Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу

• Название: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу
• Анкор: Petrushov_S.N._Sirevaya_baza_i_podgotovka_materialov_k_metallurgicheskomu_peredelu__uchebnoe_posobie_2009
• Дата: 17.02.2023
• Размер: 4.61 Mb.
• Имя файла: Petrushov_S.N._Sirevaya_baza_i_podgotovka_materialov_k_metallurg.doc
• Тип: Учебное пособие; #942271
• страница: 7 из 23

3.1 Разжижители и шлакообразующие материалы

Для улучшения условий доменной и особенно сталеплавильной плавки, разжижения шлака и улучшения его жидкоподвижности применяют специальные разжижители и шлакообразующие материалы.

Если шлак густой, его разжижают добавками плавикового шпата (флюорита) или боксита. Состав плавикового шпата дан в таблице 3.8.

Содержание SiO₂ в шихте должно быть 5-20 %. Низкое содержание SiO₂ затрудняет растворение шпата, при этом много фтора улетучивается с отходящими газами. Лучшими по грансоставу является плавиковый шпат крупностью 5-50 мм.

Таблица 3.8 – Состав плавикового шпата

Марки	СаF2, %	SiO2, %	S, %	Р, %
ФК-92 (кусковый)	92	5,0	0,2	0,1
ФГ-75 (конц. гравитационный)	75	20	0,3	0,3
ФО-95А(окатыш обожженный)	95	1,5	0,15	0,1

Практика работы конвертерных цехов показала, что применение плавикового шпата экономически выгодней боксита, так как растворение СаО происходит значительно быстрее, улучшаются условия дефосфорации и десульфурации металла, повышается стойкость футеровки, сокращается расход извести. Недостаток – высокая стоимость.

Заменитель плавикового шпата – боксит (Al₂О₃). Повышение концентрации Al₂О₃ в основном шлаке до 2-6 % приводит к разжижению последнего за счет ускорения процесса растворения извести. В мартеновском производстве можно использовать боксит марки Б-6.

Химический состав: Al₂О₃ – 37-50 %; SiO₂ – 10-20 %; Fe₂O₃ – 12-26 %; S  0,2 %; Р 0,6 %.

Боксит перед употреблением необходимо просушивать или прокаливать, так как он содержит 10-20 % влаги.

При переделе низкокремнистого чугуна (0,2-0,3 % Si) шлаки разжижают боем шамотного кирпича или кварцевым песком (95-96 % SiO₂). Шамотный бой - SiO₂ – 60 % и 35 % Al₂О₃.

Шлакообразующие смеси и брикеты

1. Смесь извести с плавиковым шпатом, бокситами и т.д.

2. Офлюсованные агломераты с высокой основностью (50 и более).

Окислители

С целью ускорения процессов окисления углерода и других примесей применяют различные окислители, которые вводят в конвертер в твердом состоянии (железная руда, окатыши, агломерат, прокатная окалина и т.д.) или газообразные (сжатый воздух, кислород, смеси различного состава и т.д.).

3.2 Заменители руд и флюсов

На различных этапах металлургического производства получаются побочные материалы, содержащие железо, марганец, флюсующие оксиды, легирующие элементы. Необходимость создания безотходных технологий заставляет добиваться полного вторичного использования этих материалов. В большинстве случаев главным путем их использования является ввод в агломерационную шихту или непосредственное окускование.

Ниже дана краткая характеристика таких материалов.

Колошниковая пыль, выносимая из доменных печей, подлежит обязательной утилизации введением в агломерационную шихту. Состав колошниковой пыли определяется составом загружаемой шихты, однако она всегда беднее железом (45-50 % Fe) и вследствие выноса коксовой пыли содержит 5-10 % С. Это позволяет рассматривать ее в агломерационной шихте не только как заменитель железной руды, но и как заменитель топлива.

Шламы – это осадок твердых металлических частиц, выделяющихся при отстаивании вод, поступающих от мокрых газоочисток, промывочных устройств, обогатительных фабрик и др. Шламы газоочисток агломерационных и окомковательных фабрик, доменных и сталеплавильных цехов по составу аналогичны колошниковой пыли. Высокая влажность требует их предварительного обезвоживания и подсушки, что часто достигается добавлением к ним извести.

Конвертерный шлак содержит ряд полезных компонентов, т.е. оксидов железа и флюсующих около 70 %, а кремнезема не более 20 %. Его основность составляет 3,0-3,5. Может использоваться непосредственно в доменных печах, но в большинстве случаев предварительно обрабатывается на аглофабрике.

Сварочный шлак является отходом прокатного производства и получается в нагревательных печах прокатных цехов («сварочных» печах) при соединении оксидов железа (окалины) с футеровкой печи. Он содержит около 50 % Fe.

Окалина представляет собой оксиды железа, образующиеся на поверхности слитка при нагреве перед прокаткой. По химическому составу это почти чистый Fe₃О₄, физическим свойствам – мелкий сыпучий материал. Поэтому окалина подается в агломерационную шихту и спекается.

Отсевы агломерата и окатышей (возврат), получаемые при грохочении этих материалов перед загрузкой в доменную печь, по составу приблизительно соответствуют исходному материалу. Они должны полностью использоваться на агломерационных фабриках как компонент шихты.

Количество возврата определяется свойствами шихты и должно составлять от 15 до 25 %. Сходящий с паллет агломерат поступает на одновалковую дробилку, при этом крупность кусков агломерата после дробления не должна превышать 300 мм. Сортировка дробленного спека осуществляется в две стадии: сначала на стационарном грохоте с зазором 8-12 мм, установленным под стационарным. Возврат крупностью 0-12 мм поступает в барабан тушения, где охлаждается водой 80^оС, после чего системой конвейеров подается в шихту на сборные конвейеры и далее – в барабаны первичного смешивания.

Массовая доля горючего углерода в возврате должна быть не более 0,8 %.

Пиритные, или колчеданные, огарки являются продуктом обжига серного колчедана FeS₂ при производстве серной кислоты. В процессе обжига железо окисляется до Fe₂O₃ и Fe₃O₄, а сера удаляется с газами. Однако часть серы остается, и поэтому огарки могут содержать до 2,5-3,5 % S. Кроме того, они содержат заметные количества цветных, редкоземельных и драгоценных металлов, которые рационально предварительно извлекать и только потом подавать огарки на агломерацию.

Обычно компонентом доменной шихты являются чугунный скрап, получаемый при разливке чугуна, а также металлодобавка, получаемая со стороны. Правда, потребление последней неуклонно сокращается.

Обогащенный мартеновский шлак основностью более единицы содержит до 55 % железа, в том числе до 30 % в виде металла. Используется в агломерационном, доменном, сталеплавильном производствах.

Железосодержащие отходы металлургического производства (колошниковая пыль, сухая окалина, шлам, МОС-1, очистка вагонов МПС и отходы АГЦ) направляются на рудный двор и закладываются в штабель концентрата. Окалина из отстойников прокатных цехов закладывается в штабель аглоруды.

Все отходы должны подготавливаться по месту их образования. Окалина не должна содержать металла и масла. Ее крупность должна быть не более 8 мм, а влажность – не более 15 %. Колошниковая пыль должна иметь крупность не более 8 мм и влажность – не более 10 %.

Шлам агломерационного цеха из отстойника-ловушки подается автотранспортом на рудный двор и закладывается в штабель аглоруды.

Шлам агломерационного цеха из корпуса обезвоживания направляется в бункер шихтового отделения.

В агломерационном производстве могут использоваться шламы других цехов и производств. При этом утилизация таких шламов должна учитывать следующие требования:

– общий расход шламов в аглошихту не должен превышать 10%;

– влажность шламов не должна превышать 10 %;

– крупность шламов – не более 5 мм;

Массовая доля железа в шламах должна быть не менее 35 %.

3.3 Бентонит

Бентонит – сравнительно новый вид сырьевых материалов для металлургов, используется в небольших количествах (0,5-1%) при производстве окатышей. Бентонит – это особый сорт тонкодисперсной, высоконабухаемой глины, состоящей, в основном, из минерала монтмориллонита – 2 Al₂O₃ 8 SiO₂ n H₂O. Если в ионообменном комплексе , то это щелочной бентонит, если менее 1 – щелочноземельный. Дисперсность бентонитовой глины обычно определяется количеством зерен мельче 5 мкм (0,005 мм). Содержание этих фракций бывает в пределах 80-90 %. Набухаемость бентонита часто изменяется в пределах 12-15 раз.

В связи с тонкодисперсностью бентонитовая глина очень влагоемкая – 1 г порошка бентонита адсорбирует на своей поверхности 5-6 г воды. Бентонит добывается открытым способом. Содержание влаги в кусках бентонита обычно составляет 25-35 %.

Название глины – бентонит – происходит от деревни в Англии – Бентон. Месторождения высококачественного бентонита известны в штате Вайоминг (центр США) и на острове Милос (Греция).

Наиболее качественный бентонит имеется в Огланлинском месторождении (Туркмения). Украина использовала бентонит Сарыгюхского месторождения (Армения) или Даш-Салахнинского (Азербайджан). В Украине имеется мощное месторождение глин – Дашуковское (Черкасская обл.), однако, из пяти разведанных слоев глин только глины второго слоя близки к бентонитам. Они дают результаты испытаний подобные данным Закавказских бентонитов. В Крыму имеется небольшое месторождение качественных бентонитов – Инкерманское (вблизи Севастополя), но оно не разрабатывается.

4 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА РУД И ФЛЮСОВ

К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ