Совершенствование технологии доменной плавки цинксодержащей шихты

• Автор: Гостенин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАЛНЕ
Введение
1. Состояние вопроса
1.1. Этапы изучения проблемы переработки цинксодержащего сырья в доменном процессе
1.2. Исследования поведения цинка в доменных печах Магнитогорского металлургического комбината
1.3. Базовый способ удаления цинка из доменной печи
1.4. Задачи исследования
2. Развитие новой концепции поведения цинка в доменной печи
2.1. Определение вероятности образования жидкой фазы
при окислении металлического цинка
2.2. Оценка конденсирующей способности материалов доменной плавки
3. Обоснование и разработка новых технологических приемов по уменьшению вредного воздействия цинка
на доменный процесс
3.1. Обоснование возможности удаление цинка из доменной печи с жидкими продуктами плавки
3.1.1. Термохимия процессов.восстановления цинка
3.1.2. Анализ поведения ций'ка'в нижней части
доменной печи
3.1.3. Отбор проб расплавов из летки доменной печи
3.1.4. Основы нового способа удаления цинка через летки доменной печи
3.2. Разработка нового способа удаления цинка через колошник доменной печи
4. Опытно-промышленные испытания и внедрение новой технологии удаления цинка из доменной печи
4.1. Выбор гранулометрического состава материалов
4.2. Опытно-промышленные испытания способа
4.3. Резервы повышения эффективности нового способа «сухой» выдувки
4.4. Технико-экономическая эффективность удаления цинка
из доменной печи
Общие выводы по работе
Библиографический список
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
По мере расходования запасов богатых и чистых по вредным примесям руд с конца 19 века в металлургический передел стали вовлекать также богатое по железу сырье, но с большим количеством примесей, в том числе цинка. Его присутствие сразу же сказалось на основной стадии передела - в доменном процессе. Непрерывная работа доменных печей в течении длительного периода, тепловые и термодинамические условия, характерные для доменного процесса, обусловливают то, что в рабочем пространстве печей цинк может находиться в разных формах агрегатного состояния: в виде пара, жидкости и твердом состоянии (металл и оксид). Поэтому цинк откладывается на футеровке печи, вступает в химическое взаимодействие с компонентами шихты, образует цинкитные настыли, искажающие профиль агрегата, способствует разрушению футеровки. Он оседает в порах кусков шихты и образует оксидные пленки на их поверхности, чем вовлекается в циркуляцию. Это приводит к тому, что в рабочем пространстве печей постоянно присутствует значительная масса цинка, на вынужденное поддержание циркуляции которого необходимо тратить дефицитный кокс.
Образование пленок оксида цинка на кусках железорудной части шихты замедляет косвенное восстановление и, как следствие, увеличивает прямое восстановление железа, что приводит к росту в первичных шлаках содержания ЕеО. Такое явление известно металлургам как нежелательное. Наличие трудновосстановимых вторичных соединений цинка, причем зачастую неравномерно распределенных в столбе шихты, ухудшает тепловую и химическую работу горна, приводит к колебаниям качества ч'уТуна, неравномерности отработки расплавов металла и шлака и друглм известным

негативным последствиям. Все это вызывает неустойчивость и расстройство хода п чей, снижение их производительности и перерасход кокса.
Со временем в переделе цинкосодержащего железорудного сырья возникла ощутимая проблема, связанная с необходимостью устранения вредных проявлений цинка при выплавке чугуна. Эта проблема стала общей практически для всех стран с развитой черной металлургией, в том числе и для России.
За длительный период ее существования предпринимались неоднократные попытки найти эффективные решения, снижающие воздействие цинка на доменный процесс. Предлагались конструктивные изменения отдельных элементов печей, вводились в шихту различные добавки, подбирался режим работы печи, обеспечивающий выход большей части поступающего в печь цинка (по балансу) через колошник, ряд технологических приемов, целью которых также было удаление цинка из печи.
При проплавке значительного объема цинксодержащего сырья, накапливались сотни тонн цинкосодержащих отходов передела - шламов газоочисток. Разрабатывались технологии обесцинкова-ния сырья и шламов с целью их утилизации. Однако удаление цинка при агломерации оказалось невыгодным, и технологии обес-цинкования шламов также оказались не экономичными. Решения вопроса ограничения поступления цинка в доменные печи России в ближайшей перспективе не ожидается.
До 80-х годов не было экономичных разработок, использование которых могло бы ослабить негативные последствия цинка непосредственно в доменном процессе. Основные причины этого в настоящее время уже сформулированы и они заключаются в следующем:

таллическое состояние, минуя жидкую фазу /15, 42, 52, 69, 76/. Поскольку количесвр не окисляющихся паров в реальных условиях значительно больше, чем определяет закон равновесия, то и частиц металлического цинка должно быть достаточно, чтобы рассматривать его заметную постоянно .присутствующую фазу, находящуюся в газовом потоке.
Естественно, что какая-то часть металлического цинка выносится из печи, что подтверждается анализом колошниковой пыли, другая же часть реагирует с газом, окислительный потенциал которого по отношению к цинку высок. По этой причине перед автором возник вопрос о возможности отложений цинка на футеровке и в слое шихты по «второму» пути - за счет образования жидкой фазы при окислении металлического цинка.
До наших исследований этот вопрос даже не рассматривали, поскольку не только соответствующий ему механизм, но и механизм образования плотных натечных слоев реально существующих настылей не был объяснен. Одна из причин этого - вывод о невозможности образования жидкой фазы цинка в газовой среде шахты доменной печи /9, ? 5, 42, 43, 76/.
Причины отсутствия объяснения механизмов сейчас ясны: ни один исследователь в данной ситуации не придавал должной роли еще одному компоненту термодинамической системы - твердой фазе ь виде футеровки и поверхности кусков загружаемых материалов. Компонентом системы являются также и частицы металлического цинка. При этом не учитывались процессы теплообмена газа с твердой фазой и по этой причине не могло быть оценено соотношение температуры конденсации паров цинка (точки росы) и температуры поверхности твердых тел.