Спосіб доменної плавки

Винахід належить до чорної металургії і може бути використаний при виплавці чавуну у доменній печі. Відомий спосіб доменної плавки, за яким у печі, що працює на комбінованому дутті з вдуванням природного газу, використовують офлюсований агломерат і низько основні окатиші. Для офлюсування пустої породи використовують вапняк (Експрес-інформація інституту «Черметінформація», 1975, серія 4, вип.5. Дослідні плавки 1-4). Недолік цього способу полягає у тому, що використання вапняку вимагає додаткової витрати тепла у доменній печі на розкладання карбонатів і реакцію взаємодії СO2, що утворюється, з вуглецем коксу, що приводить до збільшення його витрати. Відомий спосіб доменної плавки, прийнятий нами за прототип, за яким на печі, що працює за таких же умов, витрату флюсу регулюють у залежності від частки окатишів у шихті і основності шлаку. Як флюс використовують вапняк і конверторний шлак (Експрес-інформація інституту «Черметінформація», 1975, серія 4, вип.5. Дослідні плавки 5-6). Збільшення частки окатишів у ши хті вимагає підвищення витрати вапняку, що приводить до погіршення ефективності використання природного газу. Це пов'язане з прискорюючим впливом водню, що утворюється у горновому газі, на реакцію взаємодії С02 вапняку з вуглецем коксу і підвищенням частки діоксиду вуглецю, що прореагував. Заміна частини сирого вапняку конверторним шлаком приведе до підвищення коефіцієнта заміни коксу природним газом. Недолік цього способу - у неповній заміні вапняку і зниженні тому ефекту від такої заміни. Крім того, використання конверторного шлаку приводить до збільшення виходу доменного шлаку, а також до підвищення вмісту фосфор у у чавуні і витрати тепла на його відновлення, що супроводжується збільшенням витрати коксу. У основу винаходу поставлена задача - удосконалити спосіб доменної плавки для зменшення витрати коксу шля хом зміни виду і складу флюсу. Поставлена задача досягається завдяки тому, що у способі доменної плавки, що включає завантаження залізорудних матеріалів (агломерату і окатишів), а також флюсу при використанні комбінованого дуття з вдуванням природного газу, як флюс подають кускове вапно, випалене при високій температурі (1000°С і вище), у кількості 15-135кг/т чавуну. Нові порівняно з прототипом ознаки винаходу: а) як флюс використовують кускове вапно, випалене при максимальній за технологією випалу температурі (1000°С і вище); б) кускове вапно подають у кількості 15-135кг/т чавун у. Суть винаходу полягає у тому, що при подачі у доменну піч випаленого вапна зменшується витрата тепла на дисоціацію карбонатів і реакцію СO2+С=2CO2, що приводить до зниження витрати коксу. Щоб уникнути руйнування шматків вапна в результаті гідратації за час від вивантаження з випалювальної печі до завантаження у доменну піч, використовують вапно, випалене при максимально можливій (за технологією випалу) температурі (1000°С і вище). Кількість завантажуваного у доменну піч вапна вибрана експериментальним шляхом. Верхня границя належить до випадку використання у ши хті 100% окатишів. Витрата вапняку залежить також від ступені випалу і вмісту в ній СаО. Нижня границя витрати випаленого вапна складає 15кг/т чавун у. Використання вапна у менших кількостях нераціональне у зв'язку з низьким ефектом по економії коксу і збільшенням тривалості перебування вапна у бункерах доменного цеху з утворенням пилу у підбункерному приміщенні у результаті його гідратації. У практиці доменного виробництва досліди заміни вапняку вапном проводилися неодноразово. Академік М.А.Павлов спільно з співробітниками проводив дослідні плавки у кінці XIX століття на Чорно-Холуницькому і Климковському заводах при роботі печей маленького об'єму на непідготовлених сирих рудах і деревному вугіллі з високими питомими витратами вугілля і флюсу. На печах Чорно-Холуницького заводу з більш високою витратою була одержана значна економія деревного вугілля від використання вапна (9-11 %). Аналогічні результати були одержані при використанні вапна замість вапняку при роботі доменних печей у Англії (Клівлендський округ) і Чехословаччині (Кладно) на коксі (див. М.А.Павлов. Металургія чавуну, Ч.п., М. «Металургвидат», 1949, с.543-544; А.П.Любан. Аналіз явищ доменного процесу. М, « Металургвидат», 1962, с.106-109). З того часу умови роботи доменних печей значно змінилися. У шихті замість сирої руди використовують офлюсовані матеріали - агломерат і окатиші зі значно меншим вмістом дрібняка. Підвищилася температура дуття від 150-400°С до 1000-1350°С, суттєво знизився вихід шлаку і витрата флюсу. Використовують комбіноване дуття зі збагаченням його киснем і використанням додаткового палива (природний газ, мазут, пиловугільне паливо). Все це привело до значного скорочення витрати коксу. Тому як аналог і прототип вибрані способи роботи доменних печей у сучасних умовах. При заміні вапняка вапном (порівняно з вищенаведеними прикладами) слід враховувати особливості те хнології доменної плавки (вплив природного газу на дисоціацію карбонатів і реакцію СO2 з вуглецем коксу, а також підвищення ефективності використання природного газу і окатишів зниженої основності у ши хті у результаті виведення вапняку). Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю всіх суттєви х ознаків винаходу і технічним результатом зниженням витрати коксу - підтверджують наведені нижче приклади використання способу, що заявляється. Приклади конкретного здійснення пропонованого способу доменної плавки з використанням кускового вапна для умов роботи доменної печі МК «Азовсталь» наведені у таблиці у порівнянні зі звичайними режимами плавки з використанням вапняку. Піч виплавляє переробний чавун з шихти, що складається з офлюсованого агломерату і низько основних окатишів на дутті, збагаченому киснем до 25,39%, з вдуванням природного газу 99м 3/т. При частці окатишів 49,5% і витраті вапняку 101,1кг/т витрата коксу склала 583,8кг/т, а продуктивність прийнята за 100% (приклад 3). Подача кускового вапна 65,2кг/т замість вапняку (приклад 4) без зміни порядку і системи завантаження приведе до зменшення витрати коксу на 26,1кг/т, собівартості чавун у на 1,79грн/т при ціні коксу 345,0грн/т (без урахування умовно-постійних витрат) і росту продуктивності на 4,5%. Основність шлаку не змінилася і склала 1,26 (за CaO/SiO2). При підвищенні частки окатишів до 100% для підтримки необхідної основності шлаку і забезпечення належної десульфурації чавун у витрату вапна збільшують до 135кг/т (приклад 2). При роботі на звичайному режимі для цього вимагається вапняк - 209кг/т (приклад 1). Перехід з вапняка на вапно супроводжується економією коксу 54,9кг/т, зниженням собівартості чавун у (без урахування умовно-постійних витрат) на 3,62грн/т і підвищенням продуктивності з 100,5 до 109,8%. При зниженні частки окатишів до 10% і нижче, необхідну для одержання кондиційного чавуну витрату вапна зменшують до 15кг/т (приклад 6). Знижується також ефект від його використання замість вапняку (приклад 5), витрата якого склала 23,2кг/т. Економія коксу зменшилась до 6кг/т, собівартість чавуну знизилась тільки на 0,37грн/т (без урахування умовно-постійних витрат), а продуктивність виросла порівняно з прикладом 5 на 1,0%. При порівнянні прикладів 1 і 3 можна оцінити ефект від збільшення частки окатишів СєвГЗК від 49,5% до 100% при використанні вапняка як флюса. Таблиця Показники роботи доменної печі при заміні вапняку кусковим вапном Назва показника 1 Приклади здійснення 2 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 209,1 Витрата вапняку 3 101,1 23,2 Продовження таблиці 1 2 Вміст заліза у ши хті без коксу і CO2 флюсу Ціна флюсу, грн/т 135,0 65,2 15,0 539,7 583,8 557,7 582,7 576,7 9,24 4,47 1,03 1748,0 937,5 937,5 205,0 205,0 100,0 100,0 49,5 49,5 9,9 9,9 56,20 56,20 53,05 53,05 49,95 49,95 21,0 Частка окатишів у рудній ши хті, % 7 1748,0 Витрата окатишів, кг/т 6 Економія коксу, % 5 594,6 Витрата сухого коксу, кг/т 4 Витрата вапна, кг/т 3 146,0 21,0 146,0 21,0 146,0 Зменшення собівартості чавун у, грн/т Об'ємна частка O2 у дутті, % 3,62 1,79 0,37 25,39 25,39 25,39 25,39 25,39 25,39 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 100,5 109,8 100,0 104,5 97,7 98,7 3 Витрата природного газу, м /т чавун у Продуктивність, % Його витрата збільшиться від 101,1 до 209кг/т. Витрата коксу зміниться з двох причин - від збільшення витрати вапняку на 107,9кг/т і від підви щення вмісту заліза у ши хті на 3,15%. У даному випадку несприятливий вплив вапняку переважав і витрата коксу збільшилася на 10,8кг/т. Якщо прийняти, що при введенні 1748937,5=810,5кг/т окатишів (ціна 141,15грн./т) зменшується витрата агломерату ЮГЗК (ціна 134,43) на 810,5* 0,599/0,546=889,2кг/т, де 0,599 і 0,546 - частки заліза в окатишах і агломераті, то не дивлячись на зменшення витрат на залізорудну ши хту, собівартість чавун у в результаті зміни всіх факторів збільшилась на 0,74грн./т (з урахуванням умовно-постійних витрат). При виведенні вапняку зменшились витрати тепла на дисоціацію карбонитів і реакцію СО2 з вуглецем коксу і тому ефект від використання окатишів у ши хті виріс (див. приклади 2 і 4). Витрата коксу знизилася на 557,7-539,7=18,0кг/т. Продуктивність печі збільшилась на 5,3%. Собівартість чавун у знизилась на 2,17грн./т (з урахуванням умовно-постійних витрат). З представлених прикладів видно, що при роботі за пропонованим способом з заміною вапняку кусковим вапном збільшується продуктивність печі і знижуються витрата коксу і собівартість чавун у в результаті зменшення витрат тепла на дисоціацію карбонатів і реакцію взаємодії СО2 з вуглецем коксу. Додатково можна розраховувати на підвищення ефективності використання у ши хті окатишів.