Лекция № 30. Современные технологии выплавки чугуна

В черной металлургии различают следующие производства, на­зываемые переделами: доменное (первый передел), сталеплавильное (второй передел), прокатное (третий передел), отделочное, включаю­щее шлифовку, полировку, упрочнение продукции (четвертый передел). К последнему также относят процессы специальной электрометаллур­гии.

По производственному циклу выплавка чугуна является первым металлургическим переделом, которому предшествует подготовка ис­ходных материалов.

Смесь исходных материалов, загружаемых в металлургический агрегат, называют шихтой.

Под рудой понимают полезное ископаемое, из которого при совре­менном уровне развития техники экономически целесообразно извле­кать металл или его соединения. Каждая разновидность руды различ­ных металлов имеет свой так называемый браковочный предел. На­пример, для железа он составляет 20-60%, меди 1-3%, никеля 0,3 -1% и т. д. Большие колебания браковочного предела для железа объясня­ются тем, что не все руды одинаково обогащаются. Чем легче извле­чение металла из руды, тем меньше ее браковочный предел. По мере развития техники и технологии этот предел будет, естественно, снижать­ся. Еще совсем недавно минимальное содержание железа в руде до­пускалось 30%, теперь оно равно 20%.

По содержанию в земной коре (4,2%) железо занимает четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. В земной коре оно чаще встречается в виде оксидов и солей. Основные железосодержащие минералы следующие:

При оценке руды следует обращать внимание на состав пустой породы в ней. Соотношение основных и кислых оксидов

называется основностью руды. Если это отношение больше единицы, то получаемый шлак называют основным, если меньше единицы - кислым. При оценке руды регламентируется содержание влаги (не более 4-6%) и вредных примесей. Руд а не должна содержать больше 0,15% серы, 0,1% цинка и т. д. Сера переходит в металл, ухудшая его свой­ства, а цинк вреден потому, что, испаряясь при температурах доменно­го процесса, разрушает кладку доменной печи. Руда не должна содер­жать пыли, так как та мешает проходу газов через слой в ходе домен­ного процесса. Высокая кусковатость и пористость обеспечивают ин­тенсивный процесс восстановления железа.

При выплавке различных марок чугуна к железным рудам добав­ляют марганцевые, хромистые и некоторые другие руды.

Топливо может находиться в твердом, газообразном и жидком со­стояниях. Оно бывает естественным и искусственным. К первому от­носят дрова, торф, каменный уголь, антрацит и горючие сланцы, ко вто­рому - кокс, древесный уголь. Искусственные топлива (горючий газ) получают путем нагрева естественных в камерных печах без доступа воздуха. Шире используют кокс, полученный из каменных углей соот­ветствующих марок.

Экономическая целесообразность рудоподготовки обусловлена неравномерным распределением богатых месторождений, их постепен­ным истощением, а также развитием техники и технологии доменного производства, предъявляющим повышенные требования к качеству шихты. Дополнительные затраты на подготовку руд в значительной мере перекрываются экономией в доменном производстве. Например, уве­личение содержания железа в шихте на 1% позволяет снизить расход кокса на 1-3% и на столько же повысить производительность печи.

В зависимости от характеристики добытой железной руды приме­няют следующие стадии подготовки: 1) дробление; 2) сортировку по классам крупности; 3) обогащение; 4) усреднение по химическому со­ставу; 5) окускование мелких руд и концентратов.