Alp22.ru

Промышленное строительство
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бездоменные способы получения железа

Бездоменные способы получения железа

Традиционная двухступенчатая схема производства железа (сталей), достигшая высокой степени совершенства благодаря использованию опыта сотен поколений металлургов, является основой сегодняшней черной металлургии — по этой схеме в мире получают около 98% сталей. Современные металлургические агрегаты — доменные печи и кислородные конвертеры обладают колоссальной производительностью — до 12-15 тысяч т металла в сутки.

Вместе с тем, этот метод содержит серьезные внутренние противоречия, так как осуществляется по принципу «два шага вперед — один назад»: на первой стадии — в ходе доменной плавки — происходит не только восстановление железа из оксидов, но и его «перевосстановление» — насыщение железа углеродом. Это вынуждает организовывать вторую стадию — удаление избытка углерода и некоторых других элементов путем окисления.

Вторым противоречием доменной плавки является то, что полученные в результате глубокого обогащения железных руд частички концентрата размером меньше 0,05 мм, способные нагреваться и восстанавливаться за сотые и тысячные доли секунды, по условиям газодинамики доменного процесса должны окусковываться — их превращают в агломерат или окатыши. При этом реакционная поверхность рудного материала уменьшается в тысячи раз, и процессы прогрева и восстановления растягиваются на несколько часов.

Следующий недостаток традиционной технологии заключается в том, что первая стадия — доменная плавка — невозможна без использования кокса. Не только у нас в стране, но и во всем мире ощущается недостаток коксующихся каменных углей. Во многих странах их вообще нет. С каждым годом становится более дорогой добыча коксующихся углей — основная масса их добывается шахтным способом, при этом глубина шахт достигает 1 км и больше.

Серьезно ухудшает экологическую обстановку вблизи металлургического завода коксохимическое производство. Несмотря на применение систем очистки газа и воды, в воздух и воду попадает много вредных для человека веществ: серы, фенолов, альдегидов, других органических соединений, обладающих канцерогенными свойствами.

При продувке чугуна кислородом в конвертерах в атмосферу выделяется большое количество тонкодисперсных частиц оксида железа, что также осложняет экологическое состояние окружающей среды.

Все эти проблемы заставляют ученых и практиков — металлургов разрабатывать новые методы получения железа, которые не имели бы доменного и коксохимического производств. Несмотря на то, что все известные способы без-доменного получения железа пока дороже традиционного — двухступенчатого, работы по их совершенствованию продолжаются.

Следует сразу отметить, что многочисленные попытки получать в массовых масштабах жидкую сталь, минуя доменный процесс, оказались безуспешными. Промышленные способы бездоменной металлургии железа представляют различные варианты восстановления железных руд с получением губчатого или кричного железа, переплавляемого потом в сталеплавильных агрегатах.

Единственный вариант бездоменного получения восстановленного железа реализован в промышленных масштабах в России на Старо-Оскольском электрометаллургическом комбинате в 1984 г.

В качестве исходного сырья используется руда Лебединского месторождения КМА, способная обогащаться с получением «суперконцентрата», содержащего 68-70% Fe и пустой породы не более 3%. Из этого концентрата получают окисленные окатыши, которые затем восстанавливают в шахтных печах. Из рисунка 5.22, на котором представлена схема процесса получения металлизованных окатышей, видно, что кроме шахтной печи (Ш) произ-водственный комплекс имеет три участка: цикл конвертирования природного газа (КПГ), включающий реформер (Р), рекуператор (Т) и холодильник (X); цикл обработки колошникового газа (КГ), включающий скруббер Вентури (СВ) и холодильник (X) и цикл обработки охлаждающего газа (ОГ), состоящий из скруббера Вентури (СВ), компрессора и каплеотделителя (Ц).

Рис. 5.22. Технологическая схема цеха металлизации окатышей ОЭМК

На ОЭМК в качестве топлива и восстановительного газа используется природный газ после конвертирования. Во избежание выхода из строя никелевых катализаторов реформера природный газ предварительно очищается от серосодержащих компонентов вначале фильтрацией через «молекулярное сито» с помощью адсорберов, а затем химическим взаимодействием с ZnO. Окончательное содержание серы в газе 0,0001%.

Реформер природного газа представляет стальную камеру 41x11x9 м, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. В реформере укреплены вертикально 288 реакционных труб (РТ), заполненных катализатором.

В днище между трубами расположены горелки, с помощью которых реакционные трубы нагреваются до 1100°С. Конвертированный газ, состоящий из Н2и СО2, выходит из реформера с температурой 900°С.

Шахтная печь для металлизации окатышей работает в непрерывном режиме по схеме противотока. Сверху из бункера (Б) окисленные окатыши через труботечку с помощью специального устройства равномерно распределяются по окружности колошника диаметром 5 м. Примерно на середине печи находится фурменный пояс, через который вдувается восстановительный газ с темпера-турой около 760°С, представляющий смесь конвертированного газа с небольшой добавкой природного. Поднимаясь вверх, восстановительный газ нагревает окатыши и восстанавливает оксиды железа. Высота этой зонывосстановления около 10 м. Колошниковый газ с температурой 400°С покидает печь и направляется на участок обработки колошникового газа, где он охлаждается, очищается от пыли и воды и частично используется в качестве газообразного топлива в реформере, а остальная часть возвращается в процесс. В таблице 5.6 приведены составы восстановительного и колошникового газов.

Восстановленные окатыши из восстановительной зоны опускаются в зону охлаждения, где продуваются холодным газом, состоящим в основном из восстановительных компонентов, %: 15 СО, 30 Н2, 30 СН4 и 15 N2 Одновременно с охлаждением идет науглероживание железа. Движение окатышей в шахтной печи обеспечивается работой питателей (П), представляющих трубы, проходящие через печь, с наваренными пластинами.

Таблица 5.6

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

«Общая характеристика бескоксового производства металла»

Сегодня существуют две схемы производства черного металла. Первая – традиционная и весьма эффективная: «домна – конвектор». В этом случае для металлургического процесса требуется кокс. А это и проблемы коксующихся углей, и экологии. Второй способ – металлизация. Это безкоксовая металлургия. Из 700 миллионов тонн стали, ежегодно производящейся в мире, путем металлизации получают пока только 15–20%. Но, что важно отметить, происходит непрерывное наращивание доли металла, производимого по данной технологии. И это в условиях рыночной экономики неслучайно – высокое качество конечной продукции должно быть органично увязано с идеологией создания мини-заводов, способных гибко реагировать на запросы рынка.

У доменной печи есть серьезный недостаток: непременное «блюдо» в ее рационе – кокс. В природе кокса, как известно, нет. Его получают из каменных углей, но не из любых, а лишь из тех, что имеют склонность к коксованию (спеканию). Таких углей в мире не очень много, поэтому год от года они становятся все дефицитнее и дороже. Да и уголь еще нужно превратить в кокс. Процесс этот довольно сложный и трудоемкий, сопровождающийся выделением вредных побочных продуктов с отнюдь не парфюмерными ароматами. Чтобы по возможности избавить от них атмосферу, воду, почву, приходится сооружать дорогостоящие очистные устройства. Удорожание кокса привело к тому, что он оказался самой солидной статьей в себестоимости чугуна: на его долю приходится примерно половина всех затрат. Поэтому доменщики стремятся сократить расход кокса, частично заменяя его природным газом, пылевидным углем, мазутом, и здесь уже достигнуты немалые успехи. Проблемами бескоксовой металлургии занимался еще основоположник современного металловедения Д.К.Чернов. Он предложил оригинальную конструкцию шахтной печи, которая выплавляла бы не чугун, а железо и сталь. К сожалению, его идее не суждено было воплотиться в жизнь.

Читайте так же:
Диаграмма состояния железо кислород

Сторонником бездоменного производства был и Д.И.Менделеев. «Я полагаю, – писал он на рубеже столетий, – что придет со временем опять пора искать способы прямого получения железа и стали из руд, минуя чугун.»

Первая удачная промышленная установка для прямого получения железа была сооружена в 1911 году в Швеции по проекту инженера Э. Сьерина. Достоинством этой технологии было то, что восстановителем, отбирающим у железа кислород, служили отходы угольного и коксового производства, а сама печь отапливалась дешевыми сортами угля. В 1918 году шведский инженер М. Виберг предложил вести процесс восстановления в шахтной печи, используя для этой цели горючий газ, содержащий окись углерода и водород. Способ позволял превращать руду в 95-процентное железо.

В нашей стране большим энтузиастом бездоменной технологии был доцент Сибирского института В.П. Ремин, который еще в конце 30-х годов разработал конструкцию электропечи. В те годы металлургии, несмотря на многочисленные попытки разработать способы получения железа непосредственно из руды, не удавалось найти решение, которое бы удовлетворяло: либо несовершенной была технологическая схема, либо оставляло желать лучшего качество получаемого металла, кроме того, не оправдывались экономически: металл получался очень дорогим. Трудной задачей оставался и выбор восстановителя.

К концу 50-х годов металлурги пришли к твердому убеждению, что в роли восстановителя в процессах прямого получения железа должен выступать газ. Это означало то, что восстановитель оказывался практически бесплатным: изобретатели предложили использовать отходящий газ электросталеплавильных цехов, который прежде выбрасывался в атмосферу. Оригинальным было и другое решение. Из шахтной печи, где происходило восстановление железа, горячий газ направлялся не в небеса, а в рекуператор и отдавал свое тепло поступающему туда газу-восстановителю. В начале 60-х годов был достигнут новый успех: вместо утилизированного электропечного газа в них использовался природный газ. Разумеется, он стоил несколько дороже. После тщательного изучения вопроса решено было строить в нашей стране металлургическое предприятие, в основе работы которого лежал бы именно такой процесс.

Первенцем бездоменной металлургии в нашей стране стал Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК). Место для его строительства выбрали вблизи города Старый Оскол Белгородской области, расположенного недалеко от крупных горно-обогатительных комбинатов Курской магнитной аномалии. Прошло несколько лет, и в белгородской степи выросли корпуса современного металлургического предприятия, работающего по принципиально новой технологии. В чем же она заключается?

Проследим весь путь, который проходит здесь железо, – от руды до стали. Начальный пункт этого пути – Лебединский горно-обогатительный комбинат (ЛебГОК). Выбор на него пал не случайно. Добываемая здесь железная руда, во-первых, легко обогащается (от 34 до 70% железа), а, во-вторых, в концентрате практически нет вредных примесей, и потому он идеальное сырье для прямого получения железа. Путь железа из недр на металлургическое предприятие начинается с «нарушения» традиций: вместо рельсового транспорта, которым обычно перевозится руда, здесь она попадает в подземный трубопровод. По нему богатый железорудный концентрат, полученный обогащением добытой из недр руды, вместе с попутчицей- водой, одна тонна которой несет одну тонну концентрата, отправляется в принудительное (под давлением) 26-километровое путешествие, заканчивающееся в приемном резервуаре уже на металлургическом комбинате.

Гидротранспорт концентрата имеет ряд бесспорных преимуществ перед железнодорожным вариантом. Прежде всего, это значительно более низкие капитальные и эксплутационные затраты. Далее, трубы намного долговечнее рельсов и шпал, да и к тому же им не страшна непогода. В январе 1985 года зима покрыла белгородскую землю таким снежным «одеялом» и ледяным панцирем, что рельсовому транспорту пришлось очень нелегко, а автомобильное движение кое-где и вовсе замерло. Пульпа же (вода с концентратом) бесперебойно поступала на ОЭМК. Добавьте и такой весомый аргумент: по производительности гидравлический транспорт в несколько раз превосходит железнодорожный. Наконец, явно лучше условия труда персонала, обслуживающего пульпопровод.

Из приемного резервуара пульпа направляется в отделение фильтрации цеха окомкования, где на дисковых вакуум-фильтрах из нее удаляется влага. Затем к полученному концентрату добавляется глинистое вещество, которое во вращающихся барабанных окомкователях склеивает частицы концентрата в небольшие, диаметром 1-2 см, шарики – сырые окатыши. Это наиболее подходящее по размерам сырье для дальнейших технологических операций. Окатыши пока непрочны, а им предстоит еще немало испытать: удары на грохоте, где происходит отсев слишком крупных и слишком мелких шариков (после измельчения они вновь вовлекаются в технологический процесс), падение с высоты и, наконец, давление со стороны лежащих выше слоев в установке металлизации. Требуемую прочность окатышам придает обжиг на конвейерной машине. Из цеха окомкования выходят обожженные окатыши, содержащие более 67% железа.

По закрытым ленточным транспортерам обожженные окатыши поступают в цех металлизации. Здесь высятся 64-метровые цилиндрические башни с внутренним диаметром 5 метров. Это установки шахтного типа, в которых и происходит прямое восстановление железа. Окатыши поступают в приемное устройство, находящееся в верхней части установки. Далее по веером расположенным трубам они равномерно загружаются в шахту, где опускаются под действием собственного веса. А навстречу им поступает горячий восстановительный газ, полученный в реформерах. Здесь природный газ очищается от серы (в нем остается не более 5-10 молекул серы на миллион молекул газа) и подвергается углекислотной конверсии: метан и другие углеводороды превращаются в оксид углерода (II) и водород. Эти сильные восстановители при 500-800 градусах легко отбирают у железа кислород. И окисленные окатыши превращаются в металлизованные: в них теперь уже более 90% железа. Весь процесс, включая подготовку газа и восстановление железа, протекает в замкнутой системе: колошниковый газ (отходящий из шахты) используется для конверсии природного газа; В атмосферу сбрасывается лишь дым из межтрубного пространства реформера после использования тепла.

Читайте так же:
Ацетилен используется для сварки и резки металлов

Металлизованные окатыши постоянного химического состава – превосходная шихта для выплавки высококачественной стали. На ОЭМК этот процесс осуществляется в больших 150-тонных дуговых печах. Печи оборудованы пылешумоизолирующим кожухом. Благодаря мощному трансформатору плавка длится немногим более 2,5 часа: в два раза короче, чем в обычных электропечах. Слитая в ковш сталь подвергается дополнительной внепечной обработке: вакуумированию, продувке аргоном и рафинирующими порошками. Это позволяет еще больше повысить качество металла. Освободившийся от газов и других нежелательных примесей металл разливается на машине непрерывного литья в сортовые заготовки.

Итак, процесс получения стали на ОЭМК состоит из двух главных стадий: первая – приготовление из железорудного концентрата окисленных окатышей и их металлизация, вторая – выплавка из них стали. Выходит, что если сравнивать эту технологию с традиционной по числу стадий, то выигрыша достигнуть не удалось. Это действительно так. Но арифметика здесь отступает на второй план, а на авансцену выходят технология, экономика и экология. Прежде всего бездоменная металлургия позволяет отказаться от постоянно дорожающего кокса, а значит, и от сложного хозяйства коксохимических, агломерационных и доменных цехов. Выплавленная бездоменным путем электросталь содержит значительно меньше серы и фосфора, попадающих в обычную сталь из руды и чугуна, и от ненужных для стали цветных металлов, встречающихся в металлоломе. Чистота стали – залог ее высоких механических, физических и технологических свойств, таких, как ударная вязкость, пластичность, магнитные характеристики, температурный порог хрупкости при низких температурах. Благодаря этому металл способен долго и надежно работать в трудных условиях, характерных для современной техники.

Трудозатраты на производство одной тонны металлизованных окатышей на ОЭМК ниже, чем на получение передельного чугуна.

Есть еще один важный аспект: для бездоменной металлургии характерна высокая культура производства: практически отсутствуют такие атрибуты традиционной технологии, как пыль, шум, грязь. Кроме того, почти полная автоматизация и механизация производства. Металлизационные установки, можно сказать, стерильны для окружающей среды, в то время как доменные и коксовые печи наносят довольно мрачные тона на голубую картину неба. Коксохимическое производство к тому же регулярно «снабжает» атмосферу сернистыми газами, фенолами, цианидами и другими вредными веществами. Но если действительно «мы не можем ждать милостей от природы», то природа вправе ждать милостей от нас. Примером такой милости, а точнее говоря, проявления разумного, бережного отношения к природе и служит, в частности, внедрение в металлургию бездоменной технологии получения железа.

В настоящее время в России установок металлизации всего 5, их общая мощность – 2,7 миллиона тонн стали в год. Эти установки, как и доменные печи, используют в качестве сырья железорудные окатыши. Окатыши (шарики 12–16 мм в диаметре) получают из магнетитового концентрата, который в свою очередь производится путем обогащения и измельчения исходной магнетитовой руды. Магнетитовый концентрат поступает в окомкователи, формирующие шарики. Полученные шарики обжигают на конвейерной машине. Затем окатыши загружают в установки металлизации, где в условиях нагрева их восстановительным газом формируют конечный продукт – металлическое железо.

Показатели работы металлургических агрегатов зависят от физико-химических свойств, или служебных характеристик окатышей. Среди них особое место играет прочность как исходных окатышей, так и в процессе их обработки в металлургических агрегатах.

В Институте металлургии работы по изучению служебных характеристик окатышей начались еще в 70-е годы прошлого века. Исследования проводились комплексно. Одновременно уделялось внимание двум моментам – закономерностям формирования качества окисленных окатышей и оптимизации тепловых схем обжиговых конвейерных машин, на которых эти окатыши производятся.

По вопросам формирования структуры окатышей и их поведения при восстановительно-тепловой обработке в агрегатах шахтного типа в то время уже был накоплен и опубликован обширный материал как в отечественной, так и иностранной литературе. Его обобщение, а также результаты исследований, выполненных в Институте металлургии В.А. Горбачевым, позволили сформулировать ряд новых принципов создания при окислительном обжиге окатышей такой структуры, которая была бы устойчивой к разрушению в условиях процесса металлизации.

К началу 80-х годов в нашей стране сложились определенные воззрения относительно того, какие элементы структуры шарика, или окатыша, определяют его свойства, и каким образом можно управлять этим процессом на обжиговой машине, или получать окатыши с заданными свойствами для того агрегата, где они будут в дальнейшем использоваться. В.М. Абзаловым, С.Н. Евстюгиным, Л.И. Леонтьевым, Г.М. Майзелем были разработаны оригинальные тепловые схемы, способствующие решению задачи и не имеющие аналогов в мировой практике. Этот симбиоз и определил успех комплексного подхода к проблеме формирования качества окатышей на конвейерных машинах с учетом специфики их восстановительно-тепловой обработки при выплавке чугуна и металлизации.

Таким образом, процессы прямого восстановления в черной металлургии являются альтернативой доменному процессу. Их можно классифицировать следующим образом:

Определите чем отличаются заводы полного металлургического цикла

Металлургия очень сильно зависит от многих отраслей народного хозяйства. Ее сырьевая база – продукция горнодобываю­щей промышленности (железная руда, известняки, огнеупоры), топ­ливной (коксующийся уголь, природный газ) и электроэнергетика. Технологически черная ме­таллургия тесно связана с некоторыми химическими производствами (коксование угля, использование кислорода и ряда инертных газов в процессах плавки металлов и т.д.). Большие объемы используемого сырья, получения готовой продукции и полупродуктов обусловливают их массовые перевозки разными видами транспорта.
И для того чтобы уменьшить издержки на транспортировку, металлургические предприятия создаются в местах оптимально близким ко всем необходимым ресурсам. С этой же целью создаются металлургические комбинаты содержащие вспомогательные производства не касающиеся непосредственно выплавки. К тому же в процессе производства металла образуются отходы которые можно использовать в других производствах

от проекта «Инфоурок»

Европейский Север по запасам руды занимает 4 место. Главные месторождения – Оленегорск, Ковдор, Костомукша.

Среднее содержание металла в руде -36℅.

Технологическая цепочка производства черной металлургии выглядит следующим образом: (Презентация)

добыча железной руды в карьерах,

обогащение железной руды в горно-обогатительных комбинатах,

плавка чугуна в доменных печах,

плавка стали в сталеплавильных печах,

производство проката в прокатном цехе на прокатных станах, где делают листы, рельсы, трубы, уголки.

Чугун – сплав железа с углеродом от 2-6℅, прочный, но хрупкий материал.

Сталь – сплав железа с углеродом до 2℅.

– Какие типы предприятий черной металлургии существуют?

Типы предприятий черной металлургии

Металлургический комбинат полного цикла

Все стадии процесса.

Это огромные предприятия как по занимаемым площадям (несколько км²), так и по числу работающих.

Учебник страница 388

Сталь выплавляется из металлолома

Производство железа методом прямого восстановления в электропечах.

Читайте так же:
Лопата для мотоблока из газового баллона

Руда – сталь (Старый Оскол)

Первое в России предприятие этого типа было построено у подмосковного полустанка Затишье в 1917 году, ныне город Электросталь.

Прослушивание сообщений: 1. Москва «Серп и молот»

Просмотр отрывка из фильма «Северсталь – 55 лет успеха»

-Где же строят металлургические заводы?

Металлургические заводы полного цикла размещают у сырья или у топлива или на потоках руды и топлива

Передельные заводы ориентируются на металлолом, поэтому размещаются в крупных городах, ориентируются на потребителя.

Металлургический завод – то еще и водоемкое предприятие, потому строится у реки, озера или пруда.

Металлургия – грязная отрасль, поэтому нельзя строить несколько металлургических заводов в одном городе.

Металлургический завод не может работать без железной дороги, т.к. потоки сырья и топлива очень огромны.

Чем объяснить размещение в Липецке крупного центра черной металлургии? (крупные запасы руды)

Какие факторы размещения металлургического производства были учтены при строительстве Череповецкого комбината «Северсталь»? (на равном расстояние от сырья и потребителя)

Обосновать размещение металлургического комбината полного цикла в г.Череповец. Указать преимущества его размещения между железорудной (Оленегорск) и угольной (Воркута) базами, а не у сырья или у топлива.

Исходные данные: расстояние от Оленегорска до Череповца по железной дороге 1600 км, от Воркуты до Череповца – 2000 км. Затраты на 1 т грузов по железной дороге на 1 км – 250руб. Расход коксующего угля на 1 т проката 1,4 т, железной руды – 2 т.

900000*1,4=1260000 руб(1,4 т угля для получения 1 т проката)

3)900000*2=1800000 руб (будет потрачено , чтобы получить 1 т проката)

Ответ: Выгодно построить в Оленегорске. Тогда почему построили в Череповце?

Вывод: Металлургический комбинат выгоднее всего построить в г. Череповец, т.к.основной потребитель г. С-Петербург.

Работа у доски с карточками. (Череповец, Воркута, Оленегорск, знаки руды и каменного угля) Расположить на доске карточки

Работа проводиться в группах. Ученики объединя­ются в несколько команд по пять-шесть человек. Учитель вывешивает на доске заранее изготовленный плакат, на котором разным цветом большим и мелким (так, чтобы было заметно издали) шрифтом вдоль и поперек написано 15-20 слов (количество варьируется соответственно тема­тике). По истечении отведенного времени (40 с или 1 мин) плакат снимают, а команды записывают все слова, которые запомнили

Потом команды обмениваются своими записями для проверки. Командам желательно договориться вносить исправления в чужие записи ручкой другого цвета. Проверяющие исправляют ошибки, описки и до­писывают не увиденные другой командой слова, после чего каждый участник проверяющей команды ставит свою подпись.

Определите чем отличаются заводы полного металлургического цикла

Листки возвращают предыдущей команде — теперь уже для того, чтобы проверить самих проверяющих. Учебный плакат учитель снова вывешивает на доску для сверки, а также для выяснения возможных недоразуме­ний. После этого называют победителя. Выигрывают те команды, в записях которых оказалось меньше всего оши­бок и пропущенных слов.

1) чугунно-доменное производство,

2) стали (мартеновское, кислородноконвертерное и электросталеплавильное), (непрерывная разливка, МНЛЗ),

3) проката (прокатное производство).

Предприятия, выпускающие чугун, углеродистую сталь и прокат, относятся к металлургическим предприятиям полного цикла.

Предприятия без выплавки чугуна относят к так называемой передельной металлургии. «Малая металлургия» представляет собой выпуск стали и проката на машиностроительных заводах. Основным типом предприятий чёрной металлургии являются комбинаты.

ПОЛНЫЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО – ВИДЕО https://www.youtube.com/watch?v=Pw0jPG6hHXA

До́менная печь, до́мна — большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи (от строительства печи до её «капитального» ремонта) и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов

Определите чем отличаются заводы полного металлургического цикла

Устройство доменной печи

1. Горячее дутьё

2. Зона плавления (заплечики и горн)

3. Зона восстановления FeO (распар)

4. Зона восстановления Fe2O3 (шахта)

5. Зона предварительного нагрева (колошник)

6. Загрузка железорудных материалов, известняка и кокса

8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса

10. Выпуск жидкого чугуна

11. Сбор отходящих газов

Доменная печь представляет собой непрерывно действующий аппарат шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую железную руду (на современном этапе запасы богатой железной руды сохранились лишь в Австралии и Бразилии), агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.

Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения шихты в печи; самой большой по высоте расширяющейся конической части — шахты, в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.

В верхней части горна располагаются фурмы — отверстия для подачи нагретого до высокой температуры дутья — сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом.

На уровне фурм развивается температура около 2000 °C. По мере удаления вверх температура снижается, и у колошников доходит до 270 °C. Таким образом в печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные химические процессы перехода руды в металл.В верхней части горна, где приток кислорода достаточно велик, кокс сгорает, образуя диоксид углерода и выделяя большое количество тепла. Диоксид углерода, покидая зону обогащенную кислородом, вступает в реакцию с коксом и образует монооксид углерода — главный восстановитель доменного процесса.

Поднимаясь вверх монооксид углерода взаимодействует с оксидами железа, отнимая у них кислород и восстанавливая до металла:

Полученное в результате реакции железо каплями стекает по раскаленному коксу вниз, насыщаясь углеродом, в результате чего получается сплав, содержащий 2,14 — 6,67 % углерода. Такой сплав называется чугуном. Кроме углерода в него входят небольшая доля кремния и марганца. В количестве десятых долей процента в состав чугуна входят также вредные примеси — сера и фосфор. Кроме чугуна в горне образуется и накапливается шлак, в котором собираются все вредные примеси.

Ранее шлак выпускался через отдельную шлаковую лётку. В настоящее время и чугун, и шлак выпускают через чугунную летку одновременно. Разделение чугуна и шлака происходит уже вне доменной печи — в желобе, при помощи разделительной плиты. Отделенный от шлака чугун поступает в чугуновозные ковши, либо в ковши миксерного типа и вывозится либо в сталеплавильный цех, либо в разливочные машины.

Читайте так же:
Лебедка из бензопилы штиль

1) Роль металлургического комплекса в хозяйстве нашей страны?

2) Определение термина металлы?

3) Основные способы получения металлов и сплавов? Краткая характеристика.

4) Определение полный и не полный металлургический цикл?

5) Доменная печь – определение. Устройство доменной печи

Литература и источники

Толковый металлургический словарь. Основные термины / Под ред. В. И. Куманина. — М.: Рус. яз., 1989. — 446 с. — ISBN 5-200-00797-6.

Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — Киев.:Выща школа, 1988. — 352 с.

Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. — М.: Детгиз, 1954. — 486 с.

Рамм А. Н. Современный доменный процесс. — Москва.:Металлургия, 1980. — 303 с.

Товаровский И. Г. Доменная плавка. 2-е издание.- Днепропетровск: «Пороги», 2009.-768 с.

Г. Н. Еланский, Б. В. Линчевский, А. А. Кальменев Основы производства и обработки металлов. Москва 2005 г.

Прогрессивные способы получения стали

Бездоменная металлургия. Прогрессивным способом является получение стали прямым восстановлением из руд, минуя доменный процесс. Железистый концентрат поступает по пульпопроводу прямо на завод, где в автоматических шахтных печах при температуре 1000 °С получают металлизированные окатыши. Окатыши в качестве шихты поступают в электропечи. Полученный материал после непрерывной разливки сразу идет на прокатку.

Способ весьма экономичен. Отпадают затраты на коксохимическое производство, качество полученной стали высокое, поскольку в рудах Курской магнитной аномалии практически отсутствуют фосфор и сера. Производительность бездоменного процесса заметно выше традиционных способов выплавки стали.

Электрошлаковый переплав (ЭШП). Данным способом получают особо высококачественные легированные стали. Для этого сталь обыкновенного качества подается в установку ЭШП в виде прутков-электродов. Вследствие сопротивления электрода проходящему току выделяется большое количество теплоты, отчего электрод плавится. Расплавленный металл электрода проходит через слой специального жидкого шлака и очищается от вредных примесей и газов. Аналогичный способ — плазменно-дуговой переплав (ПДП). Источником тепла здесь служит плазменная дуга с температурой до 10000 «С. Используется также электронно-лучевой переплав (ЭЛП). Плавление происходит под действием потока электронов, излучаемых высоковольтной кобальтовой пушкой с созданием в плавильном пространстве глубокого вакуума.

Достоинствами перечисленных способов является возможность получения стали и сплавов очень высокой чистоты, применение которых облегчает массу конструкций, увеличивает надежность и долговечность машин и механизмов. Такая сталь необходима для атомной, реактивной и космической техники.

3. Металлургия цветных металлов

Широкое применение цветных металлов объясняется их специфическими свойствами: высокими электро- и теплопроводностью, коррозийной стойкостью, жаропрочностью. Кроме того, цветные металлы способны образовывать сплавы друг с другом и с черными металлами.

Цветные металлы классифицируют на четыре группы:

тяжелые — медь, никель, свинец, цинк, олово;

легкие — алюминий, магний, титан, кальций и др.;

благородные — золото, серебро, платина;

редкие — молибден, вольфрам, ванадий, уран и др.

3.1 Производство меди

Медь имеет красный цвет, температура ее плавления 1083 °С, плотность 8,96 т/м 3 . Медь хорошо проводит электричество и Тепло, отличается малой прочностью, высокой пластичностью. Медь используется в электро- и радиопромышленности, значительная часть ее идет на получение сплавов.

Около 80% меди выплавляют из сульфидных руд. Основными медными рудами являются медный колчедан (СuFеS2) и медный блеск (Сu2S).

Медные руды относительно бедны (содержание меди — не более 5%), поэтому их подвергают обогащению. С этой целью используют метод флотации, основанный на способности тонко измельченных рудных минералов смачиваться некоторыми реагентами. Смесь измельченной руды, воды и реагентов помещается в специальной ванне, через которую пропускается воздух. Благодаря пузырькам воздуха на поверхность ванны поднимаются частицы рудных минералов, а пустая порода осаждается и удаляется. Содержание меди в полученном концентрате достигает до 30%.

Медный концентрат после обогащения содержит сернистые соединения. Для снижения содержания серы концентрат подвергают обжигу, который ведут в специальных печах при температуре 700—800 °С.

В результате обжига получают так называемый огарок и сернистый газ SО2. Огарок направляется на плавку. Сернистый газ используется для получения серной кислоты.

Плавка огарка производится в отражательных печах, по устройству сходных с мартеновскими. В них одновременно может плавиться более 100 т огарка.

В конце плавки в печи образуется полупродукт — штейн (Си2S4FеS), содержащий до 50% меди, а также железо, серу, кислород и включающий небольшое количество золота, серебра, свинца и других металлов. Штейн сливают и направляют в конверторы для получения черновой меди.

Конвертор представляет собой футерованный изнутри ‘металлический сосуд, установленный на опорных роликах и поворачивающийся вокруг горизонтальной оси (рис. 7). Масса плавки составляет до 1000 т. Воздушное дутье подается через фурмы, расположенные вдоль конверторов. ‘Затем в конвертор подается кварцевый флюс. Продувка длится до 30 часов. В результате получают черновую медь.

Рис. 7. Кислородный конвертор:

Черновая медь содержит примеси железа, серы, мышьяка, кислорода.

Примеси ухудшают свойства меди, поэтому черновую медь подвергают рафинированию. Рафинирование меди производится огневым и электролитическим способами. Огневое рафинирование осуществляется в пламенных печах и производится в том случае, когда пренебрегают небольшим количеством благородных металлов, содержащихся в черновой меди. Окисление примесей в печи происходит за счет кислорода воздуха, который подается в жидкий металл. Готовую медь разливают на слитки или анодные пластины.

Для получения высококачественной меди и выделения из нее благородных металлов производят электролитическое рафинирование. Для этого черновую медь в виде пластин (анодов) погружают в ванну с водным раствором медного купороса в серной кислоте. Параллельно анодам подвешивают тонкие листы чистой меди (катоды). При прохождении постоянного тока аноды растворяются в воде и медь осаждается на катодах. За 10—12 суток на катодной пластине отлагается около 100 кг меди. Катоды затем переплавляют и разливают в слитки.

В зависимости от степени чистоты различают ряд марок меди (МОО, МО, М1, М2, МЗ, М4) с содержанием меди от 99,0 до 99,95%.

Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК, в 1982—1985 годы — ОЭМК имени Брежнева) — первенец бездоменной металлургии

Оскольский электрометаллургический комбинат

Это единственное в России металлургическое предприятие полного цикла, где реализованы технология прямого восстановления железа и плавка в электропечах, позволяющие получать металл, практически свободный от вредных примесей и остаточных элементов.

01

Электросталеплавильный цех! Электросталеплавильный цех ОЭМК — это один из основных цехов предприятия. Здесь производится как товарная продукция (литая квадратная заготовка), так и полуфабрикат (боюмы) для дальнейшего передела в прокатных цехах.

02

Стальковш во всей красе и за работой.

Читайте так же:
Форма из гипса для отливки свинца

03

Первенец бездоменной металлургии в России начал свою историю в 1974 году, когда в Москве Министерством внешней торговли СССР и группой западногерманских фирм подписано Соглашение о сотрудничестве по созданию в СССР металлургического комбината на базе процесса прямого восстановления железа «midrex фирма».

12 мая 1974 года в приказе Министерства чёрной металлургии СССР № 369 записано: «Именовать вновь строящийся металлургический комбинат в г. Старый Оскол Белгородской области — Оскольский электрометаллургический комбинат».

04

11 августа 1978 года на промышленной площадке ОЭМК заложен первый кубометр бетона в фундамент первого цеха ОЭМК — ремонтно-механического. 28 апреля 1979 года уложен первый кубометр бетона в фундамент цеха окомкования. 6 июня 1979 этого же года заложен фундамент под первую шахтную печь цеха металлизации. Параллельно не забывают думать и о насыщении цехов. Так 23 марта 1979 года в Москве подписан контракт на рабочее проектирование и поставку оборудования в электросталеплавильный цех. Стоимость контракта 335 миллионов DM.

05

Дуговая сталеплавильная печь. Всего тут пять таких печей и ещё есть место для шестой на перспективу.

06

30 ноября 1982 года был введен в эксплуатацию первое производственное подразделение Оскольского электрометаллургического комбината — цех окомкования, и соответственно произведена первая продукция — окисленные окатыши. На этом, конечно, останавливаться не стали, и в 1983 году была введена в эксплуатацию первая установка металлизации, потом в 1984 году проведена первая промышленная плавка в дуговой сталеплавильной печи (ДСП № 1). Объединение двух подразделений в цех окомкования и металлизации произошло в 1995 году, а в 2018 году — в фабрику окомкования и металлизации (ФОиМ).

В 1987 году был введен в эксплуатацию сортопрокатный цех № 1. В 2002 году введен в эксплуатацию комплекс стана 350 — сортопрокатный цех № 2, а в январе 2009 года запущен в эксплуатацию двухпозиционный агрегат комплексной обработки стали (АКОС) № 3.

Тепмпература в такой печи может достигать 1800 градусов Цельсия. Длительность одной плавки стали, включая загрузку печи, составляет 80 — 90 минут.

07

Агрегат комплексной обработки стали.

08

За последние годы тоже сделано не мало. Крупнейшим инвестпроектом Металлоинвеста на ОЭМК стал пуск в 2010 году цеха отделки проката (ЦОП) производительностью 300 тыс. тонн круглого проката в год. С этого момента комбинат стал ведущим российским производителем SBQ (Special Bar Quality, высококачественный сортовой прокат).

09

Процесс замены электрода.

10

Сегодня Оскольский электрометаллургический комбинат — это высокотехнологичный металлургический комплекс, который входит в число ведущих производителей стали в России и мире. Так по своей мощи ОЭМК — это седьмое по величине предприятие России по производству стали и стальной продукции. Но с точки зрения высококачественных марок стали он, конечно, первый. За четыре с половиной десятилетия комбинатом произведено: 108 млн тонн окисленных окатышей, 71 млн тонн металлизованных окатышей, 80 млн тонн стали, 55 млн тонн проката стана-700 и 11 млн тонн проката стана-350.

11

Площадка комбината расположена на расстоянии 20 км от города Старый Оскол Белгородской области. Исходное сырье — железорудный концентрат — поступает на комбинат по 26-километровомму пульпроводу с Лебединского ГОКа. Таким образом оба предприятия образуют единый горно-металлургический комплекс. Что касается технологического процесса, то здесь внедрена бездоменная технология прямого восстановления железа midrex и электродуговая плавка, позволяющая получать металл очень высокого качества.

Промежуточный ковш машины непрерывного литья заготовок.

13

Важно отметить, что технология металлургического производства на ОЭМК имеет ряд существенных преимуществ, что и отличает это современное предприятие от других, которые используют коксохимическое доменное производство при выплавке чугуна. Дело в том, что вместо чугуна здесь используют металлизированные окатыши или, как их по-другому называют, железо прямого восстановления, а это уже более качественное сырьё.

14

Четырехручьевая машина непрерывного литья заготовок:

15

Сам процесс производства состоит из четырех основных стадий: во-первых, это производство окисленных окатышей из концентрата железнорудного, этим занимается отделение цеха окомкования и металлизации. Далее идет производство металлизированных окатышей из окисленных окатышей. Все происходит в тех же цехах.

На следующем этапе из непрерывно-литой заготовки переходим на стадию производства проката. В этом участвуют уже целых три цеха: сортопрокатный цех № 1, сортопрокатный цех № 2 и цех отделки проката. Вот и вся история, дальше склад и довольный покупатель!

16

Здесь нашу литую заготовку режут на нужную длину.

17

Вся сталь, выпускаемая комбинатом, разливается на пяти таких машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

18

В свободное от работы время можно и чудеса творить. Идём дальше по комбинату.

19

И попадаем в Сортопрокатный цех № 2.

20

Методическая печь Стана-350:

21

Прокатное производство комбината включает в себя два цеха: сортопрокатный цех № 1, который производит крупносортный прокат, трубную заготовку и квадратную заготовку для переката (подкат для стана 350 и товарную) и сортопрокатный цех № 2, производящий мелко- и среднесортный прокат. Мощность у первого составляет 2,3 млн. тонн товарного проката и заготовки для стана 350 (сортопрокатного цеха № 2) в год, а второго — 1 млн. тонн, в том числе 700 тыс. тонн проката в прутках и 300 тыс. тонн в мотках в год.

22

В этом цехе сначала заготовки нагреваются в методической печи (две печи для разогрева заготовки перед прокатом, при температуре до 1220 градусов). Далее заготовка проходит через установку гидросбива окалины. Потом её подают в черновую группу клетей (6 клетей). Выходящий из черновой группы раскат через разделительную стрелку направляют на мелкосортную или среднесортную линии стана.

Черновая группа клетей стана-350.

23

24

Общий вид цеха СПЦ № 2. Ближе к нам, справа, роликовая печь-термостат.

25

А это уже Цех отделки проката.

26

Линия правки, обточки, полировки и контроля.

27

28

В этом цехе работают три линии отделки прутков проката, две из которых обрабатывают прокат, поставляемый потребителю в горячекатаном состоянии и одна линия обрабатывает прокат, поставляемый потребителю в обточенном состоянии.

29

Сейчас ОЭМК освоил производство более 180 марок стали, из них более 100 соответствуют зарубежным стандартам AISI, ASTM (США), DIN (Германия).

30

31

32

33

Склад готовой продукции:

34

35

Оскольская металлопродукция экспортируется в Германию, Францию, Польшу, Словакию, Италию, Румынию, Турцию, Египет и многие другие страны. Сортовой прокат ОЭМК охотно покупают ведущие мировые автоконцерны: Mercedes-Benz, Volkswagen, Renault-Nissan, Groupe PSA, Renault. Продукция комбината поставляется также знатным производителям подшипников и комплектующих SKF и Schaeffler.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector