Результат интеллектуальной деятельности: Способ доменной плавки цинкосодержащей шихты

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к работе доменных печей на цинксодержащей шихте.

Известен способ доменной плавки цинксодержащей шихты, включающий загрузку цинксодержащих шихтовых материалов, подачу дутья, периодическое снижение уровня засыпи шихты, кокса с определенной высотой слоя, рассчитанного с учетом теплофизических и физических свойств кокса, контролем температуры и выхода колошникового газа, с последующей проплавкой цинксодержащих материалов с пониженным уровнем засыпи, обеспечивающим повышение температуры колошникового газа до 450-500°С, и выводом оксидов цинка с колошниковым газом [Патент RU №2058394, МПК С21В 5/00, 1996].

Недостатком этого способа является то, что работа доменной печи с опущенным уровнем засыпи, обуславливает необходимость снижения интенсивности хода доменной печи, сокращает время пребывания железорудного сырья в «сухой» зоне доменной печи, что сопровождается перерасходом кокса. Кроме этого, опускание уровня засыпи приводит к изменению температурного режима кладки под колошниковыми плитами, что может служить зарождением цинкосодержащего гарнисажа в верхней части шахты доменной печи с последующим образованием чрезмерного гарнисажа (настыли).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту при переработке цинксодержащего сырья является способ доменной плавки, включающий загрузку шихтовых материалов, использование комбинированного дутья, периодическую загрузку в доменную печь двух и более холостых подач и понижение расхода природного газа до исходного значения после достижения холостыми подачами распара печи [Патент RU 2078830, МПК С21В 5/00, 1997].

Недостаток этого способа заключается в том, что периодически в состав шихты вводятся две и более холостые подачи кокса, что увеличивает общий расход доменного кокса. Кроме этого, этот способ не учитывает уровень цинковой нагрузки и регламент использования различных видов цинксодержащих материалов в технологии доменной плавки, а также не может быть реализован на печах, где выпуски продуктов плавки происходят без пауз между открытиями леток (внахлест), например, на печах большого объема с тремя или четырьмя летками.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача сократить расход минерального сырья в железорудной части шихты за счет ввода в состав доменной или агломерационной шихты отходов сталеплавильного производства с высоким содержанием оксида цинка, обеспечить экономичную высокопроизводительную работу доменной печи в условиях использования повышенной доли цинксодержащих материалов с системным выводом цинка с продуктами плавки.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем загрузку шихты, ее проплавку в доменной печи и выдачу продуктов плавки, контроль содержания оксидов цинка в шихтовых материалах, колошниковом газе и продуктах плавки, согласно изобретения при работе доменной печи с содержанием оксида цинка в шихте в количестве 0,5-2,8 кг/т чугуна периодически, на 3-10 суток, сокращают поступление оксида цинка до 0,2 кг/т чугуна, при этом содержание кремния в чугуне поддерживают в диапазоне 0,25-0,5%, а также снижают основность конечного доменного шлака на 0,03-0,05 ед. по отношению к основности шлака при работе доменной печи с содержанием оксида цинка в шихте в количестве 0,5-2,8 кг/т чугуна.

Преимуществом данного способа является то, что его реализация позволяет вести доменную плавку на цинксодержащей шихты, с содержанием оксида цинка в шихте 0,5-2,8 кг/т чугуна, с низким расходом условного топлива.

Предлагаемый способ позволяет увеличить удаление цинка с продуктами плавки и уменьшить его массу, циркулирующую в доменной печи. Это объясняется следующим:

- периодически на 3-10 суток, ограничивается чрезмерное поступление оксидов цинка с вторичными ресурсами, например, с цинксодержащим агломератом, спекаемым с высокой долей сталеплавильной пыли и шлама в составе аглошихты;

- на этот период технология доменной плавки корректируется и ее параметры направлены на выплавку «холодного» низкокремнистого чугуна с низким содержанием углерода и высоким содержанием цинка.

Способ был реализован на доменной печи объемом 1000 м³, выплавляющей 3160 т/сутки с расходом 510 кг/т условного топлива, в том числе, 410,4 кг/т чугуна кокса и 142 м³/т чугуна природного газа.

Загружалась цинксодержащая шихта, состоящая из 30-35% окатышей Костомукшского ГОКа с содержанием оксида цинка 0,006%, 60-62% агломерата местного производства с содержанием оксида цинка 0,018-0,035%, скрапа и шлака сталеплавильного производства в количестве 1-5% с содержанием оксида цинка 0,045%-0,060%, цинксодержащего агломерата в количестве 1,5-5,0% с содержанием оксида цинка 0,8-3,5%.

В таблице 1 представлены технико-экономические показатели доменной плавки при выплавке передельного чугуна из цинксодержащей шихты. Из таблицы 1 видно, что в технологическом режиме выплавки чугуна с постоянной цинковой нагрузкой 1,120 кг/т чугуна (период 1) доменная печь выплавляла 2921 т чугуна/сутки с расходом условного топлива 512,9 кг/т чугуна. Невязка между поступлением ZnO с шихтой и выводом с продуктами плавки составила 31,0%.

После вывода из доменной шихты цинксодержащего агломерата содержание оксида на 1 т чугуна в шихте сократилось с 0,5÷2,8 кг/т чугуна до 0,16÷0,2 кг/т чугуна. Невязка между поступлением оксида цинка с шихтой и выводом его с продуктами плавки в первые трое суток уменьшилась с 31,0% в условиях работы с высоким содержанием оксида цинка в шихте (0,5÷2,8 кг/т чугуна) до 8%. Суммарная невязка в течение 1 месяца уменьшилась с 31,0% до 25,0% за счет дополнительного вывода цинка с продуктами плавки. В этот период содержание цинка в чугуне в отдельных выпусках увеличилось в 1,5-5,0 раз.

При дальнейшей работе доменной печи с низкой цинковой нагрузкой невязка сокращается и удаление цинка с продуктами плавки снова возрастает.

Работа доменной печи с содержанием ZnO в шихте 2,9-6,3 кг/т чугуна (таблица 2, периоды 1, 2) показывает, что с увеличением содержания ZnO в шихте выше 2,8 кг/т чугуна расход условного топлива возрастает в среднем на 6 кг/т чугуна на каждый 1 кг увеличения содержания ZnO в шихте. Снижение основности шлака и работа доменной печи с содержанием кремния 0,25-0,5% приводит к незначительному сокращению условного топлива и увеличению вывода цинка с продуктами плавки. Невязка сокращается с 34% до 32%.

После реализации предлагаемого способа с продуктами плавки в течение месяца дополнительно выведено 1670 кг цинка, работа доменной печи стабилизировалась (таблица 1, период 4), производительность доменной печи выросла на 3,0%, расход условного топлива сократился на 1,0%.