Лекция №20
ТЕМА: ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
ПЛАН
1.Производство чугуна.
2.Классификация чугунов
Чугун – сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание углерода более 2,14 %).
Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы.
Железные руды - основной исходный материал для выплавки чугуна. Это окислы железа, хорошо восстанавливающиеся в условиях доменной плавки. Пустая порода обычно состоит из кварца и песчаников с примесью глин, т. е. является кислой.
Железные руды относительно богаты. Богатые руды содержат 60% железа и больше, наиболее бедные 30-40%. В железных рудах всегда присутствуют вредные примеси - сера и фосфор. Железные руды бывают следующих основных видов.
Красный железняк. Рудный минерал - гематит, безводная окись железа Fe2O3 (>70% Fe). Руда обычно содержит 50-60% Fe. Это наиболее распространенный вид руды во всем мире.
Магнитный железняк. Рудный минерал - магнетит, магнитная окись железа Fe3O4 (72,4% Fe), в руде 55-60% Fe.
Бурый железняк. Рудный минерал - водные окислы железа n·Fe2O3 m·Н2O (52-66% Fe), обычно в руде содержится 30-50% Fe.
Шпатовый железняк. Рудный минерал - сидерит, карбонат железа FeCO3 (48,3% Fe), в руде обычно 30-40% Fe.
Железистые кварциты. Рудный минерал - магнетит или гематит. Эти руды содержат 35-40% Fe с кремнистой пустой породой.
Титаномагнетиты. Комплексная руда, содержит 15-20% Fe, рудными минералами которых являются магнетит и ильменит FeO-TiO2. Ильменит используют в производстве титана.
Марганцевая руда, входит в состав шихты доменных печей при выплавке некоторых марок чугуна, а так для выплавки ферромарганца (до 82% Mn). В ней марганец находит в виде пиролюзита MnO2 и других соединений. Содержание марганца в руде обычно составляет 25-50%.
Доменные флюсы необходимы для удаления из доменной печи тугоплавкой пустой породы руды и золы. Сплавляясь с флюсом, они образуют доменный шлак; в расплавленном состоянии он удаляется из печи через шлаковую летку. Кроме того, флюс должен обеспечить получение шлака с определенным составом, что в значительной мере определяет состав чугуна.
Флюсы выбирают в зависимости от пустой породы руды. В отечественных железных рудах пустая порода, как правило, содержит избыток SiO2. Поэтому в качестве флюса используют сильноосновные материалы, главным образом известняк СаСО3. Избыток извести в доменном шлаке способствует также удалению из чугуна серы.
Подготовка руд к доменной плавке осуществляется для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна.
Метод подготовки зависит от качества руды
Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков оптимальной величины, осуществляются с помощью дробилок и классификаторов.
Обогащение руды основано на различии физических свойств минералов, входящих в ее состав:
а) промывка – отделение плотных составляющих от пустой рыхлой породы;
б) гравитация (отсадка) – отделение руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита: пустая порода вытесняется в верхний слой и уносится водой, а рудные минералы опускаются;
в) магнитная сепарация – измельчённую руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы и отделяющего их от пустой породы.
Окусковывание производят для переработки концентратов в кусковые материалы необходимых размеров. Применяют два способа окусковывания: агломерацию и окатывание.
При агломерации шихту, состоящую из железной руды (40…50 %), известняка (15…20 %), возврата мелкого агломерата (20…30 %), коксовой мелочи (4…6 %), влаги (6…9 %), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300…1500 0С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера, мышьяк), разлагаются карбонаты, и получается кусковой пористый офлюсованный агломерат,
При окатывании шихту из измельчённых концентратов, флюса, топлива увлажняют и при обработке во вращающихся барабанах она приобретает форму шариков-окатышей диаметром до 30 мм. Их высушивают и обжигают при температуре 1200…1350 0С.
Использование агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса– известняка в доменную печь при плавке.