Читайте также: |
|
РОЗДІЛ ІІ
МЕТАЛУРГІЙНЕ ВИРОБНИЦТВО
Полягає в одержанні металів і сплавів методом виплавки з руд і обробці при високих температурах.
Основними сплавами, одержуваними в металургії, є сталь і чавун, тому металургійне виробництво складається з доменного виробництва й сталеплавильного: доменні печі, мартенівські печі, конвертери й електропечі.
Для виробництва чавуну, сталі й сплавів кольорових металів застосовують вихідні сирі матеріали - руду, паливо, флюси, а також вогнетривкі матеріали.
Глава 1
Матеріали для виробництва кольорових металів і сплавів
§ 1. Руда
У природі більшість металів перебуває у вигляді різних хімічних сполук (окислів, силікатів, карбонатів), що входять до складу складних мінералів і утворюють гірські породи. Для одержання металів добувають ті гірські руди, які містять у значній кількості який-небудь метал і витяг його економічно доцільно. Такі породи називають рудами. Крім з'єднань, що містять метал, що добуває, у руді присутні інші з'єднання, що становлять так називану, порожню породу. У процесі обробки руди й плавки із цих з'єднань частково витягаються елементи, які стають домішками в добуває металле, що. Більша ж частина порожньої породи відокремлюється або сплавляється із флюсами, образуя шлаки. Наприклад, залізна руда поряд з окислами заліза містить порожню породу, що в основному складається з окису кремнію, алюмінію, кальцію й магнію, які перебувають у вигляді різних складних з'єднань.
Залежно від кількості металу руди, що добуває, бувають богатыми й бедными. Багаті залізні руди містять 45-50% заліза й більше. Бідні руди мають менший зміст заліза і їх піддають спеціальній обробці (збагаченню) для видалення з її частини порожньої породи й одержанню продукту (концентрату) зі збільшеним змістом заліза.
Пилоподібні залізні руди піддаються спіканню в пористий кусковий продукт, називаний агломератом.
Процесами обробки залізних руд, а також процесами безпосереднього одержання металів і сплавів, і займаються підприємства металургійної промисловості.
Флюси
Флюсами називається матеріал, що завантажує в плавильну піч для утворення легкоплавких шлаків потрібного складу. При виробництві чавуну в шлаки сплавляють: порожню породу руди, агломерату, окатишів, а також флюс, золу коксу. При виробництві стали, шлаки утвориться із флюсу, а також з окислів, сульфідів і ін. з'єднань, що виходять із плавки. Шлаки має менша питома вага, чим виплавлюваний метал, тому він розташовується над металом і може бути вилучений. У багатьох випадках шлаки служить для захисту металу від грубних газів і повітря.
Флюсом може служити кварцовий пісок при плавці в кислих печах, а також вапняк або вапно при плавці в основних печах.
У доменному процесі флюсом служить вапняк (Сасо3), у якому більше 50% Сао або доломитизированный вапняк, що містить Сасо3 і Масо3.
Паливо
На промислових підприємствах застосовують тверде, рідке й газоподібне паливо. Воно може бути природним (природним) або штучним.
Основними видами палива, застосовуваного в металургійних печах, є кокс, коксовий газ, мазут, доменний газ, генераторний газ і природний газ. У деяких печах і пристроях використають також деревне вугілля, торф, дерево, кам'яне вугілля.
Кокс - основне паливо доменних печей. Одержання коксу виробляється при нагріванні без доступу повітря коксівних сортів кам'яного вугілля. Коксові батареї складаються з 40 - 75 печей, що представляють собою відносно вузькі (0,4 - 0,5 м) камери висотою 4,5 - 6,0 м, выложенные вогнетривкою цеглою. Між робочими камерами є обігрівальні простінки, де відбувається згоряння газу, що нагріває стінки печі до 1 350 - 1 420°С.
Розмелений і злегка зволожене кам'яне вугілля завантажують у камери, де він при нагріванні, спершу розм'якшується, при цьому з нього починають виділятися газоподібні продукти, а потім спікається й твердне у вигляді пористої маси коксу, що у процесі виділення газів розтріскується, а потім розпадається на шматки. Газ, що виділяється з камери через отвір у зводі печі, направляється в хімічне відділення, де з нього витягають аміак, бензол, смолу й ін. коштовні хімічні продукти. Після цього коксовий газ використають як паливо. Його теплота згоряння близько 4500 ккал/м3.
Розпечену масу ("коксовий пиріг") виштовхують із камери в спеціальний вагон і прохолоджують (гасять) водою або інертними газами, а потім відправляють на сортування. Процес одержання коксу триває 14 - 16 ч. Міцні пористі шматки коксу розміром від 25 до 100 - 200 мм світло сірого кольору є гарним паливом для доменних печей. Теплота згоряння коксу в середньому 7000 ккал/кг. Хімічний склад коксу залежно від родовища вугілля: 80 - 88 % З, 0,5 - 1,8% S, до 0,015 - 0,04 % Р, 8 - 12 % золи, до 5 % вологи.
Деревне вугілля - майже не містить фосфору й сірки, золи всього 1 - 2 %, тому сприяє одержанню високоякісних сортів чавуну. Але він мало міцний і легко руйнується, тому в більших доменних печах не застосуємо. Його теплота згоряння 7000 ккал/кг.
Мазут - є дуже гарним рідким паливом для мартенівських і ін. металургійних печей. У його складі втримується: 84 - 86 % З, 10 - 13 % Н, 0,2 - 0,7 % S, 0,2 - 0,3 % золи, 0,5 - 0,8 % N. Теплота згоряння його - 9 500 - 10 000 ккал/кг.
Доменний або колошниковий з виходить як побічний продукт у доменному виробництві. Його застосовують після очищення від пилу в суміші з коксовим газом, як паливо в мартенівських печах. Або ж опалюють повітронагрівачі або ін. печі й пристрої. Теплота згоряння - 900 - 1 000 ккал/м3.
Генераторний газ - одержують у результаті спеціального спалювання твердого палива (дерева, бурого вугілля, торфу) у газогенераторах. Його використають як паливо в мартенівські й ін. печах. Теплота згоряння - 1 150 - 1 500 ккал/м3.
Природний газ - застосовують як паливо в різних металургійних печах. Його теплота згоряння 7 900 - 12 000 ккал/м3. Природний газ є кращим паливом для мартенівських печей.
Вогнетривкі матеріали
У більшості промислових способів одержання металів і сплавів мають місце процеси плавки при високих температурах. Тому внутрішнє облицювання (футеровку) металургійних печей і ін. пристроїв, а також ковшів для розливання металу роблять із матеріалів, що володіють огнеупорностью, здатністю витримувати навантаження при високих температурах, протистояти різким змінам температур і хімічному впливу шлаків і грубних газів. Вогнетривкі матеріали застосовують у вигляді цегл різних форм і розмірів, фасонних виробів (трубок, пробок), а також порошків і розчинів для заповнення швів між цеглами при кладці печей.
По хімічних властивостях вогнетривкі матеріали бувають кислі, основні й нейтральні.
Матеріали, у яких утримується велика кількість кремнезему (Sі2), називаються кислими.
Матеріали, у яких багато перевелися (Сао) і окису магнію (Mg) називаються основними.
Матеріали з високим змістом глинозему (Al2O3) або окису хрому (Сr2O3) ставляться до нейтральних.
Якщо робочий простір плавильної печі выложено з кислих вогнетривких матеріалів, то пекти називається кислої, а якщо з основних матеріалів, те основний.
По ступені огнеупорности матеріали розділяють на вогнетривкі (1580 - 1770°С), высокоогнеупорные (1770 - 2000°С) і вищої огнеупорности (вище 2000°С).
До кислих матеріалів ставляться:
1. кварцовий пісок, у якому не менш 95% Sі2. Застосовують для наварки й набивання подин кислих сталеплавильних печей.
2. динасова цегла й вироби виготовлені із кварциту й кварцового піску, що містить більше 93 - 97% Sі2. Огнеупорность динасу не менш 1690 - 1720°С. Їм футеруют мартенівські, електросталеплавильные печі, конвертери, коксові печі.
До основних матеріалів ставляться:
1. магнезитовий металургійний порошок, що виходить після отжига природного магнезиту (MgCO3). Він містить 85 - 88 % Mg і застосовується для наварки й набивання подин основних сталеплавильних печей.
2. магнезитову цеглу виготовляють із обпаленого магнезиту. Він містить не менш 86 - 90% Mg, його огнеупорность більше 2000° С, застосовується для кладки поду й стін основних мартенівських і электросталеплавильных печей. Володіє щодо невисокою термостійкістю.
3. магнезитохромитова цегла містить 60 % Mg і 8 - 13 % Сr2O3. Володіє огнеупорностью понад 2000°С, термостійкістю й шлакоустойчивостью, застосовується для кладки зводів мартенівських печей.
4. доломітовий порошок одержують після випалу доломіту (MgCO3?СаCO3) він містить 32 - 36 % Mg і 50 - 58 % Сао. Застосовується разом з магнезитовим порошком для наварки подин і укосів основних сталеплавильних печей.
5. хромомагнезитова цегла містить 42 % Mg і 15 - 20 % Сr2O3. Огнеупорность понад 2000°С. Застосовується в мартенівських печах.
До нейтральних матеріалів ставляться:
1. шамотна цегла й вироби. Їх виготовляють із суміші сирої й обпаленої глини. У їхньому складі втримується 50 - 60 % Sі2 і 30 - 42 % Al2O3. Огнеупорность шамоту 1580 - 1730°С. Шамотні вироби застосовують для футеровки доменних печей, разливочных ковшів, газогенераторів і ін..
2. вуглецева цегла, блоки й ін. виробу містять 92 % З, вони высокоогнеупорные, застосовуються для кладки доменних печей, електролізних ванн для одержання алюмінію, сталеразливочных ковшів, тиглів для плавки мідних сплавів.
Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 186 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |