Исходные материалы для получения чугуна, подготовка их к плавке

Категория:
Производство черных и цветных металлов


Исходные материалы для получения чугуна, подготовка их к плавке

Исходными материалами для получения чугуна в доменных печах являются железные руды, топливо и флюсы.

Рудой называется природное минеральное сырье, содержащее металлы (или их соединения) количестве и в виде, пригодном для их промышленного использования. Руды представляют совокупность минералов. Минералы, содержащие нужный металл, называются рудными, а остальные — пустой породой.

Заранее рассчитанное в определенном соотношении количество загружаемых в доменную печь материалов (руда, флюсы и топллво) называется шихтой.

Железные руды. Земная кора содержит около 5,1% железа в составе различных химических соединений. Наиболее распространенными соединениями железа являются окислы — соединения железа с кислородом (имеющие главное значение), сульфиды — соединения железа с серой и шпаты — углекислые соединения железа.

Промышленное примейение имеют красные железняки, бурые железняки, магнитные железняки и шпатовые железняки.

Основным рудным минералом красного железняка является гематит — окись железа (Fe203). Пустыми породами являются преимущественно кварц, состоящий в основном из (SiOa), и кальцит (СаС03), иногда с глинистыми примесями (А1203 • 2Si02 • 2Н20 и др.). В крупнейших месторождениях гематитовых руд среднее содержание железа составляет 51—66% (чистый гематит содержит 70% Fe). Цвет руды от ярко-красного до темно-красного.

В СССР главными месторождениями красного железняка являются следующие. Криворожское месторождение — основной бассейн южной металлургической базы, Курская магнитная аномалия; Атасусское и Соколовско-Сарбайское месторождения в Казахстане; Коршуновское месторождение в Восточной Сибири.

Основным рудным минералом бурого железняка является гидрогетит (лимонит) — водная окись железа (Fe203 . /гН20). Пустые породы того же характера, что и в красном железняке. Содержание железа в различных месторождениях колеблется очень широко: от 55 до 30% и ниже. Цвет от коричнево-желтого до темно-бурого. В СССР крупными месторождениями бурого железняка являются Керченское, Лисаковское и Аятское (в Казахстане), Липецкое и Тульское.

Рудным минералом магнитного железняка является магнетит — магнитная закись-окись железа FeO • Fe203 (Fe304). В пустых породах присутствуют силикаты (полевые шпаты, граниты и др.), сульфиды, кальциты и др. Содержание железа в богатых магнетитовых рудах колеблется от 50 до 72%. Цвет- магнетита — черный. В СССР промышленные месторождения магнетитовых руд находятся на Урале: горы Магнитная, Высокая, Благодать; в Сибйри (Ангаро-Питский железорудный район) и в других районах.

Рудным минералом шпатового железняка является сидерит (FeCOg). Шпатовые железняки залегают мраморовидными массами светло-серого и желтовато-белого цвета; они содержат 30— 42% железа. При обжиге сидерита удаляется углекислый газ (С02) • и образуются мельчайшие поры, что обеспечивает при доменной плавке легкую восстанавливаемость. В СССР шпатовые железняки залегают Ц близ Златоуста и в Омутнинском районе Кировской области. СГ\ По семилетнему плану в СССР в 1965 г. будет добыто 230—245 млн. m ^ч железной руды.

Топливо. Топливо, употребляемое для доменного процесса, должно иметь высокую теплотворную способность и малую зольность, обладать пористостью, прочностью при высоких температурах, а также содержать возможно меньше серы, которая частично переходит из топлива в чугун и ухудшает свойства последнего.

В качестве топлива при доменном производстве используется преимущественно каменноугольный кокс и очень редко древесный уголь.

Флюсы. Для отделения пустой породы и золы топлива в доменную печь вводят вещества, называемые флюсами; эти вещества дают с пустой породой и золой топлива легкоплавкие химические соединения, образующие шлак при плавке. Состав и легкоплавкость шлаков оказывают большое влияние на ход доменной плавки и состав чугуна. В составе почти всех руд, а также в золе кокса кислые пустые породы (Si02 + А1203) преобладают над основными (СаО + MgO); поэтому в качестве флюсов применяют чаще всего известняк (содержащий преимущественно СаС03) и иногда доломит (состоящий главным образом из СаС03 + MgC03), дающие легкоплавкие соединения с Si02 и А1203.

Подготовка руд к плавке. Для выплавки чугуна руды подвергаются предварительной подготовке. Качество подготовки руд к плавке ока-зьгоает большое влияние на ход плавки, расход топлива и качество металла.

Дробление — измельчение крупных кусков руды — производится специальными машинами — дробилками, при этом стараются получить куски размером 30—100 мм. Мелочь отсеивается при сортировке и грохочении, для выплавки она непригодна и используется для спекания.

Промывка руды водой применяется для отделения пустой породы, которая постепенно отмокает и уносится водой.

Обжиг руды производится для удаления воды, углекислоты и частичного выжигания серы, в результате чего руда очищается и обогащается соединениями железа. Кроме того, обжиг немагнитной окиси Fe203 производят с целью перевода ее в магнитное соединение Fe304 для возможности применения магнитного обогащения.

Магнитное обогаще н(и е осуществляется в аппаратах, называемых магнитными сепараторами. Основной частью сепаратора являются электромагниты, служащие для образования магнитного поля, при перемещении руды в котором происходит отделение немагнитных частиц. При этом магнитная окись железа (Fe304) притягивается электромагнитами.

Спекание (агломерация) производится с целью окускования мелкой порошкообразной руды и колошниковой пыли; для спекания эти вещества смешиваются с измельченным топливом. Для получения офлюсованного агломерата в агломерационную шихту, кроме руды и топлива, добавляют измельченный известняк.

Спекание осуществляется при t 1100—1200° на специальных агломерационных ленточных машинах, где топливо сгорает, в результате чего изменяется химический состав шихты: известняк при температуре около 900° разлагается на окись кальция (СаО) и углекислый газ (С02), сера выгорает, окись железа (Fe203) частично восстанавливается до закиси (FeO), которая с SiOa пустой породы образует силикат железа Fe2Si04. Этот силикат плавится и связывает другие частицы шихты, при этом и образуются пористые спеченные куски материала, называемого агломератом.

Для повышения производительности в -состав шихты доменных печей вводят офлюсованный (самоплавкий) агломерат.

При работе на офлюсованном агломерате сокращается расход кокса, флюсов и повышается производительность печей.

Загрузка в доменную печь каждого из исходных материалов производится отдельными порциями; эти порции называются колошами.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум