розпару 3, заплечиків 12 і горна 13.

Рисунок 1 Схема конструкції (а) і профіль (б) доменної печі: 1 — жолоб для чавуну; 2 — фурма; 3 — розпар; 4 — шахта; 5 — кожух; 6 — футерівка; 7 — великий конус; 8 — газовивідна труба; 9 — колошник; 10 - чаша;

11 — малий конус; 12 — заплечики; 13 — горно; 14 — жолоб для шлаку

Колошник 9 — це верхня частина доменної печі. Він має засипний апарат для завантаження шихти та газовивідні труби 8, що відводять з печі доменний газ. Засипний апарат складається з чаші 10, малого конуса 11 і великого конуса 7. Шихтові матеріали (офлюсований агломерат, кокс та ін.) подають у засипну чашу. Під час опускання малого конуса вони зсипаються на великий конус. Великий конус опускається, коли малий конус закритий, і шихтові матеріали потрапляють у шахту. Неодночасне відкривання конусів запобігає виходу газів із печі в атмосферу.

Шахта має вигляд зрізаного конуса, повернутого великою основою вниз, що полегшує вільне опускання шихтових матеріалів. У шахті йде теплообмін між гарячим газом, що рухається вгору, і шихтовими матеріалами, що опускаються вниз. Під час цього залізо відновлюється, навуглецьовується та плавиться.

Розпар3 — найширша частина печі, де плавиться пуста порода руд і частина флюсу, утворюючи шлак, а в твердому стані залишається кокс і решта флюсу.

Заплечики 12 мають форму зрізаного конуса, повернутого великою основою вгору. Така форма пов'язана зі зменшенням об'єму матеріалів внаслідок переходу їх у рідкий стан.

Між заплечиками й горном рівномірно розташовані по колу охолоджувані водою мідні труби— фурми 2, крізь які подається у простір печі під тиском до 0,25 МПа гаряче повітря, необхідне для горіння палива. Нагріте повітря зменшує витрату палива й інтенсифікує доменний процес.

Горно13має форму циліндра. У верхній його частині згоряє паливо, у нижній — закінчується утворення шлаку й нагромаджується рідкий чавун і шлак. Чавун періодично випускають по жолобу 1 в міру його нагромадження в горні, а шлак випускають по жолобу 14.

Висота печі більш ніж утричі перевищує її діаметр, завдяки чому тепловий коефіцієнт корисної дії печі сягає 85 %. Для підвищення тривкості футерівки її охолоджують водою, що циркулює в холодильниках.

До допоміжних агрегатів доменної печі належать транспортні засоби: для шихтових матеріалів, чавуну і шлаку, а також бункери, вагони-ваги, повітронагрівачі тощо.

Шихтові матеріали надходять на рудний двір, звідки їх подають вагоном-вагою в бункер, а з бункера — у скіпову вагонетку. Вагонетка рухається по рейках і перекидається над засипним апаратом доменної печі. Тепер вагонетку замінюють транспортером безперервної дії.

Повітронагрівач — це теплообмінний апарат циліндричної форми заввишки 40 м. Він складається зі сталевого кожуха, викладеного вогнетривкою цеглою.

Доменна піч має три-чотири повітронагрівачі.

У сучасних доменних печах повітря, що подається у фурми, збагачують киснем до 30 %. У печах поряд з коксом використовують природний газ і кам'яновугільний порошок. Надмірне збагачення дуття киснем економічно невиправдане.

Розплавлений чавун і шлак розливають у ковші — чавуновози і шлаковози, які рухаються по залізничних рейках.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Залізні та марганцеві руди	\|	Доменний процес

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.015 сек.