38. Поведение p, Si, Mn, V, Cr, Zn, щелочей в доменной печи.

Поведение щелочей:

Оксиды калия и натрия полностью восстанавливаются прямым путём

K₂O + C = 2Kгаз + CO – 250,8 МДж

Na₂O + C = 2Naгаз + CO – 310,6 МДж

Восстановление оксидов кремния попадает с шихтой в виде SiO₂. SiO₂Si: SiO₂ + 2CO = Si + 2CO₂

(необходимо большое кол-во восстановителя при 1500 K Кр =10^-11, восстановление идет только прямым путем)

SiO₂ + 2C = Si + 2CO – 636,76 МДж

В ДП восстановление кремния начинается при температуре около 1400 °С .

Восстановление оксидов марганца

MnO₂ n₂O_{3 3}O₄ nO n

2MnO₂ + CO = Mn₂O + CO₂ +227,56 МДж

Т = 400 – 500 °С

3Mn₂O₃ + CO = Mn₃O₄ + CO₂ +170,77 МДж

Т = 400 – 500 °С

Mn₃O₄ + CO = 3MnO + CO₂ + 52,08 МДж

Т = 600 – 1000 °С

MnO + CO = Mn + CO₂ – 121,80 МДж

(необходимо большое кол-во восстановителя Кр при 1200 °С =10^-5, восстановление идет только прямым путем)

MnO + C = Mn + CO – 288,29 МДж Марганец из МnО

восстанавливается только прямым путем.

Восстановление хрома: Хром при восстановлении аналогичен марганцу и ванадию. Для перевода хрома в металл требуются повышенный расход кокса, высокий нагрев дутья и основные шлаки. В доменной печи можно выплавлять углеродистый феррохром, содержащий 40 % Сr. Степень перевода хрома в чугун составляет > 90 %.

Восстановление ванадия: Ванадий образует пять соединений с кислородом: V₂O₅ VO₂, V₂O₃, VO, V₂O, из которых первые три являются кислыми, а два последующие — основными. Высшие оксиды ванадия легко восстанавливаются газом в области умеренных температур, а низшие оксиды восстанавливаются твердым углеродом только при высоких температурах 01200°С). Степень перевода ванадия в чугун составляет 70—80 %. Условиями высокой степени перевода ванадия в металл являются основные шлаки и повышенный приход тепла (увеличенный расход кокса, нагрев дутья).

Восстановление фосфора: Фосфор попадает в доменную печь в виде солей фосфорной кислоты, основными из которых являются вивианит Fе₃(РO₄)₂ ∙ 8Н₂О и апатит Са₃(РО₄)₂ ∙ СаF₂.

Восстановление фосфора из этих соединений начинается при умеренных температурах, однако заметно проявляется лишь при 900— 1000 °С и выше (водородом) или 1000—1200 °С (оксидом углерода).

Поведение Цинка: попадает с шихтой ( железорудной частью) в виде ZnO в количестве 0,1 – 5,0 кг на тонну чугуна

Т плавления цинка 693 К; кипения 1180 К

ZnOZn ZnO + C = Zn_газ + CO - 238,5 МДж

начало восстановления Т 900 – 1000 °С

39. Повышенное давление в доменной печи.

Увеличение давления газов в печи должно способствовать развитию процессов восстановления, так как реакция

СО2 + С = 2СО сдвигается в сторону увеличения содержания СО2, т. е. в сторону косвенного восстановления.

Производительность возрастает потому, что создаются условия для увеличения количества воздуха, подаваемого в печь, (а расход кокса снижается вследствие улучшения использования газов в печи. При повышении давления уменьшается объем газов, а следовательно, и средняя скорость их движения, что приводит к увеличению времени пребывания газов в печи и уменьшению потерь напора (перепада давления) при прохождении газа через столб шихты.

Повышение давления газов в печи позволяет форсировать -доменный процесс. Кроме того, вследствие увеличения времени пребывания газов в печи и улучшения распределения газов сокращается расход кокса, а уменьшение скорости газов на колошнике приводит к снижению выноса пыли.

Для преодоления сопротивления столба шихты, примыкающего к печи пылеуловителя, системы газоочистки и создания достаточного давления доменного газа в газовой сети завода дутье подается в печь под избыточным давлением, превышающем 98 кПа. Потери давления между горном и колошником для данной высоты доменной печи возрастают с увеличением количества протекающего газа, но уменьшаются с увеличением общего давления, поскольку при этом увеличивается плотность газов и уменьшается их скорость в ДП; одновременно с этим возрастает время пребывания газа в печи.

Наряду со снижением потерь давления газового потока, ускорением процесса восстановления железа, выравниванием уровней температур, давлений и концентраций СО на всех горизонтах шахты доменной печи повышение давления газа сопровождается снижением выноса колошниковой пыли, уменьшением неконтролируемых колебаний рудной нагрузки, способствуя стабилизации теплового состояния ДП.

Практика работы ДП показывает, что повышение избыточного давления газа на колошнике на каждые 9,8 кПа позволяет увеличить производительность печи на 1 – 2%. Рост производительности печи при примерно постоянных внешних потерях тепла в свою очередь приводит к уменьшению доли потерь тепла на единицу выплавляемого чугуна и вносит свой вклад в экономию топлива. Вынос пыли в результате применения повышенного давления сокращается на 35-50%. Эффективность повышения давления газов зависит от условий работы печи и величины давления.

Недостатком применения повышенного давления является понижение стойкости оборудования, особенно засыпных аппаратов, и потеря с колошниковым газом большого количества энергии, затраченной на повышение давления дутья.