- •1 Сырые материалы доменной плавки
- •1.1 Каменноугольный кокс
- •1.1.1 Процесс коксования
- •1.1.2 Устройство коксовых печей и цехов
- •1.1.3 Качество кокса
- •1.2 Железные руды
- •1.2.1 Классификация и генезис железных руд
- •1.2.2 Оценка качества железных руд
- •1.2.3 Важнейшие месторождения железных руд
- •2 Подготовка железных руд к доменной плавке
- •2.1 Современная к схема подготовки руд к доменной плавке
- •2.2 Агломерация железных руд и концентратов
- •2.2.1 Общие вопросы
- •2.2.2 Конвейерные агломерационные машины
- •2.2.3 Реакции между твердыми фазами
- •2.2.4 Плавление шихты, кристаллизация расплава и образование конечной микроструктуры агломерата
- •2.2.5 Удаление вредных примесей из шихты при спекании руд и концентратов
- •2.2.6 Качество агломерата
- •2.3 Производство железорудных окатышей
- •2.3.1 Получение сырых окатышей
- •2.3.2 Высокотемпературное упрочнение окатышей
- •2.3.3 Получение окатышей безобжиговым путем
- •2.3.4 Металлургические свойства окатышей
- •2.3.5 Сравнение металлургических свойств агломерата и окатышей
- •2.3.6 Производство металлизованных окатышей
- •2.4 Процессы восстановления в доменной печи
- •3 Образование чугуна и его свойства
- •3.1 Интенсификация доменной плавки
- •3.1.1 Нагрев дутья
- •3.1.2 Обогащение дутья кислородом
- •3.1.3 Водяной пар в дутье
- •3.1.4 Вдувание углеродсодержащих веществ в доменную печь
- •3.2 Профиль доменной печи
- •3.2.1 Общее понятие о профиле
- •3.2.2 Основные размеры профиля и его составные части
- •3.1. Производство стали в конвертерах.
- •3.1.1 Бессемеровский процесс.
- •3.1.2 Томасовский процесс.
- •3.1.3 Кислородно-конвертерный процесс.
- •3.3 Производство стали в мартеновских печах.
- •3.4 Производство стали в электрических печах.
- •3.5 Новые методы производства и обработки стали.
- •4 Ферросплавы
- •4.1 Введение
- •4.2 Сырые материалы
- •4.2.1 Требования к рудам и их выбор
- •4.2.2 Восстановители
- •4.2.3 Железосодержащие материалы
- •4.2.4 Флюсы
- •4.3 Основные элементы конструкции рвп
- •5 Технический (металлургический) кремний
- •5.1 Особенности процесса карботермического восстановления кремния в горне электропечи
- •5.1.1 Общие положения
- •5.1.2. Влияние температуры предварительного нагрева шихты на химизм карботермического восстановления кремнезема
- •5.1.3. Схема технологических зон горна электропечи
- •5.1.4 Влияние примесей шихты на состав технического кремния
- •5.2 Ферросилиций
- •5.2.1 Физико-химические основы получения ферросилиция.
- •5.2.2 Технология производства ферросилиция.
- •6 Сплавы марганца
- •6.1 Применение и состав сплавов марганца
- •6.2 Марганцевые руды и их подготовка к плавке
- •6.3 Производство сплавов марганца
- •6.3.1 Высокоуглеродистый ферромарганец.
- •6.3.2 Силикомарганец
- •6.3.3 Низко- и среднеуглеродистый ферромарганец.
- •6.3.4 Металлический марганец.
- •7 Общие сведения о рудах и концентратах олова
- •7.1 Требования, предъявляемые к рудам и концентратам
- •7.2 Минералы олова
- •7.3 Промышленные типы месторождений олова
- •7.4 Типы оловянных концентратов, поступающих в металлургический передел
- •7.5 Методы обогащения оловянных руд
- •7.6 Влияние типа и вещественного состава руд на их обогатимость
- •7.7 Обогащение россыпей и коренных руд олова
- •7.7.1 Обогащение оловосодержащих россыпей
- •7.7.2 Обогащение оловянных руд коренных месторождений
- •7.8 Доводка оловянных концентратов
- •7.9 Основы современной металлургии олова
- •7.10 Основы теории оловянной восстановительной плавки
- •7.10.1 Восстановление окиси олова и сопутствующих металлов в условиях оловянной плавки
- •7.10.2 Кинетика восстановления окислов металлов и скорость плавки
- •7.10.3 Шлаки оловянной восстановительной плавки
- •7.10.4 Плавка в электрических печах
- •7.10.5 Отечественная практика электроплавки оловянных концентратов
- •7.11 Схема рафинирования олова пирометаллургическим способом
- •8 Производство свинца
- •8.1 Введение
- •8.2 Руды и концентраты
- •8.3 Способы получения свинца
- •8.4 Шихта
- •8.4.1 Состав шихты
- •8.4.2 Приготовление шихты
- •8.4.3 Агломерирующий обжиг свинцовых концентратов
- •8.5 Теория шахтной восстановительной плавки
- •8.5.1 Общие сведения
- •8.5.2 Теоретические основы восстановления окислов металлов
- •8.5.3 Восстановительная способность печи и способы ее регулирования
- •8.5.4 Шлак свинцовой плавки
- •8.5.5 Штейн и шпейза
- •8.5.6 Шахтная восстановительная плавка
- •8.5.7 Топливо
- •8.5.8 Дутье
- •8.6 Реакционная плавка свинца
- •8.6.1 Теоретическая сущность процесса
- •8.6.2 Реакционная плавка в короткобарабанной печи
- •8.7 Электроплавка свинца
- •8.7.1 Реакционная электроплавка свинца
- •8.7.2 Восстановительная электроплавка свинца
- •9.1 Общие сведения и методы получения
- •9.2 Технологические свойства
- •9.3 Области применения
- •9.4 Характеристика рудного цинкового сырья
- •9.5 Основные способы извлечения цинка из сырья
- •9.6 Обжиг цинковых сульфидных концентратов
- •9.6.1 Цели и типы обжига
- •9.6.2 Химизм процессов обжига
- •9.6.3 Обжиг цинковых концентратов для выщелачивания
- •9.7 Химизм кислотно-основных взаимодействий при выщелачивании
- •9.8 У глетермическое восстановление цинка
- •9.8.1 Цели и типы восстановления
- •9.8.2 Химизм восстановления окисленных цинковых материалов
- •9.9 Вельцевание цинковых кеков, цинковистых шлаков и других материалов
- •9.10 Дистилляция цинка из агломерата
- •10 Производство меди и никеля
- •10.1 Сырье для производства меди и никеля. Вспомогательные материалы
- •10.1.1 Классификация рудного сырья
- •10.1.2 Медные руды
- •10.1.3 Никелевые руды
- •10.2 Электроплавка окисленных никелевых руд.
- •10.3 Электроплавка сульфидных медно-никелевых руд и концентратов
- •10.4 Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
- •10.4.1 Термодинамика основных реакций процесса
- •10.4.2 Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
- •10.5 Переработка медно-никелевого файнштейна
- •10.5.1 Разделение медно-никелевого файнштепна флотацией
- •10.5.2 Обжиг никелевого файнштейна и концентрата. Восстановительная электроплавка закиси никеля.
- •10.6 Восстановительная электроплавка закиси никеля
- •10.7 Способы получения меди из рудного сырья
- •11 Способы получения алюминия
- •11.1 Основы электролиза криолитоглиноземиых расплавов
- •11.2 Сырье и основные материалы
- •11.2.1 Основные минералы и руды алюминия
- •11.2.2 Фториды
- •11.2.3 Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
- •11.2.4 Проводниковые материалы
- •11.3 Корректировка состава электролита
- •11.4 Выливка металла
- •11.5 Транспортно-технологическая схема цеха электролиза
- •11.6 Способы очистки отходящих газов
8.5.3 Восстановительная способность печи и способы ее регулирования
Восстановительная способность печи зависит главным образом от следующих факторов: 1) расхода топлива; 2) высоты сыпи; 3) продолжительности восстановления и 4) температуры. Разберем роль каждого из этих факторов.
Углерод кокса окисляется до СО2 на некотором определенном протяжении от фурм кверху по шахте печи. На этом участке кислород воздуха постепенно убывает в газах и, наконец, почти исчезает. Углекислый газ, поднимаясь по шахте печи выше участка полного сгорания топлива, фильтруется через раскаленный кокс и восстанавливается до окиси углерода:
СО2 + С = 2СО.
Полнота этой реакции зависит от высоты слоя раскаленного кокса, через который СО2 фильтруется. При большем расходе топлива для плавки в печных газах будет больше СО, т. е. атмосфера будет более восстановительной.
Высота сыпи (расстояние от фурм до поверхности шихты) также влияет на восстановительную способность печи. С увеличением высоты сыпи восстановительная способность печи возрастает.
При одинаковой интенсивности плавления продолжительность восстановления зависит от высоты сыпи: чем больше высота сыпи, тем больше время пребывания агломерата в печи и тем полнее пройдет восстановительный процесс.
Температура, при которой происходит восстановление, существенно влияет на полноту процесса: чем выше температура, тем быстрее идет восстановление.
На восстановительную способность печи, проплав шихты, перегрев жидких продуктов плавки и общее состояние хода плавки влияет также состояние «фокуса» печи.
Под фокусом печи подразумевается часть печи в области фурм, заполненная раскаленным добела и энергично горящим коксом.
На скорость и полноту восстановления металлических окислов большое влияние оказывают минералогический состав и физические свойства материалов шихты: величина кусков агломерата и кокса, пористость, распределение окислов в агломерате, скорость и
Низкий уровень загрузки шихты способствует растяжению фокуса горения, высокий (при прочих равных условиях), наоборот— концентрации фокуса печи. Повышение скорости воздуха, вдуваемого в печь через фурмы меньших размеров, до известной степени концентрирует высокую температуру в сравнительно небольшом объеме фокуса печи.
При шахтной свинцовой плавке расход кокса хорошего качества составляет 10—11 % от веса шихты, высота сыпи шихты колеблется от 4,5 до 6,0 м, а самая высокая температура над фурмами достигает 1300—1400°С. В этих условиях время пребывания шихты в печи составляет 4—6ч.
8.5.4 Шлак свинцовой плавки
Шлак представляет собой сплав различных окислов металлов и металлоидов, образующих между собой те или иные химические соединения, а также твердые и жидкие растворы и эвтектические смеси. Кроме того, в шлаках содержатся в небольшом количестве сульфиды металлов, металлы и газы.
Температура плавления шлака влияет на производительность печи. При легкоплавком шлаке проплав повышается, так как такой шлак требует меньше теплоты на плавление. При тугоплавком шлаке проплав понижается и, естественно, увеличивается расход топлива.
Потери металлов зависят также от плавкости шлака. При чрезмерно легкоплавком шлаке процесс плавления может опережать восстановление, в результате чего много свинца теряется в шлаке.
На основании наших исследований по изучению шлаков свинцовой плавки можно сделать следующие выводы:
1. Шлаки свинцовой плавки с содержанием 23,3—30,4% кремнезема, 34,2- 44,13% закиси железа и 7,7-16 0% окиси кальция при температуре 1200°С оказались очень жидкоплавкими; вязкость этих шлаков не превышает 5 пуаз (0,5 н-сек/м2).
2. Основные железистые шлаки, содержащие более 40% FeO и 23-27% SiO2 — очень короткие (плавятся в малом интервале температур), при температуре 1200°С очень жидкоплавкие, но плохо перегреваются в шахтной печи, отчего быстрее застывают во внешнем, необогреваемом отстойнике и хуже отстаиваются.
3. Шлаки более кислые и более известковистые длиннее железистых и хотя имеют немного более высокую вязкость, чем железистые, но лучше перегреваются в печи и полнее отстаиваются во внешнем отстойнике.
4. Повышение содержания SiO2 в шлаке значительно увеличивает его вязкость, но до 30—32% SiO2 и такой шлак остается жидкотекучим.
5. Повышение в шлаке содержания СаО до 16% понижает его вязкость, при дальнейшем повышении содержания вязкость возрастает.
6. Окись цинка в шлаках свинцовой плавки, если они правильно подобраны по SiO2, FeO и СаО, вязкости не повышает. В таких шлаках преобладают сильно жидкотекучие силикаты закиси железа, что в итоге приводит к получению самых жидкотекучих шлаков.
7. Окись бария—разжижающий компонент в шлаках свинцовой плавки.
8. Окись магния сильно повышает вязкость шлака, особенно когда ее содержание в шлаке достигает 6—8% и более.
Шлак должен иметь малую плотность и легко отделяться от других продуктов плавки, а также иметь как можно меньше механических потерь металлов при отстаивании. Плотность шлаков свинцовой плавки колеблется в пределах 3,5— 4,0 в зависимости от химического состава шлака (табл.1). Усредненный состав шлака, %: 26,9SiO2, 39FeO, 11CaO, 0.18Cu, 0.8Pb.