1.2.Продукты доменной плавки

Конечные продукты доменной плавки – выпускаемые из печи в огненно-жидком виде чугун и шлак, а также доменный (колошниковый) газ.

В зависимости от назначения чугуна и состава шихтовых материалов в нем может содержаться хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк. Содержание этих элементов регламентируется соответствующим ГОСТом или техническими условиями и определяется при анализе проб, отбираемых в ходе плавки и при выпуске металла из печи.

Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на три основных вида:

• передельный, предназначенный для дальнейшего передела в сталь;

• литейный, используемый после переплава в чугуноплавильных цехах для отливки чугунных изделий;

• доменные ферросплавы, используемые в качестве раскисителей или присадки в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.

Передельный чугун является преобладающим видом продукции доменного производства. На его долю приходится около 90 % общего производства чугуна. Он предназначен для производства стали в конвертерах или мартеновских печах и обычно содержит 0,3-1,2 % Si; 0,2-1,0 % Mn; 0,15-0,2 % P и 0,02-0,07 % S.

Литейный чугун по содержанию фосфора делят на четыре класса: А – до 0,1 % Р (малофосфористый), Б – 0,1-0,3 % Р (обычный) и высокофосфористые чугуны классов В и Г с содержанием фосфора соответственно 0,31-0,7 и 0,71-1,2 %. Для изготовления высокопрочных изделий применяют чугуны с низким содержанием фосфора, а для художественного литья – высокофосфористые чугуны.

К доменным ферросплавам относятся: ферромарганец (70-75 % Mn и более, до 2 % Si, 0,33-0,45 % P, до 0,03 % S); ферросилиций (9-13 % Si и иногда до 18 % Si, до 3 % Mn, до 0,2 % P, до 0,04 % S) и зеркальный чугун (15-25 % Mn, до 2 % Si, до 0,22 % P и до 0,03 % S).

В последние годы выплавка ферросплавов в доменных печах сократилась, а ферросилиция прекращена полностью вследствие неэкономичности передела. Более выгодно выплавлять ферросплавы в электропечах, где одновременно обеспечивается их более высокое качество.

Выплавка чугуна в доменных печах неизбежно сопровождается получением значительного количества доменного шлака. Шлак образуется в доменной печи из флюсов, золы, кокса, пустой породы руды и агломерата. Обычно при выплавке передельного и литейного чугунов выход шлака составляет 0,3 - 0,6 т на 1 т чугуна.

Основными составляющими шлака являются окислы кремния (SiO₂), кальция (CaO), алюминия (Al₂O₃), магния (MgO), а также небольшое количество закиси железа (FeO), закиси марганца (MnO) и сульфидов металлов (FeS, MnS, CaS, MgS).

До недавнего времени доменный шлак почти не находил применения. Значительные его количества вывозились в шлаковых ковшах в отвал. Разработку шлаковых отвалов вели лишь с целью утилизации попавших в шлак корольков чугуна. В настоящее время в связи с развитием техники переработки доменные шлаки широко применяют в качестве сырья для производства различных строительных материалов: цемента, вяжущих веществ, растворов и бетонов, шлаковой пемзы и ваты, стеновых материалов, дорожной брусчатки и др. Ежегодно перерабатывают и используют около 80% всех шлаков.

Переход металлургических предприятий на работу без шлаковых отвалов высвобождает земельные площади и снижает загрязнение окружающей среды. В перспективе должна быть полная переработка шлаков и постоянное использование старых шлаковых отвалов.

Газы, выходящие из печи через ее верхнюю часть – колошник, называют колошниковыми. Они состоят из СО, СН₄, Н₂, СО₂ и N₂. После очистки от пыли газы используют как топливо для нагрева насадок воздухонагревателей, стальных слитков, коксовых батарей, отопления котлов и др. Горючие компоненты в газе: СО, Н₂ и СН₄.

В процессе очистки колошникового газа получают колошниковую пыль, содержащую 45-55 % Fe в виде окислов и 5-10 % С. Вынос пыли составляет от 10 до 80 кг/т чугуна. Основная масса пыли поступает на агломерационную фабрику. Можно также использовать колошниковую пыль в качестве наполнителя для асфальтных покрытий и дорог.