Требования, предъявляемые к качеству шихтовых материалов

На основании полученных документов и внешнего осмотра материалов вагоны должны быть размечены и сгруппированы в соответствии с фронтом выгрузки и схемой расположения материалов на рудном дворе. Фронты разгрузки каждого материала должны быть четко разграничены указателями.

Выбор фронтов разгрузки материалов должен обеспечить исключение перемешивания различных видов материалов на рудном дворе. Качество шихтовых материалов должно соответствовать требованиям ГОСТа и ТУ.

Технологические свойства кокса

Контроль качества кокса осуществляется по следующим его характеристикам.

• Технический анализ.
• Гранулометрический состав.
• Прочность.
• Пористость.
• Насыпная масса.
• Температура воспламенения.
• Реакционная способность.

Технический анализ кока.

Здесь дается информация о содержании серы (S), золы (А), летучих веществ (ЛВ) и влаги (W). Важнейшая характеристика
кокса – содержание углерода (нелетучего) – здесь не определяется. Его находят по разности СНЕЛЕТB = 100 – (А + ЛВ + S), а содержание влаги в коксе дается сверх 100 %.

Сера является вредной примесью чугуна и в подавляющем большинстве случаев кокс является главным ее поставщиком. Содержание серы в коксе определяется её содержанием в углях, поступающих на коксование. Практикой работы доменных печей установленно, что увеличение содержания серы в коксе на 0,1 % сопровождается увеличением удельного расхода кокса в 9 среднем на 0,3 % с одновременным таким же снижением производительности печи.

Зольность кокса

Зола в коксе является крайне нежелательной примесью и ее содержание должно быть минимальным. Зола в коксе влияет на выход
шлака и прочность кокса. Известно, что разрушение кусков кокса происходит по его зольным включениям. Поскольку содержание кремнезема (SiOB2B) в золе кокса чаще всего составляет 50 % и более, то для получения требуемой основности шлака необходим ввод в шихту основных оксидов, что снижает показатели доменной плавки. Считается, что каждый процент увеличения золы в коксе снижает производительность печи от 1,0 до 1,8 % (при содержании золы в коксе, соответственно, от 10 до 13 %) и увеличивает расход кокса от 1,2 до 2,0 %.

Летучие кокса

Содержание летучих в коксе косвенно характеризует его качество. Их содержание зависит от продолжительности периода коксования и конечной температуры коксования. Чем выше указанные параметры коксования, тем меньше в коксе летучих веществ. Нормальным содержанием летучих в коксе считается 0,8 — 1,2 %. Повышенное содержание летучих в коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования и отрицательно сказывается на его качестве. Такой кокс получил название – «недопал». Он
характеризуется более темным цветом в сравнении с коксом хорошего качества и пониженной механической прочностью. Уменьшение выхода летучих веществ в коксе ниже 0,5 % свидетельствует об увеличенном периоде коксования, что приводит также к снижению прочности кокса вследствие его «пережога» и увеличения трещиноватости.

Влажность кокса

Влага в коксе не приносит вреда доменному процессу. При загрузке в печь влажного кокса происходит испарение этой влаги за счет тепла отходящих из печи газов — температура колошникового газа снижается. Для нормального технологического режима плавки очень важно использовать кокс с минимальными колебаниями его влажности. Поскольку загрузка кокса в 10 печь осуществляется по массе, то при минимальных колебаниях влажности кокса гарантирует стабильность теплового режима плавки.

Технические составы коксов, производимых на различных коксохимических предприятиях России, приводятся в специальной справочной литературе.

Гранулометрический состав кокса

Кокс в доменной печи определяет газодинамическое сопротивление слоя шихты движущемуся потоку газа и должен быть крупным, а также сохранять размер кусков по мере его движения от колошника к фурменным очагам. Гранулометрический состав кокса — это
распределение его кусков по классам крупности, выраженное в процентах к массе исходной пробы. ГОСТ предусматривает следующую градацию кусков кокса по крупности: > 80 мм, 80-60 мм, 60-40 мм, 40-25 мм и 25 мм. Гранулометрический состав коксов различных коксохимических предприятий России также приводится в справочной литературе. Следует отметить, что фракция + 80 нежелательна. Увеличение фракции +80 на 1 % приводит к увеличению удельного расхода кокса на 1,2 %. Фракция -25 отсеивается и не используется в доменных печах.

Прочность кокса

Это — важнейшая характеристика кокса, определяющая в первую очередь газодинамические характеристики столба шихтовых материалов в доменной печи. Появление мелочи при разрушении непрочного кокса не только ухудшает газопроницаемость шихты в печи, но и уменьшает размеры фурменного очага, а значит и газораспределение в поперечном сечении доменной печи. Под прочностью кокса понимают его способность противостоять разрушающим воздействиям всех видов. Прочность определяется в барабане диаметром 1 м и длиной 1 м. Внутри барабана приварены 4 уголка с полочкой 100 мм. В барабан загружается 50 кг кокса фракции > 25 мм. Затем барабан вращается в течение 4 минут со скоростью 25 об./мин., после чего кокс извлекается из барабана и рассеивается на ситах с ячейками 60х60 мм, 40х40 мм, 25х25 и 10х10 мм. Выход кусков менее 10 мм (показатель М10) 11 характеризует истираемость кокса, а выход кусков кокса более 40 и 25 мм (показатели М40 и М25) – определяет его механическую прочность. Истираемость производимого кокса меняется в пределах от 6 до 11 % (от массы загруженного в барабан кокса), а выход класса более 25 мм составляет 84-98 %.

К числу важных показателей качества кокса как топлива относятся также пористость, насыпная масса, температура воспламенения.

Пористость

Пористость — это отношение объема пор куска к объему всего куска, выраженное в процентах. Пористость кокса влияет на условия его горения: чем выше пористость, тем интенсивнее происходит горение кокса, что приводит к сокращению объема фурменных очагов. Пористость кокса зависит от свойств исходных углей, состава угольных шихт, идущих на коксование, она определяется также режимом коксования и колеблется в пределах 35 — 50 %.

Насыпная масса кокса

Это — масса кокса в единице объема. Установлено, что доменные печи лучше работают на коксе с меньшим значением насыпной массы. Насыпная масса определяется не только геометрией куска, но и соотношением в слое крупных и мелких фракций. Чем однороднее кокс по гранулометрическому составу, тем меньше его насыпная масса и выше газопроницаемость. Считается, что насыпная масса доменного кокса имеет значение в пределах 0,45 — 0,47 м3/м3.

Температура воспламенения кокса

Определенную роль играет при задувке доменной печи. Для производимых коксов температура воспламенения находится в пределах 650 — 750 °С. Реакционная способность кокса характеризует его способность взаимодействовать с диоксидомуглерода по реакции С+СОB2B=2СО-Q и определяет ее скорость. Повышение реакционной способности кокса приводит к развитию реакции прямого восстановления железа и перерасход кокса.

Что такое шихта? Виды шихты, состав и назначение

Определение, что такое шихта из чего она состоит заключается в следующей формулировке. Шихта – это комплекс минералов, загружаемых внутрь доменной печи или другого высокотемпературного оборудования, для получения конечных продуктов заданного химического состава и свойств.

Можно также сказать, что шихта – это подготовленный к переплавке лом (если речь идет о металлургии). А вот понятие состав шихты носит обобщенный характер и зависит от специфики продукта, выплавляемого из прекурсора. В частности, состав шихты в металлургии это:

• обогащенная руда;
• концентрат;
• флюс;
• оборотные материалы – шлаки, съемы, а также пыль.

Дополнительно, шихта, используемая в черной металлургии, содержит в своем составе топливо: кокс или уголь. Производство цветных металлов, наоборот, обходится без топливных компонентов.

На фото угольная шихта – специальная смесь определенных марок угля, подготовленная для производства кокса

Металлизированная и металлическая шихта

Использование прекурсора конкретного состава сказывается на свойствах конечного продукта, как было указано ранее. Например, в сталеплавильном производстве, нередко используют метализированную шихту. Сталь, полученная на ее основе, превосходит метал из скрапа стабильностью состава и существенно пониженным содержанием примесей. В частности, удается снизить вдвое концентрацию таких вредных для стали элементов, как сера и фосфор, увеличивающих хрупкость металла. Получают металлизированную шихту восстановлением железной руды углеродом или газом при температуре меньшей точки плавления железа.

Альтернативно, в мартеновскую печь загружают металлическую шихту. Ее основу составляют:

• чугун – твердый или жидкий;
• стальной лом.

Важно чтобы марка металлолома соответствовала выплавляемому продукту. Если в производстве стали задействовано большое количество жидкого чугуна, в состав шихты требуется ввести окислители. Это может быть специальный мартеновский агломерат, например. Также в роли оксилителя выступают: железная руда или окатыши.

Сталеплавильное производство

Рассмотренная ранее металлическая шихта – один из четверки компонентов прекурсора для производства стали. Также туда входят:

• флюс – шлакообразующие вещества;
• окислители;
• дополнительные составляющие – раскислители, науглероживатели и легирующие добавки.

Подобный состав шихты литья 40гмфр – высокопрочной конструкционной стали и других марок этого металла. Дополнительно, в состав входят флюсы или плавни. Это шлакообразующие вещества, под которые, выполняя расчет шихты для стали необходимо учитывать тип футеровки печи:

1. Кислая. Под такую мартеновскую печь шлакообразующими веществами могут быть кварцевый песок, а также битый кирпич – шамотный или динасовый – см. лом огнеупоров.
2. Основная. Тут в качестве флюса выступает, боксит, известняк или плавиковый шпат.

Так выглядит флюсовый известняк

Под окислители используют кислородсодержащие материалы: железная руда, специальные агломераты, а также окалина. Их задача катализировать окислительные процессы. Альтернативно, интенсифицировать окисление позволяет продувка металла кислородом в газообразном состоянии.

Соответственно, класс науглероживателей образуют углеродсодержащие материалы. Они могут использоваться как на стадии приготовления шихты, так и вводиться непосредственно в жидкий металл. Этот, преимущественно кокс, а также лом электродов. Важное качество науглероживателя – чистота по вредным примесям. Особенно это относится к содержанию серы и золы.

Раскислителями в подготовке шихты выступают ферросплавы, а также металлический хром, алюминий, марганец и прочие элементы.

На видео – Участок подготовки шихты

Шихта в производстве цветных металлов

Переработка алюминиевого лома в шихту

Материалы под плавку алюминиевых сплавов, например, отбираются соответственно стандартам: ГОСТ 11069-74 и ГОСТ 1583-93. Согласно документам, состав шихты ал5 ак5м марок металла включает:

• первичный алюминий и его литейные сплавы в чушках;
• возврат, лом;
• лигатуры.

Содержание Al в первичном алюминии составляет 99.x%, где x – цифра в марке. Так для сорта А0 концентрация 99.0%, А7 – 99.7%. Основными компонентами, наряду с алюминием в чушках отлива для шихты выступают кремний, магний, марганец и медь.

Шихта для коксования

Это фактически смесь измельченного угля различных марок. Их соотношение определяется конечным продуктом, а именно коксом заданного качества. Оптимальный состав шихты для коксования подбирается по техническому анализу сырья и ряду его характеристик:

• спекаемость;
• коксуемость;
• конечная усадка;
• давление распирания и прочие.

Оптимальная шихта редко остается строго фиксированной по составу. Это видно на примере получения металлургического кокса. Тут, под уголь кс в шихте для коксования отводится 10 – 15%. Еще 2 – 4% приходится на спекающуюся добавку. Остальной состав включает такие сорта угля:

• газовый – 45 – 55%;
• жирный – 17 – 25%;
• отощенно-спекающийся – остальное.

На сегодня, подобный состав характеризуется недостаточной коксуемостью. Оптимизировать спекаемость позволяет ввод органических добавок – каменноугольного пека, например.

Стекольная шихта

Данный прекурсор представляет смесь, включающую одновременно сыпучие и жидкие компоненты, а также микродобавки. Отличается шихта для стекла исключительными требованиями к дозировке составляющих, а также однородности химического и гранулометрического состава. Среди элементов, входящих в состав шихты могут присутствовать:

• измельченный бой стекла;
• песок;
• сода;
• мел;
• селитра;
• полевой шпат;
• глинозем;
• доломит.

Это только сыпучие компоненты. Жидкими составляющими стекольной шихты выступают вода или мазут. В качестве микродобавок применяют оксид кобальта, селен. Их вводят, как заранее подготовленную смесь с наполнителем.

Стекольная шихта для производства хрусталя

Отдельно стоит рассмотреть оборудование для загрузки стекольной шихты. Оно представляет целую станцию, состоящую из ряда узлов:

• конусная приемная воронка с уплотнителем;
• комплекс для разрезания мешка – удерживающая решетка и нож;
• вибратор, обеспечивающий дебалансировку;
• подъемно-транспротный конвейер;
• завалочная машина.

Когда загрузчик полностью заполнен, шихта переводится в карманный отдел плавильной печи.

Посмотрите интересное видео о том, как производят стекло:

Шихта для производства хрома

Прекурсор используется в производстве металлического Cr. Составными материалами выступают:

• концентрат и окись хрома;
• натриевая селитра;
• порошок из первичного Al.

Аналогично этому составляется шихта для плавки ферросплавов фнх или азотированного феррохрома. Дополнительным ее компонентом выступает хромистый шлак. Материал измельчают до фракции 0.3 – 0.8 мм и применяют как балласт при выплавке.

Флюс под такую шихту выбирается на основе трех условий:

• повышение активности окиси хрома, способствующее его извлечению;
• снижение вязкости глинозема;
• улучшение кинетики процесса.

Этим требованиям соответствует известь, с содержанием СаО более 90%. Ее предварительно измельчают до фракции 3 мм.

Чем опасна для организма шихта

Основным источником негативного воздействия на здоровье человека выступает SiO₂. Двуокись кремния – это кварцевый песок, выступающий базовым компонентом стекольной шихты. Наибольшую опасность в производстве стекла представляют операции с высокой запыленностью: сушка, дробление и просев. Уровень пыли в них достигает 50, а при ручном просеве 100 мг/м 3 . Сама пыль не так страшна, как опасна свободная двуокись кремния. Она составляет 75% пылевой завесы и способна вызывать силикоз у рабочих.

Также работа с шихтой связана с риском – нужно строго соблюдать технологию подготовки шихты, а также требуется надзор техники безопасности. Что бывает, когда такой контроль ослабевает смотрите на видео.

Видео – взрыв печки при неправильной загрузке шихты:

Источник http://metalspace.ru/education-career/osnovy-metallurgii/domennaya-pech/397-trebovaniya-pred-yavlyaemye-k-kachestvu-shikhtovykh-materialov.html

Источник http://xlom.ru/oborudovanie/chto-takoe-shixta-vidy-shixty-sostav-i-naznachenie

Источник