3.14. Непрерывные сталеплавильные процессы: варианты технологических схем и применяемого оборудования. Современное состояние и перспективы развития.

Непрерывные сталеплавильные процессы и возможности интенсификации черной металлургии при их использовании

Сущность и основные преимущества НСП

Все технологические процессы, осуществляемые в промышленности, по характеру их течения во времени и в пространстве делят на периодические и непрерывные. Периодические процессы проводят в одном замкнутом рабочем объеме, в котором в определенной последовательности осуществляют цикл операций, обеспечивающих изменение во времени параметров процесса (температуры, химического состава обрабаты­ваемого материала и т.п.), чтобы обрабатываемый материал превратить в конечный продукт. По окончании процесса полученный продукт выгру­жают, в рабочий объем загружают новую порцию исходных материалов, и цикл обработки повторяют. Непрерывные процессы характеризуются разделением технологически необходимого цикла операций по превращению исходных материалов в конечный продукт не во времени, а в пространстве, т.е. проведением требуемых операций в нескольких проточ­ных рабочих камерах, через которые непрерывно перемещается обраба­тываемый продукт. Подвод исходных материалов и отвод продуктов (основного и побочных) процесса также осуществляется непрерывно. В результате при установившемся режиме в каждой зоне потока наблю­даются определенные, неизменные во времени значения параметров процесса, но в разных зонах эти параметры различны.

Непрерывные процессы в промышленности появились в середине XIX в., но наиболее интенсивное применение непрерывных процессов началось с начала XX в., особенно в различных отраслях химической тех­нологии. В настоящее время в химической промышленности все виды продуктов массового назначения получают в основном непрерывными процессами. Из истории развития непрерывных процессов известий, что их применение дает тем больший эффект, чем сложнее технологический процесс и больше объемы выпускаемой продукции. Сталеплавильный процесс по своей сущности в основном представляет химический и наиболее сложный технологический процесс, и сталь производится в огромных количествах. В связи с этим замена периодических стале­плавильных процессов получения стали непрерывными пока остается неиспользованным резервом интенсификации производства стали и чер­ной металлургии в целом. Непрерывные процессы легче поддаются механизации и автоматизации, поэтому при их использовании упрощает­ся решение таких сложных и актуальных задач, как повышение произво­дительности и улучшение условий труда, защита окружающей среды и другие. Упрощение задач автоматизации объясняется тем, что в не­прерывных процессах технологический цикл разделяется на стадии в.пространстве и каждая стадия проводится в отдельном рабочем объеме.

Утилизация шлаков

Доменные шлаки по химическому составу отличаются от цемента некоторым недостатком СаО„ а от гранита — недостатком Si02- Вводя в жидкий доменный шлак необходимое количество извести или песка, можно получать готовый цемент или гранит без дополнительного рас­хода тепла. В настоящее время утилизируемые деленные шлаки исполь­зуют в качестве сырья для производства цемента, при этом затрачивается > 200 кг УТ/т цемента. Если учесть, что при переработке в агрегате жид-кофазного восстановления руд с низким содержанием железа выход шлака составляет > 1 т на 1 т чугуна, то переработка этих шлаков в це­мент в жидком состояний (в пределах металлургического предприятия) позволит снизить энергоемкость чугуна примерно на 200 кг УТ/т. Пере­работка шлака в гранит может дать еще больший экономический эффект. Сталеплавильные шлаки по своим свойствам являются менее ценным строительным материалом, чем доменные. Однако в сталеплавильных шлаках обычно содержится до 20 % железа в виде оксидов и корольков. Извлечение этого железа путем восстановления позволит существенно снизить его потери, повысить эффективность использования исходного сырья. При восстановлении железа из сталеплавильных шлаков одно­временно восстанавливается и фосфор, который при переработке вос­становленного металла в сталь может обеспечить получение фосфат-шлака. Кроме того, сталеплавильные шлаки, после восстановления из них железа и фосфора, по химическому составу еще в большей степени приближаются к цементу, чем доменные, следовательно, легко могут быть превращены в цемент. Технологическая схема металлургического комплекса, обеспечивающего полную и высокоэффективную утилиза­цию шлаков, приведена на рис. 2. Согласно этой схеме, шлак рассматри­вается как продукт производства, заслуживающий такого же внимания, как и металл. В черной металлургии сложилась целая система технологи­ческих приемов, позволяющих обеспечить заданный химический состав готовой стали, в частности, удаление примесей и введение легирующих элементов в заданном количестве. Предлагаемая технологическая схема предусматривает получение основной части шлака в агрегате восстанов­ления. Доводка шлака по химическому составу будет сводится к до­бавке извести или песка и получению цемента или