Первый передел. Собственно доменная печь

Назначение первого передела - переработка подготовленного железорудного сырья с получением исходных материалов для производства стали. Следует отметить, что подготовка железорудного сырья к металлургическому переделу (дробление, помол, обогащение, окускование) не относится к собственно металлургическому производству, а соответствующие технологические объекты как правило располагаются на горнообогатительных комбинатах. (Исключение составляют агломерационные фабрики, которые, как правило, входят в состав металлургических заводов с полным циклом и предназначены в основном для переработки железосодержащих отходов собственного металлургического производства.)

В составе первого передела имеются два вида производств:

доменное производство

прямое восстановление.

Таблица 2.1 Структура переработки железорудного сырья в мире Наименование производства млн. т %

Производство чугуна 940, 0 9З.З

Производство продуктов прямого восстановления 67, 2 6, 7

Из приведенных данных видно, что основное количество железорудного сырья в мире (более 93 %) перерабатывается доменным процессом. На долю прямого восстановления приходится около 7 %.

Рассмотрим более подробно доменное производство.

В мире выплавляется около 950 млн. т чугуна, почти половина этого количества производится в Китае. Россия занимает третье место в мире по объёму производства чугуна. Основные металлургические комбинаты - производители чугуна в нашей стране: Магнитогорский металлургический комбинат 9, 5 млн. т в год; Новолипецкий 9, 0; Череповецкий (Северсталь) 8, 8; Западносибирский 5, 2; Нижнетагильский 5.3.

Основной технологический агрегат доменного производства - доменная печь. Доменная печь - агрегат непрерывного действия шахтного типа с противотоком шихтовых материалов и горячих восстановительных газов. Доменные печи с использованием каменноугольного кокса существуют с 1735 г. За прошедший период технологический процесс производства и основной технологический агрегат - доменные печи хорошо изучены и отработаны, характеризуются гибкостью в отношении используемых шихтовых материалов, обладают высокой единичной мощностью, что очень важно для современных крупных металлургических заводов. В настоящее время находятся в эксплуатации доменные печи полезным объёмом до 5600 м3, мощностью до 4, 5 млн. т чугуна в год, температурой дутья до 1300 °С, давлением газа на колошнике до 250 кПа, обогащением дутья кислородом до 40 % и возможностью использования различных топливных добавок.

Доменная печь может быть отнесена к агрегатам непрерывного действия поскольку в верхнюю часть печи непрерывно осуществляется загрузка шихтовых материалов, а в нижней части печи постоянно производится выпуск жидких продуктов доменной плавки (или выпуск продуктов плавки может выполняться периодически, но происходит постоянное накопление жидких продуктов плавки в горне доменной печи).

Доменная печь как агрегат шахтного типа характеризуется большой высотой по отношению к размерам поперечного сечения.

Противоток шихтовых материалов и горячих восстановительных газов обеспечивается за счёт газопроницаемости шихты. В свою очередь газопроницаемость создается вследствие кусковатости шихтовых материалов, при этом между отдельными кусочками шихты образуются каналы, через которые проходят газы. Важным показателем качества шихты является минимальное содержание мелочи, поскольку мелочь может забивать каналы и препятствовать прохождению газов.

Противоток шихтовых материалов и горячих восстановительных газов создает благоприятные условия для тепловой работы доменной печи благодаря чему обеспечивается исключительно высокий тепловой коэффициент полезного действия 85-87 % высокое использование восстановительного потенциала доменного газа и низкая температура газов на выходе из печи (около 100 °С).

Основные технологические узлы доменной печи (сверху вниз): колошник, шахта, распар, заплечики, кольцевой воздухопровод, фурменные приборы и воздушные фурмы, горн, литейный двор (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 Технологическая схема и основные узлы доменной печи