title-icon
Яндекс.Метрика
» » Опытные данные о ходе восстановления окислов железа в доменных печах

Опытные данные о ходе восстановления окислов железа в доменных печах

Результаты изучения хода процесса восстановления окислов железа в лабораторных условиях дают лишь общие представления о возможном ходе этих процессов в условиях доменной печи. При этом некоторые положения, действительные для лабораторных условий, оказываются недействительными для условий работы доменной печи и требуют внесения соответствующих поправок. В качестве примера можно указать на влияние размера кусков руды на скорость восстановления. Лабораторными опытами установлено, что зерна руды размером 0,5 мм в поперечнике восстанавливаются быстрее, чем зерна размером 1 мм, а зерна 1 мм восстанавливаются быстрее, чем зерна 2,3 мм, и т. д. Однако в условиях доменной печи замена кусковатой руды с размером отдельных зерен не менее 15—20 мм в поперечнике пылеватой рудой с величиной зерна 0,5—1,0 мм ведет к резкому ухудшению .восстановительной работы газов и к увеличению степени прямого восстановления вследствие неправильного распределения газового потока в столбе пылеватых шихтовых материалов. Таким образом, чтобы составить правильное представление о ходе процессов восстановления в доменной печи, нельзя ограничиваться только результатами лабораторных исследований; нужно изучать, как идет восстановление в самой доменной печи.
Однако изучить ход восстановления непосредственно в доменных печах чрезвычайно трудно. Поэтому очень долго не было каких-либо данных о действительном ходе восстановления окислов железа в доменных печах.
В последнее время этот пробел частично заполнен в результате обстоятельных исследований, проводившихся советскими металлургами в течение длительного времени.
Эти исследования являются единственными в своем роде и не могут даже сравниваться с единичными исследованиями, проводившимися зарубежными металлургами. К тому же за границей исследования проводились либо на печах среднего объема, не характерных для современной металлургии (например, исследования Кинни), либо совсем малых печах и в условиях, не отвечающих действительным условиям работы доменной печи (исследования Бома и его сотрудников).
Данные советских исследователей — M.М. Лейбовича, Я.М. Гольмштока и И.З. Козловича о ходе восстановления окислов железа в доменной печи Магнитогорского завода объемом: 1180 м3 и доменной печи завода «Запорожсталь» объемом 1300 м3 представлены на рис. 61 и 62. Исследования проводились следующим образом. При помощи трубки особой конструкции из различных точек печи по радиусу отбирались пробы из столба материалов на различных горизонтах по высоте шахты. Чтобы предохранить отобранные пробы от окисления, конец трубки с отобранными материалами выдерживался в наружном патрубке исследовательского отверстия под током доменного газа до полного охлаждения.
После извлечения пробы разделялись на отдельные составляющие: руду, кокс, металл, шлак, известь. Для нахождения степени восстановления во всех пробах определялось содержание общего, закисного и металлического железа. По этим данным и с учетом степени окисления железа в руде определялось количество окисного железа. Степень восстановления выражалась отношением количества отнятого кислорода ко всему кислороду, находившемуся в окислах железа до их восстановления.

Ввиду того что пока еще не установлены точные методы определения количества совместно присутствующих окисного, закисного и металлического железа, результаты анализов нельзя считать вполне точными. В отдельных случаях расхождение в содержании закиси железа доходило в двух параллельных навесках до 3—6%.
Из приведенных данных следует, что уже на первом горизонте, находящемся примерно на 2,5 м ниже уровня засыпи, восстановление имеет значительное развитие.
Средняя степень восстановления для доменной печи Магнитогорского завода составила 15,15% и для печи завода «Запорожсталь» 26,9%. Несмотря на сравнительно невысокую температуру (не выше 600° С), уже появилось металлическое железо — 3,99% на магнитогорской печи и 10,7% на печи завода «Запорожсталь».
На втором горизонте средняя степень восстановления составила для магнитогорской печи 46,4% при содержании металлического железа 35,18% и для печи завода «Запорожсталь» 48,9% при содержании металлического железа 30,2%.
На третьем горизонте (9450 мм от уровня фурм на печи Магнитогорского завода и 7659 мм — на печи завода «Запорожсталь») средняя степень восстановления на магнитогорской печи составила 85,8% при содержании металлического железа 79,2%; на печи завода «Запорожсталь» средняя степень восстановления составила 76,6% при содержании металлического железа 65,8%. При этом в магнитогорской печи окисного железа уже не было совсем.
В распаре магнитогорской печи руда не встречалась; в жидких шлаках закись железа находилась в количестве 6,19—14,5%, а окись железа — в количестве 2,15—4,58% (окись железа, конечно, находится в шлаках не в чистом виде, а в виде составной части магнитной окиси железа).
В распаре печи завода «Запорожсталь» восстановление руды еще не закончилось, и средняя степень восстановления составляла лишь 79,2% при наличии 70,7% металлического железа и 4,2% окисного (выше, чем на третьем горизонте; это объясняется тем, что пробы отбирались в различное время).
Содержание закиси железа в шлаках колебалось в пределах от 10,7% до 15,0%.
Таким образом, несмотря на то, что в верхних горизонтах печи восстановление шло быстрее в печи завода «Запорожсталь», завершение процессов восстановления происходило быстрее в магнитогорской печи. По-видимому, это объясняется образованием при восстановлении криворожских руд большого количества трудновосстановимых силикатов.
Исследование А.П. Любана, произведенное на одной из доменных печей завода «Азовсталь» в 1938 г., показало более высокую степень восстановления криворожской руды в распаре.
Общий вес проб, извлеченных из распара, составил 17860 г (не считая кокса), в том числе металлической губки — 7400 г, шлака — 8320 г и руды — 2140 г.
Анализ этих проб на железо показал следующие результаты:

По данным о весе и средневзвешенном содержании железа и окислов было вычислено остаточное количество связанного с железом кислорода, приходящееся на единицу железа. По этой величине и по количеству кислорода, приходящегося на единицу железа в шихте, определили степень восстановления металла, которая оказалась равной 89,3%.

title-icon Подобные новости