Материалы, применяемые в доменном производстве, и их подготовка к плавке

Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы.

Железные руды представляют собой оксиды или карбонаты железа и другие соединения. Руда, образован­ная гематитом Ре₂Оз, называется красным железняком (содержит железа 55...70%), магнетитом Fе₃O₄ — маг­нитным железняком (55...60 % Fе), гидратами оксидов Fе₂Оз∙nН₂О— бурым железняком (37...55 % Fе). Руда, состоящая из сидерита FеСОз (карбоната железа), назы­вается шпатовым железняком (30...40 % Fе). На основе железной соли титановой кислоты Fе TiO₃ (ильменита) в сростках с обычным магнетитом образуются титаномагнетитовые руды (36,8 % Fе и 31,8 % Тi). В состав же­лезных руд входят также и образующие пустую породу оксиды: SiO₂, А1₂Оз, СаО и МgО. Примеси руд делятся на полезные (Мn, Сr, Ni, V, W, Мо) и вредные (в основ­ном Р и S), приводящие к хладно- и красноломкости ме­талла соответственно.

Подготовка руд к доменной плавке осуществляется для повыше­ния производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна. Цель этой подготовки состоит в уве­личении содержания железа в шихте и уменьшении в ней вредных примесей — серы, фосфора, повышение ее однородности по кусковатости и химическому составу.

1. Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков оптимальной для плавки величины. Куски руды дробят и сортируют на дробилках и классификаторах.

2. Обогащение руды основано на различии физических свойств минералов, входящих в ее состав: плотностей составляющих, магнит­ных, физико-химических свойств минералов.

а) Промывка руды водой позволяет отделить плотные составляющие руды от пустой породы (песка, глины).

б) Гравитация (отсадка) — это отделение руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибри­рующего сита, на котором лежит руда: пустая порода вытесняется в верхний слой и уносится водой, а рудные минералы опускаются.

в) Магнитная сепарация основана на различии магнит­ных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы. Измельченную руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы, отделяя их от пустой породы.

3. Окускование производят для переработки концентратов, получен­ных после обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. Применяют два способа окускования: агломерацию и окатывание.

а) Агломерация. Шихту, состоящую из железной руды (40— 60 %) известняка (15—20 %),возврата мелкого агломерата (20—30 %), коксовой мелочи (4—6 %), влаги (6—9 %), спекают на агломераци­онных машинах при температуре 1300—1500 °С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера, мышьяк), разлагаются кар­бонаты, и получается кусковой пористый офлюсованный материал — агломерат.

б) Окатывание. Шихта из измельченных концентратов, флюса, топлива, увлажняется и при обработке во вращающихся барабанах, тарельчатых чашах (грануляторах) приобретает форму шариков-окатышей диаметром до 30 мм. Окатыши высушивают и обжигают при температуре 1200—1350 °С на обжиговых машинах, после чего они становятся прочными и пористыми. Использование агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса-известняка в до­менную печь при плавке, так как флюс в необходимом количестве входит в их состав.

Основным топливом для доменной плавки служит кокс — продукт сухой перегонки каменного угля коксую­щихся сортов при температурах 900...1100 °С без доступа воздуха.. Как частичные заменители кокса могут быть ис­пользованы природный газ, мазут или пылевидное топ­ливо.

Пустая порода вместе с флюсами образует жид­кий шлак. Флюс придает шлаку необходимые состав и свойства, благодаря чему обеспечиваются заданный ре­жим работы печи и очистка чу­гуна от серы. В качестве флюса используют известняк СаСО₃ или доломитизированный изве­стняк