Разработка и подготовка сырьевых материалов

Федеральное агентство по образованию

Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра МОДМ технологии металлов ТМ

 

 

Самостоятельная работа по дисциплине технология конструкционных материалов(жидкая металлургия, литейное производство, порошковая металлургия).

 

БЛОК №1

 

 

Выполнил студент группы ИИЭСМ II-11

Первушина А.А.
Проверил: профессор Гудков А.А.

 

Москва 2012

Оглавление

1.1 Разработка и подготовка сырьевых материалов. 3

1.2 Комплексное использование руд и концентратов. 5

1.3 Влияние качества огнеупорных материалов на производительность металлургических агрегатов. 7

1.4 Производство чугуна в доменной печи. 8

1.5 Схемы доменной печи, воздухонагревателей и других вспомогательных устройств. 10

1.6 Исходные материалы, применяемые в доменном производстве. 12

1.7 Основные физико-химические процессы в доменной плавки. 14

1.8 Продукты доменной плавки. 16

1.9 Технико-экономические показатели доменного процесса. 17

1.10 Пути повышения эффективности доменных печей. 19

 

 

Разработка и подготовка сырьевых материалов.

 

Исходным сырьём для производства металлов и сплавов является руда, топливо, флюсы и огнеупорные материалы.

Руда — вид полезных ископаемых, природное минеральное образование, содержащее соединения полезных компонентов (минералов, металлов) в концентрациях, делающих извлечение этих минералов экономически целесообразным.

Руду, добытую в карьере или шахте, нельзя сразу подавать в печь, так как она неоднородна по химическому составу, содержит много пустой породы, вместе с очень крупными кусками имеется много пылевидной мелочи. На такой руде доменная печь будет работать непроизводительно, потребуется увеличенное количество топлива для выплавки 1 т чугуна. Поэтому перед доменным процессом железная руда подвергается предварительной подготовке, которая включает следующие операции: дробление, сортировку, обогащение, спекание, обжиг, усреднение.

Дробление сводится к измельчению специальными машинами— дробилками — крупных кусков руды до размеров 30 — 100 мм. При этом образуется некоторое количество мелочи, которая в случае попадания в доменную печь препятствует свободному движению газов. Поэтому мелочь отделяется от кусковатой руды путем сортировки и направляется на спекание.

Сортировка осуществляется на грохотах, представляющих собой сита с отверстиями заданного размера.

Обогащение руды состоит в отделении от нее пустой породы, что повышает процентное содержание железа.

Обогащают железные руды промывкой (мокрое обогащение), магнитной сепарацией и обжигом.

Мокрому обогащению подвергаются преимущественно руды, содержащие в пустой породе глину и песок. На промывочных машинах сильной струей воды отмывают глинистые и песчаные породы.

Магнитное обогащение применяется к рудам, обладающим магнитными свойствами, к таким, как магнитный железняк. Руду измельчают до размера зерен не более 0,2 мм и пропускают через магнитный сепаратор. Куски руды, попадая в поле действия электромагнита, прилипают к барабану сепаратора, отделяясь от пустой породы, не обладающей магнитными свойствами.

Обжиг руды при температуре 600—800° производится для удаления воды, углекислого газа и серы. После обжига руда делается пористой и свободной от вредных примесей—серы и мышьяка.

Спекание руды осуществляется на специальных агломерационных фабриках. Мелкая железная руда и рудная пыль, которая улавливается при выносе ее из доменной печи вместе с выходящими газами, смешиваются с измельченным топливом, увлажняются водой и в виде смеси подаются на специальные машины. Здесь под действием температуры сжигаемого топлива легкоплавкие частицы руды расплавляются и связывают другие частицы руды. Образующиеся пористые куски массы называются агломератом.

Усреднение железной руды заключается в смешивании руды различного химического состава. Для получения высоких технико-экономических показателей работы доменной печи важно, чтобы в печь подавалась руда одинакового химического состава.

 

В металлургических печах используют твёрдое (кокс), газообразное (природный и колошниковый газ) и жидкое (мазут) металлургическое топливо. Основным видом топлива, применяющимся в доменных печах является кокс — твёрдая пористая масса, получаемая сухой перегонкой коксующихся сортов каменного угля в коксовых печах при температуре 1000...1100°С.

Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс – твердое пористое вещество.

Получение мазута происходит в специальных аппаратах. Мазут образуется при перегонке, коксовании и низкотемпературном коксовании нефти. При использование технологий перегонки, крекинга и гидрирования позволяет выделить из нефти различные фракции, сначала лёгкие фракции нефти, потом средние фракции нефти и уже после тяжёлые фракции нефти.

Легкая фракция нефти, обычно это бензин высокого качества, с температурой кипения от 50 до 200ºС, состоит преимущественно из парафина и ограниченного количества углеводородов.

Средняя фракция нефти, это бензин более низкого качества (температура кипения от 200 до 250 ºС) и газойль (температура кипения от 200 до 350ºС). Газойль в прошлом использовался в качестве сырья для производства нефтепродуктов, а сегодня применяется в основном как дизельное топливо (солярка). К данной фракции также принадлежат сверхлегкие нефтепродукты, используемые для отопления.

Тяжелая фракция нефти (температура кипения свыше 350ºС) используется в основном как смазочный материал, а также в качестве топлива на тепловых электростанциях и горючего для машин, работающих на тяжелом топливе. Мазут относят к тяжёлым фракциям нефти.

Колошниковый газ является побочным продуктом доменного производства. Он скапливается колошников, после чего его очищают от пыли и применяют на металлургических заводах как в чистом виде, но чаще — в смеси с генераторным газом.

 

Флюсы —примеси, прибавляемые при выплавке металлов с целью образования шлака надлежащей степени плавкости. Шлак располагается на поверхности жидкого металла, служит для его защиты от контакта с печными газами и для удаления вредных примесей. По химическому составу шлак может быть основным, если в его составе больше основных оксидов (CaO, MgO), кислым (в составе преобладают кислотные оксиды SiO₂) и нейтральным.

В доменных печах в качестве флюса чаще всего используют основной флюс — известняк (CACO₃), который при нагреве разлагается на СаО и СО₂. Достоинством основных флюсов является их способность связывать в шлак вредные примеси — фосфор и серу.

 

Металлургические печи работают в условиях высоких температур, поэтому их внутреннюю поверхность покрывают (футеруют) огнеупорными материалами, которые должны выдерживать высокую температуру и обладать достаточной механической прочностью. По химическим свойствам огнеупоры делятся на группы: кислые (кварцевый песок, динасовый кирпич), основные (магнезитовый кирпич, магнезитохромитовый кирпич), нейтральные (шамотный кирпич).

Кирпич формуют на механических прессах с вращающимся столом на 8 и 16 форм. Крупные фасонные изделия формуют на гидравлических и фрикционных прессах. Применяют также пневматическое трамбование и вибропрессование.

Углеродистый кирпич и блоки содержат до 92% углерода в виде графита, обладают повышенной огнеупорностью. Применяются для кладки лещади доменных печей, электролизных ванн для получения алюминия, тиглей для плавки и разливки медных сплавов. В качестве раствора для кладки применяется огнеупорная глина.