12. Поведение серы в доменной печи и борьба с ней.

Сера явл-ся вредным эл-том, понижающим качество Mе-ла. Она придаёт стали красноломкость при прокатке и ухудшает текучесть литейных чугунов. В чугунах может растворяться до 0.9% серы, тогда как в стали и литейном чугуне её не должно быть больше сотых долей %. При этом следует учитывать, что серу легче удалять из руды и чугуна чем из стали. Значительное кол-во серы выгорает в процессе агломерации руд и при обжиге окатышей. Основное кол-во серы в дом. печи вносится золой кокса, а также железорудными материалами в которых сера присутствует в виде перита FeS₂, гипса CaSO₄*2H₂O и барита BaSO₄. Некоторое кол-во серы улетучивается из дом. печи в виде газов SO₂ и H₂S, При выплавке передельных чугунов с газами удаляется 10-15% серы, при получении литейных чугунов 15-20% серы и при производстве ферросплавов до 40-50% серы. Для удаления серы из расплава чугуна в шлак, её необходимо перевести в соединения, которые растворяются в шлаке (CaS), поэтому в дом. печи необходим хорошо нагретый жидкий шлак повышенной основности для протекании реакции.

FeS + CaO + C→CaS + Fe+ CO Распределение серы между чугуном и шлаком определяется коэффициентом распределения серы, который равен отношению концентрации серы в шлаке к концентрации серы в расплаве.

L_s = (S)/[S].

Коэффициент распределения серы зависит от основности шлака, т.е отношение концентраций основных оксидов к кислотным : (CaO + MgO + MnO + FeO) / (SiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃ + P₂O₅). Сера частично удаляется в шлак при выпуске чугуна из дом. печи, в результате протекании реакции: FeS + Mn →MnS + Fe. В отличии от сульфида железа , MnS явл-ся тугоплавким и при кристаллизации располагается внутри зерна, а не по границам зёрен и таким образом не вызывает красноломкость стали. В некоторых случаях прибегают к внедоменному обессериванию чугуна различными реагентами, у которых сродство к сере больше чем у железа. К таким реагентам относятся сода (Na₂CO₃), карбид кальция (CaC₂), порошкообразная известь (CaO), Mg и редкоземельные металлы (РЗМ). Внедоменная десульфурация позволяет удалить 50–95% серы содержащейся в чугуне, но требует дополнительных затрат.

13.Нагрев воздушного дутья и очистка доменного газа

Воздух, подаваемый в дом. печь, предварительно нагревается в воздухонагревателях(кауперах) до t=1050-1300 ͦС. Кауперы представляют собой цилиндрические башни h= 36м. и d=9м. Они разделены на 2 части: камеру сгорания и насадку, которая выкладывается из кирпича с размером 45х45 мм. по всей высоте насадки для образования развитой пов-сти.

В работе воздухонагревателя различают газовый и воздушный периоды. Во время газового периода происходит сжигание очищенного колашникового газа и продукты сгорания проходя через насадку отдают ей все свое тепло. Продолжительность газового периода 2 часа. Во время воздушного периода – холодный воздух проходит через насадку нагревается до заданной t-ры и по системе воздухопроводов подается к дом. печи. Продолжительность воздушного периода -1 час. По мере охлаждения насадки воздухонагревателя t-ра горячено воздуха, выходящего из воздухонагревателя падает, что недопустимо для нормальной работы дом.печи. поэтому воздух стараются нагреть до более высокой t-ры, чем это необходимо, а потом к нему подмешивают используя автоматическое дозирование холодный воздух, чем и обеспечивается постоянство t-ры дутья.

Поскольку газовый период в 2 раза продолжительнее воздушного, то 1 дом.печь обслуживают не менее 3 кауперов, а для 2 печей необходимо 7 воздухонагревателей. Для дом. печи объемом 3000 м³ необходимо подавать 4800 м³ дутья, а при объеме 5000 м³ - 8000 м³ дутья. В сутки крупная дом. Печь выделяет до 27000 тонн колашникового газа или 1 м³ полезного объема в час выделяется 120-200 м³ дом.газа. Поскольку газы уходят из печи под высоким давлением, то в них сод-тся от 10 до 40 грамм пыли на м³, поэтому дом. газы подлежат обязательной очистке как с целью очистки окр.среды, так и для подготовки дом.газа к последующему зажиганию. Газ подвергается последовательно грубой, полутонкой и тонкой очисткам.

При грубой очистке пыль осаждается в р-те снижения скорости газа, при его переходе из меньшего сечения в большее. Это происходит в пылеуловителях с радиальным подводом газа и циклов с тангенциальным подводом газа. В этих аппаратах осаждается 80 % пыли и запыленность на выходе составляет 1-3 грамма на 1 м³.

Полутонкая очистка газа осуществляется в скрубберах, представляющих собой цилиндрический резервуар h=25-40м с водяными форсунками в верхней части. В скруббере, в р-те увеличения V, скорость газа снижается и кроме того в него впрыскивают воду, поэтому частицы пыли орошаются водой и падают вниз, а газ с мелкими частицами поднимается вверх. Для увеличения времени контакта пылинок с водой внутри скруббера в несколько рядов устанавливают деревянные насадки хордового типа, замедляющие движение газов и разбивающие их на мелкие струи. На выходе концентрация пыли составляет 0,4-1,6 грамм на м³. В последние годы используются без насадочные скрубберы с несколькими рядами форсунок для подачи воды h=25-40м, d=6-9 м.

Тонкую очистку газов осуществляют в трубах-распылителях или трубах Вентури. И в пережим трубы где скорость газа увеличивается в 2-3 раза, перпендикулярно направлению движения газа подается вода под высоким давлением. Увлажненная пыль оседает на выходе из трубы и удаляется в виде шлама. Концентрация пыли после системы очистки колашникового газа 0,002-0,004 грамма на м³. В некоторых случаях для тонкой очистки газов используют трубчатые электрофильтры, дезинтеграторы. Однако они обеспечивают меньшую степень очистки.