Спосіб промивки горна доменної печі

Винахід належить до чорної металургії, зокрема до способів систематичної промивки горна доменної печі. Відомий спосіб промивки горна, за яким високозакисний агломерат (промивочний матеріал) з масовою часткою FeO від 30 до 50% і Fезаг.=57,7% вводять у шихту періодично через 30-60 випусків чавуну у кількості 0,30,6 об'єму горна, що складає 140-230т агломерату за одну промивку (а.с. СРСР №1161350, кл. С21В5/00, 1983). Недолік цього способу промивки горна у тому, що через велику кількість промивочного матеріалу, що подається у піч між двома суміжними випусками, безпосередньо під час промивки одержують чавун, некондиційний за вмістом сірки. Це пов'язане як зі зниженням температури чавуну, так і з низькою основністю промивочного матеріалу - 0,6-0,8. Шлак, що утворюється з робочих і промивочних подач між випусками чавуну навіть при нормальному тепловому стані печі не може забезпечити належну десульфурацію чавун у. Відомий спосіб промивки горна доменної печі, згідно якому як промивочний матеріал використовують зварювальний шлак після подачі 10-15т коксу у вигляді пижа. Зварювальний шлак завантажують у піч з навантаженням 1,2-1,7т/т коксу. Цикл промивки повторюють через 9-11 подач 3-4 рази. Кількість зварювального шлаку за один цикл складає 12,0-25,4т, а за 4 цикли - 48-102т. (Виробництво чавуну. Те хнологічна інструкція ТІ 232-І-99, ВАТ "МК "Азовсталь", п.9.10.5б, с.77). Через те що основність зварювального шлаку низька - 0,05-0,25, а вміст FeO - підвищений, то при великій кількості промивочного матеріалу шлак, що утворюється під час промивки, не може забезпечити належну десульфурацію чавун у. У період промивки на випусках одержують некондиційний за сіркою чавун. Найбільш близьким за технічною сутністю і результатом, що досягається, є такий спосіб промивки горна доменної печі. Зварювальний шлак у кількості 60-120т завантажують у осьову зону колошника. Промивку горна здійснюють 1 раз на добу. При заданій періодичності промивок частка промивочної шихти у загальній масі залізорудних матеріалів складає 1,5-3,0%. (Режим промивки горна доменних печей, Г.А. Цимбал, A.C. Романенко, А.П. Монарщук та ін.. Чорна металургія, 1991, №11, с.66-69). Для покращення знесірчення чавуну збільшують нагрів чавуну і основність шлаку. З цією метою за 10-12 подач до початку промивки завантажують додатковий кокс у вигляді холостих подач з розрахунку 200-300кг/т зварювального шлаку. За рахунок холостих подач збільшується вміст кремнію на 0,15-0,20% і зростає основність шлаку на 0,03-0,05 одиниць. У наведених прикладах здійснення способу частка промивочної шихти складала 0,36-0,43% і не перевищувала 1,74%, тобто була на рівні нижньої границі і меншою. При цьому одержували більш чистий за сіркою чавун. Однак, збільшення витрати промивочного матеріалу до 3% від загальної маси завантажуваних матеріалів, тобто до 120т і ви ще, при безперервному завантаженні приведе до зниження середньої основності шлаку і одержання на випуску високосірчистого чавуну. У основу винаходу поставлена задача - удосконалити спосіб промивки горна доменної печі шляхом зміни режиму промивки, що дозволить одержати середню основність шлаку на рівні, що забезпечує при ефективній промивці горна виплавку кондиційного за сіркою чавуну. Поставлена задача досягається завдяки тому, що у способі промивки доменної печі, що включає періодичне завантаження до рудної частини промивочних матеріалів у кількості 1,5-3,0% загальної маси шихти і їх проплавку, промивочні матеріали вводять у ши хту порціями між суміжними випусками чавуну, причому масу кожної порції визначають за залежністю: 0,02M £ G £ M /(1 - N ) , де CaOn + MgO n - в(SiO2n - Ln ´ 2,14 / Si / ) N= Ир СаОр + MgO p - вSiO 2p ; (І) G - маса промивочного матеріалу або суміші матеріалів, т; M - маса шихтових матеріалів, що загр ужаються у піч між суміжними випусками чавун у, т; N - співвідношення вільних основних оксидів у промивочній і робочій шихті; СаОn, MgO n, SiO2n , CaOp, MgO p, SiO2р - частка оксидів у промивочному матеріалі і у робочій шихті, т/т матеріалу; Ln - ви хід чавун у з промивочного матеріалу, т/т; / Si / - масова частка кремнію у чавуні, т/т; в - основність шлаку, що вимагається для одержання кондиційного за сіркою чавуну; Ир - кількість шлакоутворюючих з робочої шихти (відношення виходу шлаку до витрати шихти, т/т шихти. Як промивочний матеріал використовують зварювальний шлак, залізну руду, високозакисний агломерат. Для підвищення ефективності промивок одночасно з промивочним матеріалом вводять вапняк і/або карбонатну марганцеву руду. Нові, порівняно з прототипом, ознаки винаходу: 1. Промивочний матеріал вводять у ши хту порціями; 2. Одну порцію промивочного матеріалу подають у доменну піч у період між суміжними випусками чавуну; 3. Масу однієї порції промивочного матеріалу визначають за залежністю; 4. Для підвищення ефективності промивок одночасно з промивочним матеріалом у піч вводять вапняк і/або карбонатну марганцеву руду. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю всіх суттєви х ознак винаходу, що заявляється і технічним результатом, що досягається, одержаним у період промивки кондиційного за сіркою чавун у підтверджується наведеними нижче прикладами здійснення способу промивки. Приклади здійснення способу промивки, що заявляється, приведені стосовно доменної печі комбінату «Азовсталь». Піч виплавляє переробний чавун з агломерату і окатишів при 12 випусках чавуну на добу. Продуктивність печі складає 2752т/добу, ви хід шлаку - 0,4367т/т, ви трата ши хтови х матеріалів 1,792т/т чавуну. За один випуск наливається 2752:12=229,33т чавуну і 229,33´0,4367=100,1т шлаку. За проміжок часу між двома випусками завантажується 229,33´1,792=411т залізорудних матеріалів. Кількість шлакоутворюючих ( ) складає 100,1:411=0,2435т/т шихтових матеріалів. На печі проводяться профілактичні промивки горна для звільнення його від коксового сміття і розчинення шлакових конгломератів. Приклад 1. Промивка горна зварювальним шлаком (табл.1). Хімічний склад матеріалів: Таблиця 1 SiO2 Зварювальний шлак Кокс Суміш зварювального шлаку і коксу Доменний шлак Аl2Оз CaO MgO CaO/SiO2 CaO + MgO SiO 2 L 18,66 1,57 1,02 1,04 0,055 0,110 0,6040 4,55 2,27 0,41 0,13 0,090 0,119 0,0326 15,84 1,71 0,90 0.86 0,056 0,111 0,4897 38,693 6,557 48,061 4,282 1,242 1,353 Виходячи з заявленої залежності для визначення маси однієї порції промивочного матеріалу маса зварювального шлаку і коксу складе від 8,2 до 20,2т, у т.ч. маса зварювального шлаку - 16,2т, коксу - 4,0т. Цю порцію зварювального шлаку можна завантажувати однією подачею. Нестача основних оксидів (CaO+MgO) у зварювальному шлаку - 0,1979т/т зварювального шлаку. Надлишок основних оксидів у робочій шихті - 0,00874т/т ши хти. Промивочний матеріал завантажують у піч після загрузки-завантаження 4-х т додаткового коксу і 6-7 робочих подач. Всього на промивку подають 1,63% зварювального шлаку від загальної маси залізорудних матеріалів за добу, тобто 2752´1,792´1,63:100=80,4т. При завантаженні 16,2т зварювального шлаку в одній порції вимагатиметься 5 порцій, причому кожну з них подають між суміжними випусками чавун у. Середній склад шлаку, що утворюється з промивочної і робочої шихти між двома випусками чавуну (табл. 2). Таблиця 2 SiO2 Аl2О 3 CaO MgO CaO/SiО2 40,22 6,65 46,40 4,29 1,154 CaO + MgO SiO 2 1,260 Коефіцієнт розподілу сірки між чавуном і шлаком за В.Г.Воскобойніковим складає 56, а вміст сірки у чавуні 0,042%, що укладається в межі, передбачені стандартом підприємства. Приклад 2. Промивка горна залізною рудою. (табл. 3). Хімічний склад матеріалів: Таблиця 3 0,009 CaO + MgO SiO 2 0,010 0,4997 0,013 0,015 0,3921 SiO2 Залізна руда Суміш залізної руди і коксу Аl2Оз CaO MgO CaO/SiO2 31,10 0,62 0,29 0,02 24,97 1,00 0,32 0,05 L Нестача основних оксидів (CaO+MgO) у залізній руді у зв'язку з її низькою основністю складає 0,3749т/т. Верхня межа витрати суміші за залежністю не повинна перевищувати 11,6т, у т.ч. залізної руди - 8,9т, коксу - 2,7т. При необхідності завантаження 80,1т (1,63%) залізної руди її подають по одній подачі між дев'ятьма випусками чавун у. Середній склад шлаку між двома суміжними випусками чавуну (див. табл. 4). Таблиця 4 SiO2 Аl2О 3 CaO MgO CaO/SiО2 40,32 6,48 46,67 4,15 1,157 CaO + MgO SiO 2 1,260 Коефіцієнт розподілу сірки між чавуном і шлаком складає 56,3, а вміст сірки у чавуні - 0,041%. Отже, при обмеженні витрати залізної руди величиною 8,9т, утворюється шлак, який забезпечує одержання кондиційного чавун у. Приклади 3 і 4. Промивка горна високозакисними агломератами (див. табл. 5). Хімічний склад матеріалів: Таблиця 5 0,6 0,8 CaO + MgO SiO 2 0,688 0,900 0,6203 0,6051 0,90 0,584 0,670 0,5793 0,96 0,783 0,876 0,5630 SiO2 Агломерат А4-1 Агломерат А4-2 Суміш А4-1 і коксу Суміш А4-2 і коксу Аl2Оз CaO MgO CaO/SiO2 10,88 10,70 0,76 0,77 6,53 8,61 0,96 1,02 10,44 0,87 6,10 10,27 0,87 8,04 L Недостача основних оксидів у агломератах нараховує відповідно - 0,04505 і 0,02176т/т агломерату. Високозакисний агломерат вводять у піч замість звичайного офлюсованого агломерату. Для попередження зниження основності шлаку, при виведенні агломерату, вводять вапняк, і за рахунок цього зберігають існуючий надмір основних оксидів - 0,00874т/т робочої шихти. Витрата сумішей агломерату та коксу за заявленою залежністю складає від 66,2 до 110,0т. У одній порції можна подавати 61,6 і 102,4т високозакисного агломерату відповідно. Без компенсації виведення офлюсованого агломерату вапняком можлива виплавка високосірчистого чавун у при промивці горна. Приклади 5 і 6. Промивка горна промивочними матеріалами з додаваннямвапняку і карбонатної марганцевої руди. Основність шлаків, що утворюються при їх проплавці, складає 0,9-1,1. Це забезпечує рідкорухомість і стійкість за в'язкістю шлаку і полегшує доступ оксидів заліза і марганцю до часток коксу, що зруйнувався, та сажистого вуглецю і розчинення утворених шлакових конгломератів. Хімічний склад сумішей (див. табл. 6). Таблиця 6 SiO2 Суміш зварювального шлаку і вапняку Суміш Fe-руди і карбонат Мn-р уди Суміш зварювального шлаку вапняку та коксу Суміш Fe-руди, карбонат Мn-р уди і коксу Аl2Оз CaO MgO CaO/SiO2 CaO + MgO SiO 2 L 13,41 1,26 13,85 0,91 1,033 1,1 0,4587 13,50 0,93 10,53 1,62 0,78 0,9 0,3088 11,83 1,44 11,46 0,77 0,969 1,034 0,3829 11,79 1,19 8,60 1,34 0,729 0,843 0,2560 Недостача основних оксидів у сумішах зварювального шлаку і вапняку основністю 1,1 складає - 0,0086, а у сумішах залізної руди і карбонатної марганцевої руди основністю 0,9-0,04003т/т суміші. Визначені за співвідношенням (І) кількості сумішей, складуть 144,2 і 70,7т при витратах зварювального шлаку 90,0т вапняку, 28,5т і коксу 25,7т у першому випадку і залізної руди 13,5т, карбонатної марганцевої руди 43,7т і коксу 13,5т у другому. Практикою проведення промивок марганцевмісними матеріалами встановлено, що максимальна їх кількість повинна бути достатньою для підвищення вмісту марганцю у чавуні до 2%, цьому відповідає витрата: 229,33(0,02 - 0,0217) GMn - ру ди = = 19,4т 0,2887 ´ 0,73 де 229,33 - кількість чавун у на випуску, т; 0,02 і 0,00217 - доля Μn у чавуні при використанні марганцевої руди у ши хті і без її використання; 0,2887 - доля Μn у марганцевій руді, т/т р уди; 0,73 - коефіцієнт переходу Μn у ча вун. Тому витрата суміші залізної і марганцевої руд і коксу у порції повинна складати не 70,7т, а 19,4/0,6178=31,4т, включаючи по 6,0т залізної руди і коксу. Перевірка знесірчуваної здібності показала, що шлаки забезпечують одержання кондиційного за сіркою чавун у.