9. Десульфурация в дп.

Основной реакцией десульфурации чугуна в доменной печи является реакция взаимодействия оксида кальция с сульфидом железа:

СаО + FeS → CaS + FeO.

Реакция наиболее интенсивно протекает при прохождении капель чугуна через слой шлака. Для успешного хода этой реакции необходимо увеличение основности шлака, понижение в шлаке содержания FeO в результате восстанов¬ления его углеродом и достаточно высокий нагрев горна, обеспечивающий вы¬сокую подвижность шлака и расход тепла на восстановление FeO – продукта реакции десульфурации. Суммарная реакция десульфурации с учетом восста¬новления FeO имеет вид:

СаО + FeS + С → CaS + Fe + CO – 141, 221 МДж.

Основность шлака и его температура – наиболее важные факторы, опре¬деляющие эффективность десульфурации чугуна в доменной печи.

При повышенной основности шлака и недостаточной его температуре растворимость сульфидов кальция и магния в шлаке снижается, повышается вязкость шлака, ухудшаются условия раскисления шлака (восстановления FeO) и чугун получается сернистым. Достаточно высокая температура шлака, но при низкой его основности, сама по себе не может обеспечить получение чу¬гуна с низким содержанием серы. Поэтому получению низкосернистого чугу¬на способствует шлак определенной (но не чрезмерной) основности с темпе¬ратурой, обеспечивающей хорошую растворимость в шлаке сульфидов кальция и магния.

10. Методы интенсификации доменного процесса

Повысить производительность доменной печи можно следующими методами: 1) улучшением подготовки и ка — г чества сырых материалов; 2) повышением температуры дутья; 3) увлажнением дутья или поддержанием влаж¬ности дутья на одном уровне; 4) вдуванием природного газа одновременно с повышением температуры дутья и обогащением дутья кислородом; 5) обогащением дутья кислородом; 6) вдуванием угольной пыли и мазута; 7) повышением давления газов под колошником домен¬ной печи.

Под интенсификацией понимают методы и приемы ускорения протекающих в доменной печи процессов с целью повышения ее производительности. К ним относятся:

• Улучшение подготовки и качества сырых материалов

• Основные мероприятия в области подготовки сырья должны быть направлены на повышение прочности агло-мерата, отсев мелких фракций, улучшение однородности гранулометрического состава, обеспечение постоянного среднего химического состава сырья. Повышение содер¬жания железа в сырье на 1 % сопровождается повыше¬нием производительности печи на 2,5 % и снижением расхода кокса на 1,5—2,0 %. Замена обычного агломе¬рата офлюсованным позволяет исключить из шихты до-менной печи известняк. Снижение расхода известняка на 100 кг/т чугуна приводит к снижению расхода кокса на 3 %• Понижение содержания мелочи в шихте улучша¬ет газопроницаемость столба шихтовых материалов и обеспечивает более равномерный ход газов в шахте печи. Уменьшение содержания мелочи в агломерате на 10 % приводит к увеличению производительности доменной печи на 10 %• Немаловажное значение имеет и улучше¬ние качества кокса. Чем прочнее кокс, тем лучше рабо¬тает печь. Необходимо принимать меры к снижению со¬держания в коксе золы и серы. Каждый килограмм се¬ры, выведенный из состава шихты, дает экономию ~17—20 кг кокса, а снижение содержания серы в кок¬се на 1 % приводит к уменьшению его расхода на 2,5 % и на столько же повышает производительность печи.

Обогащение дутья кислородом

С повышением содержания кислорода в дутье увели¬чивается количество сжигаемого кокса и материалов, проплавляемых в единицу времени, вместе с тем умень¬шается количество тепла, выносимого с балластным азо¬том из горна печи. Температура в горне значительно повышается, улучшается отдача тепла от горновых газов шихте и газы приходят к колошнику печи более холод¬ными. При обогащении дутья кислородом можно увели¬чить общее количество дутья, подаваемого в печь в единицу времени, что будет способствовать повышению производительности печи. Однако только обогащение дутья кислородом эффективно лишь при выплавке до¬менных ферросплавов, так как высокая температура в горне печи обеспечивает преимущественное развитие процессов прямого восстановления трудновосстановимых оксидов, что ограничивает повышение температуры н горне. Высокая газопроницаемость шихты благодаря бо¬лее высокому расходу кокса при выплавке ферроспла¬вов позволяет значительно форсировать ход печи. При выплавке передельных чугунов в результате рез¬кого повышения температуры в горне проходимость га¬зов через слои шихты снижается

Вдувание в печь природного газа

Самой дорогой составляющей шихты доменного про¬цесса является кокс. На долю кокса приходится 40— 50 % себестоимости передельного чугуна. Наиболее эф¬фективным методом снижения расхода кокса является применение природного газа. Вдувание его в горн через фурмы вместе с нагретым дутьем получило наибольшее распространение. Природный газ состоит в основном из метана CH4 (>90 %). При попадании в зону высокой температуры метан разлагается по реакции CH4=C+ +2Н2. Углерод сгорает: 2С + 02=2С0 и суммарная ре¬акция сгорания природного газа может быть выражена уравнением 2СН4+02 = 2С0+4Н2. В результате этой реакции горновой газ обогащается восстановительными газами. При сжигании природного газа возрастает коли¬чество доменных газов, если сравнивать в пересчете на 1 кг углерода, что затрудняет опускание шихты в домен¬ной печи. Использование природного газа приводит к понижению температуры горения у фурм. Само по себе использование природного газа в доменной печи не при¬водит к заметному повышению производительности до¬менной печи. Для получения необходимого эффекта вду¬вание природного газа должно сопровождаться либо повышением температуры дутья, либо обогащением дутья кислородом. Эффективность использования при¬родного газа в доменной печи заключается в увеличении содержания восстановителей в доменном газе, повыше¬нии доли реакций косвенного восстановления оксидов, что обеспечивает снижение расхода кокса.

Наибольшая доля в экономии кокса получается от увеличения косвенного восстановления благодаря повы¬шению содержания водорода в горновых газах. Если при обычном дутье участие водорода в косвенном восста¬новлении составляет 7—9 %, то при вдувании природно¬го газа оно возрастает до 25—30 %. Применение комби¬нированного дутья, состоящего из воздуха, обогащенного кислородом, и природного газа, решает проблемы, воз¬никающие при использовании природного газа и кислоро¬да по отдельности. Так, применение природного газа со¬провождается увеличением количества горнового газа с понижением температуры в горне, а обогащение дутья кислородом ограничивается, наоборот, чрезмерным по¬вышением температуры в горне. При этом объем горно¬вого газа уменьшается. Совместное же применение этих двух интенсификаторов позволяет усилить положитель¬ный эффект каждого из них и взаимно компенсировать их недостатки. Однако необходимо строго регламентиро¬вать расход природного газа и кислорода с учетом дру¬гих условий работы печи (качество сырья, нагрев и влажность дутья и т. п.). Для сохранения ровного фор¬сированного хода печи на каждый кубический метр вду¬ваемого природного газа повышают расход кислорода на 1,6—2,0 M3j при этом расход дутья уменьшают на 1,5—1,8 %• Расход природного газа на дутье обогащен¬ным кислородом до 30% составляет —150—200 м3/т чугуна.

Использование мазута и каменноугольной пыли

На многих доменных печах через воздушные фурмы при помощи форсунок с успехом вдувают в печь мазут. Расход мазута составляет 60 кг/т чугуна. Это топливо вызывает в доменном процессе те же изменения, что и природный газ. При горении мазута в печь вносится больше тепла, чем при горении природного газа, углерод мазута заменяет часть углерода кокса, водород усилива¬ет косвенное восстановление оксидов. Использование мазута повышает производительность доменных печей на 2 % и снижает расход кокса на 10—12 %•

Более перспективным методом является вдувание в печь каменноугольной пыли. Количество пыли, вводимой в печь, составляет 60—80 кг/т чугуна, что понижает рас¬ход кокса примерно на такое же количество. Вдувание угольной пыли требует разработки процессов ее подго¬товки: измельчения, осушения, транспортировки. Еще более эффективным средством снижения расхода кокса является совместное применение природного газа и угольной пыли.

Повышение давления газов в печи

Для повышения давления газа в доменной печи ис¬пользуется специальное дроссельное устройство на газо¬проводе очищенного колошникового газа. Это позволяет увеличить количество воздуха, подаваемого в печь. Как известно, увеличение расхода дутья означает более фор¬сированный ход доменной печи, более быстрое проплав — ление материалов, увеличение суточной выплавки чугу-на. Расход кокса снижается потому, что улучшается ис¬пользование газов в печи. При повышении давления объем газов уменьшается, снижается скорость их движе¬ния, что приводит к увеличению длительности пребыва¬ния газов в печи и уменьшению потерь напора — пере¬пада давления при прохождении газа через столб ших¬ты. До перехода на повышенное давление печи работали форсированно, скорость газов в печи была настолько ве¬лика, что при дальнейшем ее увеличении нарушалось плавное опускание столба сырых материалов, возникали расстройства хода печи.