- •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
5.3 Характеристика первинного, проміжного і кінцевого шлаків
Первинний шлак – це перший рідкий розплав, що утворюється на поверхні або всередині кусків різних ЗРМ, при розплавленні найбільш легкоплавких хімічних сполук евтектичного складу.
Головні шлакоутворюючі оксиди SiО2, А12Оз, СаО у любому співвідношенні не можуть утворювати рухомий шлак навіть при температурах 1300-1400°С. Однак шлак знаходиться в доменних печах і при нижчих температурах. Це пояснюється взаємодією вказаних оксидів із FеО, МnО і МgO. Такі сполуки, наприклад 2FеOSiO2 (фаяліт) плавляться і течуть при температурах біля 1200°С. Тому до складу первинних шлаків, утворюваних в нижній частині шахти і розпарі входить більша кількість FеО (до 20-50%) і МnO (до 5-10%) при виплавці переробного марганцевого чавуну і до 50% при виплавці феромарганцю.
Первинний шлак, що відокремився, знаходиться в шахті у вигляді кулястих гранул розміром 1-6 мм і, значно рідше, у формі більш крупних утворень, що виникли в результаті злиття кількох гранул. На зламі гранули мають в залежності від вмісту FeO сірий або коричневий колір.
Проміжний шлак – це розплав, що рухається від горизонту утворення до горна і безперервно змінює свій склад. Вапно і магнезія, розчиняючись в шлаку, витискають із хімічних сполук оксиди FеО і MnO утворюючи силікати Са і Mg. Вільні FеО і МnО відновлюються до Fе, Мn. До рівня фурм із шлаку встигають відновитися майже все Fе і значна частина Мn.
Про склад проміжного складу можна мати уяву за аналізом шлакового розплаву із сопла фурменого приладу, залитого продуктами плавки під час аварії доменної печі на Магнтогорському комбінаті, %: 36,9СаО; 33,7SiO2 11,2Al2O3; 6,8 MgO: 0,3TiO2; 4,3FeO; 1,0 S; CaO/SiO2 =1,09; CaO + MgO/SiO2 = 1,30
Від шлаку на випуску цей проміжний відрізнявся підвищеним вмістом FeO ( в 10-12 разів), відношення MgO/CaO = 0,18 було менше норми, тобто не вся магнезія розчинилася в шлаку до надходження останнього в горн.
Нижче рівня повітряних фурм в горні, де відбувається розділення за густиною двох рідких фаз - чавуну і шлаку, причому останній утворює верхню легку фазу, утворюється шлак з остаточним складом – кінцевий шлак. Кінцевий шлак на 95-97% складається із SіO2, А12O3, СаО і МgО, крім того містить 0,2-0,6% FеО, біля 0,5% МnО і 1,5-2,5% S в основному у вигляді СаS.
5.4 Склад, властивості шлаку і методи їх опису
5.4.1. Доменний шлак, його склад і основні властивості
Склад шлаку визначається видом чавуну, що виплавляється, складом сирих матеріалів, прийнятою технологією доменної плавки та іншими факторами.
Склад чавуну визначається складом і властивостями шлаку. Тому розрахунок ведуть на отримання шлаку визначених складу і властивостей, котрі забезпечать отримання чавуну необхідного складу. Лише вміст фосфору і вуглецю в чавуні не залежить від складу шлаку.
Склад і властивості шлаків визначають не тільки склад чавуну, але й економічність ходу печі.
Головними властивостями шлаку є температура плавління, в'язкість, плавкість і сіркопоглинальна здатність.