Отчет по ознакомительной практике на АО "ММК"

Применение того или иного способа обогащения зависит от минерального состава полезных ископаемых. При обогащении сложных поликомпонентных руд все большее развитие получают комбинированные способы обогащения, которые позволяют комплексно использовать, достигнув разделения минералов с весьма разнообразными физическими свойствами.

К вспомогательным относятся процессы, способствующие повышению эффективности основных процессов обогащения (предварительное обеспылива-ние, обесшламливание и др.) и процессы, повышающие эффективность  дальней-шей переработки полученных продуктов обогащения (обезвоживание и сушка).

Подготовительные, основные и вспомогательные процессы называются технологическими.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доменное производство.

1.Описание доменной печи

Доменная печь - печь шахтного типа. Сверху в печь порциями непрерывно загружают шихтовые материалы - агломерат (окатыши) и кокс, которые медленно опускаются вниз; длительность их пребывания в печи составляет 4-6 ч. В ниж-нюю часть печи(верх горна) через фурмы подают дутье - нагретый воздух; у фурм за счет кислорода дутья сгорает кокс с выделением тепла, а горячие продукты сгорания движутся через столб шихты вверх, нагревая ее; время пребывания газов в печи составляет 3-12с. При опускании нагревающейся шихты в ней из оксидов восстанавливается железо, которое науглероживается, расплавляется и каплями стекает в горн, формируя чугун, а невосстановившиеся оксиды в нижней части печи (низ шахты, распар) расплавляются, образуя шлак, который также стекает в горн. Накапливающиеся в горне чугун и шлак, имеющие температуру 1450-1500°С, периодически выпускают через чугунные и шлаковые летки.

2. Доменное производство.

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной печи являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглероживаясь в печи, железо переходит в чугун. С марганцевой в доменную печь вносится марганец для получения требуемого состава.

Флюсом называются добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств. Для руд с кремнезернистой (кислой) пустой породой в качестве флюса используют материалы, содержащие оксиды кальция и магния: известняк и доломитизированный известняк.

Для получения высоких технико-экономических показателей доменной плавки сырые материалы предварительно подвергают специальной подготовке. Исходные материалы для получения кокса - специальные марки каменных углей -измельчают, по возможности удаляют, пустую породу, усредняют угольную шихту и подвергают ее коксованию - спеканию без доступа воздуха в коксовых печах на коксохимических заводах. Готовый кокс дважды подвергают сортировке для отсева мелких фракций: на коксохимическом заводе и перед загрузкой в доменную печь.

Добываемые на рудниках железные руды дробят, сортируют, при необходи-мости обжигают и обогащают, удаляя частично пустую породу и вредные примеси.

После усреднения мелкие железные руды и рудный концентрат окусковыва-ется при помощи агломерации или скатывания. В процессе окускования произво-дят частичное или полное офлюсование пустой породы руды добавлением в спекаемою шихту флюса. В большинстве случаев в агломерационную шихту добавляют в необходимом количестве и марганцевую руду. Готовый агломерат или окатыши подвергают сортировке для отсева мелких фракций. Флюс в сыром виде сейчас в доменные печи загружают лишь в незначительном количестве для получения заданного химического состава шлака. Подготовленные  шихтовые материалы в  строгом  соотношении загружают в доменную печь сверху при помощи засыпного аппарата.

В нижнюю часть доменной печи - горн через фурмы подают воздух, сжатый воздуходувной машиной. Для уменьшения расхода кокса и повышения производительности доменной печи воздух нагревают до 1000-1200 °С, обогащают кислородом, а в горн вдувают природный газ, мазут или пылеугольное топливо. В результате протекания в доменной печи сложных физико-химических процессов между исходными шихтовыми материалами дутьем образуется чугун, шлак и газ. Основной продукт доменного производства - передельный чугун выпускают из горна доменной печи через чугунную летку 8-14 раз в сутки и направляют в сталеплавильные цехи для передела в сталь или на разливочные машины для разливки в чушки и отправки потребителям.

Кроме передельного чугуна, в доменных печах выплавляют литейный чугун, доменный ферросилиций, ферромарганец и зеркальный чугун. Из литейно-го чугуна отливают изделия главным образом в машиностроении. Доменные ферросплавы используют в сталеплавильном производстве для раскисления стали и присадки соответствующих элементов.

Шлак в печи образуется в результате плавления пустой породы руды, флюса и золы кокса. Шлак из доменной печи выпускают периодически через шлаковые летки (верхний шлак) и при выпуске чугуна через чугунные летки (нижний шлак). Основную массу жидкого шлака подвергают грануляции, а часть шлака сливают на шлаковых отвалах. Доменный шлак используют для производства цемента, строительных панелей, блоков, шлаковой ваты и для сооружения шоссейных дорог.

Доменный газ, образующийся в печи при взаимодействии кислорода дутья и шихты с углеродом кокса, после очистки используют как металлургическое топливо в доменном и смежных цехах. Колошниковую пыль направляют на аглофабрику для производства агломерата.

Важнейшим процессом, протекающим в рабочем пространстве печи, явля-ется восстановление железа и его оксидов. Поэтому доменный процесс принято называть восстановительным. Успешность протекания восстановительного процесса зависит от ряда других взаимосвязанных процессов: движения и распределения шихты газов, образования чугуна и шлака, сгорания топлива в горне и др.

Современная доменная печь представляет собой печь шахтного типа, сос-тоящую из колошника, шахты, распара, заплечиков и горна. Это высокоавтомати-зированный и механизированный агрегат.

Агрегатом для осуществления доменного процесса служит печь шахтного типа. Рабочее пространство доменной печи в горизонтальных сечениях имеет округлую форму, а в вертикальном разрезе - своеобразное очертание, называемое профилем. Профиль печи состоит из элементов: горна, заплечиков, распара, шихты и колошника. Форма профиля и размеры его элементов определены сущностью процессов, протекающих в печи.

Важнейшим условием осуществления доменного процесса в рабочем пространстве печи является непрерывное встречное движение и взаимодействие опускающих шихтовых материалов, загружаемых в печь через колошник, и восходящего потока газов, образующегося в горне при горении углерода кокса в нагретом до 1000-1200°С воздухе (дутье), который нагнетается в верхнюю часть горна через расположенные по его окружности фурмы. К дутью может добавляя-ться технический кислород, природный газ, водяной пар. Кокс поступает в горн нагретым до 1400-1500 °С. В зонах горения углерод кокса взаимодействует с кислородом дутья по реакциям:

С_к + О₂ + 3,76N₂ = CO₂ + 3,76N₂ + 400,928 МДж,

С_к + 0,5О₂ + 1,88N₂ = СО₂ + 1,88N₂ + 117,565 МДж.

Образующийся в зонах горения диоксид углерода при высокой температуре и избытке углерода неустойчив и превращается в оксид углерода по реакции:

СО₂ + С = 2СО - 165,797 МДж.

Таким образом, за пределами зон горения горновой газ состоит из оксида углерода, азота и небольшого количества водорода, образовавшегося при разло-жении водяных паров или природного газа. Смесь этих паров, содержащая 32-36% СО; 57-64% N₂ и 1-10% Н₂ и нагретая до 1800-2000°С, поднимается вверх и передает тепло материалам, постепенно опускающимся в горн вследствие выго-рания кокса, образования чугуна и шлака и периодического выпуска их из домен-ной печи. При этом газы охлаждаются до 200-450°С, а оксид углерода, отнимая кислород из оксидов железа, превращается частично в диоксид углерода, содер-жание которого в доменном газе на выходе из печи достигает 14-20%. Кроме ок-сида углерода, восстановителями являются водород и твердый углерод. Шихто-вые материалы загружают в доменную печь при помощи засыпного аппарата отдельными порциями - подачами. Они располагаются на колошнике чередую-щимися слоями кокса, руды или агломерата и флюса при работе на неполностью офлюсованном агломерате. Загрузку подач производят через 5-8 мин по мере освобождения пространства на колошнике в результате опускания материалов.

В процессе нагревания опускающихся происходит удаление из них влаги и летучих веществ кокса и разложение карбонатов. Оксиды железа под действием восстановительных газов СО и Н₂, а при температуре выше 1000°С и твердого углерода кокса постепенно переходят от высших степеней окисления к низшим, а затем - в металлическое железо по схеме Fe₂O₃ - Fe₃O₄ - FeO - Fe. Свежевосстанов-ленное железо заметно науглероживается еще в твердом состоянии. По мере науг-лероживания температура плавления его понижается.

При температуре 1000-1100°С восстановление железа почти заканчивается и начинает восстанавливаться более труднорастворимые элементы - кремний, марганец и фосфор. Науглероженное железо, содержащее около 4% углерода и некоторое количество кремния, марганца и фосфора, плавится при температуре 1130-1150°С и стекает в виде капель чугуна в горн. В нижней половине шахты начинается образование жидкого шлака из составных частей пустой породы руды и флюса (SiO₂, A1₂O₃, CaO, MgO). Понижению температуры плавления шлака способствует невосстановленные оксиды железа и марганца (FeO и МnО). В стекающем вниз шлаке под действием возрастающей температуры постепенно расплавляется вся пустая порода и флюс, а после сгорания кокса - и зола. При взаимодействии жидких продуктов плавки с раскаленным коксом в заплечиках и горне происходит усиленное восстановление кремния, марганца и фосфора из их оксидов, растворенных в шлаке. Здесь же поглощенная металлом в ходе плавки сера переходит в шлак. Железо и фосфор печи полностью восстанавливаются и переходят в чугун, а степень восстановления кремния и марганца и полнота уда-ления из чугуна серы в большей мере зависят от температурных условий, хими-ческого состава шлака и его количества. Жидкие чугун и шлак разделяются в горне благодаря различным удельным массам. По мере скопления их в горне чугун выпускают через чугунную летку, а шлак - через шлаковые летки (верхний шлак) и чугунную летку во время выпуска чугуна (нижний шлак).

Все перечисленные процессы протекают в доменной печи одновременно, оказывая взаимное влияние.

 

 

 

 

 

Сталеплавильное производство.

1. Сталеплавильные шлаки.

Выплавка стали обычно сопровождается процессами окисления железа и его примесей, а также процессами разъедания футеровки сталеплавильных агрегатов.

В шихте, загружаемой в сталеплавильные агрегаты, всегда имееется большее или меньшее количество загрязнений. Кроме того, при ведении плавки в ванну обычно добавляют различные флюсы и добавочные материалы. В результате образуется неметаллическая фаза, называемая шлаком.

Основные источники образования шлака следующие:

• Продукты окисления примесей чугуна и лома - кремния, марганца, фосфора, серы, хрома и других элементов (SiO₂, MnO, P₂O₃, FeS, MnS, CrО₃ и др.).
• Продукты разрушения футеровки агрегата - при разъедании основной футеровки (доломита, магнезита) в шлак переходят CaO, MgO, при разъедании кислой (динас) - SiO₂.
• Загрязнения, внесенные шихтой (песок, глина, мик-серный шлак и т.п.), - SiO₂, Al₂O₃, MnS и т.п.
• Ржавчина, покрывающая заваливаемый в сталеплавильные агрегаты лом, - оксиды железа.
• Добавочные материалы и окислители (известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, железная и марганцевая руды и т.п.) - CaO, A1₂O₃, SiO₂, FeO, Fe₂O₃, MnO, CaF₂

В каждом конкретном случае степень влияния перечисленных загрязнений на состав шлаков различна. Вводя после соответствующего расчета то или иное количество определенных добавок, добиваются получения шлака нужного состава. При необходимости проводят операции обновления (скачивания) шлака, когда определенное количество шлака (иногда почти 100 %) удаляют из агрегата, а затем вводя нужное количество тех или иных добавок, "наводят" новый шлак необходимого состава.

После отбора пробы шлака и проведения соответствующего анализа (состав шлаков устанавливают методами аналитической химии и спектрального анализа) сталевар получает данные (в %) о том, сколько в этой пробе шлака содержится CaO, SiO₂, A1₂O₃, FeO, MnO и других соединений. Приходится, однако, учиты-вать, что в лаборатории подвергают анализу шлак, уже застывший после отбора пробы из печи. В печи же (в агрегате) шлак находится в расплавленном состоя-нии. Жидкие расплавленные шлаки в металлургическом агрегате характеризуются наличием между составляющими шлака и ковалентной, и ионной связи.

Шлаки, в которых преобладают основные окислы (CaO, MgO, MnO, FeO), называют основными шлаками, а шлаки, в которых преобладают кислотные оксиды (SiO₂, Al₂О₃) - кислыми шлаками. В зависимости от характера шлаков и процессы называют основными или кислыми. Обычно и характер огнеупорных материалов, из которых сделана сталеплавильная ванна, соответствует характеру процесса (характеру шлака). Например, ванну печей, в которых осуществляют кислый мартеновский процесс, изготовляют из кислых огнеупорных материалов. Иначе шлак будет энергично взаимодействовать с огнеупорной футеровкой и разрушать ее (кислотные оксиды активно взаимодействуют с основными). В тех случаях, когда в агрегате вообще нет футеровки (например, при электрошлаковом переплаве), состав шлака может быть любым.