Способ доменной плавки
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Iaa>734285
Р (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 25.1077 (21) 2537056/22-02 с присоединением заявки Йо (51)М. Кл.
С . 2 1 В 3/О 0
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 1505.80 Бюллетень )(о (53) УДК 669.168. .267. 4 (088. 8) Дата опуб;:икования описании 1705.80
С.Л. Ярошевский, Н.Н. Попов, В.Н. Андронов, И.М. Гриненко, A,N. Камардин, В.П. Терещенко, IO.Ã, Банников, В.И. Варана, Ю.Ф. Никулин, С.И, Христич, О,К. Ануфриев и А,В, Дидевич (72) Авторы изобретения
Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии 73) Заявитель (54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах, работающих с вдуванием в горя пылеугольного топлива.
Кокс является наиболее дорогим компонентом доменной шихты, составляющим от 30 до 60% себестоимости чугуна. Поэтому замена кокса дополнительными видами топлива - природным и коксовым газами, мазутом, нефтью и др, определяет существенное снижение себестоимости чугуна, Однако возможности замены кокса природным газом или мазутом ограничены. Кроме того, в последние годы значительно возросла дефицитность этих видов топлива.
Наиболее перспективной является технология. доменной плавки с заменой до 30-403 кокса пылеугольным топливом, приготовленным из недефи.цитных и неспекающихся марок угля.
В СССР; имеются огромные запасы таких углей, намечается значительное раааирение их добычи и снижение себестоимости до 1-3 руб на 1 т чугуна .(Канско-Ачинское,Экибастузсхов месторождения), Наиболее близким к описываемому . изобретению по технологической сущности и достигаемым результатам яв- ляется способ доменной плавки, при котором вместе с пылеугольным топ- ливом в горн вдувают порошки алюминия, молибдена, кальция, железа,чугуна и стали, воспламеняющиеся рань ð ше угля и создающие условия для полного догорания его частиц. Потребность в кислороде при этом можно обеспечить путем обогащения дутья кислородом (1} .
Недостатком указанного-способа является то, что все. перечисленные добавки к угольной пыли дают твердые, а не газообразные продукты горения, от которых разогревается
0 и газовая фаза, являющаяся средой для сгорания угольной пыли, Такая двустадийность требует определенного времени, следовательно, ограничивает возможности интенсификации горения угольной пыли.
При этом горение перечисленных в прототипе добавок задалживает оп« ределенное количество кислорода и, следовательно, вызывает .существен30 ное локальное обеднение газовой
234285
Р еак-
t ция, 1, 0,2 Са(МО ) + С(„) ЙдК = + 2605 + 10.439 - 0,099TM + 0,083ТМ„+
Р1
+ 0 324 ТМ
+ О, 2N aZ = - 11900-47,8 Т
2(т) т Кр = + 11992 + 31,898 + 5 222ТМр + 1,475ТМ +
0 2СаО +СО )
2. NHv NOs(T) + С (ГР) й
+ Ор 297.ТМ аХ = - 54900-146,0Т т
С « Рз + 0 525ТМ 26400 - 21,4Т 2Н О< ) + СО() + N<(x) 3 ° 050,(т)+ 188 "а(т + СО(т) + 1, 88 й2(т) 2 „ среды данным компонентом. Следова- тельно, даже при значительном обо.гащении дутья кислородом в объеме фурменной эоны, в которой происходит сгорание угольной пыли, наблюдается значительное местное снижение содержания кислорода, что замедляет окисление углерода угольной пыли. Кроме того, термодинамическиег и физические условия сгорания указанных порошков и угольной пыли также неравнозначны: угольная пыль содержит s своем составе летучие, которые начинают выделяться при 200300 С, воспламеняются и определяют значительное снижение температуры воспламенения частиц угля, Порошки же перечисленных в прототипе материалов не содержат летучих, поэтому их воспламенение и сгорание возможно лишь при значительном перегреве. B таблице дана характеристика реакций. Преимущества. предложенного способа заключаются в следующем. В таблице представлена величина изменення изобарного потенциала реакции окисления углерода кислородом аэотнокислого кальция, которая весьма значительна в.широком диапазоне температур и в 1,4-2,0 раза выше, чем при окислении углерода кислородом воздуха. Соответственно расход реагентов и выход продуктов горения также ниже при реакции с азотнокислым кальцием.:Эти показатели свидетельствуют о потенциальной возможности интенсивного и более предпочтительного прохождения реакции окисления углерода азотнокислым кальцием в,у гловиях фурменной эоны горна доменной печи, Таким образом, использование известного способа не вызывает значительной интенсификации процесса сгорания угольной пыли в фурменных зонах, Белью изобретения является повы шение расхода пылеугольного топлива за счет улучшения его сгорания и снижение себестоимости чугуна. Это достигается тем, что в способе доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива и катализаторов горения в качестве катализатора используют азотнокислый кальций или азотнокислый аммоний при соотнесении расхода пылеугольного топлива к азотнокислому кальцию или азотнокислому аммонию в пределах 1:(0,05-0,4) и расходе смеси 100-600 кг на 1 т чугуна. 20 Ниже представлены изобарные ре« акции различных окислителей. Уравнения константы равновесия и изобарного потенциала 4 Еще более значительно средство к углероду азотнокислого аммония. В процессе подготовки топлива к .вдуванию частички азотнокислого ,кальция или аммония внедряются в 50 объемы частиц пылеугольного топлива. При нагреве этих комплексных частиц уже при 200»300 С выделяются как летучие угольной пыли, так и кислород добавки, создавая в микро55 объеме частицы повышенную концентра» цию кислорода, Это способствует снижению температуры воспламенения ле,тучих угольной пыли и ее твердого остатка. d0 Горение частиц угольной пыли в кислороде аэотнокислого кальция. или аммония сопровождается выделением газообразных продуктов горения,что способствует интенсивному локально 65 му повышению температуры в объеме 734285 Нахождения пылеугольного топлива, в част иост и и т емпературы частиц угольной пыли, При этом содержание кислорода даже в локальном объеме существенно не изменяется. В процесса разложения,азотнокислого кальция, аммония выделяется микродисперсная окись кальция, а также содержащиеся в добавках щелочные элементы, которые, согласно данным литературы, могут оказать существенное каталитическое влияние на ход процесса сгорания пылеугольных частиц. Бл агопри ятное вли я н ие добавок аэотнокислого кальция и аэотнокислого аммония на сгорание угольной пыли проверено в лабораторных условиях. Добавка 5"10% азотнокислого кальция сокращает время выгорания тонкоизмельченного порошка угля в 24 раза уже при 400-800 С. Рассмотрим границы применения изобретения применительно к выплавке передельного чугуна с исходным расходом йокса от 400 до 1000 кгна 1.т чугуна. Как показывает практика, вдувание в горн до 50-100 кг на 1 т чугуна угольной пыли не вы» зывает, как правило, затруднений с ее полным сжиганием. Из теоретических данных известно, что пылеугольным топливом может быть заменено до 40% кокса. Дальнейшее снижение расхода кокса затруднительно или невозможно из-за ухудшения газопроницаемости шихты. Следовательно, расход угольной пыли в данном способе возможен в пределах от 100 до 400 кг на 1 т чугуна. Количество добавляемого азотнокислого кальция определяют иэ условий горения угольной пыли. При соотношении угольной пыли к аэотнокислому кальцию 1:2 принципиально возможно сжигание всей пыли в кислоро.де добавки. Однако расчеты показывают, что добавка уже 10% азотного кальция может обеспечить локальное повыше, ние температуры газов на 100 С, что в свою очередь, определяет возможность снижения времени выгорания частиц угольной пыли размером 100 мкм íà 10-20%, Дальнейшее увеличение расхода аэотнокислого кальция до 40% приводит к увеличению локальной температуры .горения на 800-1000 С, что определяет возможность снижения времени выгорания частиц в 3-4 раза. Принимая во внимание влияние на скорость сгорания угольных частиц обогащения дутья кислородом, а также каталитическое 60 чугуна. действие аэотнокислого кальция или азотнокислого аммония, очевидно, что увеличение расхода последнего свыше 403 для интенсификации горения нецелесообразно, а снижение ниже 5% - малоэффективно. Таким образом, расход смеси для вдувания в горн доменной печи может изменяться в пределах от 100 до 600 кг на 1 т чугуна. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого способа. Способ доменной плавки реализуется следующим образом. В пылеприготовленном отделении 15 уголь смешивают с азотнокислым кальцием или аммонием путем его увлажнения концентрированным раствором укаэанных материалов. Полученную смесь накапливают в бункере, 2О дозируют на общий транспортер и подают в бункер 1, из которого - в дробильные шаровые мельницы 2. Охлажденную в циклонах 3 смесь накапливают в бункере 4, расположенном над пневмокамерным насосом 5. Система актоматики обеспечивает периодическую пневмотранспортировку смеси в бункер 6 запаса распределительно-дозировочнбго отделения. Из бункера запаса смесь поступа.ЗО ет в промежуточный 7 и затем в питающий Я резервуары, где поддерживают ее постоянный. уровень и необходимое давление транспортирующего воздуха. Из питающего резервуара по наклонным патрубкам смесь подают в аэрационные питатели, где в камере 9 она псевдоожижается сухим сжатым воздухом и направляется в пылепро40 вод 10, подключенный к соответствующей фурме. В процессе. приготовления смеси влага испаряется, а микродисперсные частички азотнокислого кальция или аэотнокислого аммония. размещаются в объеме и на поверхности частиц угольной пыли, что создает наиболее благоприятные условия для эффективного каталитического влияния добав5О ки при нагреве смеси. По опытУ работы доменных печей коэффициент saмены кокса угольной пылью принят равным 1 кг/г, Совместное применение смеси высокоуглеродистого пыпеугольного топлива и аэотнокислого кальция в количестве 360 кг на 1 т чугуна обеспечивает снижение расхода кокса на 38,5%, исключение подачи природного газа, снижение себестоимости чугуна на 2,1 руб на 1 т . Ъ 1 !. ч" ф Въ 734285 1 - 63р 2 -72,8 -82,3. -91р9 -101,4 990 2,74 2,24 3,74 7,46 7,66 2 -211,56 -240,76 269,96 -293,16 -328,36 4560 6, 66 3 -49,4 -53,7 -57,9 -62,2 -66,5 2200 5,72 5,37 6,72 Формула изобретения Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ 9 1300137, кл, С 21 5/00, 1970. акаэ 2008/36 Подписное Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 Способ доменной плавки, включающий. загрузку шихты, вдувание в горн с дутьем пылеугольного топлива и катализаторов горения, о т л ич а ю ц и и с я тем, что; с целью повышения расхода пылеугольного топлива и снижения себестоимости чугуна, в качестве катализатора используют азотнокислый кальций или азотнокислый аммоний при соотношении расхода пылеугольного топлива к азотнокислому кальцию .или азотнокислому аммонию в пределах 1:(0,05-0,4) и расходе смеси 100690 кг на 1 т чугуна.
