13.9.2. Обессеривание чугуна известью

Известь как десульфуратор обладает более низкой обессеривающей спо­собностью, чем сода. Однако ряд преимуществ извести по сравнению с содой (прежде всего низкая стоимость) обеспечили ей наиболее широкое и успеш­ное применение по сравнению с другими обессеривающими реагентами.

При обессеривании известью протекают реакции:

FeS + СаО = FeO + CaS, 2FeO + Si = 2Fe + SiO₂,

FeO + Mn = Fe + MnO,

FeO + C = Fe + CO.

Образовавшийся по первой реакции оксид железа (FeO) может восста­навливаться в последующих реакциях за счет кремния, марганца и углерода чугуна. Поэтому обессеривание чугуна известью идет тем успешнее, чем мень­ше содержание кремния в чугуне, чем выше концентрация извести, темпера­тура чугуна и больше активная поверхность соприкосновения чугуна с извес­тью. При прочих равных условиях обессеривание чугуна тем полнее, чем более дисперсна вводимая известь.

Для обессеривания чугуна известью предложено несколько способов, устройств и конструкций, обеспечивающих контакт извести и чугуна. Наи­лучшими из них, как с точки зрения степени обессеривания, так и простоты конструкции и обслуживания являются:

1) обессеривание чугуна в потоке во вращающемся барабане, с помощью которого чугун транспортируют от печи к ковшам;

2) обессеривание чугуна тонкодисперсной известью в плоскоструйном контакторе во время выпуска чугуна;

3) обессеривание чугуна в ковшах тонкодисперсной известью, вду­ваемой воздухом через фурмы погружения.

Опытно-промышленное испытание способа обессеривания чугуна в по­токе осуществлено на Енакиевском металлургическом заводе. На литейном дворе одной из доменных печей сооружена установка для обессеривания чу­гуна. Процесс обессеривания осуществляется в футерованном проточном бы­стро вращающемся барабане (рис. 13.10) длиной 3 м и диаметром 0,6 м.

В один торец наклонного барабана по желобу из доменной печи посту­пает чугун и подается десульфуратор, а через другой торец чугун с образовав­шимся при обессеривании шлаком сливается в закрытый приемник, где про­исходит отделение чугуна от шлака при помощи обычных разделительных ус­тройств.

Для подачи десульфуратора установка оборудована пневматическим ус­тройством, позволяющим регулировать расход десульфуратора в широком ди­апазоне. Для отвода образующихся при обессеривании газов установка оборудована вытяжной трубой. Скорость вращения барабана может изменяться от 50 до 180 об/мин. Наилучшие результаты получены при подаче тонкодисперсной извести на струю чугуна в заливном носке барабана при скорости вращения его около 100 об/мин. Степень обессеривания при этом достигала 65-70%.

В результате обессеривания чугуна только повышение отпускной цены передельного чугуна составило 2,7%.

Испытаны различные огнеупорные материалы для футеровки барабана. Наиболее стойкой оказалась футеровка из высокоглиноземистою кирпича. Для подачи десульфуратора использовали сжатый воздух. Время пребывания чу­гуна в установке определялось с помощью радиоактивных изотопов. Чугун в установке находился 16-24 сек, в том числе в барабане 10-15 сек.

Более высокая степень обессеривания может быть достигнута за счет увеличения времени пребывания чугуна в барабане до 25-50 сек (для этого нужно удлинить барабан), предварительного прогрева десульфуратора до 300-350°С и установки в барабане мощных газовых горелок для подогрева чугуна. Подогрев десульфуратора можно осуществить в теплообменниках с использо­ванием тепла отходящих дымовых газов воздухонагревателей.

Способ обессеривания чугуна, испытанный на Енакиевском метал­лургическом заводе, является весьма перспективным при условии повышения стойкости огнеупорной футеровки вращающегося барабана.

Второй способ обессеривания чугуна известью был разработан и успешно применялся на металлургическом комбинате им. Ильича в Мариуполе. Для увеличения поверхности контакта чугуна и извести применили плоскоструй­ный контактор (рис. 13.11).

При сливе чугун попадает в приемную камеру 3 плоскоструйного кон­тактора. Здесь чугун очищается от печного шлака и мусора и проходит под скиммерной плитой 4 в желоба 1. Из же­лобов через сливные пороги 5 чугун дву­мя плоскими струями, движущимися на­встречу друг другу, сливается в приемный желоб. Известь плоской струей подается из бункера 2 в створ плоских струй чугуна, встречающихся в щелевой горловине 7. После обессеривания в плоскоструйном контакторе чугун через сливной порог 8 сливается в другую емкость.

Производительность плоскоструй­ного контактора достигает 700 т/ч, а сте­пень обессеривания - в среднем 48,4%.

Для получения удовлетворитель­ных результатов обессеривания скорость увлечения извести чугуном должна быть не ниже 450 мм/мин, а расход извести -не менее 3 кг/т чугуна.

Т ретий способ обессеривания чугу­на путем вдувания извести в слой чугуна через фурмы погружения успешно при­менен в промышленном масштабе на ме­таллургическом комбинате «Азовсталь». Установка выполнена в виде однопролетной металлической колоннады с пя­тью секциями. Каждая секция оборудована газоочистными сооружениями и механизмом для подъема и погружения в чугуновозный ковш водоохлаждае-мой фурмы, через которую поступает десульфуратор (Mg, CaO, Na₂O и т. п.). Управление продувкой автоматизированное и централизованное. Установка рас­считана на постановку пяти ковшей одновременно. Тонкоизмельченная известь подвозится автоцементовозом и загружается пневмотранспортом в приемный бункер. Из бункера известь по пневмотранспортной магистрали подается в пи­татель, который работает на принципе аэроподъемника и служит для образо­вания смеси с воздухом (возможно природным газом) и подачи ее в чугун.

Количество вдуваемой извести может быть доведено до 200 кг/мин на глу­бину погружения фурмы 1,8 м при расходе воздуха 0,50-0,67 м³/мин, подаваемо­го с давлением ~ 2 атм (200 кПа). Стойкость фурмы погружения доведена до 740 продувок. Время продувки ковша составляет 2-3 мин, расход извести -8-9 кг/т чугуна, степень обессеривания 45-50%, достигая иногда 60-70%. За период в течение года обработано 5300 ковшей чугуна, в том числе 257 тыс. т литейного и 15 тыс. т передельного чугуна. Содержание серы было снижено в литейном чугуне с 0,043 до 0,024%, в передельном чугуне - с 0,068 до 0,038%.

Образующийся в ковше во время продувки шлак представляет собой рыхлую сыпучую массу, легко удаляемую из ковша после слива чугуна. При включении в работу всех пяти секций производительность установки достига­ла 9 тыс. т чугуна в сутки. Приплата за повышение качества чугуна была в два раза больше затрат на обессеривание.

Способ внедоменного обессеривания чугуна, разработанный на комбинате «Азовсталь», является наиболее успешным решением проблемы внедоменной десульфурации в промышленном масштабе.