Способ доменной плавки цинксодержащих железорудных материалов

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна из цинксодержащих железорудных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что в доменную печь загружают периодически две и более холостых подач и после того, как они достигают распара печи, понижают расход природного газа вплоть до его исключения на период, равный 0,5 - 0,8 паузы между открытиями его исключения на период, равный 0,5 - 0,8 паузы между открытиями леток, а с началом выпуска чугуна и шлака увеличивают его расход до исходного значения. 1 табл.

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

Известен способ доменной плавки железорудных материалов, включающий использование в дутье природного газа (1, с.160). Недостатком его является то, что значительная часть цинка, вносимого шихтой, в виде пара циркулирует в нижней части доменной печи, а также выносится в верхние горизонты шахты, где формируется верхний контур циркуляции. В зоне когезии пары цинка растворяются в первичных расплавах и частично переходят в фурменный газ. Остальной цинк выходит из печи с продуктами плавки.

Наиболее близким по достигаемому результату является способ доменной плавки, включающий использование комбинированного дутья и периодическую загрузку в печь холостых подач (1, с.139). Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает существенного удаления цинка из печи с чугуном и шлаком при их выпуске, поскольку значительное количество фурменного газа приводит к большей степени перехода в него цинка и к повышению его содержания в нижнем и верхнем контурах циркуляции.

В основу изобретения поставлена задача повышения степени удаления цинка с продуктами плавки и экономии кокса. Это достигается тем, что в известном способе, включающем загрузку шихтовых материалов, использование комбинированного дутья, согласно изобретению, периодически в доменную печь загружают по крайней мере 2 и более холостых подач и после того, как они достигают распара печи, понижают расход природного газа, вплоть до его исключения, на период 0,5 0,8 паузы между открытиями леток, а затем с началом выпуска чугуна и шлака увеличивают расход природного газа до исходного значения.

Предлагаемый способ позволяет увеличить удаление цинка с продуктами плавки и уменьшить его массу, циркулирующую в нижней части доменной печи. Происходит это потому, что при снижении расхода природного газа объем фурменных газов уменьшается примерно вдвое по отношению к снижению расхода природного газа. В результате происходит некоторое охлаждение низа печи и процесс восстановления вторичных форм цинка переносится в более низкие горизонта за счет уменьшения объема и скорости фильтрации фурменного газа снижается и количество паров цинка, переходящего в него из расплавов. Выпуск расплавов непосредственно в конце периода выдержки печи с пониженными параметрами дутья обеспечивает наибольшее удаление цинка с расплавами. В противном случае при увеличении объема фурменного газа вследствие восстановления параметров дутья до выпуска значительная часть цинка перейдет из расплавов в газ и будет вынесена в верхние горизонты.

При длительности ведения доменной печи на пониженных параметрах дутья менее 0,5 паузы между выпусками происходит заметное снижение эффективности удаления цинка. Увеличение длительности более 0,8 паузы приводит к недопустимым отклонениям в восстановительно-тепловой работе доменной печи, способным вызвать глубокое расстройство ее хода.

Паузы между выпусками на печах разного объема составляют 40-60 мин. Нижний предел коэффициента (0,5.0,8) характерен для крупных печей, верхний -для печей меньшего объема. Практически время выдержки печи на пониженных дутьевых параметрах составляет 25-35 мин. Большей выдержке способствует повышенный запас тепла в печи (тепловая инерция),низкое содержание шлакообразующих в шихте и пониженная основность шлака. Поэтому при учете конкретных факторов предлагаемый способ не приводит к расстройству как малой, так и крупной доменной печи при кратковременном похолодании низа шахты и горна, так как к моменту снижения расхода природного газа кокс холостых подач подходит в нижнюю часть шахты, непосредственно в зону, где начинает проявляться дефицит тепла. За счет выделения тепла от кокса последующие порции шихтовых материалов с нормальной рудной нагрузкой будут "обрабатываться" газом в условиях, близких к исходным.

Количество холостых подач (две и более) определяется длительностью работы печи на пониженных параметрах дутья и обусловлено тем, что толщина слоя дополнительного кокса должна быть примерно равной расстоянию по высоте, на которое опускается шихта за этот период, т.е. часть объема железорудных материалов заменяется таким же объемом кокса без изменения режима загрузки материалов. При средней скорости схода шихты 0,08 0,10 м/мин минимальное время периода соответствует минимальному числу холостых подач двум. Объем подачи обычно пропорционален объему печи и средняя толщина слоя кокса составляет 1,5.1,8 м. При большей длительности периода количество подач увеличивают из расчета на каждые 8.10 мин одна холостая подача.

В технических решениях по существующей технологии доменной плавки цинксодержащих шихт предлагаемый способ доменной плавки, позволяющий удалять цинк из печи, не известен.

Необходимость проведения приема определяется по визуальным признакам выхода расплавов из доменной печи. При повышенной концентрации цинка в нижней части печи над поверхностью расплавов появляется белый дым, образующийся вследствие окисления паров цинка. Если в шлаке не происходит одновременное повышение содержания щелочей, то образование дыма свидетельствует о повышении концентрации цинка непосредственно в пространстве низа печи, а не из-за оползания гарнисажа.

Способ был опробован на доменной печи объемом 1370 м³, проплавляющей шихту, состоящую из 51,8% агломерата и 48,2% окатышей, с которыми в печь вносилось 0,325 0,350 кг цинка на 1т чугуна.

Исходные параметры дутья были следующими: расход дутья 1500 нм³/т чугуна, расход природного газа 125 нм³/т чугуна или 26,4% Способ осуществляли следующим образом. В печь в 8 ч 20 мин загрузили три холостые подачи из расчета, что состояние печи по экспертной оценке должно обеспечить период ее работы на пониженных параметрах дутья 0,6 0,7 паузы. Пауза между выпусками на этой печи по графику составляет 50 мин, что соответствовало длительности выдержки 30 -35 мин.

Через 6 ч, когда холостые подачи достигли зоны распар-заплечики в середине последнего "нормального" выпуска (13 ч 40 мин 14 ч 30 мин) были взяты пробы расплавов из канав и непосредственного из летки. Через 20 мин (0,3 паузы) после закрытия летки из дутья исключили природный газ, сохранив расход дутья и кислорода. При этом теоретическую температуру горения регулировали добавлением к дутью водяного пара согласно технологической инструкции. После 35-минутной выдержки дутья без природного газа (0,7 паузы) открыли летку (15 ч 25 мин) и выпустили продукты плавки. С начала выпуска, длящегося 55 мин, начали восстанавливать расход природного газа ступенчато, по 25 нм³/т чугуна каждые 10 мин. В середине выпуска снова отобрали пробы расплавов из канав и из летки.

В 16 ч 15 мин дутьевой режим был полностью восстановлен и печь работала в обычном режиме.

Эффективность способа оценивали сопоставлением содержания цинка в технологических пробах чугуна и шлака, а также в пробах, которые отбирали непосредственно из работающей летки с исключением контакта проб с атмосферой.

Результаты химического анализа проб, полученных при выдержке печи на пониженных параметрах дутья 35 мин (0,7 паузы), приведены в таблице.

Приведенные данные показывают, что при использовании как способа-прототипа, так и предлагаемого способа, значительная часть цинка испаряется в атмосферу, так как его из печи выходит больше, чем остается в технологической пробе. Из сравнения полученных результатов видно, что при использовании предлагаемого способа количество испаряющегося цинка и цинка, остающегося в технологических пробах чугуна и шлака, больше. Эти данные свидетельствуют о том, что при кратковременном похолодании низа печи горн дополнительно разгружается от цинка. Это приводит к улучшению дренажной способности горна, снижению напряженности теплового баланса в зоне прямого восстановления железа и цинка, в результате чего повышается устойчивость хода печи и снижается расход кокса.

Формула изобретения

Способ доменной плавки цинксодержащих железорудных материалов, включающий загрузку холостых подач, использование комбинированного дутья и выпуск расплавов, отличающийся тем, что в доменную печь периодически загружают две и более холостые подачи и после достижения ими распара печи понижают расход природного газа вплоть до его исключения на период, равный 0,5 0,8 паузы между открытиями леток, а с началом выпуска чугуна и шлака увеличивают его расход до исходного значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1