Д. А. ДЮДКІН, С. Є. Грінберг
За даними американських дослідників, наведеними у монографії [1], виведено рівняння десульфурації чавуну вапном, інжектіруемого в струмені природного газу:
СО2 + Mg = СО + MgO.
Відомий спосіб десульфурації чавуну содою малопривабливий через її значного випаровування, що вимагає високого ступеня очищення газів, що відходять, і великої витрати матеріалу. Так, за даними [1], необхідний ступінь десульфурації досягається при наступному витраті соди:
Таблиця 1 - Витрата вапна в залежності від ступеня десульфурації.
Таблиця 2 - Зіставлення виробничих ресурсів при десульфурації чавуну введенням магнійсодержащіе дроту з інертною добавкою і вдуванием гранульованого магнію.
Вдування порошку Mg
Використання карбіду кальцію вимагає спеціальних заходів безпеки при обробці чавуну і зберіганні одержуваного шлаку, в якому є залишкова кількість непрореагировавшего карбіду.
Зазвичай для зіставлення будь-яких технологій застосовують системний підхід, який передбачає оцінку капітальних і амортизаційних витрат, екологічних аспектів і необхідних засобів очищення газів, що відходять, зниження температури чавуну, витрат на реагенти та інші матеріали, організаційних робіт і т.д.
Для реалізації способу вдування необхідно громіздке дороге устаткування, що включає систему бункерів і пневмотранспорт; потрібні значні площі під це обладнання, приміщення для складання і сушіння фурм і т.д. Вартість комплексу для десульфурації чавуну складає 10. 14 млн. Дол. США.
Для введення порошкового дроту використовується компактне обладнання, що включає трайбаппарат, розмотувач і спрямовуючу трубу, яке може бути встановлено на площі не більше 5. 8 м 2. На підприємство-споживач надходять вже готові бухти порошкового дроту; їх розміщення не потребує значних складських приміщень.
Для організації вдування магнію необхідна ділянка, що включає склад вогнетривів і вогнетривких мас, змішувач для їх приготування; ділянку наборки фурм і сушило, а також персонал, що обслуговує ці ділянки. При вдувании порошкового магнію можна обробляти повні чугуновозні і заливальні ковші, так як газ-носій займає частину об'єму ковша і, крім того, виникає сильний барботаж. Тому при вдування магнію ківш заповнюють не більше ніж на 75% корисного об'єму або збільшують обсяг ковша за рахунок його висоти, що не завжди можливо. При введенні порошкового дроту, як показала практика, можна обробляти ковші з повним наливом (висота вільного борту повинна бути близько 200. 300 мм).
За вимірами, проведеними. енергочерметом на металургійному комбінаті ім. Ілліча, кількість газів, що відходять при вдування магнію приблизно вдвічі більше, ніж при введенні порошкового дроту, так як обсяг газів, що відходять збільшується за рахунок вдуваемого газу-носія. Це тягне за собою необхідність збільшення пропускної здатності газоочистки і призводить до додаткових витрат.
Вимірювання температури, проведені при введенні порошкового дроту на ряді підприємств, показали, що зниження температури чавуну за час обробки (без урахування природних втрат температури ковшем) становить 5. 10 ° С. При вдувании магнію охолодження досягає 15. 20 ° С, а це суттєво, особливо для конвертерного процесу.
Процес введення порошкового дроту автоматизований, і режим можна оперативно змінювати по ходу процесу. В роботі [3] повідомляється про комп'ютерну програму "Порадник оператора", що дозволяє встановити параметри ефективної оптимізації технології внедоменной десульфурації чавуну порошковим дротом з магнієм.
Перевага способу вдування полягає в тому, що магній надходить в обсяг чавуну точно на глибині занурення фурми. При введенні порошкового дроту на глибину її занурення впливають фізико-хімічні властивості чавуну, зокрема його хімічний склад і температура, але вплив цих параметрів можна скорегувати, змінюючи швидкість введення дроту.
Слід зазначити, що і при вдування, і при введенні порошкового дроту магній практично відразу ж випаровується. Це пояснюється наступним [2]. Тиск насичених парів магнію при 1300 ° С дорівнює 0,4 МПа. при 1350 ° С вже 0,8 МПа, що відповідає ферростатіческому тиску стовпа рідкого чавуну - 6 і 12 м. Оскільки висота наливу чавуну в чавуновозних ковшах не перевищує 2,5 м, а в заливальних - до 5 м, то йде інтенсивне виділення парів магнію з розплаву.
Як відомо, введений в чавун магній витрачається на реакцію десульфурации, частина його розчиняється в чавуні (за нашими даними, зазвичай до 0,015. 0,025%), частина витрачається на з'єднання з розчиненим у чавуні киснем (до 0,010% [1]), а решті непрореагіровавшій магній, з'єднуючись з киснем повітря і утворюючи MgO, випаровується у вигляді білого диму. У зв'язку з викладеним наведене в роботі [2, рис. 2] значення ступеня засвоєння магнію на рівні 95% при глибині занурення фурми 3,5 м представляється завищеним. Мабуть, зазначені дані отримані при дослідної обробці чавуну в 300-т заливальних ковшах в міксерному відділенні конвертерного цеху металургійного комбінату "Азовсталь". Відомо, що весь вступник в цей цех чавун попередньо обробляють вдуванием гранульованого магнію в чавуновозних ковшах у відділенні десульфурації чавуну. Після його переливу в заливальні ковші вміст розчиненого магнію зазвичай становить до 0,025%. Природно, що при повторній обробці чавуну на дослідній установці в міксерному відділенні ККЦ цей магній бере участь в реакції десульфурації. Можливо, цим можна пояснити отримання такого високого ступеня використання магнію.
Як уже відзначено, процес десульфурації чавуну порошковим дротом знаходиться в розвитку. Промислове випробування порошкового дроту з наповненням ферросілікомагніем на металургійному комбінаті ім. Ілліча показало, що при зменшенні вмісту сірки в чавуні з 0,035 до 0,005% питома витрата реагенту (по магнію) становить 0,45 кг / т чавуну (при вдування - 0,52 кг / т [2, рис. 3]). Відповідно до проведених у відділенні десульфурації чавуну Інститутом екологічних технологій Донбасу вимірам, обсяг пилогазових викидів скорочується в 7,3 рази в порівнянні з утворюється в разі застосування порошкового дроту з гранульованим магнієм.
Зіставлення економічної ефективності способів десульфурації чавуну вдуванням гранульованого магнію і введенням магнійсодержащіе порошкового дроту представлено в таблиці, виходячи з даних [4]. Слід зазначити, що в цій роботі зіставлення проведено для обробки рідкої сталі силікокальцієм. Оскільки установки для обробки сталі і чавуну способами вдування і введення порошкової поволоки ідентичні, таке зіставлення можна визнати правомірним. Єдине, що витрати на вогнетриви і фурми при обробці чавуну будуть дещо менше, так як обробляється чавун має більш низьку температуру, ніж сталь. Разом з тим в наведеному зіставленні відсутні витрати на очистку газів, що відходять, які при використанні порошкового дроту значно менше (див. Звіт ВЕТ).
Витрати на матеріали наведені за фактичними даними металургійного комбінату ім. Ілліча, який займається обробкою чавун магнійсодержащіе порошковим дротом з інертною добавкою протягом ряду років, і, за даними [2, рис. 3], для десульфурації способом вдування при однаковому зменшенні вмісту сірки (з 0,035 до 0,005%). Як випливає яз таблиці, рівень виробничих витрат при використанні порошкового дроту істотно нижче, ніж при вдування гранульованого магнію, навіть з урахуванням значно більших витрат на порошкову дріт.
При використанні в якості наповнювача порошкового дроту кремніймагніевой лігатури замість гранульованого магнію з інертною добавкою витрати на матеріали зменшаться в порівнянні з наведеними в таблиці, так як питома витрата дроту скоротиться в - 1,5 рази.
Таким чином, зіставленням способів десульфурації чавуну показало техніко-економічне та організаційне перевага введення магнійсодержащіе порошкового дроту перед вдуванням гранульованого магнію.
Слід зазначити, що утворюється при десульфурації чавуну магнієм високосірчистий шлак при подальшому переділі чавуну в сталь необхідно в обов'язковому порядку завантажувати щоб уникнути попадання в сталеплавильний агрегат. В'язкий високомагнезіальний шлак на відміну від рідинних при обробці содою або "розсипчастого" при обробці вапном досить добре видаляється сучасними гребкового машинами для скачування шлаку. При виготовленні чавунного лиття скачування шлаку не потрібно.
висновок
Проведено зіставлення способів десульфурації чавуну магнійсодержащіе порошковим дротом і вдуванием гранульованого магнію, виходячи з капітальних витрат, витрат на матеріали, зниження температури чавуну, організації виробництва і т.д.
бібліографічний список
Воронова Н. Л. Десульфурація чавуну магнієм. М. Металургія, 1980. 239 с.