1245

нение кусковой руды связано с некоторыми недостатками: во-первых, кусковая руда имеет ббльшую склонность, чем окатыши, к разрушению, что может привести к ухудшению газопроницаемости столба шихтовых материалов; во-вторых, руда может содержать определенное количество серы, часть которой будет переходить в газ, что ухудшает показатели процесса конверсии природного газа. В связи с этим целе­ сообразно использовать руду, чистую по сере.

Особенно эффективным способом интенсификации процесса производства губчатого железа в шахтных печах является также повышение давления восстановительного газа на ко­ лошнике до 0,4—0,6 МПа. В этом случае в результате вдува­ ния большего количества восстановительного газа продолжи­ тельность восстановления железорудных материалов значи­ тельно сокращается и возрастает производительность печи. Другое преимущество заключается в том, что печь может ра­ ботать без снижения ее производительности на сырье с бо­ лее высоким содержанием мелочи и при более высокой темпе­ ратуре. Как показал опыт работы шахтных печей в Японии и

ратурах без спекообразования обусловлена в первом случае

0,3—0,5 %), предотвращая их слипание в процессе восста­ новления, во втором случаеприменением в шихте 5-10% кусковой руды.

Повышения производительности шахтных печей можно достичь за счет увеличения их размера. Максимальный диа­

мерным распределением газов по сечению печи. Этот не­ достаток, по-видимому, можно устранить применением повы­ шенного давления газа на колошнике или с помощью управ­

углерода, поскольку от этого в значительной степени зави­ сят результаты плавки продукта в электропечах. Наличие в металлизованных окатышах невосстановленных оксидов железа и необходимость получения в электропечах металла заданно­ го сортамента предопределяет требования к окатышам по содержанию в них углерода. Чем выше содержание углерода в металле и ниже степень металлизации, тем больше углерода должно быть в металлизованном продукте. Обычно содержание углерода в металлизованных окатышах колеблется в доста­ точно широких пределах: от 0,8-1,0 до 2,2—2,5 %. Таким образом, регулирование содержания углерода в зависимости от степени металлизации и требований потребителей являет­ ся необходимым элементом технологии металлизации в шихто­ вых печах. Для повышения содержания углерода в металли­ зованном продукте необходимо повышать концентрацию СО и СН4 в восстановительном и охлаждающем газах и снижать в них содержание водяных паров и диоксида углерода. В свою очередь, для повышения концентрации СН4 следует либо добавлять природный газ к восстановительному и охлаждаю­ щему газам, либо уменьшать соотношение окислителя и при­ родного газа при конверсии. Однако при конверсии будет происходить выделение сажистого углерода, что является нежелательным. Науглероживанию при помощи метана спо­ собствуют повышение температуры процесса металлизации и снижение водорода в восстановительном газе. Науглерожива­ нию за счет оксида углерода способствует пониженная тем­ пература и повышение концентрации в восстановительном га­ зе. Влияние различных факторов на содержание углерода в металлизованных окатышах в условиях ОЭМК показано на рис. 45.

Рнс. 45. Влияние температуры восстанови­ тельного газа и других факторов на со­ держание углерода в металлизованных ока­ тышах:

1 — добавка в охлаждающий газ 1000м3/ч природного газа; 2 — добавка 850 м3/ч холодного конвертированного газа; 3 — переток в зону охлаждения из зоны вос­ становления 3000 м3/ч восстановительного газа

углерода в металлизованных окатышах 1,2%. Производитель­ ность шахтной печи 50,5 т/ч. Температура металлизованных окатышей после охлаждения 60 °С. Температура смешанного

Рве* 46. Технологическая схема процесса металлизации с применением кисло­ родной конверсии природного газа

газа (смесь горячего конвертированного и холодного обо­ ротного) 1000 °С.

Характеристика оборотного газа после мокрой и МЭАочистки (по данным ГИАП): температура40°С; состав,%:

(по данным ГИАП)- 7нм3/т или 0,4-0,5% . 194

Потери газов при загрузке окисленных окатышей в шахт­ ную печь и выгрузке из нее металлизованных окатышей (на основе опытных данных): колошникового газа— 5 м3/т; обо­ ротного охлаждающего газа— 3 м’/т; температурный перепад между газом и окатышами принят: в печи на уровне фурм — 10—20°С; на выходе из печи— не менее 20°С.

Степень использования восстановительной способности газа за один проход 32 %. Температура металлизованных окатышей на входе в зону охлаждения 835 °С. Вынос выли принят 1% (может колебаться в пределах 1—3%). Влажность окисленных окатышей 2 % (колебания 1—3 %). Температура загружаемых окисленных окатышей в шахтную печь 20 °С.

от разложения СН4 природного газа, вводимого в фурмы. Общий расход природного газа для науглероживания состав­

вой газопровод фурменного газа 165 (689,7); газопровод грязного колошникового газа — 1770 (7398,6); газопровод от конвертера ВТКМ до кольцевого газопровода 50 (209); с охлаждающей водой на фурмах 1000 (4180); с охлаждающей

где FeOpc0 — количество FeO, образующегося при восста­

=638,474 кг.

2.Количество оксида железа в металлизованных окаты­

шах:

FeO 43,20/5,9; пустая порода 41,00/5,6; в том числе Si02 33,00/4,5; С 8,6/1,2. Итого 731,3/100,0.

Расход окисленных окатышей на 1 т металлизованных

Q0K = (1000/0,7313) = 1367 кг.

С учетом потерь металлизованных окатышей (по опытным

FeOre 203 = Q0icFe20 3 (144/160) = 1376 • 0,949 • 0,9 =

= 1175,2 кг/т.

196

Отнимается кислорода при восстановлении FeO: 1129,6 — -1006,3FeMCT = 1129,6 - 1006,3 • 0,873 = 251,1 кг/т.

Всего отнимается кислорода:

0 2 = 130,6 + 251,1 = 381,7 кг/т или 381,7 • 22,4/32 =

= 267,2 нм3/т.

Определение расхода оборотного охлаждающего газа

Тепловой баланс зоны охлаждения.

охл

+ 52,42Ko6 кДж).

Расход тепла:

а) с металлизованными окатышами:

1006,6 • 60 • 0,12 = 7248 ккал (30297 кДж),

ккал (1028,8 кДж).

Расход оборотного охлаждающего газа составит

ОХЛ

Коб =128464/233,59 = 550 нм3.

Определение общего расхода восстановительного газа

0 2+ 2Н2= 2Н20; 267,2 • 2 = 534,4 нм3/т.

При содержании восстановителей в газе ~85% и степени использования газа за один проход через печь 32% общий

Расход смешанного газа (с учетом подачи перед фурмами 28нм3/т природного газа, который разлагается частично в газопроводе и частично в печи, а также до 10нм3/т холод­ ного оборотного газа для регулирования температуры) сос­ тавит:

1415 - (28 • 2 + 10) = 1349 нм3/т.

Определение расхода конвергированного и оборотного газов (по балансу их смешения)

+ ^об.г^об^'р* = ^/см^см^рМ>

915 • 1400 • 0,3509 + 434 • 40 • 0,3135 =

= 1349fCM• 0,3373; fCM = 1003 °С.

С учетом тепловых потерь по тракту от конвертера ВТКМ до кольцевого газопровода температура смешанного газа составит 1000 °С.

Определение состава и температуры восстановительного газа

Принимаем, что добавка природного газа составляет гейм3/!, 45% которого вводится в газопровод смешанного (или конвертированного) газа и разлагается с образованием сажистого углерода (~ 5 г/нм3). Остальное количество вду­ вается в фурменный газ и разлагается в печи в зоне вос­ становления.