Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Общая характеристика сырья в доменном производстве

29.01.2019


Исходными материалами для доменного производства являются железные, марганцевые, комплексные руды, отходы, производства, используемые взамен руд, топливо и флюсы.

Железные руды


По распространенности в земной коре железо занимает четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. Земная кора содержит около 4,2% Fe в составе различных химических соединений.

Наиболее распространенными являются: соединения железа с кислородом, углекислые соединения, соединения окиси железа с кремнекислотой и другими окислами, сернистые соединения.

Для получения сплава на основе железа, употребляют соединения, которые технически и экономически целесообразно перерабатывать. Эти соединения называются рудами.

Руда представляет собой горную породу, состоящую из смеси железосодержащих минералов с соединениями, называемыми пустой породой. Пустая порода содержит, как правило, кремнезем (SiO2), глинозем (Аl2O3), окислы кальция, магния и др.

В настоящее время для получения чугуна употребляют следующие руды.

Магнитный железняк (магнетит) представляет собой закись окись железа Fe3O4, обладающую магнитными свойствами. В чистом виде он содержит до 72,4% Fe и 27,6% O2. Содержание железа в руде до 69%. Руда имеет темный цвет, от серого до черного, плотность 4,9—5,2.

Магнетиты залегают на Урале (горы Магнитная, Высокая и Благодать).

Красный железняк (Fe2O3) — гематит состоит из окиси железа. В химически чистой руде содержатся 70% Fe и 30% O2. Обычно руда содержит до 62% Fe. Плотность гематита 5—5,3.

Гематит составляет основу важнейших месторождений в мире. Эти руды широко распространены в разнообразных видах: по отличительным особенностям они имеют различное название— красный железняк, железная слюда, красная стеклянная голова и т.д. Цвет кристаллических разностей гематита от железо-черного до серо-стального.

Наиболее крупные залежи в нашей стране находятся на Юге в районе Кривого Рога.

Бурый железняк nFe2O3*mH2O содержит железо в виде водной окиси. В чистой руде около 60% Fe и 14% гидратной влаги.

По физическому состоянию и внешнему виду различаются обыкновенный бурый железняк, бурая стеклянная голова, болотные и озерные руды. В буром железняке содержание железа колеблется от 30 до 50%. Крупными месторождениями бурого железняка являются Бокальское на Урале, Керчинское, Тульское и Липецкое.

Карбонатные руды. К ним относятся сидериты и шпатовые железняки, в которых железо находится в виде углекислых соединений FeCO3. В чистой руде содержится 48,3% Fe и 37,9% CO2.

Из изоморфных примесей в них чаще всего присутствуют углекислые марганец и магний. Цвет сидерита желтовато-бурый, сероватый, иногда с зеленым или бурым оттенком. Плотность 3,9. Содержание железа до 43%. Сидериты залегают около Златоуста, в Омутнинском районе Кировской области.

Силикаты железа входят как примеси в состав некоторых железных руд. К силикатам железа относят много минералов, например группу хлоритов, одним из представителей является шамозит — 4FeO*Al2O3*SiO2*4Н2О. Содержание FeO в этом силикате находится в пределах от 34,3 до 42,5%.

Сернистые соединения железа. Одним из основных минералов, представляющих эту группу, является пирит (серный колчедан, железный колчедан) FeS2, содержащий 46,7% Fe и 53,3% S. Пиритные руды вследствие высокого содержания в них серы, для доменной плавки не применяют. Их используют для производства серной кислоты. Во время их обжига сера в значительных количествах удаляется и образуются пиритные огарки, представляющие собой окись железа. Эти огарки после агломерации могут идти для доменной плавки.

В рудах, кроме железосодержащих минералов, обычно содержится пустая порода. Чаще всего в состав пустой породы входит кремнезем и глинозем, реже — основные окислы, в которых преобладает известь и магнезия.

Кремнезем содержится во всех железных рудах. Высокое содержание кремнезема ведет к увеличению шлака, что неблагоприятно сказывается на производительности доменных печей.

Глинозем (Al2O3) во время доменной плавки не восстанавливается. Присутствие 18—20% Al2O3 в шкале делает его высоковязким и затрудняет процесс плавки.

Содержание глинозема в шлаках ниже 8—10% тоже оказывает неблагоприятное влияние на ход плавки.

Разведанные запасы железных руд в России и основных капиталистических странах следующие:

Общие запасы железных руд в России составляют 60 млрд. т.

Полезные и вредные примеси в железных рудах


В железных рудах, кроме железа, часто присутствуют другие металлы (марганец, хром, никель, ванадий, титан, медь, цинк и т.д.). В доменной печи они ведут себя по-разному.

Марганец переходит в чугуне количестве 40—70%; хром восстанавливается на 80—95%; никель полностью переходит в чугун; ванадий и титан — до 70%; медь восстанавливается полностью, иногда бывает нежелательной примесью в чугуне; цинк содержится в некоторых рудах в небольших количествах и не переходит в чугун. Образующаяся окись цинка откладывается в швах кладки печи и вызывает рост ее.

Из металлоидов переходят в чугун кремний, фосфор, сера и мышьяк.

Кремний переходит в чугун в зависимости от содержания его в руде и температурного режима плавки. Фосфор восстанавливается полностью и в большинстве чугунов считается вредной примесью. Сера в зависимости от условий плавки может переходить в чугун в различных количествах, являясь вредной примесью. Мышьяк в рудах встречается редко, но переходит в чугун, ухудшая его качество.

Марганцевые руды


Марганцевые руды встречаются в природе реже, чем железные. Некоторые страны не имеют запасов марганцевых руд, например США. Марганцевые руды обычно содержат меньше марганца, чем железные руды. Руда с содержанием марганца 48% считается хорошей. Богатыми рудами считаются руды с содержанием марганца 50—52%.

Железо считается полезной примесью при выплавке низкопроцентного ферромарганца. При плавке же высокопроцентного ферромарганца наличие железа понижает содержание марганца в сплаве, поэтому его присутствие в руде нежелательно.

Россия обладает крупными запасами марганцевых руд; главные из них приведены ниже.

Кавказское месторождение (Чиатурское). Руда содержит от 25 до 47% марганца. После обогащения (промывки) содержание марганца повышается до 53%.

Никопольское месторождение. Руды этого месторождения содержат около 28% марганца, поле обогащения путем промывки содержание марганца повышается до 52%.

Уральское месторождение. На Урале имеются два месторождения марганцевых руд — Полуночное и Марсятское. Сырая руда этих месторождений содержит 20—30% марганца.

Месторождения марганцевых руд имеются в Сибири и в Средней Азии.

Из других стран марганцевые руды имеются в Бразилии, Индии и Африке.

Комплексные руды


К комплексным рудам относят такие, которые, кроме железа, содержат и другие металлы, восстановление их представляет промышленный интерес. К таким рудам относятся железомарганцевые, хромистые, хромистоникелевые, ванадиевые, титанистые и др.

В большинстве случаев содержание железа в таких рудах бывает ниже, чем в обычных железных рудах. Содержание таких элементов, как никель, ванадий, титан, составляет небольшое количество.

Железомарганцевые руды имеются в Казахстане (Атасуйское месторождение). В этой руде наряду с высоким содержанием железа содержится до 20% марганца.

Хромиты — руды с высоким содержанием хрома. При выплавке доменного феррохрома в качестве руды используется хромистый железняк Саранского месторождения следующего химического состава: 22,3% FeO, 37,5% Cr2O3, 5,3% SiO2, 16,1%' Al2O3, 0,9% CaO, 1,49% MgO, 0,02% Р.

Хромистоникелевые руды. К этим рудам относятся руды с высоким содержанием хрома и никеля. В России имеется ряд месторождений, главнейшим из которых является Халиловское. Халиловские руды представляют собой бурые железняки с содержанием 37—48% Fe, 0,8—1,6% Cr и 0,4—0,7% Ni,

Железованадиевые руды (титаномагнетиты), кроме ванадия, содержат титан. Основными месторождениями являются Кусинское и Первоуральское. Например, руды Кусинского месторождения содержат до 47,5% Fe, 0,35—0,5% V; 12—14% TiO2, 0,02% P и 3—10% SiO2.

Первоуральские руды содержат ~33% Fe, 0,26% V, 3,2% TiO2, 15% SiO2.

Высокое содержание TiO2 в рудах затрудняет процесс плавки в доменных печах. Поэтому руды с высоким содержанием двуокиси титана обогащают с целью повышения восстановимости руды.

В отдельных случаях в доменной плавке используют различные отходи производства с высоким содержанием железа. Мартеновский шлак, сварочные шлаки, окалину, колошниковую пыль и пиритные огарки.

Топливо, применяемое для доменных печей


При доменной плавке применяют твердое и газообразное топливо: кокс, антрацит, древесный уголь и природный газ. К твердому топливу для доменного процесса предъявляют следующие требования:

1. Горючее должно содержать небольшое количество золы и малое количество вредных примесей (серы и фосфора).

2. Оно должно быть прочным, чтобы при прохождении через печь не разрушаться и не образовывать большого количества мелочи, препятствующего равномерному распределению газового потока в печи.

3. Обладать необходимой реакционной способностью, т. е. быть достаточно пористым, чтобы при горении его выделялось максимальное количество восстановительного газа (CO).

Флюсы


Флюсами называются материалы, способствующие сплавлению пустой породы руды и золы топлива. Продукты сплавления называются шлаками. Большинство руд при плавке требует добавки флюса для получения шлака с нужными свойствами. Количество флюса определяют расчетом.

Обычно в составе руд имеется избыток кремнезема, поэтому, добавляют в состав шихты основной флюс. Флюс, кроме понижения вязкости шлака, способствует ошлакованию серы и фосфора. При глиноземистой пустой породе в руду вводят кислые флюсы, обычно это шлак с повышенным содержанием кремнезема.

В качестве флюса в основном применяют металлургический известняк. Металлургический известняк, применяемый для доменной плавки, делят на три сорта (табл. 2).

Известняк обычно мало содержит серы и фосфора. Содержание фосфора в известняке учитывают только при выплавке малофосфористого чугуна.

Кроме химического состава, известняк должен обладать определенными физическими свойствами. Он должен быть прочным, чтобы не было образования большого количества мелочи. По крупности должен иметь фракцию в пределах от 25 до 50—60 мм. В последние годы на ряде заводов практикуют применять доломитизированные известняки. Повышенное содержание MgO в известняках способствует улучшению термофизических свойств шлаков.

Наиболее известные месторождения известняков в России: Еленовское, Балаклавское, Липецкое, Белорецкое.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: