Способ доменной плавки цинксодержащей шихты

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способу доменной плавки цинксодержащей шихты. Способ доменной плавки цинксодержащей шихты включает удаление цинка из рабочего пространства печи за счет формирования буферного слоя определенной высоты загрузкой кокса и шлакового щебня и периодического опускания уровня засыпи шихты. При этом буферный слой формируют из отдельных слоев кокса и шлакового щебня фракции соответственно (25-150):(40-150) мм, при массовом соотношении компонентов соответственно (20-60):(150-300) кг/м³ доменной печи. Температуру колошникового газа повышают до 420-750°С, процесс проводят через 25-35 суток. Шламы доменной газоочистки подают в отдельный шламонакопитель и проводят естественное осаждение шлама в течение не менее 3 суток. В дальнейшем осуществляют перекачку пульпы осажденного шлама, обезвоживание и отгрузку осушенного шлама для производства цинка. Использование изобретения обеспечивает сокращение периодичности ремонтов доменной печи, снижение расхода кокса, увеличение производительности доменной печи.

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способу доменной плавки цинксодержащей шихты.

Известен, выбранный в качестве прототипа [1], способ доменной плавки цинксодержащей шихты, включающий загрузку шихты, содержащей цинк, подачу дутья, контроль температуры и выхода колошникового газа, формирование буферного слоя определенной высоты загрузкой кокса и шлакового щебня, периодическое опускание уровня засыпи шихты, отличающийся тем, что буферный слой формируют из отдельных слоев кокса и шлакового щебня при следующем соотношении компонентов мас.%:

Кокс	18-24
Шлаковый щебень	82-76.

Высоту слоя определяют по выражению Н_сл=А·Н_ш+(Н_к-Н_уз), где Н_сл - общая высота буферного слоя, м; А - коэффициент, определяющий положение нижней границы зоны циркуляции цинка в печах различного объема, доли единицы; Н_ш - высота шахты доменной печи, м; Н_к - высота колошника, м; Н_уз - рабочее положение уровня засыпи шихты относительно кромки конуса, м, а повышение температуры колошникового газа при опускании уровня засыпи шихты предотвращают загрузкой кокса до соотношения его общей массы и массы шлакового щебня 1:3.

Существенными недостатками данного способа доменной плавки цинксодержащей шихты являются:

- сложность определения коэффициента положения нижней границы зоны циркуляции цинка в печах различного объема для расчета оптимальной высоты буферного слоя и вследствие этого недостаточно эффективное удаление цинка из рабочего пространства доменной печи;

- отсутствие операции отделения цинксодержащих шламов доменной печи, образующихся в момент проведения операции по удалению цинка, как дефицитного сырья для цинковой промышленности.

Известен также 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 контролируют 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°С [2].

Существенными недостатками данного способа доменной плавки цинксодержащей шихты являются:

- сложность контроля хода процесса и определение в достаточно короткий срок содержания цинка в слое шихты, отстоящем на 1,5-2 м от значения уровня засыпи, в связи с длительностью лабораторного анализа полученного материала, а также трудоемкостью процесса отбора, и, как следствие, возможность несбалансиванности действий по операции опускания уровня засыпи в оптимальный период с получением низкого эффекта удаления цинка из печи;

- отсутствие операции отделения цинксодержащих шламов доменной печи, образующихся в момент проведения операции по удалению цинка от основной массы шламов, образующихся при выплавке чугуна.

Известен также способ доменной плавки цинксодержащих шихт, включающий загрузку цинксодержащих шихтовых материалов, подачу дутья, периодическое снижение уровня засыпи шихты, загрузку в печь перед снижением уровня засыпи шихты кокса с определенной высотой слоя, прекращение загрузки, отличающийся тем, что контролируют температуру и выход колошникового газа, определяют высоту слоя загружаемого в печь кокса d из следующего соотношения:

d=A(650-t)·V,m,

где А коэффициент, учитывающий теплофизические и физические свойства кокса, мин/°С·м²;

t - температура колошникового газа, °С;

V - выход колошникового газа нм³/мин,

и опускают уровень засыпи шихты до повышения температуры колошникового газа до 450-500°С и затем повышают уровень засыпи до исходного [3].

Существенными недостатками данного способа доменной плавки цинксодержащей шихты являются:

- увеличенный расход кокса в период осуществления мероприятия по выгонке цинка из рабочего пространства доменной печи;

- недостаточно эффективное удаление цинка из рабочего пространства доменной печи в связи с ограничением температуры выхода колошникового газа;

- возможность расстройства хода доменной печи в связи с повышением нагрева чугуна, а также необходимость принятия мер по достижению оптимальной температуры фурменного очага в момент подхода к фурменной зоне загруженной подушки кокса.

Известен также способ доменной плавки цинксодержащих шихт, включающий загрузку шихты, подачу дутья, контроль температуры и расхода колошникового газа, повышение температуры колошникового газа путем снижения уровня засыпи шихты, с целью контроля и частичного удаления цинковых настылей путем их возгонки, отличающийся тем, что повышение температуры колошникового газа производят один раз в два месяца в процессе выплавки чугуна до 650±50°С, при этом оставшуюся часть цинковой настыли удаляют путем подачи воды на нее через отверстия в кожухе доменной печи, причем непосредственно перед обрушением настыли и для ее расплавления производят загрузку кокса в печь в количестве 40-60 тонн [4].

Существенными недостатками данного способа доменной плавки цинксодержащей шихты являются:

- недостаточное удаление цинка и нарушение зоны его циркуляции в связи с обрушением настыли;

- возможность нарушения герметичности засыпного аппарата вследствие повышенной температуры колошникового газа.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- сокращение периодичности ремонтов доменной печи за счет увеличения стойкости футеровки и металлоконструкций;

- снижение расхода кокса после проведения мероприятия в связи с сокращением тепловых потерь, связанных с возгонкой и конденсацией оксидов цинка;

- увеличение производительности доменной печи в связи со снижением расхода кокса и увеличением полезного объема;

- эффективная утилизация отходов производства.

Для этого предлагается способ доменной плавки цинксодержащей шихты, включающий загрузку шихты, содержащей цинк, подачу дутья, контроль температуры и выхода колошникового газа, удаление цинка из рабочего пространства печи путем возгонки за счет формирования буферного слоя определенной высоты загрузкой кокса и шлакового щебня и периодического опускания уровня засыпи шихты, газоочистку с получением цинксодержащих доменных шламов, отличающийся тем, что буферный слой формируют из отдельных слоев кокса и шлакового щебня фракции соответственно (25-150):(40-150) мм, при массовом соотношении компонентов соответственно (20-60):(150-300) кг/м³ доменной печи, причем температуру колошникового газа повышают до 420-750°С, процесс проводят через 25-35 суток, при этом в момент проведения операции шламы доменной газоочистки подают в отдельный шламонакопитель, где проводят естественное осаждение шлама в течение не менее 3 суток, перекачку пульпы осажденного шлама, дальнейшее обезвоживание и отгрузку осушенного шлама для производства цинка.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Количество кокса принято исходя из того, что при загрузке кокса менее 20 кг/м³ доменной печи степень удаления цинка из рабочего пространства доменной печи незначительна, а при загрузке кокса более 60 кг/м³ доменной печи возможно расстройство хода доменной печи в связи с повышением нагрева чугуна доменной печи после операции по восстановлению рабочих параметров.

Количество шлакового щебня принято исходя из того, что при загрузке менее 150 кг/м³ доменной печи для достижения зоны циркуляции цинка необходимо увеличить количество загружаемого кокса, что в свою очередь нецелесообразно, а при загрузке щебня более 250 кг/м³ доменной печи происходит заметное уменьшение производительности доменной печи из-за недостаточности железосодержащих материалов в шихте.

Проведение мероприятия по выгонке цинка из доменной печи принято проводить с периодичностью 25-35 суток в связи с восстановлением зоны циркуляции цинка в полном объеме в течение 4-5 недель, причем в случае проведения мероприятия менее 25 суток происходит перерасход материалов (кокс, шлаковый щебень), а при увеличении периодичности более 35 суток стойкость футеровки и металлоконструкций доменной печи заметно снижается.

Процесс повышения температуры колошниковых газов ведется до температуры 420-750°С, причем при температуре менее 420°С процесс выгонки цинка не проходит (температура плавления цинка равна 419°С), а при температуре выше 750°С возможно снижение стойкости металлоконструкций засыпного аппарата.

Способ использовали на доменных печах полезным объемом 1310 и 1719 м³ в течение 2005 года каждые 25-35 суток.

Перед началом выдувки цинка из рабочего пространства доменной печи было проведено опускание уровня засыпи до достижения температуры колошникового газа - 420-750°С. После чего была сокращена подача кислорода, природного газа и некоторое снижения давления колошникового газа. Каждый раз в момент достижения максимальной температуры колошникового газа для его охлаждения были произведены подачи отдельных скипов кокса и шлакового щебня. За одну операцию по опусканию уровня засыпи загружалось по 14 охлаждающих подач. Среднее содержание цинка в шламах доменной печи за весь период осуществления мероприятия составило 35%.

Перед началом проведения мероприятия по опусканию уровня засыпи для выведения цинка из рабочего пространства печи проводили переключение сброса основных шламов в шламохранилище на сброс в специально подготовленные емкости для принятия шламов. После окончания операции по опусканию уровня засыпи для выведения цинка из рабочего пространства печи сброс шламов осуществляли в основное шламохранилище. Накопленный продукт отстаивался в емкости 3-10 суток, после чего из него удаляли отстоенную воду, а далее цинкосодержащую пульпу перекачивали на дегидратирование и получение идеального продукта для цинковой промышленности.

Также в связи с тем, что содержание цинка в основных шламах снизилось, основные шламы были включены в производство агломерата на аглофабрике.

Заявляемый способ доменной плавки цинксодержащей шихты позволил:

- снизить расход кокса на 1,2%.

- увеличить производительность доменных печей на 2,2%;

- в совокупности с другими мероприятиями увеличить межремонтный периода II разряда доменных печей на 3 года;

- получить цинксодержащее сырье для производства цинка в цветной металлургии;

- направить на агломерацию шламы из основного шламохранилища.

Источники информации

1. Патент РФ №2186117 С2, кл. С21В 5/00.

2. Патент РФ №2025491 C1, кл. С21В 5/00.

3. Патент РФ №2058394 C1, кл. С21В 5/00.

4. Патент РФ №2252970 C1, кл. С21В 5/00.

Способ доменной плавки цинксодержащей шихты, включающий загрузку шихты, содержащей цинк, подачу дутья, контроль температуры и выхода колошникового газа, удаление цинка из рабочего пространства печи путем возгонки, за счет формирования буферного слоя определенной высоты загрузкой кокса и шлакового щебня и периодического опускания уровня засыпи шихты, газоочистку с получением цинксодержащих доменных шламов, отличающийся тем, что буферный слой формируют из отдельных слоев кокса и шлакового щебня фракции соответственно (25-150):(40-150) мм, при массовом соотношении компонентов соответственно (20-60):(150-300) кг/м³ доменной печи, причем температуру колошникового газа повышают до 420-750°С, процесс удаления цинка проводят через 25-35 сут, при этом в момент проведения указанного процесса шламы доменной газоочистки подают в отдельный шламонакопитель, где проводят естественное осаждение шлама в течение не менее 3 сут, перекачку пульпы осажденного шлама, дальнейшее обезвоживание и отгрузку осушенного шлама для производства цинка.