Проект доменной печи

Содержание

Введение

Раздел 1. Теоретическая часть

1.1. Способы производства глиноземистого клинкера

1.2. Профиль доменной печи

1.3. Физико – химические процессы, протекающие в доменной печи

Раздел 2. Практическая часть

2.1. Определение расхода шихтовых материалов доменной плавки

2.1.1. Исходными условиями являются

2.1.2. Расчёт состава доменной шихты (за исключением кокса)

2.1.2.1. Определение среднего состава железорудных материалов

2.1.2.2. Выход чугуна из компонентов шихты

2.1.2.3. Баланс марганца в компонентах шихты

2.1.2.4. Баланс основных и кислотных оксидов при заданной основности шлака

2.1.3. Расчет расхода кокса

2.1.3.1. Понятие о тепловых эквивалентах

2.1.3.2. Расчет тепловых эквивалентов элементов и соединений

2.1.3.3. Расчет тепловых эквивалентов компонентов доменной шихты и дополнительного топлива

2.1.4. Определение удельного расхода компонентов шихты и состава шлака, проверка состава чугуна и основности шлака

2.1.4.1. Расход компонентов шихты

2.1.5. Определение состава колошникового газа доменной плавки

2.2. Расчет материального и теплового балансов плавки

2.2.1. Материальный баланс доменного процесса

2.2.2. Тепловой баланс доменной плавки

2.3.1. Показатели тепловой работы доменной печи

Библиографический список

Введение

Доменная печь - металлургический агрегат непрерывного действия, шахтного типа для выплавки чугуна из железорудных материалов (агломерата, окатышей, железной руды) с использованием твердого топлива – кокса (рис.1). Весь комплекс сложных взаимосвязанных явлений доменного процесса осуществляется в условиях противотока: шихтовые материалы опускаются вниз, а горячие газы движутся снизу вверх. Печь имеет огромные размеры: объем рабочего пространства достигает 5000м³, высота металлоконструкций достигает 100м (рис.2). Такая печь ежесуточно проплавляет около 25000т шихтовых материалов, потребляет 20000т воздуха, обогащенного кислородом, выплавляет 13000т чугуна и 4000т шлака, выдает 28000т колошникового газа.

Гарантией нормальной работы печи является надежное и эффективно работающее оборудование, обеспечивающее непрерывность работы агрегата, безопасность и легкость его обслуживания. При выборе режима работы оборудования исходят из технологических требований процесса ведения печи. Мощность оборудования, а на некоторых участках и его количество определяются с учетом резерва от 50 до 100%. Современная печь оснащена новейшими средствами контроля за ходом доменного процесса, механизации и автоматизации всех производственных процессов. Работа на такой печи предъявляет высокие требования к технологическому персоналу в части теоретических знаний, практического опыта и умения, ответственности и самостоятельности в принятии решений по управлению таким сложнейшим агрегатом.

Раздел 1. Теоретическая часть

1.1. Способы производства глиноземистого клинкера

Разработаны два способа получения глиноземистого цемента: спекание, предусматривающее образование клинкера за счет реакций в твердой фазе, и полное плавление всей сырьевой смеси.

При выборе того или иного способа нужно учитывать ряд факторов и прежде всего химический состав боксита определенной марки и в особенности содержание в нем кремнекислоты и оксида железа.

На основе экспериментальных исследований определяют температуру спекания и плавления и интервал между ними, а также качество получаемого расплава либо клинкера. Технико – экономический анализ позволяет выявить, какой способ производства в данных условиях рациональнее. При этом учитывают наличие и стоимость электроэнергии, качество кокса и др.

Плавление. Глиноземистый цемент можно получать плавлением в ватержакетных печах (варганках с водяным охлаждением). Боксит, известняк и кокс в установленном расчетом соотношении загружают в верхнюю часть печи. Подогретый в рекуператорах воздух вдувают через фурмы; образующийся внизу печи расплав при 17731873К выпускается через летку; расплав металлического железа выпускается из печи отдельно. Проводились опыты по применению для этих печей воздуха, обогащенного кислородом. Производительность их достигала 50т в сут при удельном расходе топлива около 500 кг на 1 т расплава.

Для этого производства необходимы высококачественные бокситы с малым содержанием кремнезема, так как восстановление кремнезема до кремния и получение одновременно кремнистого чугуна или ферросилиция происходит при высоких температурах, которые в этих печах создать трудно. Расплав (шлак) охлаждается в специальных изложницах и в охлажденном виде измельчается в дробилках и затем подвергается тонкому измельчению в многокамерных трубных мельницах.

Существует способ электроплавки глиноземистого цемента, при применении которого продукт не загрязняется кремнекислотой, содержащейся в золе кокса, поскольку одновременно выплавляется ферросили.

Есть опыт использования дуговых печей, работающих преимущественно на переменном токе. Для интенсификации процесса плавка сырьевые компоненты предварительно высушивали, измельчали и после тщательного смешивания брикетировали или гранулировали. Во избежание выбросов из печи, которые бывают из-за быстрого выделения воды и углекислоты из сырьевой шихты, предварительно прокаливают боксит и кальцинируют известняк. Производительность печей достигает 3040т в сутки. Расход электроэнергии составляет около 43205040МДж на 1 т продукта. В этих электропечах выплавляют качественный глиноземистый цемент из высококремнеземистых бокситов.

Благодаря высокой температуре в такой электропечи, достигающей 2273К, и применению кокса в шихте кремнезем шихты восстанавливается до кремния и в результате взаимодействия с металлическим железом образуется ферросилиций. Так, например, при использовании боксита, содержащего 1517% SiO2, количество его в цементе (расплаве) снижается до 68%. Количество ферросилиция с 1315 % Si составляет около355 массы цемента. Весьма высок удельный расход электроэнергии, достигающий 900010800МДж на 1 т цемента. Недостаток этого способа – ограниченный предел восстановимости кремнезема из-за образования значительных количеств карбида кальция, увеличивающихся с повышением температуры плавки.

При плавлении в доменной печи боксит и известняк, смешанный с определенным количеством кокса, загружают на колошник в верхнюю часть печи. Специальный засыпной аппарат загружает шихту в доменную печь, где она по мере опускания к горну подсушивается, а известняк, содержащийся в шихте, декарбонизируется. Оксиды железа восстанавливаются газами, содержащими СО, а также твердым углеродом. В горне печи из шлакообразующих компонентов получается глиноземистый шлак, а железо переходит в чугун. В горне печи чугун и шлак не смешиваются между собой, образуя два слоя. Периодически их выпускают из печи. Шлак в шлаковозных ковшах отвозится на шлаковое поле для охлаждения. Чугун разливают на специальной установке – чугуноразливочной машине. Обжиг в доменной печи экономичен, так как плавление сырья происходит за счет того же топлива, которое необходимо для выплавки чугуна.

По способу спекания тщательно измельченную и хорошо усредненную смесь боксита и известняка обжигают до спекания при температуре 115012500С. Полученный продукт подвергают помолу в шаровых мельницах. Можно применять как сухой, так и мокрый способ производства. При обжиге в шахтных печах шихту надо брикетировать.

К сырью, используемому для получения глиноземистого цемента таким способом, предъявляют повышенные требования. Особенно это относится к SiO2, Fe2O3, MgO, поскольку в их присутствии сокращается интервал спекания. Образующиеся легкоплавкие соединения приводят к образованию в печи сваров, комьев и колец, что затрудняет процесс клинкерообразования и работу печи. При получении глиноземистого цемента способом спекания известняк должен содержать SiO2 и MgO не более 2%. Количество SiO2 в боксите не должно превышать 12%, при этом соотношение Al2O3 : SiO2 должно быть более 5, а количество Fe2O3 – не более 6%.

Получение клинкера методом плавления предусматривает полное расплавление сырьевой смеси. В этом случае фазовый состав его в большей степени зависит от скорости охлаждения, чем от температуры плавления.

При плавлении шихты способ охлаждения расплава предопределяет соотношение между стекловидной и кристаллической фазами, оказывающее большое влияние на физико – механические свойства цемента. Существуют различные предложения по способам охлаждения глиноземистого шлака, но большая их часть предусматривает медленное охлаждение. Быстрое охлаждение отрицательное влияние на свойства глиноземистого цемента, так как в этом случае образуется меньшее количество СА, что и приводит к снижению прочности цемента. Наиболее целесообразно производить охлаждение глиноземистых шлаков в изложницах большой вместимостью, избегая потерь тепла расплавом до его разливки.

Быстрое охлаждение заметно понижает темп роста прочности, но существует широкий предел скорости охлаждения, в котором свойства цемента почти не изменяются. Повышение прочности цемента и улучшение кристаллизации соединений наблюдается по мере уменьшения скорости охлаждения расплава. В то время очень медленное охлаждение приводит к получению быстросхватывающегося цемента.

доменная печь.cdw

схема печи 3.cdw