- •1 Процеси в горні доменної печі. Утворення гарячих відновлювальних газів
- •1.1 Загальна характеристика процесів в горні
- •1.2 Горіння вуглецю і склад газу в горні
- •1.3 Характеристика зон горіння
- •1.4 Механічні процеси у фурмених зонах
- •2 Теплообмін в доменній печі
- •2.1 Параметри для оцінки теплообміну в доменній печі
- •2.2 Сучасна схема теплообміну по висоті печі
- •3 Відновлення заліза в доменній печі
- •3.1 Термодинамічні основи відновлювальних процесів
- •3.2 Термодинаміка відновлення оксидів заліза
- •3.2.1 Відновлення оксидів заліза монооксидом вуглецю
- •3.2.2. Відновлення оксидів заліза воднем
- •3.2.3 Порівняння відновної здатності со і н2
- •3.2.4 Відновлення оксидів заліза вуглецем
- •3.2.5 Порівняння прямого і посереднього (непрямого) відновлення, переваги і недоліки кожного
- •Питання з теми для самостійного вивчення та осмислення
- •4 Відновлення домішок і формування чавуну
- •4.1.Класифікація оксидів доменної шихти за хімічною спорідненістю до кисню.
- •4.2 Відновлення оксидів кремнію, марганцю і фосфору
- •4.2.1 Відновлення кремнію
- •4.2.2 Відновлення марганцю
- •4.2.3 Відновлення фосфору
- •4.3. Відновлення із оксидів легковідновлюваних елементів
- •4.3.1. Відновлення свинцю
- •4.3.2. Відновлення цинку
- •4.3.3 Відновлення міді
- •4.3.4. Відновлення нікелю
- •4.4. Відновлення оксидів важковідновлюваних супутніх металів
- •4.4.1 Відновлення хрому
- •4.4.2 Відновлення ванадію
- •4.4.3 Відновлення титану
- •4.5 Утворення і формування чавуну
- •4.6. Види доменних сплавів
- •Питання з теми для самостійного вивчення та осмислення
- •5 Утворення і властивості шлаку
- •5.1 Загальна характеристика шлаку
- •5.2 Утворення шлаку
- •5.3 Характеристика первинного, проміжного і кінцевого шлаків
- •5.4 Склад, властивості шлаку і методи їх опису
- •5.4.1. Доменний шлак, його склад і основні властивості
- •Методи опису властивостей шлаку
- •5.4.3. Температура плавління
- •5.4.4. В'язкість шлаку
- •5.4.5 Плавкість шлаку
- •5.4.6.Сіркопоглинальна властивість шлаків
- •6 Десульфурація чавуну
- •6.1 Десульфурація чавуну в доменній печі
- •6.1.1 Надходження сірки в піч і її розподіл між продуктами плавки
- •6.1.2 Поведінка сірки в доменній печі
- •6.1.3 Реакції десульфурації чавуну
- •6.1.4 Умови переходу сірки із чавуну до шлаку
- •Питання з теми для самостійного вивчення та осмислення
- •7 Методи інтенсифікації доменної плавки
- •7.1 Нагрів дуття
- •7.2 Зміна вологості дуття
- •Зміна вмісту кисню в дутті
- •Вдування нереформованого палива в горн
- •7.4.1 Вдування в горн природного газу
- •7.4.2 Вдування пиловугільного палива
- •7.4.3 Комбіноване дуття
- •8 Газодинаміка доменної плавки
- •8.1 Рух шихтових матеріалів
- •8.1.1 Причини опускання шихти
- •8.1.2 Сили, що діють на стовп шихти працюючої печі
- •8.1.3 Структура стовпа шихти
- •8.1.4. Газопроникність стовпа шихти
- •9 Розрахунковий аналіз доменного процесу
- •Розрахунок шихти, дуття і колошникового газу
- •9.1.1 Суттєвість методів розрахунку шихти
- •9.1.2 Дані, необхідні для розрахунку шихти
- •9.1.3 Послідовність дій при розрахунку шихти
- •9.1.4 Розрахунки дуття і колошникового газу
- •9.2 Матеріальний і тепловий баланси доменної плавки
- •9.2.1 Матеріальний баланс
- •9.2.2. Тепловий баланс плавки
- •9.2.3 Характеристики роботи печі, що розраховуються за даними теплового балансу
- •Питання з теми для самостійного вивчення та осмислення
- •Перелік використаних джерел
- •Навчальне видання Конспект лекцій з дисципліни “Теорія і технологія доменного процесу” для студентів напряму 6.050401 – Металургія
4.2.3 Відновлення фосфору
Домішка фосфору (температура плавлення 44С, температура кипіння 280С) в чавунах і сталях сприяє зниженню міцності металу, особливо в умовах низьких температур, коли виникає явище так званої холодноламкості. В той же час фосфор викликає підвищення текучості чавуну, тому фосфористі чавуни знайшли застосування для художнього литва.
В залізних рудах фосфор знаходиться в мінералах-домішках: вівіаніті Fe3(PO4)2 8H2O і апатиті Са3(РО4)2 СаF2. При агломерації руд і обпалі окотишів ці мінерали руйнуються з утворенням інших хімічних з’єднань, в яких присутній Р2О5. Пентаксид фосфору також міститься в мінеральній частині коксу.
Активне відновлення оксиду фосфору відбувається при температурах більше 1000оС твердим вуглецем
Р2О5 + 5С → Р2 + 5СО (4.11)
Внаслідок низької температури кипіння відновлений фосфор знаходиться в пароподібному стані у вигляді молекул Р2, які окислюють залізо з утворенням міцного фосфіду Fe3Р, поява якого полегшує процес відновлення фосфору в доменній печі. В процесі взаємодії фосфору із залізом утворюються також менш міцні фосфіди (Fe2P, FeP, FeP2). При температурі 1050С розчинність фосфору в твердому залізі складає 2,8%, але в чавунах його вміст не перевищує 1,8%.
При виплавці малофосфористих чавунів, в метал переходить 100% фосфору, що вноситься шихтовими матеріалами, а при виплавці фосфористих – 90-95%. Впливати технологічними засобами на вміст фосфору в доменному чавуні практично неможливо. Тому чисті за фосфором чавуни можливо одержувати або при застосуванні відносно чистої фосфором шихти, або при позадоменній дефосфорації чавуну.
4.3. Відновлення із оксидів легковідновлюваних елементів
4.3.1. Відновлення свинцю
Свинець зустрічається в окремих родовищах залізних і марганцевих руд у вигляді карбонату РbСО3 , сульфіду РbS і сульфіду РbSO4 Питома вага свинцю 11,34 кг/ дм3,температура плавлення 327,4оС. В процесах агломерації і обпалі обкотишів свинець утворює оксиди з низькою хімічною міцністю, відновлення яких відбувається у верхній частині шахти:
РbО4 + 4СО →3Рb + 4СО2 + 416,9 МДж (4.12)
РbО + СО → Рb + СО2 + 65,5 МДж (4.13)
При нагріві до температур більше ніж 800С РbО частково звітрюється з газом, однак основна частина свинцю потрапляє в горн де, внаслідок значної густини, розміщується в перегрітому стані окремим шаром на лещаді, не змішуючись із чавуном. Високі значення густини і рухомості свинцю сприяють його проникненню у шви кладки і руйнуванню лещаді. Частина пари свинцю разом з газом може проходити крізь нещільності у футерівці шахти і конденсуватись, застигаючи поблизу холодильників.
На доменних печах металургійного комбінату в Болгарії, що працювали на залізорудній сировині з підвищеним вмістом свинцю, 7–8% Рb, втрачалося з газом, 12–15% уходило з печі з чавуном, 18–20% зі шлаком і 5—55% випускалося крізь спеціальну льотку для свинцю, розміщену на 3,5м нижче рівня чавунної льотки. Шлак має більшу в’язкість ніж чавун, тому зі шлаком, незважаючи на значну густину, свинцю виходить більше ніж з чавуном.