Способ доменной плавки цинксодержащей шихты

 

Сущность изобретения: периодически опускают уровень засыпки шихты до горизонта печи с температурой 600 - 650°С, при этом очередной период опускания осуществляют в период, когда количество цинка в слое шихты, отстоящем на 1,5 - 2,0 м от обычного уровня засыпки, в 7 - 10 раз превысит выход его с колошниковой пылью.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в доменном производстве при выплавке чугуна из цинксодержащих железорудных материалов.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку цинксодержащих материалов, перевод доменной печи на тихий ход при накоплении определенного количества цинка и опускание уровня засыпи. При уменьшении содержания цинка в колошниковой пыли печь вновь выводят на обычный режим работы, и шихта загружается на нормальный уровень.

Недостатками такого способа являются недостаточно полное удаление цинка и неопределенность в выборе момента опускания уровня засыпи шихты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ доменной плавки цинксодержащих шихт, включающий загрузку цинксодержащих материалов, контроль накопления цинка в печи, перевод печи на тихий ход с понижением уровня засыпи, обрушение цинкитных настылей с последующей их проплавкой и выведением цинка из доменной печи.

Этот способ также недостаточно полно удаляет цинк из шахты доменной печи, и в нем отсутствуют четкие параметры, определяющие глубину понижения уровня засыпи и время работы печи на тихом ходу.

В основу изобретения поставлена задача создать способ доменной плавки цинксодержащих шихт, который позволил бы более полнее удалять цинк из шихты доменной печи.

Поставленная задача достигается тем, что в способе плавки цинкосодержащих шихт, включающем загрузку цинкосодержащих материалов, контроль содержания цинка в колошниковой пыли и опускание уровня засыпи, согласно изобретению периодическое опускание уровня засыпи шихты производят до горизонта печи с температурой 600-650^оС, при этом очередной период опускания осуществляют тогда, когда количество цинка в слое шихты, отстоящем на 1,5-2,0 м от уровня засыпи, в 7-10 раз превысит выход его с колошниковой пылью.

Предлагаемый способ позволяет практически полностью разрушить зону циркуляции цинка в шахте и вывести оттуда накопленный цинк в течение периода опускания уровня засыпи. Причем в этом случае отпадает необходимость в выдержке печи на тихом ходу с опущенным уровнем засыпи и постоянном контроле за изменением содержания цинка в колошниковой пыли.

Опускание уровня засыпи до горизонта шахты с температурой 600-650^оС производят периодически. Очередной период опускания уровня засыпи определяют по количеству цинка, которое накапливается в верхней части контура его циркуляции и позволяет судить о степени завершенности его формирования.

Экспериментально установили, что изменение количества цинка по высоте столба шихты от общего уровня засыпи до уровня, отстоящего на 1,5-2,0 м, носит линейный характер. В зависимости от объема и режима работы печи количество цинка на этом участке высоты столба шихты нарастает от 0,15-0,4 до 1,5-2,4 кг/т чугуна. Ниже этого горизонта количество цинка в шихте нарастает более интенсивно, достигая максимальных значений 40-50 кг/т чугуна. Горизонт с такой концентрацией отстоит от уровня засыпи на различном расстоянии в зависимости от объема печи и теплового режима работы верха ее шахты. Затем количество цинка в нижележащих слоях шихты уменьшается.

Общее количество цинка, накапливающегося в зоне циркуляции, находится в пределах 15-36 кг/т чугуна.

Неоднократная оценка показала, что на горизонте ва 15-2,0 м от уровня засыпи происходит накопление цинка в пределах 1,5-2,4 кг/т чугуна, которое является сравнительно постоянным для каждой печи. Ниже этого горизонта начинается переходная зона, в которой наблюдается повышение содержания цинка. Это связано с тем, что к одному источнику накопления цинка за счет осажденя его дисперсных частиц оксида в порах кусков добавляется второй источник - конденсация паров цинка на поверхности кусков шихты с последующим образованием пленок оксида.

На горизонте с температурой газа 600-650^оС процесс конденсации прекращается, так как температура поверхности кусков шихты становится равной или выше температуры конденсации паров цинка. В результате количество цинка на горизонтах шахты, где температура газа выше, резко снижается. Поэтому при опускании уровня засыпи шихты до горизонтов с температурой 600-650^оС весь цинк, который накапливается в зоне циркуляции, удаляется из печи. В результате отпадает необходимость выдержки печи на тихом ходу и постоянного контроля за содержанием цинка в колошниковой пыли. Опускание уровня шихты на более низкие горизонты нецелесообразно, т.к. полнота удаления цинка заметно не возрастает, а теплотехнические условия работы печи резко усложняются. При восстановлении уровня засыпи шихты после его опускания количество цинка в слое, отстоящем от уровня засыпи на 1,5-2,0 м, постепенно нарастает, через определенный промежуток времени в 7-10 раз превышает количество его, выносимое с колошниковой пылью, и далее практически не меняется. Этот период и соответствует времени восстановления зоны циркуляции цинка. Определение концентрации цинка на указанном горизонте позволяет контролировать поведение цинка в шахте печи, следить за его накоплением и довольно точно определять время очередного периода опускания уровня засыпи шихты.

Предлагаемый способ был испытан на двух доменных печах объемом 1370 м³, проплавляющих шихту с содержанием цинка 0,320-0,350 кг/т чугуна, отличающихся параметрами тепловой работы верхней части шахт.

Реализовали способ следующим образом.

После очередного опускания и восстановления до обычного уровня засыпи периодически контролировали количество цинка в колошниковой пыли и на горизонте, отстоящем на 1,5 м от уровня засыпи. При установлении постоянного соотношения количества цинка в шихте и в пыли, которое в данных случаях составляло 7,5-8, опускали уровень засыпи до горизонта с температурой 600-650^оС. Определение этого горизонта осуществляли с помощью термопары, которую опускали вместе с устройством (груз на тросе), которое обычно применяется для замера глубины опускания уровня при выдувке печи. В одном случае замер производили параллельно с помощью зонда, оборудованного термопарой. Результаты совпали. После достижения необходимой глубины опускания уровня засыпи его вновь восстанавливали и печь переводили на нормальный режим работы.

В печах, проплавляющих однотипную шихту, но при некотором различии в тепловом режиме колошника, вынос цинка в зоне циркуляции, также различны. Соответственно быстрее и на несколько более высоком уровне установилась концентрация цинка в слое шихты, отстоящем на 1,5 м от уровня засыпи, предлагаемой печи по сравнению с известной печью.

Увеличение выхода цинка с пылью при более высокой температуре колошникового газа на предлагаемой печи обусловило при использовании способа-прототипа нескольких больший срок достижения предельной величины накопления цинка (4,5 кг/т чугуна), определяемой балансовым расчетом по разности прихода и выхода. В то же время, определение момента очередного опускания шихты по предлагаемому способу, о котором судили по времени установления постоянного соотношения количеств цинка на горизонте 1,5 м от уровня засыпи и в колошниковой пыли на той же печи, показало, что он наступает раньше на предлагаемой печи.

Сравнение показало, что использование предлагаемого способа с точки зрения удаления цинка из шихты доменной печи является более эффективным, чем способ-прототип. При этом контроль содержания цинка в пыли, выносимой из известной печи не производился.

Предлагаемый способ обеспечивает более полное удаление из печи накопленного цинка, меньшее время работы печи на пониженных параметрах, в том числе на тихом ходу, а также экономию кокса.

Формула изобретения

СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩЕЙ ШИХТЫ, включающий загрузку шихты, контроль содержания цинка в колошниковой пыли, периодическое опускание уровня засыпи и восстановление его до значения, характерного для стабильного хода печи, отличающийся тем, что дополнительно контралируют содержание цинка в слое шихты, отстоящем на 1,5-2 м от значения уровня засыпи, характерного для стабильного хода печи, и при превышении в 7-10 раз содержания цинка в колошниковой пыли уровень засыпи шихты опускают до горизонта печи с температурой 600-650^oС.