Отчет по ознакомительной практике на АО "ММК"

Заслуживают внимания схемы сортировки кокса с предварительным дроблением крупного класса кокса, например выше 80 или 100мм. Обычно крупные куски кокса менее прочны поэтому превращение их в более прочные куски целесообразно при наличии достаточного количества кокса для доменных печей.

Сортировка кокса представляет собой один из существенных методов улучшения качества кокса.

6. Использование продуктов коксования углей

Большое народнохозяйственное значение имеют химические продукты, получающиеся при коксовании угля. Несмотря на быстрые темпы развития нефтехимической промышленности, коксохимия остается одним из основных поставщиков сырья для производства пластических масс, химических волокон, красителей и других синтетических материалов.

Это обусловливается крупными масштабами коксохимического производст-ва и широким ассортиментом выпускаемой продукции. Доля коксохимических продуктов в сырьевой базе промышленности основного органического синтеза составляет около 50%, а таких важных продуктов, как бензол, достигает 80%, нафталин и крезолы-100%. Цветная металлургия является потребителем малозольного пекового кокса и связующего, получаемых из каменноугольной смолы. Коксы используются для приготовления анодной массы, применяемой при выплавке алюминия. На 1т получаемого алюминия расходуется примерно 450кг малозольного кокса и около 150кг связующего. Другими словами, для получения 1т алюминия надо израсходовать 1т пека или скоксовать около 70т угля.

Коксохимическая промышленность поставляет сельскому хозяйству ценное удобрение -- сульфат аммония. Кроме того, на базе водорода коксового газа и азота кислородных станций металлургических комбинатов производятся самые дешевые азотистые удобрения. Водород является составной частью коксового газа, получаемого в значительном количестве при коксовании углей. Азот и кислород, составные части воздуха. Кислород нужен для интенсификации металлургических процессов. Азот кислородных станций может рационально использоваться в упомянутом комплексе, сочетающем черную металлургию и химическую промышленность.

Химические продукты коксования используются также для производства химических средств защиты растений и животных. Более 20 наименований продуктов и препаратов для нужд сельского хозяйства поставляет коксохимия. Ассортимент химических продуктов, выделяемых из каменноугольной смолы, сырого бензола и коксового газа насчитывает 134 наименования и более 240 сортов.

Общая схема переработки летучих продуктов коксования приведена на рис.1

 

.

 

 

            Рис.  1 Переработка продуктов коксования

 

 

 

 

 

 

Производство ферросплавов.

1. Способы производства ферросплавов.

Ферросплавы - это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольф-рамом и другими элементами, применяемые в производстве стали для улучшения ее свойств и легирования. Вводить в сталь нужный элемент не в виде чистого металла, а в виде его сплава с железом удобнее вследствие более низкой темпера-туры его плавления и выгоднее, так как стоимость ведущего элемента в сплаве с железом ниже по сравнению со стоимостью технически чистого металла. Исход-ным сырьем для получения ферросплавов служат руды или концентраты. Для производства основных сплавов - ферросилиция, ферромарганца; силикомарганца и феррохрома - пользуются рудами, так как в них высоко содержание оксидов элемента, подлежащего восстановлению. При производстве ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия, ферротитана и других сплавов руду вследствие малой концентрации в ней полезного элемента обогащают, получая концентрат с достаточно высоким содержанием оксидов основного элемента.

Ферросплавы получают восстановлением оксидов соответствующих метал-лов. Для получения любого сплава необходимо выбрать подходящий восстанови-тель и создать условия, обеспечивающие высокое извлечение ценного (ведущего) элемента из перерабатываемого сырья.

Восстановителем может служить элемент, обладающий более высоким хи-мическим сродством к кислороду, чем элемент, который необходимо восстано-вить из оксида. Иначе говоря, восстановителем может быть элемент, образующий более химически прочный оксид, чем восстанавливаемый элемент. Восстановите-льные процессы облегчаются, если они проходят в присутствии железа или его оксидов. Растворяя восстановленный элемент или образуя с ним химическое сое-динение, железо уменьшает его активность, выводит его из зоны реакции, препятствует обратной реакции - окислению. В ряде случаев температура плав-ления сплава с железом ниже температуры плавления восстанавливаемого элемента, следовательно, реакция может протекать при более низкой температуре.

В зависимости от вида применяемого восстановителя различают три основ-ных способа получения ферросплавов: углевосстановительный, силикотермиче-ский и алюминотермический. Наиболее дешевым является углерод, поэтому его используют при производстве углеродистых ферромарганца и феррохрома, а также всех сплавов с кремнием (кремний препятствует переходу углерода в сплав). Реакции восстановления металлов из их оксидов углеродом эндотермич-ные, поэтому углевосстановительный процесс требует подвода тепла - обычно это тепло, выделяемое электрическими дугами ферросплавной печи. Выплавку фер-росплавов углевосстановительным процессом осуществляют в так называемых восстановительных (рудовосстановительных) ферросплавных печах, работающих непрерывным процессом, т.е. с непрерывной загрузкой шихты в печь и периоди-ческим выпуском продуктов плавки.

Силикотермическим и алюминотермическим способами получают ферро-сплавы с пониженным или очень низким содержанием углерода: среднеуглеро-дистые и малоуглеродистые ферромарганец и феррохром, безуглеродистый фер-рохром, металлические хром и марганец, ферросплавы и лигатуры с титаном, ванадием, вольфрамом, молибденом, цирконием, бором и другими металлами. Эти сплавы выплавляют в рафинировочных ферросплавных печах, работающих периодическим процессом с выпуском из печи металла и шлака по окончании плавки. Когда выделяющегося при экзотермических реакциях тепла достаточно для получения металла и шлака в жидком виде, плавку проводят в футерованных шахтах (горнах).

2. Рафинировочные ферросплавные печи.

Рафинировочные ферросплавные печи служат для выплавки ферросплавов с низким содержанием углерода; они работают с выпуском сплава и шлака после окончания плавки. Они имеют круглую открытую ванну, а в остальном по своему устройству они ближе к дуговым сталеплавильным печам, на базе которых их конструируют.

Печи делают наклоняющимися, в связи с чем ванну крепят на люльке с механизмом ее наклона; ванна оборудована механизмом вращения, обеспечива-ющим ее круговое или возвратно-поступательное вращение в процессе плавки. Механизмы перемещения электродов и электрододержатели такие же, как в дуговых сталеплавильных печах; эти механизмы опираются не на люльку, а на пол цеха и при наклоне ванны электроды не наклоняются. Электроды применяют как самоспекающиеся, так и графитированные. Загрузка шихты такая же, как в восстановительных ферросплавных печах.

3. Загрузка шихты в ферросплавные печи.

Шихту в ферросплавные печи загружают сверху из специальных печных карманов (бункеров), расположенных на некоторой высоте над печью и оборудо-ванных затворами. После открывания затвора материал по труботечке ссыпается в печь.

В закрытые печи материалы подают двумя способами. Один из них предус-матривает поступление материала из течки в воронку, расположенную концентри-чески вокруг электрода и далее в печь через кольцевой зазор между отверстием в своде и электродом. Во втором случае материал из труботечки попадает в печь через отверстие в своде.

В первом случае шихта располагается в печи конусом вокруг электродов, во втором - в стороне от электродов под загрузочными течками. В открытые печи шихта из печных карманов также подается по труботечкам (лоткам), но их можно направить в определенное место ванны. Применяют также бросковые машины, передвигающиеся по рельсам вокруг печи; рабочий орган машины - лоток (лопата), вмещающий ~ 25 кг шихты, совершает бросковые движения. Доставку материалов в печные карманы из шихтового отделения ферросплавного цеха осуществляют несколькими способами. В шихтовых отделениях сырые материалы проходят специальную переработку и подготовку: их дробят, сортируют на фракции нужной крупности, некоторые материалы промывают и сушат. Далее во многих цехах материалы наклонным ленточным конвейером или скиповым подъемником доставляют в плавильный корпус цеха в бункеры, расположенные вблизи печей, а из них порциями с помощью дозировочной саморазгружающейся рельсовой тележки загружают в печные карманы. В ряде цехов материалы из дозировочных бункеров шихтового отделения доставляют системой конвейеров непосредственно в печные карманы.

4. Производство ферросилиция.

Ферросилиций применяют для раскисления и легирования стали и в качес-тве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. В электрических печах выплавляют ферросилиций различных марок с содержанием кремния от 19-23 % (сплав ФС20) до 92-95% (сплав ФС92). При содержании кремния в сплаве в пределах 50-60 % и при загрязнении его фосфором и алюминием сплав рассыпа-ется в порошок с выделением ядовитых летучих соединений. Поэтому сплав такого состава заводы не выпускают. Помимо кремния ферросилиций содержит железо и ряд примесей. Следует отметить, что ферросилиций содержит мало углерода, несмотря на применение углеродистого восстановителя и угольной футеровки печи. Объясняется это тем, что в присутствии кремния растворимость углерода в сплаве уменьшается. Чем больше в сплаве кремния, тем меньше сплав содержит углерода.

Для получения заданного содержания кремния в сплаве в шихту вводят рас-считанное количество железа в виде измельченной стружки углеродистой стали; железо, кроме того, облегчает восстановление кремния. В качестве     восстанови-теля при выплавке ферросилиция применяют металлургический кокс кусками размером 10-25 мм.

Ферросилиций выплавляют в круглых печах различной конструкции -- вращающихся и стационарных, открытых и закрытых. Рабочий слой футеровки выполняют из углеродистых блоков. Печь имеет две летки, одну рабочую и другую резервную. Плавку ведут непрерывным процессом. На колошник печи сверху непрерывно загружают шихту, а сплав периодически выпускают через летку. Процесс плавки происходит главным образом у электродов, под которыми горят электрические дуги. Здесь в зоне дуг в шихте образуется полость ("тигель") с очень высокой температурой. Стенки тигля непрерывно оплавляются, кремнезем восстанавливается, кремний растворяется в жидком железе, жидкий сплав опускается на подину, а новые порции шихты - в зону реакций. Кремний восстанавливается твердым углеродом по реакции:

SiO₂ + 2С = 4Si- 2СО₂ - 635096 Дж,

идущей с большой затратой тепла, теоретическая температура ее начала равна 1554 °С. В присутствии железа восстановление кремния облегчается и идет при более низких температурах, поскольку железо, растворяя кремний, выводит его из зоны реакции, что сдвигает равновесие этой реакции вправо, в сторону восстано-вления кремния. Чем больше железа в шихте, тем при более низкой температуре происходит восстановление кремния и образование ферросилиция.

Нормальный ход печи характеризуется медленным опусканием электродов по мере их сгорания и равномерным оседанием шихты вокруг этих электродов. Сплав выпускают 12-20 раз в сутки. Вскрытие летки производят прожиганием электрической дугой или кислородом, пробиванием железным прутом или при помощи бура. По окончании выпуска летку закрывают конической пробкой из смеси электродной массы и песка или огнеупорной глины и кокса.

5. Производство углеродистого ферромарганца.

Ферромарганец применяют для раскисления и легирования стали. Марга-нцевые руды содержат много фосфора, поэтому и в ферромарганце содержание этого вредного элемента высокое.

Для выплавки ферромарганца используют неофлюсованный и офлюсован-ный марганцевый агломерат и концентраты марганцевых руд, железорудные ока-тыши либо железные руды или железную стружку и иногда известняк. Углероди-стый ферромарганец выплавляют флюсовым или бесфлюсовым методом. Во втором случае процесс ведут без добавки извести и получают, кроме углеродис-того ферромарганца, еще бесфосфористый марганцевый шлак (около 50 % MnO и менее 0,02 % Р). Такой шлак используют вместо марганцевой руды для выплавки силикомарганца или малофосфористых марганцевых сплавов. Бесфлюсовым методом, перерабатывают богатые руды, а бедные руды с повышенным содержа-нием кремнезема - флюсовым методом. Выплавляют углеродистый ферромарга-нец в закрытых печах с угольной футеровкой, печи круглые и прямоугольной формы. При бесфлюсовом процессе шихтой служит марганцевый концентрат (агломерат), содержащий более 48 % Mn, кокс и железорудные окатыши либо железная стружка.

Плавку ведут непрерывным процессом при напряжении 110-160 В; невы-сокое напряжение желательно, чтобы уменьшить перегрев ванны и потери марганца в результате его испарения. Электроды погружают в шихту на глубину 1200-1500 мм. Вследствие глубокой посадки над зоной высоких температур находится большой слой шихты.

Высшие оксиды марганца (MnО₂, Mn₂О₃ и Mn₃О₄) непрочны и легко восста-навливаются оксидом углерода отходящих газов при низких температурах вверху слоя шихты. Оксид MnО восстанавливается в высокотемпературных приэлектрод-ных зонах по следующим реакциям, протекающим со значительной затратой тепла:

MnО + С = Mn + СО - 288290 Дж

3MnO + 4С = Mn₃С + 3СО - 780800 Дж.

Теоретическая температура начала этих реакций равна соответственно 1420 и 1227°С, в связи с чем преимущественное развитие получает восстановление по второй реакции, и сплав поэтому содержит много углерода. Сплав и шлак выпус-кают через летку одновременно в футерованный ковш или в стальной ошлакован-ный изнутри ковш, обеспечивая при этом отделение шлака (один из способов отделения состоит в том, что сплав, как более тяжелый, остается в ковше, а шлак переливается через сливной носок ковша в чугунные изложницы). Сплав разлива-ют в изложницы или на разливочной машине в чушки. При бесфлюсовом процес-се степень извлечения марганца в сплав равна ~ 60 %. При флюсовом процессе количество шлака равно 1,4-1,8 т/1т сплава; он содержит 8-20% Mn.

6. Производство силикомарганца.