Спосіб ведення доменної плавки

1. Спосіб ведення доменної плавки, що включає завантаження в доменну піч залізорудної частини шихти, коксу і як флюсу карбонатовмісного матеріалу, подачу гарячого комбінованого дуття, випускання чавуну і шлаку, який відрізняється тим, що як карбонатовмісний матеріал використо 3 11812 4 розкладається в доменній печі в області високих дить, що температура початку дисоціації вапняку температур - при 1000°С і більше (нижче 8 м від складає 910°С, а доломіту - 748°С. З дослідних рівня засипу). У результаті двооксид вуглецю, що вимірів температури по висоті доменної печі [див. виділяється при розкладанні вапняку, взаємодіє з книгу Ефименко Г.Г. и др. Металлургия чугуна. - К.: вуглецем коксу, що супроводжується витратою Выща шк. Головное издательство, 1988. С.194, високотемпературного тепла на цей процес, тобто рис.120] відомо, що початок процесу дисоціації додатковим спалюванням дефіцитного металурдля доломіту (з температурою початку дисоціації гійного коксу в повітряних фурмах. 748°С) відбувається на глибині від рівня засипу Задача корисної моделі - удосконалення відо1,5м, а для вапняку (з температурою початку димого способу ведення доменної плавки шляхом соціації 910°С) відповідно на глибині 7м. З цього застосування таких операцій, параметрів, матерівипливає, що кокс при температурі 910°С і більше алів і режимів, використання яких привело б до буде взаємодіяти з СО2 вапняку по реакції Будуаскорочення витрати коксу і підвищення продуктивра: ності доменної печі за рахунок обмеження розвитСО2+С=2СО із поглинанням теплоти ку ендотермічної реакції конверсії на 40-50% від Н=160Мдж об'єму двооксиду вуглецю, отриманого в результаРозрахунок константи рівноваги даної реакції ті проходження реакції дисоціації флюсу і за рахуКр: нок зменшення витрат високотемпературного тепLg Kp=-9001/T+9,28 ла на нагрівання і дисоціацію карбонатів флюсу. при температурі 910°С дорівнює 47,8 для вапПоставлена задача вирішується таким чином. няку, а для доломіту при температурі початку диУ відомому способі доменної плавки, що соціації 748°С дорівнює 2,8. З цього випливає, що включає завантаження в доменну піч залізорудної ендотермічна реакція взаємодії СО2, що виділився частини шихти, коксу, як флюсу карбонатовмісного з вапняку, з нагрітим вуглецем коксу буде мати матеріалу, подачу гарячого комбінованого дуття, більш високу швидкість і буде необоротною особвипускання чавуну і шлаку, відповідно до корисної ливо при великих фракціях вапняку. При застосумоделі, як карбонатовмісний матеріал використованні доломіту ендотермічна реакція взаємодії вують доломітизований вапняк і вапняк з розміром СО2, що виділився з доломіту, з нагрітим вуглецем фракцій від 5 до 25мм. При цьому витрату доломікоксу в температурному діапазоні 748-770°С не тизованого вапняку і вапняку на тонну чавуну вибуде відбуватися, а продукти дисоціації в повному значають виходячи з основності доменного шлаку об'ємі (СО2) підуть у колошниковий газ. Значною (CaO+MgO)\SiO2, підтримуваної в межах 1.15-1.45 мірою цьому буде сприяти швидкий прогрів кусків і вмісту MgO у шлаку від 6 до 10%. доломіту з розміром фракцій 5-25мм. Доломітизований вапняк і вапняк з розміром При використанні доломітизованого вапняку і фракцій від 5 до 25мм нагрівається шахтними гавапняку з розміром фракцій менше 5мм буде погізами до температури 750-950°С , достатньої для ршуватися газодинамічний режим стовпа шихти, завершення дисоціації карбонатів флюсу на глиунаслідок чого відбудеться перевитрата коксу і бині 1,5-8м від рівня засипу і на цій підставі витрападіння продуктивності печі, а при використанні ту металургійного коксу на тонну чавуну зменшудоломітизованого вапняку і вапняку з розміром ють пропорційно обмеженню розвитку фракцій більше 25мм буде спостерігатися перевиендотермічної реакції конверсії 40-50% об'єму трата коксу внаслідок інтенсифікації ендотермічної двооксиду вуглецю, отриманого в результаті прореакції взаємодії СО2 з нагрітим вуглецем коксу ходження реакції дисоціації доломітизованого вавідповідно до реакції Будуара. Як показали теплопняку і вапняку, і зменшенню витрати високотемтехнічні розрахунки, нагрівання кусків доломітизопературного тепла на нагрівання і дисоціацію ваного вапняку і вапняку з розміром еквівалентнокарбонатів флюсу. У зв'язку з наявністю в доломіго діаметра 25 і 60мм, при швидкості газу, тизованому вапняку доломіту MgCO3.CaCO3 з розприведеній до нормальних умов і рівній 1,5м/с, міром фракцій 5-25мм у порівнянні з кусковим вапкоефіцієнтові тепловіддачі шахтних газів при темняком з розміром фракцій від 80 до 150мм, пературі 800°С, рівним 0,71Вт/м2°С, теплопровідрозкладання карбонатів у ньому почне відбуватися ності вапняку 0,71Вт/м°С - час нагрівання до даної в діапазоні температур 600-800°С (переважно при температури дорівнює відповідно 479 і 1458с. При 748°С), тобто в області доменної печі, у якій не швидкості сходу шихти, рівній 0,0015м/с, ці куски відбувається ендотермічна реакція СО2+С=2СО флюсу з розміром фракції 25мм і 60мм пройдуть у (нижче на 1,5м від рівня засипу). шахті печі відстань 0,75 і 2,25м, відповідно, потраНа підставі законів термодинаміки це довоплять у зону більш високих температур, що приведиться в такий спосіб. де до витрат високотемпературного тепла, у райоРівняння дисоціації вапняку і доломіту lgPСО2 ні 1000°С і вище. З цього розрахунку видно, що за мають відповідно наступний вид: інших рівних умов розмір фракції карбонатів флюlgPCO2=7,54-8920/Т; су є визначальним і час нагрівання знаходиться в lgPCO2=6,27-6405/Т, прямій залежності від розміру фракції карбонатів де PCO2 - парціальний тиск двооксиду вуглецю, флюсу. кПа; Крім того, необхідною умовою застосування Т - температура газу, при якій відбувається запропонованого способу є зменшення питомої реакція Будуара, °К. витрати коксу, щодо витрати коксу згідно прототиПри PCO2, рівному 1 в обох випадках дозволяє пу, тому що при тій самій витраті коксу і застосувизначити температури початку реакції дисоціації ванні доломітизованого вапняку і вапняку з розміобох матеріалів (вапняку і доломіту); з цього вихором фракцій 5-25мм, замість великокускового 5 11812 6 вапняку, порушиться тепловий і газодинамічний тишів - 230кг/т чавуну (11,5%) і руди залізної 25кг/т режим доменної плавки, що визначає підвищення чавуну (1,2%). Як флюс завантажували звичайний нагрівання горна, тугий хід і, як наслідок, підвисанвапняк у кількості 110кг/т чавуну. Застосовувалася ня шихти. змішана чотирискипова система завантаження. Сутність пропонованого способу доменної Маса коксової подачі була рівною 8,7т при рудноплавки полягає в тому, що зі складу шихти вивому навантаженні 2,7т/т коксу, тобто в піч у подачу диться сирий великокусковий вапняк і його замізавантажувалося 24т залізорудних матеріалів (у няють доломітизованим вапняком і вапняком з кожен скіп - по 12т). Вапняк подавався в кожну розміром фракцій від 5 до 25мм. При цьому витраподачу в кількості 1,0т у другий рудний скіп. Оснота долотомізованого вапняку і вапняку на тонну вні показники роботи печі приведені в нижченавечавуну установлюють відповідно до основності деній таблиці в прикладі 1. доменного шлаку (CaO+MgO)/SiO2, підтримуваної Ведення доменної плавки згідно пропонованов межах від 1.15-1.45 і вмісту MgO у ньому від 6 до го способу. 10%, а витрату металургійного коксу на тонну чаУ доменну шихту замість сирого кускового вавуну зменшують пропорційно обмеженню розвитку пняку був уведений доломіитизо-ваний вапняк і ендотермічної реакції конверсії на 40-50% від вапняк, отримані з відходів доломітового виробниоб'єму двооксиду вуглецю, отриманого в результацтва з розміром фракцій 5-25мм в кількості в одній ті проходження реакції дисоціації доломітизованоподачі 1,0х1,2=1,2т. Витрату доломітизованого го вапняку і вапняку, і зменшенню витрат високовапняку і вапняку на тонну чавуну визначали витемпературного тепла на нагрівання і дисоціацію ходячи з основності доменного шлаку карбонатів флюсу. (CaO+MgO)/SiO2, підтримуваної в межах від 1.15Пропонований спосіб доменної плавки здійс1.45 і вмісту MgO у шлаку від 6 до 10%. Доломітинюється таким чином. У складі шихти, що заванзований вапняк і вапняк завантажували в кожну тажується в доменну піч, замість звичайного кусподачу в другий рудний скіп, інші параметри рекового вапняку подають доломітизований вапняк і жиму завантаження і дуття залишалися такими ж, вапняк з розміром фракцій 5-25мм у кількості, неяк і при використанні великокускового вапняку. У обхідній для одержання заданої основності 1,15базовому періоді виділяється СО2 при розкладенні 1,45 і виконання умови не перевищення вмісту в вапняку об'ємом 21,23м3 СО2 (зі співвідношення, доменному шлаку MgO від 6 до 10%. що на 100кг вапняку кількість СО2, що утворився, Доломітизований вапняк і вапняк з розміром складає 19,3м3). З цього об'єму 40-50% СО2 не фракцій від 5 до 25мм нагрівається шахтними гавступає у взаємодію з вуглецем коксу, що дорівзами до температури завершення дисоціації карнює: 21,23х(0,4-0,5)=(8,5-10,6)м3CО2. При застосубонатів флюсу 750-950°С на глибині 1,5-8м від ванні доломітизованого вапняку і вапняку з розмірівня засипу і на цій підставі витрата металургійром фракцій 5-25мм доломіт розкладається при ного коксу на тонну чавуну зменшують пропорційтемпературах 750-800°С і утворений при цьому но обмеженню розвитку ендотермічної реакції кондвооксид вуглецю не буде реагувати з вуглецем версії на 40-50% від об'єму двооксиду вуглецю, коксу. При розвитку реакції СО2+С=2СО на 1 моль отриманого в результаті проходження реакції диконвертованого СО2 затрачається 160МДж, а при соціації установленої витрати доломітизованого горінні вуглецю коксу до СО у кількості 1 моля вапняку і вапняку, і зменшенню витрат високотем(12кг С) виділяється тепло 110МДж, і при виклюпературного тепла на нагрівання і дисоціацію карченні одного моля СО2 (22,4м3) з реакції бонатів флюсу. При цьому інші параметри режиму СО2+С=2СО заощаджується 160/110=1,45 моля завантаження (порядок подачі залізовмісних ма(17,5кг) вуглецю коксу за рахунок зменшення спотеріалів і коксу, величина рудної подачі, рівень живання тепла в печі і 12 кг вуглецю коксу за рахузасипу) залишаються незмінними. Зберігаються нок зменшення його кількості, що газифікується на також способи поточного регулювання ходу доповітряних фурмах. Таким чином, сумарна економенної плавки шляхом зміни параметрів режиму мія вуглецю коксу складе в даному випадку: завантаження, комбінованого гарячого дуття і 12,0+1,45х12=29,45кг, що відповідає шлакового режиму печі. Зменшується тільки кіль29,45/0,85=34,1кг металургійного коксу (0,85 - доля кість подаваного коксу. вуглецю в коксі, од.). На кожний 1м3 СО2, що реаПриклад конкретного виконання способу. гує з вуглецем коксу, затрачається Спосіб випробуваний на доменній печі № 2 34,1/22,4=1,52кг коксу. Таким чином, економія кокДонецького металургійного заводу об'ємом су складає: 1,52-(8,5-10,6)=12,92-16,1кг/т чавуну 1000м3, що працює на дутті, нагрітому до 1120°С зі або 2,8-3,6% від базової питомої витрати коксу. збагаченням киснем до 24%, вдмухуванням у горн Приблизно на таку ж величину зросте добове виприродного газу (60-70м3/т чавуну) і пиловугільноробництво. го палива (100-140кг/т чавуну). У базовому періоді Інші показники плавки в дослідному періоді продуктивність печі склала 2100 тонн у добу; винаведені в таблиці в прикладі 3. Перший приклад трата коксу - 448кг/т чавуну. У передільному чавуні відбиває показники плавки по відомому способові вміст кремнію був рівним 0,96%, вміст сірки згідно прототипу. Приклади 2, 4-9 відображають 0,021% при основності шлаку CaO/SiO2-1,25од. і показники плавки при різних граничних параметвмістові MgO у ньому 2,8%. рах ведення процесу. Ведення доменної плавки по відомому спосоПриведені конкретні приклади показують, що бу. пропонований спосіб ведення доменної плавки Залізорудна частина шихти складалася з агдозволяє одержати економію коксу і забезпечує ломерату - витрата 1670кг/т чавуну (82,8%), окаприріст продуктивності печі. 7 11812 8 Економічний ефект приблизно повинен скласнецьксталь" Металургійний завод" і Донецький ти 900000грн у рік. національний технічний університет. Заявники: Закрите акціонерне товариство „ДоТаблиця Результати роботи доменної печі №2 Донецького металургійного заводу № 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Флюс, що застосовується 2 Вапняк Доломітиз. вапняк, вапняк -“-“-“-“-“-“-“ СередньоВитрата Вміст MgO масова темпера- Вміст Питома Розмір фрафлюсу, у шлаку, % тура флюсу на сірки в витрата Продуктивність кцій флюкг/т чавуОснов глибині 1,5-8м чавуні, коксу, кг/т печі, т/добу са,MM ну ність від рівня зау% чавуну сипу,°С 3 4 5 6 7 8 9 110 2,8/1,25 950-400 0,021 448 2100 20-150 95 6,0/1,15 950-750 0,024 445 2130 5-25 110 125 110 110 120 100 100 8.6/1,30 10,0/1,45 8,6/1,30 8,6/1,30 9,0/1,35 6,5/1,20 5,0/1,22 950-750 950-750 740-700 700-650 950-750 950-750 955-650 0,016 0,020 0,024 0,024 0,023 0,022 0,022 430 435 439 437 438 436 439 2178 2158 2050 2030 2135 2135 2130 5-25 5-25 27-35 35-45 5-25 5-25 5-25 Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601