Способ производства чугуна


 


Владельцы патента RU 2463355:

Открытое акционерное общество "Уральская Сталь" (ОАО "Уральская Сталь") (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу доменной плавки чугуна. Способ включает в себя загрузку в печь через колошник железорудной части шихты, состоящей из агломерата, окатышей, металлодобавки, и кокса, нагрев, восстановление и плавление шихты, выпуск чугуна и шлака. В качестве металлодобавки используют металлоконцентрат, полученный сухой магнитной сепарацией металлургических шлаков с повышенным содержанием марганца, хрома. В качестве части кокса загружают антрацит крупностью 25-60 мм, который перед загрузкой перемешивают с железорудной частью шихты с расходом металлоконцентрата, составляющим 20-25% от железорудной части шихты, и обеспечивают в чугуне содержание марганца от 0,5-1,0% и хрома от 0,1 до 0,3%. Использование изобретения обеспечивает стабильность химического состава чугуна за счет лучшего распределения марганца и хрома в чугуне, а также улучшить технико-экономические показатели доменной плавки за счет снижения расхода кокса. 2 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам доменной плавки чугуна.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник кокса, железорудных материалов и каменного угля, при этом осуществляют загрузку раздельными подачами железорудных материалов и кокса с увеличением массы коксовой подачи от минимально допустимой величины. При этом уголь смешивают с железорудными материалами в каждой подаче (Патент RU 2268947 С2, C21B 5/00, 27.01.2006).

Наиболее близким является известный способ выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающий загрузку в печь железосодержащей шихты с содержанием железа более 56%, состоящей из агломерата, окатышей, сырой руды, металлодобавок, топлива и флюсов в заданной пропорции, проплавление материалов с получением чугуна и шлака с суммарной основностью не более 1,2 (Патент RU 2157413 C1, C21B 5/00, 10.10.2000).

Повышение металлизации доменной шихты улучшает технико-экономические показатели доменной плавки, а также позволяет несколько снизить расход кокса. Однако дефицит коксующихся углей и как следствие, их высокая стоимость ставит вопрос об еще большей экономии кокса основного его потребителя - доменного производства. Замена части кокса на более дешевый антрацит, является одним из вариантов экономии кокса. Использование антрацита как заменителя не требует его дополнительной подготовки в доменном цехе и капитальных вложений. Однако фракционный состав имеет принципиальное значение при использовании антрацита, поскольку от него зависят газопроницаемость и другие параметры работы доменных печей. Для применения в доменном процессе необходима фракция 25-60 мм. Массовая доля влаги в антраците колеблется в пределах 2,0-4.0%, что не выходит за рамки данного показателя для кокса. Содержание нелетучего углерода весьма велико и близко к содержанию его в коксе. Зольность, антрацита составляет 2,5-5%, что значительно ниже, чем у кокса. Состав золы угля и кокса близок. Однако из-за относительно низкого количества антрацита в топливной смеси это практически не сказывается на основности шлака и не требует дополнительной загрузки известняка. Содержание массовой доли серы в антраците составляет 0,1-0,25% массовой доли фосфора 0,003-0,08%.

Сравнение антрацита и доменного кокса показывает, что антрацит содержит больше летучих компонентов. Летучие преимущественно состоят из водорода (62-72%) и метана (20-24%), содержание тяжелых углеводородов не превышает 0,55%, количество газа при нормальных условиях 216-240 м3/т. Выход смолистых веществ мал. Тепло выделяется в основном за счет сгорания содержащихся в антраците углеводородов и водорода, поэтому оно может быть выше, чем у кокса. Прочность антрацита ниже, чем у кокса, а дробимость и истираемость выше. Антрацит характеризуется меньшей температурой воспламенения и большей теплотворной способностью. Антрацит имеет меньшую пористость, однако его реакционная способность близка к коксу.

Таким образом, характеристики данного вида угля в целом соответствуют требованиям. предъявляемым к металлургическому сырью как топливу и углеродсодержащему агенту.

Для получения необходимого химического состава чугуна требуется введение ферросплавов, что повышает затраты на его производство. Снижение затрат и улучшение стабильности чугуна по химическому составу возможно за счет использования более дешевого местного сырья - металлоконцентрата, получаемого в результате сухой магнитной сепарации металлургических шлаков.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении стабильности химического состава чугуна за счет лучшего распределения марганца и хрома в чугуне при его выплавке с применением металлоконцентрата, а также улучшение технико-экономических показателей производства чугуна за счет снижения расхода кокса при его частичной замене антрацитом.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства чугуна, включающем в себя загрузку в печь через колошник железорудной части шихты, состоящей из агломерата, окатышей, металлодобавки и кокса, нагрев, восстановление и плавление шихты, выпуск чугуна и шлака, согласно предлагаемому изобретению в качестве металлодобавки используют металлоконцентрат с содержанием металлического железа 41,0%, полученный в результате сухой магнитной сепарации металлургических шлаков с повышенным содержанием марганца, хрома и наличием металлического железа, часть кокса заменяют антрацитом крупностью 25-60 мм, последний перед загрузкой перемешивают с железорудной частью шихты и металлоконцентратом, при этом расход металлоконцентрата составляет 20-25% от железорудной части шихты, для обеспечения в чугуне содержания марганца от 0,5 до 1,0% и хрома от 0,1 до 0,3%.

Загрузка металлоконцентрата и антрацита в доменную печь осуществляется вместе с железорудной частью вторым весом по системе загрузки КРМАРК или РМАРКК.

Возможны следующие варианты объединения железорудной части и антрацита.

Вариант 1. Антрацит подается либо через рудные бункера, либо через бункера добавок на главный конвейер в скип к железорудной части. При пересыпании антрацита и железорудной части шихты из скипа в приемную воронку и при распределении на ВРШ происходит их перемешивание.

Вариант 2. Смешивание антрацита с железорудной частью шихты происходит на складе формированием штабеля в заданном соотношении.

Количество антрацита и металлоконцентрата, вводимого в железорудную часть шихты, определяется опытным (расчетным) путем.

Расчет теоретического коэффициента замены кокса антрацитом произведен исходя из технического анализа антрацита и кокса на примере антрацита ЗАО «Сибирский Антрацит».

1. По углероду 10 кг антрацита заменят

Мкокс=10*((100-Аант-Vант)/100-Акокс-Vкокс)),

где Мкокс - масса кокса, кг;

Аант - массовая доля золы антрацита, %;

Vант - массовая доля летучих антрацита, %;

Акокс - массовая доля золы кокса, %;

Vкокс - массовая доля летучих кокса, %.

Мкокс=10*((100-4,0-1,8)/(100-12,6-1,0))=10,9 кг кокса.

2. По золе

С золой антрацита уменьшается приход SiO2 по сравнению с золой кокса. Каждые 10 кг антрацита уменьшают выход SiO2, и, следовательно, уменьшается выход шлака.

МSiO2кокс*(Акокс/100)*(SiO2 зола кокса/100)-(Аант-/100)*(SiO2 зола ант/100)*10,

где МSiO2 - масса SiO2 в антраците, кг;

SiO2 зола ант - массовая доля SiO2 в золе антрацита, %;

SiO2 зола кокса - массовая доля SiO2 в золе кокса, %.

MSiO2=10,9*(12,6/100)*(52,7/100)-(4/100)*(66,9/100)*10=0,43 кг SiO2.

3. По летучим

Повышенная доля летучих в угле снизит расход кокса на

[(Vант/100)*Mант-(Vкокс-/100)*Мкокс]*k,

[(1,8/100)*10-(1,0/100)*10,9]*0,6=0,071 кг/т.

Каждые 10 кг угля заменят: 10,9+0,071=10,97 кг кокса, следовательно, коэффициент замены кокса антрацитом составляет 1,10.

Исходя из расчета теоретического коэффициента замены кокса антрацитом, расход антрацита и кокса на доменной печи №1 объемом 1007 м3, при среднем расходе кокса 453 кг/т чугуна и антрацита 33 кг/т чугуна, будет рассчитываться по формуле:

Ртв.тка,

где Ртв.т - удельный расход твердого топлива (кокс + антрацит);

Рк - удельный расход кокса; Pa - удельный расход антрацита.

Ркср.ка·Кз,

где Рк - удельный расход кокса; Pср. к - средний расход кокса (453 кг/т); Pa - удельный расход антрацита; Кз - коэффициент замены кокса антрацитом.

Пример расчета:

Рср. к=453 кг/т, Ра=33 кг/т, Кз=1,1;

Рк=453-33·1,1=416,7 кг/т;

Ртв.т=416,7+33=449,7 кг/т.

Следовательно, при удельном расходе антрацита 33 кг/т чугуна удельный расход кокса составит 416,7 кг/т чугуна.

На расход кокса также влияет содержание металлоконцентрата в доменной шихте. Из опытных данных известно, что содержание металлического железа в металлоконцентрате 41,0%, соответственно степень металлизации железорудной части шихты составляет 9,1%. Увеличение степени металлизации на 1,0% снижает расход кокса на 2,3 кг/т чугуна, с учетом степени металлизации железорудной части шихты снижение расхода кокса составляет 18,4-20,9 кг/т чугуна, кроме того, происходит увеличение содержания железа в шихте на 2,0%. Увеличение на 1,0% содержания железа в шихте снижает расход кокса на 1,0 кг/т чугуна, с учетом этого снижение расхода кокса составляет 2,0 кг/т чугуна. Следовательно, общее снижение расхода кокса при применении металлоконцентрата составляет 20,4-22,9 кг/т чугуна.

Таким образом, за счет использования металлоконцентрата в доменной шихте и замены части кокса антрацитом снижение расхода кокса составит 56,7-59,2 кг/т чугуна.

Для получения в чугуне необходимого содержания марганца от 0,5 до 1,0% и хрома от 0,1 до 0,3% расход металлоконцентрата составляет 20-25% от железорудной части шихты.

Пример реализации способа

Описание реализации способа приведено применительно к печи 1007 м3 производительностью 1900 т/сут, выплавляющей передельный чугун.

Рудная часть шихты представлена в таблице 1.

Таблица 1
Материал Масса в подачу, т
Агломерат 8,0
Окатыши 6,0
Металлоконцентрат 4,0

Химический состав металлоконцентрата представлен в таблице 2.

Таблица 2
Fe общ Fe мет Fe хим SiO2 CaO P2O5 MgO Cr2O3 Al2O3 TiO2 MnO
не менее 70,0 41,0 29,0-34,0 19,7 28,4 0,6 14,7 1,68 4,4 0,54 5,6

Дутье - атмосферное либо обогащенное кислородом. Температура дутья - 1050°C. Расход дутья - 1850-1950 м3/мин. Давление колошникового газа - 1,05 кгс/см2. Давление дутья - 2,0 кгс/см2.

Расход антрацита 10-40 кг/т чугуна, расход твердого топлива (кокс и антрацит) составляет 447-460 кг/т чугуна. Крупность антрацита 25-60 мм. Зольность кокса 12%, антрацита 5%. Теоретический коэффициент замены кокса антрацитом - 1,1, фактический - 1,0. Состав передельного чугуна: C - 4,24%, Si - 0,55%, Mn - 0,68%, P - 0,070%, S - 0,012%, Cr - 0,24%. железо - остальное.

Состав шлака: SiO2 - 41,6%, CaO - 43,6%, Al2O3 - 6,9%, MgO - 6,5%, FeO - 0,55%, S - 0,72%.

Изобретение позволит полностью использовать антрацит в сухой зоне доменной печи, что приведет к снижению удельного расхода кокса, а также улучшить стабильность чугуна по химическому составу.

Способ производства чугуна, включающий загрузку в доменную печь через колошник железорудной части шихты, состоящей из агломерата, окатышей и металлодобавки, и кокса, нагрев, восстановление и плавление шихты, выпуск чугуна и шлака, отличающийся тем, что в качестве металлодобавки используют металлоконцентрат с содержанием металлического железа 41%, полученный сухой магнитной сепарацией металлургических шлаков с повышенным содержанием марганца и хрома, в качестве части кокса загружают антрацит крупностью 25-60 мм, который перед загрузкой перемешивают с железорудной частью шихты с расходом металлоконцентрата, составляющим 20-25% от железорудной части шихты, и обеспечивают в чугуне содержания марганца от 0,5 до 1,0% и хрома от 0,1 до 0,3%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству. .

Изобретение относится к производству восстановленных железосодержащих окатышей и к производству чугуна в доменной печи или вертикальной шахтной печи с использованием упомянутых окатышей.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству. .

Изобретение относится к пылеугольному топливу для доменной печи и предназначено для выплавки чугуна. .

Изобретение относится к способу получения брикетированного восстановленного железа. .

Изобретение относится к системам утилизации пластмассовых отходов. .
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству чугуна. .

Изобретение относится к области металлургии. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах. .
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменной печи, работающей с использованием в шихте титаномагнетитового сырья

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу загрузки доменной печи

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменной печи
Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке чугуна в доменной печи

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу рециркуляции газа из доменной печи

Изобретение относится к пылеугольному топливу для доменной плавки из углеродсодержащего тонкомолотого исходного материала, представляющего собой продукт с выходом летучих веществ до 25% в количестве (3-100) масс.%, полученный путем замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков, топливо содержит десульфуратор, при этом соотношение углеродсодержащего тонкомолотого исходного материала и десульфуратора составляет: углеродсодержащий тонкомолотый материал - (90-99), масс.%; десульфуратор - (10-1), масс.%

Изобретение относится к области управления процессами превращения, в которых конверсия исходного сырья в продукт происходит вдоль фронта реакции, идущего от поверхности кристаллов, и/или зерен, и/или фаз, и/или пор внутрь исходного вещества, причем в исходном веществе выделяется, и/или внедряется, и/или перемещается один или несколько химических элементов, и конверсия исходных веществ происходит вдоль распространяющегося фронта реакции. Согласно изобретению исходные вещества идентифицируются на основе по меньшей одного мере оптического, в частности микроскопического, анализа их фаз, и/или компонентов фаз, и/или их фазовой морфологии, структуры, текстуры, и/или их химического состава. На основе этих величин исходным веществам приписываются эталонные функции, которые описывают конверсию исходных веществ в процессе и привлекаются для установки технологических параметров процесса превращения. Изобретение обеспечивает более точное управление процессом превращения и, следовательно, более эффективную конверсию веществ в процессе превращения. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу выплавки чугуна в работающем на кислороде металлургическом реакторе, имеющем зону восстановления, в виде доменной печи (1) или установки восстановительной плавки. Согласно изобретению осуществляют отвод из зоны восстановления очищенного сырьевого газа и возвращение его в зону восстановления с добавкой углеводородов. При этом очищенный сырьевой газ сначала смешивают с углеводородами и затем с восстановительным газом, имеющим температуру выше 1000°С и полученным парциальным окислением углеводородов кислородсодержащим газом, который имеет содержание кислорода выше 90 об.%, для образования рециркуляционного газа с температурой выше 800°С, и рециркуляционный газ после процесса авториформинга возвращают в зону восстановления. Способ не требует дорогостоящего удаления СО2 и/или N2, позволяя сэкономить на капитальных затратах и избежать скапливания остаточного газа из-за удаления СО2, получаются меньшие выбросы СО2 за счет риформинга высшими углеводородами и использования для восстановления, повышается эффективность при создании тепла, требующегося для риформинга. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа. Способ утилизации хлорорганических отходов включает их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы. В исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м2, при этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция. В качестве хлорсвязующих добавок используют известняк, силикат кальция или доломит. Изобретение позволяет повысить эффективность способа утилизации отходов и снизить токсичность выбросов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления угольной пыли. Способ содержит этапы обеспечения сушильного газа, нагретого до предварительно заданной температуры в генераторе горячего газа, подачи нагретого сушильного газа в угольную мельницу, ввода необогащенного угля в угольную мельницу, которая измельчает необогащенный уголь в угольную пыль, сбора смеси сушильного газа и угольной пыли из угольной мельницы и подачи смеси на фильтр, который отделяет высушенную угольную пыль от сушильного газа, сбора высушенной угольной пыли для дальнейшего использования и подачи сушильного газа из фильтра в отводной трубопровод. После этого осуществляют сбор выходящего из фильтра сушильного газа и подачу части собранного сушильного газа в трубопровод рециркуляции для подачи рециркуляционного сушильного газа в генератор горячего газа. Этап обеспечения сушильного газа содержит подачу отработанного газа сушильной печи с переменной скоростью в генератор горячего газа через трубопровод отработанного газа сушильной печи, при этом доводят количество отработанного газа сушильной печи, используемого в качестве сушильного газа, до максимума. Давлением сушильного газа на газовпускном патрубке угольной мельницы управляют посредством регулирования скорости потока отработанного газа. Использование изобретения обеспечивает улучшение качества угольной пыли. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх