Разработка технологии доменной плавки на коксе, полученном с использованием нефтекоксовой мелочи в угольной шихте

Чёрные металлы остаются основным конструкционным материалом на ближайшие десятилетия [1 — 5]. Предпосылки развития их производства имеются [1 — 2]. Расходование на проведение доменной плавки кокса, полученного с использованием дорогих и дефицитных видов углей, ведёт к удорожанию продукции металлургического предприятия, к осложнениям в его работе. Это особенно чувствительно для России в связи с повышенным потреблением энергоносителей на производство чугуна. Материале и энергоёмкость производства чёрных металлов в России на 15 — 23% выше, чем в развитых странах [1]. Такая технология становится всё обременительней при дефиците финансовых средств и заставляет вести поиск в направлении использования отходов, замены источников энергии, снижения расхода кокса. В мире ежегодно образуется около 50 млрд. тонн промышленных отходов [4].

Новые виды энергии и отходы наряду с достоинствами имеют не достал ки, которые приходится компенсировать новыми решениями, вырабатываемыми на основе проведения исследований. При этом более полный учёт изменений в различных звеньях металлургического производства обеспечивает более высокие результаты. Применительно к металлургии чугуна новым источником энергии, представляющим собой отходы другого производства, является нефтекоксовая мелочь.

Необходимую подготовку нефтекоксовой мелочи к доменной плавке можно обеспечить введением её в технологическую линию производства кокса, но это ведёт к изменению его физических и физико-химических свойств, существенному ухудшению качества чугуна по содержанию серы. Для реализации преимуществ этого энергоносителя без проявления отрицательных сторон целесообразной становится разработка новой технологии доменной плавки.

1. Возможности снижения расхода кокса на доменную плавку и дефицитных компонентов в его угольной шихте.

В структуре топливно-энергетического баланса чёрной металлургии России на долю кокса и получающихся из него доменного и коксового газов приходится около 65%. Остальными составляющими её являются природный газ (около 30%), мазут и энергетические угли [1 — 5]. Производство кокса организовано для обеспечения им доменной плавки. Другие потребители сориентированы преимущественно на расходование кокса, не удовлетворяющего требованиям доменного производства. Такими потребителями являются: вагранки литейных предприятий, ферросплавные печи, цветная металлургия, агломерационные машины, шахтные печи обжига известняка, доломита и цемента, газогенераторы, огнеупорное производство, установки по изготовлению электродов для электропечей, установки по получению карбида кальция.

Удельный расход кокса на доменную плавку и требования к его свойствам зависят от выполняемых им функций, возможности компенсации недостатков, состояния процессов в доменной печи, возможности передачи некоторых функций другим компонентам шихты или дутья.

Результаты исследования свидетельствуют, с одной стороны, о возможности применения на остановках и задувках кокса, полученного с использованием нефтекоксовой мелочи в угольной шихте, с другой, — о плодотворности привлечения уравнений тренда для анализа раздувок. Экспериментальные данные о градиенте снижения температуры использовали для определения количества кокса, оставляемой в печи при остановке её на ремонт III разряда.

2.5. Значение снижения реакционной способности кокса.

Введение

нефтекоксовой мелочи в угольную шихту приводит к существенному (на 25%) снижению реакционной способности кокса (п. 1.3). В связи с этим целесообразно рассмотрение влияния такого снижения на ход доменной плавки.

Реакционная способность влияет практически на все стороны доменного процесса. Изменение результатов плавки от роста или снижения реакционной способности зависит от определяющих процессов и зон в доменной печи, от сопутствующих изменений других показателей качества кокса. Поэтому действие реакционной способности оказывается индивидуальным для каждой печи и для каждых конкретных условий плавки.

Имеются положительные и отрицательные стороны действия изменения реакционной способности на ход доменного процесса.

Снижение реакционной способности повышает температуру зоны замедленного теплообмена вследствие более позднего начала прямого восстановления. В опытных плавках на печи № 1 оно по расчётам составило 27°. От этого увеличивается вынос тепла газовым потоком из определяющей расход кокса зоны доменной печи в зону, где имеется избыток тепла. Следовательно, действие оказывается в направлении повышения расхода кокса.

Повышение температуры в зоне замедленного теплообмена снижает степень использования СО в реакции РеО + СО = Ре + С02 и в целом для печи. В опытных плавках на печи № 1 снижение в среднем составило 0,6% абс. (табл. 2.9). Процессы восстановления смещаются вниз в область повышенных температур, где благоприятны условия восстановления водородом. Степень использования водорода повышается — на печи № 1 на 2,6% абс. (табл. 2.9). Следовательно, возрастает эквивалент замены кокса природным газом. Более желательным становится увеличение расхода его. Но для реализации этого необходимо наличие резервов по газодинамике верхней части печи. В условиях использования нефтекоксовой мелочи таких резервов не было.

Снижение реакционной способности кокса затрудняет протекание реакции прямого восстановления, так как реакция С02 + С + 2СО является одной из стадий её как при восстановлении из твердых частиц, так и из шлаков. Уменьшение степени прямого восстановления уменьшает затраты тепла в определяющей расход кокса зоне доменной печи, т. е. действует в направлении снижения расхода кокса. Протяженность нижней ступени теплообмена по расчётам для печи № 1 уменьшилась в среднем на 0,4 м. Снижение скорости прямого восстановления может привести к уменьшению общей скорости процесса, иначе говоря, производительности печи, если оно не будет компенсировано ростом скорости восстановления водородом.

Смещение процессов восстановления к низу и в область более высоких температур действует в сторону создания затруднений по газодинамике нижней части печи вследствие усиления наложения их на процессы плавления и шлакообразования, появления трудностей по обеспечению ровной работы печи при повышении температуры дутья, обогащении дутья кислородом. Затруднения по газодинамике были особенно заметны на печи № 6 при содержании нефтекоксовой мелочи в угольной шихте 5% (табл. 2.12).

Снижение реакционной способности кокса воздействует на процессы в фурменном очаге, смещая зону потока к оси печи и увеличивая протяженность плотной части зоны горения. Такое смещение зоны потока создаёт благоприятные условия для зарастания заплечиков гарнисажем и для лучшего прогрева центра печи. При отсутствии гарнисажа такое действие полезно, а при излишнем зарастании — вредно.

Снижение реакционной способности кокса обычно сопровождается улучшением прочностных свойств его. Улучшение газопроницаемости шихты в доменной печи при этом необходимо реализовывать. Без этого может получиться отрицательный результат вследствие самопроизвольного снижения загруженности периферийной зоны печи железорудным сырьём. Направлениями реализации преимуществ более качественного по газопроницаемости кокса являются повышение интенсивности по дутью, установление режимов загрузки, повышающих загруженность периферии, увеличение расхода природного газа. При введении нефтекоксовой мелочи в угольную шихту обычная связь реакционной способности с прочностными свойствами не проявилась. Технологические параметры доменной плавки устанавливали по фактическому влиянию кокса на ход процессов в печи.

Повышение физико — механических показателей качества кокса, сопровождающее снижение его реакционной способности, улучшает работу горна и действует поэтому в направлении роста производительности печи и снижения расхода топлива.

2.6. Основные особенности технологического режима плавки.

Проведенные исследования позволили сформулировать основные особенности технологического режима плавки при работе на коксе, полученном с использованием нефтекоксовой мелочи в угольной шихте.

Уменьшение крупности кокса и самопроизвольное повышение загруженности периферии, приводящие к росту сопротивления шихты движению газа, обуславливают необходимость изменения режима загрузки в направлении компенсации этого роста и обеспечения поступления большего количества кокса в периферийную зону. На доменной печи № 1 при работе в исходных условиях на системе загрузки РРКК приходилось устанавливать в опытном режиме систему 5РРКК1 2КРРК1. Применяли также понижение уровня засыпи.

Рост сопротивления шихты движению газа приводит также к необходимости снижения интенсивности по дутью. На печи № 1 оно в среднем составило 57 м3/мин (табл. 2.9). В переходном периоде от обычного кокса к изготовленному с нефтекоксовой мелочью, соответствующем двухтрёхкратной смене шихты в печи (10 — 15 часов), приходилось сильнее снижать интенсивность (на величину до 100 м3/мин).

Возможность увеличения расхода природного газа зависит от места расположения определяющей по газодинамике зоны печи. При определяющей роли нижней части печи оно возможно и целесообразно, верхней — нет. На исследованных печах определяющее значение имела газодинамика верха. Соответственно, попытки увеличения расхода природного не дали положительных результатов.

Дополнительное обогащение дутья кислородом при работе на коксе, полученном с использованием нефтекоксовой мелочи в угольной шихте, затрудняется ввиду того, что оба мероприятия действуют в направлении смещения процессов восстановления в высокотемпературную зону и наложения их на процессы плавления. С точки зрения газодинамики верха печи увеличение содержания кислорода в дутье желательно.

Воздействие кокса с изменёнными свойствами на зону горения и смещение при этом зоны потока материалов в направлении оси печи, самопроизвольное повышение загруженности периферии железорудным сырьём делает целесообразным увеличение диаметра фурм, если он в исходных условиях являлся оптимальным. При проведении опытных плавок диаметр фурм подбирали в пределах 140−150 мм.

Изучение поведения серы в доменной печи (п. 3) показало, что для снижения содержания её в чугуне необходимо откорректировать задание на компоненты сырья и отрабатывать технологию плавки на этом сырье. Целесообразно снижение поступления в печь AI2O3 и ТЮ2 с одновременным уменьшением шпинельной формы MgO и увеличение свободной формы до достижения оптимума, повышение основности шлака по (СаО + Mg0)/(Si02 + А120з), увеличение содержания FeO в агломерате, более частая отработка продуктов плавки.

3. Выплавка малосернистого чугуна.

Возможности снижения содержания серы в чугуне после поступления её с компонентами шихты определяются поведением сернистых соединений по высоте доменной печи. Известно, что основным поставщиком серы в печь является кокс. В нём основная часть серы представлена органическими соединениями, меньшая находится — в элементном виде, а также в виде сульфатов и сульфидов. Проведенные исследования показали [ 126], что элементная и органическая сера кокса переходят в газ, сульфатная, разложившись, переходит в сульфидную, а сульфидная, в свою очередь, распределяется между чугуном и шлаком. Газификация серы кокса происходит преимущественно при горении его у фурм (в распаре, заплечиках, шахте переходит в газ 20 — 25% серы). В последующем из газа она в процессе движения вверх почти полностью поглощается компонентами железорудного сырья (при выплавке передельного чугуна из печи уносится 1- 3% серы от общего поступления [45]) и далее распределяется между чугуном и шлаком. Поглощающими серу компонентами сырья являются Бе, БеО, МпО, СаО, М^О. Образование карбидов (РезС, МпзС и др.), силицидов (РезБ1 и др.), фосфидов (БезР и др.) уменьшает растворимость серы в металле.

Распределение серы между составляющими чугуна и шлака происходит, согласно вышеизложенному, по всей высоте печи. Выше заплечиков серу поглощают материалы, находящиеся в твёрдом и размягчённом состояниях, ниже — в расплавленном. В жидкофазном распределении участвует 27 — 33% серы, в твердофазном и промежуточном (выше зоны образования жидкого металла и шлака) — 67 -73% [45]. Из этого следует важность для выплавки качественного по сере чугуна не только свойства шлака и чугуна, но и состояния материалов выше горизонта фурм, происходящих там процессов.

Из рассмотренного следует направление работ по выплавке малосернистого чугуна:

— использование шихтовых материалов, находящихся в таком состоянии, при котором СаО и М§-0 поглощают выше горизонта фурм максимальное количество серы, а Ре и РеО — минимальное;

— воздействие на ход процессов по высоте печи, обеспечивающих развитие реакций в направлении перехода серы в шлак выше горизонта фурм;

— воздействие на ход процессов в горне печи различными способами, в т. ч. традиционными методами изменения состава шлака, нагрева продуктов плавки и новымив качестве новых могут быть, например, средства воздействия на зону горения.

3.1. Изучение возможности снижения содержания серы в чугуне изменением состояния железорудных материалов.

Состояние железорудных материалов имеет значение для распределения серы выше заплечиков между компонентами, образующими в последующем чугун и шлак. Среди характеристик состояния важен минералогический состав — необходимо, чтобы поглощающие серу компоненты СаО и 1У^О находились в свободном состоянии, а оксиды железа в связанном до зоны интенсивного науглероживания.

Минералом называют химически и физически индивидуализированный неорганический продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии или бывший в кристаллическом состоянии и утративший его в результате метамиктного распада. Более широким понятием является минеральный вид. Минеральный вид — это совокупность минералов одинаковой структуры, состав которых отвечает индивидуализированному химическому соединению и может непрерывно изменяться в пределах, ограничивающихся либо изменением структуры, либо (в случае непрерывных твёрдых растворов) условно принятыми границами [100].

3.1.1. Основные виды минералов в железорудных материалах ОАО «ММК» .

Гематит Ре2Оз. От греческого слова «эматитес» — кровавый, по цвету кристаллов в тонких осколках и цвету черты. Обычно содержание Ге203 составляет 98 — 99%. Разновидностями гематитов являются титаногематит, алюмогематит, гидрогематит. Образует псевдоморфизмы по магнетитумартит. Цвет от чёрного с синеватым оттенком в крупнокристаллических агрегатах, до яркокрасного в скрытокристаллических агрегатах.

Магнетит РеРе204 или, как обычно принято записывать, Рез04. Относится к шпинелидам с общей формулой АВ2О4, где, А = Mg2+, Бе24″, Мп2+, гп2+, Ге3+, А13± В = А13+, Ре3+, Сг3+, У3+, Т14+, Мё2+, Ре2+, Т13+. Известны широкие изомофные смеси Рез04 — Ре2ТЮ4(РеТЮз) -титаномагнетиты, Ре304 — БеСгОд — РеА1204 — ферроферрихромшпинелиды. Обычно отношение БеО / Ге2Оз меньше 1. Известны псевдоморфизмы магнетита по гематиту — мушкетовид. Цвет железо-чёрный, иногда на гранях кристаллов имеется синеватая побежалость. В окислительных условиях часто замещается гематитом и маггемитом. При наличии магнезии образуется магномагнетит [100].

Вюстит Ге0,9470 или в виде твёрдого раствора с общей формулой (Ре, Са, М?)1.хО, клиноферросилит Ре8Ю4, фаялит Ре28Ю4, пирит Ре82 и марказит Ре82, пирротин Ре^Б, ферриты кальция СаО Ре203 и 2СаО Ре20:!, магнезиоферрит М§-0 Ре203, магнезиовюстит (М§ хРе1х)0. Семейство пирротина включает троилит Ре8, гексапирротин Ре1. хО и клинопирротин РеуОз. Пирит отличается от марказита формой кристаллов и способностью к окислительно-восстановительным реакциям — пирит окисляется труднее марказита.

Алабандин МпЭ, ольдгамит СаБ.

Шпинель М§ А1204 относится к шпинелидам с общей формулой АВ2О4- обычно имеет изоморфную примесь РеА1204. В шпинели часто обнаруживаются вростки рутила и титанита. Известны срастания с магнетитом, гематитом, слюдой.

Силикаты, в которых главными видообразующими катионами являются Са, Мд, А1, Бе, Мп: псевдоволластонит а-СаО 8Ю2, волластонит р-СаО 8Ю2, ларнит Са2[8Ю4], ранкинит Са3[81 207], тефроит Мп2[8Ю4], кнебелит МпРе[8Ю4], оливин (Mg, Fe)[Si04], монтичелит СаМ?[8Ю4|, ферромонтичелит СаРе[8Ю4], марганцовистый монтичелит СаМп[8Ю4], окерманит Са2М§ 81 207, анортит СаА12(8Ю4)2, пижонит (Са, М§, Ре)8Юз, кальциевый оливин СахРе02×8Ю4, мелинит — твёрдый раствор окерманита и геленита (ш2СаО М§-0 28Ю2 + п2СаОА12Оз 8Ю2, железистый мелелит, гроссуляр СазА12[8Ю4]з, пироп MgзAl2[Si04]з, альмандин РезА12[8Ю4]з, диопсид СаО MgO 8Ю2, геденбергит СаО БеО 28Ю2, феррогеленит 2СаО Ре203 8Ю2, ферроокерманит 2СаО БеО 28Ю2, алит ЗСаО 8Ю2.

Алюмоферриты кальция: при 7 — 12% А12Оз это главным образом браунмиллерит 4СаО А120з Ре20з, а при содержании 12% А120з дополнительно СаО А120з 2Ре20з. Обнаруживается также твёрдый раствор глинозёма в магнетите БеО (А1,Ре)20з.

Пироксены, представляющие твердые растворы вида т СаО А120з 8Ю2 + п СаО Ре203 8Ю2 + р СаО М&-0 8Ю2 + к СаО 28Ю2.

Полевые шпаты, имеющие формулу КхСа1. х[А12×812+х08] и в которых вместо К может быть вместо Са — Ва или, а вместо А1 — Ре (в общем виде возможны другие элементы [100]). Различают подсемейства Са — № - полевых шпатов, имеющих величину х в пределах от 0 до 1 и называемых плагиоклазами, К — Ыа — полевых шпатов при х около 1 (щелочные), а также КВа — полевых шпатов при х = 0 — 1.

Плагиоклазы в зависимости от соотношения компонентов имеют разновидности: анортит, битовнит, Лабрадор, андезин, олигоклаз, альбит.

Гранаты имеют общую формулу А3В2[Т04]з где, А = М£2+, Ге2+, Мп2+, Са2+, реже К± В = А13+, Ре3+, Сг3+, Мп3+, реже У3+, Т13+, Т14± Т = в небольшой степени А13+, Ге3+, Тл4+. Разновидностями гранатов являются пирольспиты и уграндиты. Пирольспиты представлены пиропом М§ зА12[8Ю4], альмандином Ре3А1з[8Ю4]з, спессартином Мп3А12[8Ю4]3. Уграндиты представлены гроссуляром СазРе2 [8Ю4]3, андрадитом СазРе2[8104]з и уваровитом Са3Сг2[8Ю4]3.

Серпентины имеют формулу М? з (0Н)4[81 205], разновидностями которых являются антигорит М^ОН^^цОю], лизардит М§ з (0Н)4[81 205], хризотил М§ з (0Н)4[81 205].

Хлориты представлены дисептохлоритами и септехлоритами. Дисептехлориты имеют формулу МП (0Н)8[Т205]2 при п = 4 — 6, где М = А1, Ре2+, Ре3+, Мп, Сг, № 2+, 1лТ = 81, А1, Ре3+. Септехлориты имеют формулу М3(0Н)4[Т205] где М = Мё, А1, Ре2+, Ре3+, № 2± Т = 81, А1, Ре3+.

Скаполиты представлены рядами [AlSiз08]зNa4Cl — [А^Б^С^^аСазСОз и [А15 817 024]КаСазС0з — [А1 281 208]зСа4С03, в которых С032″ частично замещается на 804Род скополита делится на 4 минеральных вида: мейонит, миццонит, дипир и мариалит. Основная масса имеет соотношение 81/А1 в пределах 1,1−2,5.

Амфибол характеризуется общей формулой А<1В7Х2[Т40ц]2, где, А Иа, КВ = Са, А1, Мп, Ре3+, Т14+, Иа, НТ = 81, А1- X = ОН", О2″, СГ, Г.

Биотит характеризуется формулой K{(Mg, Fe, Fe3+)з (0H, F)2[Al2Si2z05]2} при в пределах 0,5 — 1.

Апатит представлен формулой Са (Р, 0Н)2[Р04]4 и имеет изоморфные примеси МпО, РеО + Ре203, М§-0, АЛ203, Иа20, К20. В зависимости от состава различают фторапатит, хлорапатит, гидроксилапатит, оксоапатит, карбонатапатит (подолит или курскит), фторкарбонатапатит — франколит, гидроксилкарбонатапатит — даллит, натриевый апатит — лернит.

Оксиды представлены различными семействами. Семейство кремнезёма имеет 12 полиморфных модификаций кристаллического 8Ю2. Из них основными являются а-кварц, [3-кварц, тридимит, кристобалит. Основой структуры семейства кремнезёма служат БЮ^тетраэдры, связанные своими вершинами в каркас. Изменение взаимной ориентации 5Ю4-тетраэдров приводит к изменению свойств кремнезёма в твёрдом и расплавленном состояниях. Корунд А120з входит в семейство оксидов и гидрооксидов А1. В железорудных материалах обычно он находится в связанном состоянии, образуя другие минералы. Известь СаО образуется при разложении кальцита или поступает в виде других минералов. Периклаз М^О относится к семейству оксидов и гидрооксидов М^. Изоморфными примесями его служат РеО и МпО. Поступает в виде доломита и с другими минералами. Оксидной формой титана является рутил ТЮ2.

Карбонаты образуют ряд подклассов и семейств. В семейство кальцита — арагонита входят группы кальцита, доломита и арагонита. К этому семейству относятся простые и сложные (двойные) карбонаты М^, Са, Ва Ре, Мп. В группу кальцита входят кальцит Са (СОз)2, родохрозит МпСОз, сидерит РеС03 и магнезит М^СОз. К группе доломита относят шесть двойных карбонатов и большое количество их разновидностей. Наиболее распространёнными являются доломит СаМ§(СОз)2 и анкерит Са (Мё, Ре2+)[С03)2.

По результатам исследований [101 — 106] в агломерате ММК содержится гематит, магнетит, фаялит, ферриты кальция, железистые стёкла, силикаты кальция, известково-железистые оливины, геленит, железистый мелилит, муллит, твёрдый раствор глинозёма в магнетите, алюмоферриты, гроссуляр, андрадит, пироп, альмандин, геденбергит, монтичелит.

Окатыши ССГПО представлены гематитом, магнетитом, кварцем, плагиоклазом, пироксеном, скаполитом, гранатом, хлоритом, серпентином, биотитом, апатитом, полевым шпатом и амфиболом [103 — 106].

Окатыши Качканарского ГОКа имеют в своём составе, кроме гематита и магнетита, шпинель, пироксен, серпентин, оливин и амфибол.

Основными компонентами окатышей Лебединского и Михайловского ГОКов служат, наряду с гематитом и магнетитом, кварц, хлорит и полевой шпат.

Минеральный состав окатышей определяется в основном гинетическим типом исходных руд. Изменения в процессе производства окатышей незначительны и характерны для твёрдофазных реакций. Менее устойчивы магнетит, гематит, шпинель, кварц. Более устойчивы сложные соединения.

3.1.2. Значение минерального состава и других показателей свойства железорудного сырья для десульфурации чугуна.

Участвующие в реакциях десульфурации чугуна оксиды находятся в компонентах железорудного сырья в виде разных минералов при различном содержании одних и тех же минералов. В агломерате получает значительное развитие фаялитообразование, а в окатышах фаялита практически нет. При производстве окатышей в большей степени сохраняются реликтовые фазы, чем при агломерации. Окатыши ССГПО являются более многофазными, чем окатыши Лебединского и Михайловского ГОКов и в них больше по количеству и по содержанию минералов, включающих А120з и ТЮ2. В агломерате ММК, произведенном с повышенным содержанием концентратов ССГПО и собственных РОФ, больше содержание технических (образовавшихся при проведении технологического процесса) фаз, содержащих глинозём и рутил. Известно, что связывание глинозёмом магнезии в шпинель приводит к тому, что М^О не улучшает перевод серы в шлак [110−111,116,117]. Для получения положительного результата по десульфурации чугуна от магнезии целесообразно вводить её использованием доломита в шихту агломерата или окатышей при пониженном расходе концентратов, содержащих А12Оз. Это более важно для агломерационного процесса, чем для производства окатышей. Влияние Т1О2 на десульфурацию связывают с образованием карбидов и карбонитридов [118−120].

Значительное развитие процесса перехода серы в компоненты шлака выше горизонта фурм до образования жидких фаз (67 — 73% от общего количества серы) означает важность состояния СаО в этой зонецелесообразно, чтобы известь была в свободном виде и могла бы без затруднений поглощать серу из газовой фазы. Следовательно, имеет значение вид материала, с которым поступает СаО в агломерационную шихту и шихту окатышей (руда, концентрат, известняк, доломит) и вид минерала, вносящего её в доменную печь. Известно, что СаО из доломита выделяется легче, чем из известняка, из ферритов легче, чем из силикатов, а из силикатов легче, чем из алюмосиликатов [101 -102].

Поглощение серы по высоте печи металлическим железом и вюститом означает важность вида железосодержащего минерала — целесообразно, чтобы они поглощали из газовой фазы минимальное количество серы. Это обеспечивается при минимальной протяжённости вюститного состояния железорудных материалов по высоте печи и при переходе железа в металлическое состояние одновременно с науглероживанием. Возможность управления видом железосодержащего минерала предоставляется существованием фаялитовой и ферритных фаз. Известно, что фаялит и ферриты кальция существенно отличаются по восстановимости. Так, по данным [101] она для двухкальциевого феррита в 28 раз выше, чем для фаялита, а для однокальциевого феррита — в 40 раз.

Кроме минерального состава, связанного с химической прочностью соединений, имеются различия в физических и физикохимических свойствах железорудных материалов, влияющих на десульфурацию. Поглощение серы сырьём тем больше, чем выше удельная поверхность, объёмное разбухание и разрушаемость, ниже температура размягчения и плавления [125]. По результатам петрографического анализа пористость окатышей ССГПО и Качканарского ГОКа в 1,4−1,7 раза выше пористости окатышей Лебединского и Михайловского ГОКов. Температура начала размягчения и плавления окатышей ССГПО на 50 град ниже, чем у агломерата ММК [125].

3.1.3. Химический состав сырья и показатели работы доменной печи.

Изменение состава сырья производили как за счёт агломерационной шихты, так и за счёт доменной. В агломерационной шихте заменяли руды и концентраты ССГПО на руды и концентраты Лебединского и Михайловского ГОКов, увеличивали долю доломита во флюсе, корректировали расход топлива. В доменной шихте окатыши ССГПО заменяли на окатыши Лебединского и Михайловского ГОКов, оставляя долю агломерата прежней, но увеличивая его основность так, чтобы не расходовать в печь сырой флюс и выплавлять малосернистый чугун. В результате этого увеличилось содержание MgO в шлаке, снизились содержания А1203 и ТЮ2 в нём, возросла основность по (СаО + М§ 0)/(8Ю2 + А1203), изменились другие соотношения между компонентами шлака, а также между компонентами шлака и чугуна. Средний химический состав сырья дан в табл. 3.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Разработана новая технология доменной плавки с использованием нефтекоксовой мелочи (НКМ), представляющей собой новый вид топливной добавки, являющейся отходом другого производства.

2. Оптимальное содержание НКМ в угольной шихте составляет 5.6%. Это соответствует расходованию её около 50 кг/т угольной шихты, или 40 кг/т кокса, или около 18 кг/т чугуна.

3. Разработанная технология обеспечила эквивалент замены коксующихся углей нефтекоксовой мелочью 1 кг/кг, а на коксе сухого тушения достигнуто дополнительное снижение расхода кокса на 0,7 кг/т чугуна.

4. Работа на коксе, полученном с использованием НКМ, сопровождается повышением загруженности периферии печи железорудными материалами, температуры в зоне замедленного теплообмена, степени использования водорода и критерия аэродинамической устойчивости шихты в верхней части.

5. Опробована и внедрена технология остановки и раздувки доменных печи после капитального ремонта III разряда на коксе, полученном с использованием в угольной шихте 5.6% НКМпредложено для алгоритмизации и идентификации раздувок использовать уравнения тренда параметров плавки. Температура коксовой насадки остановленной доменной печи на расстоянии 1,0. 1,2 м от среза фурмы через 8. 10 час после остановки находится в пределах 1430. 1630 °C, а скорость снижения температуры — 2,0.2,2 градуса в час.

6. Применение в доменной плавке кокса, полученного с использованием в угольной шихте 5.6% нефтекоксовой мелочи приводит к увеличению отсева его на грохотах печей. Одновременно повышается поступление серы в печь на 25% отн., что при отсутствии компенсирующих мер вызывает увеличение содержания её в чугуне на 0,002.0,003% абс.