Файл: Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 165

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

чёских трудностей. Они обусловлены в первую

очередь очень

высо­

кой вязкостью расплава при концентрациях

хрома порядка

30%

и более. Выплавка феррохрома характеризуется горячим ходом ле-

чи. Температура колошникового газа в 2—3 раза превышает обыч­ ную при производстве передельного чугуна температуру. Во избе­ жание образования у горна настылей феррохрома его выпуски (вместе со шлаком) производились приблизительно в 2 раза чаще. С той же целью выплавка феррохрома чередовалась с выплавкой передельного чугуна и периодической загрузкой в печь облегченных шихт.

Для поддержания высокой температуры горна требовалось по­ вышение температуры дутья и увеличение расхода кокса. При этом имел место повышенный износ футеровки печей [214].

Как показала практика производства в доменной печи хромоникелевого полупродукта с более низким содержанием хрома (до <~17%), технологические затруднения, имевшие место при произ­ водстве углеродистого феррохрома, в значительной мере устраняются [221]. Кроме того, расширяются возможности варьирования соста­ вом доменной шихты за счет изменения расхода железорудных ма­ териалов, хромовой руды, легированных металлоотходов и ферро­ сплавов. Большое значение при этом приобретает подтвержденная практикой работы возможность использования хромсодержащих отходов в виде лома II класса и до 25% стружки [216].

Расчеты материальных и тепловых балансов при выплавке ле­ гированного полупродукта с содержанием 17% хрома и 10% никеля позволили установить возможные при этом варианты компоновки доменных шихт, которые обеспечивают получение полупродукта с предельным содержанием фосфора, не превышающим 0,036%.

Принятые в расчетах показатели доменной

плавки

приведены

ниже.

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень

прямого

восстановления . . . . . .

0,35

Температура

 

чугуна,

°С

 

1500

Температура

 

шлака,

 

1550

Основность

шлака

 

 

 

'.3

Температура

дутья,

°С

 

1200

Влажность

дутья,

%

 

1 .0

Температура

 

колошникового

газа, °С . .

. .

350

Давление под колошником,

ат

1.5

Степень

разложения

гидратной влаги, % . .

Ю,0

Степень

восстановления:

 

 

 

железа

 

 

 

 

 

0,995

 

хрома

 

 

 

 

 

0,900

 

никеля

 

 

 

 

 

'.0

 

кремния

 

 

 

 

 

0,35

 

марганца

 

 

 

 

 

0,55

 

фосфора

 

 

 

 

 

1.°

 

серы

 

 

 

 

 

 

0.1

 

Степень

использования восстановительной

спо­

 

собности

водорода

 

 

 

0,4

 

Эти показатели

взяты с учетом зарубежного

опыта производства

углеродистого феррохрома и хромоникелевого полупродукта в домен-

23* 355


£$= Т а б л и ц а

81. Возможные

варианты компоновки доменных шихт и некоторые производственно-технические

0 5

 

показатели

работы печей полезным

объемом 2000 м3

при производстве

хромоникелевого

 

 

полупродукта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты

шихтовок

 

 

 

 

 

Показатели

i

I I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

I V

V

V I

V I I

V I I I

Расход

шихтовых материалов, кг/т:

 

 

 

 

 

 

 

железная

руда . . . .

940,0

845,0

753,0

660,0

560,0

465,0

850,6

749,7

хромовая

руда

533,0

483,9

435,0

385,2

335,8

286,4

286,4

237,0

окись

никеля

129,0

116,1

103,2

90,3

77,4

64,5

116,1

103,2

отходы Б26

100,0

200,0

300,0

400

500,0

100,0

200,0

феррохром

 

100,0

100,0

 

 

 

И т о г о Степень металлизации, шихты, % . . . .

Расход кокса с влагой, кг/т Расход известняка, кг/т

Расход дутья*

1602,0

1545,0

1491,2

1435,5

1373,2

1315,9

1453,1

1389,9

7,82

13,79

20,16

27,05

34,65

42,81

21,56

28,84

1000,0

955,0

910,0

865,0

820,0

775,0

920,0

875,0

410,0

392,0

374,7

358,3

342,5

327,5

371,0

378,0

2137

2041

1945

1849

1753

1657

1966

1870

2472

2401

2317

2248

2165

2104

2332

2245

* В числителе — нм3/т, в з н а м е н а т е л е — нм3/мин.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

табл. 81

 

 

 

 

 

 

 

Варианты

шихтовок

 

 

 

 

П о к а з а т е л и

 

I

I I

ш

I V

V

V I

V I I

V I I I

 

 

 

 

Химический состав

чугуна,

%•

4,0

4,0

4,0

4,0

 

4,0

4,0

4,0

С

 

 

 

4,0

Сг

 

 

 

17,0

17,0

17,0

17,0

17,0

17,0

17,0

17,0

Ni

 

 

 

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

Si

 

 

 

2,0

1,99

0,87

1,63

1,61

1,58

1,91

1,69

Мп

 

 

 

0,21

0,29

0,20

0,36

0,41

0,44

0,32

0,24

Р

 

 

 

0,031

0,031

0,031

0,031

0,031

0,031

0,036

0,036

S

 

 

 

0,080

0,087

0,088

0,078

0,072

0,070

0,089

0,079

Химический состав

шлака, %:

31,15

32,29

31,15

30,04

28,98

27,95

34,07

34,82

СаО

 

 

 

MgO

 

 

 

10,36

10,46

10,56

10,66

10,77

10,87

7,95

6,94

Si0 2

 

 

 

12,05

13,03

14,09

15,24

16,48

17,82

14,22

17,35

А12

. . . .

 

16,09

16,06

16,03

16,00

15,97

15,95

14,04

12,51

C r 2 0 3

 

 

 

3,70

4,03

4,39

4,78

5,21

5,67

4,48

4,49

Количество шлака,

кг/т .

 

752,0

719,0

686,0

657,2

627,3

600,7

621,0

618,6

 

 

 

 

1,250

1,225

1,210

1,185

1,165

1,135

1,215

1,195

Производительность печи,

т/сутки . . . .

1680,0

1714,3

1735,5

1772,2

1799,5

1850,2

1728,4

1757,3


ных печах [216, 221]. Согласно приведенным данным, степень извле­ чения хрома в процессе доменной плавки может колебаться в пре­ делах 90—95% в зависимости от вида используемых хромсодержащих материалов. Так, повышение расхода хромовой руды приводит на практике к увеличению ее потерь с выносом пыли и соответствен­ но потерь хрома. Аналогичная картина имеет место и при замене в шихте хромсодержащих металлоотходов в кусках стружкой.

Поскольку возможные составы доменных шихт при производстве легированного полупродукта предусматривают использование значи­ тельного количества хромовой руды (табл. 81) и хромсодержащие металлоотходы на 25% представлены легированной стружкой, сте­ пень извлечения хрома в расчетах материальных балансов прини­ малась на нижнем пределе, т. е. равной 90%-

Производство легированного полупродукта в доменных печах предполагает наличие шлака с основностью не ниже 1,2. В расчетах она принята равной 1,3. При такой основности шлака степень извле­ чения марганца и кремния составляет соответственно 55 и 35%, а степень десульфурации 90%.

Ограничение концентрации фосфора в шихте в связи с его пол­ ным переходом в расплав ставит перед необходимостью использова­ ния руд по возможности с минимальной концентрацией фосфора (табл. 82), а также применения литейного кокса с содержанием фосфора, не превышающим 0,010%. И даже в этом случае следует стремиться к снижению расхода кокса за счет повышения темпера­ туры дутья, которая в расчетах принята равной 1200° С, т. е. на уровне, характерном для современных доменных печей. Снижение рас­ хода кокса за счет повышения температуры дутья, помимо снижения затрат на топливо, обеспечивает возможность более широкого варьи­ рования составом шихты. Использование природного газа и обога­ щение дутья кислородом из-за сопутствующего этому насыщения ме­ талла водородом и снижения степени извлечения хрома [216] в рас­ чете материальных балансов не предусматривались. Расход кокса по вариантам состава шихт устанавливался с учетом данных работы [223].

Расчеты показали, что вязкость и температура легированного полупродукта и шлаков при различных вариантах шихтовки гаран­ тируют свободный их выпуск из печи.

При снижении расхода кокса в условиях повышенной темпера­ туры дутья следует ожидать уменьшения вероятности зависания шихты, которое связывают с повышенной склонностью хрома к обра­ зованию карбидов при высоком расходе кокса, а также с образова­ нием нитридов [221]. Это должно способствовать более равному хо­ ду печей, чем при производстве углеродистого феррохрома и легиро­ ванного полупродукта в условиях низкой температуры дутья и боль­ шого расхода кокса.

Сравнительная экономическая эффективность производства леги­ рованного полупродукта при варьировании составом шихты уста­ новлена применительно к условиям завода Е, доменный цех которо­

го имеет в своем

составе современные печи

полезным объемом

2100 ж3 .

 

 

Для варианта I

шихтовки (см. табл. 81) к.и.п.о. доменных печей

принят равным 1,25

по аналогии с достигнутым

в зарубежной прак­

тике при соответствующем расходе шихтовых материалов, шлакообразующих, топлива и металлодобавок. Опыт эксплуатации домен-

358


Т а б л и ц а

82. Химический состав материалов

при производстве

 

 

 

хромоникелевого

полупродукта

в доменных печах

 

 

 

 

 

 

Состав, %

 

 

 

 

 

Материалы

 

Fe2 03

FeO

Cr2 03

MnA

 

MnO

sio2

CaO

 

 

 

 

 

Концентрат

желе­

61,00

28,58

 

 

 

0,25

4,50

0,90

зорудный . . .

.

 

Хромовая

руда

.

16,38

52,12

 

 

3,10

Кокс

литейный

.

3,53

—•

0,33

 

 

6,31

0,64

Зола

кокса . .

-

26,70

2,50

 

 

40,00

4,80

Известняк . . .

.

0,70

0,63

 

 

1,60

53,50

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

табл. 82

 

Материалы

 

 

 

Состав, %

 

 

 

 

 

 

 

MgO

Ai2o3

so3

 

 

S

 

Р

н2 о

п.п.п

 

 

 

 

 

 

 

Концентрат

желе­

1,00

2,00

0,250

0,040

0,100

0,020

 

0,40

зорудный . . .

.

—•

Хромовая руда

.

11,58

11,66

0,010

0,007

0 003 0,003

2,30

Кокс

литейный

.

0,19

3,18

0,018

0,800

0,010

3,10

Зола

кокса . .

.

1,40

24,00

0,600

 

— .

0,061

Известняк . .

.

0,70

0,80

0,30

0,030

0,120

0,010

42,37

ных

печей

[224]

показал,

что с увеличением степени

металлизации

шихты, которое сопровождается уменьшением расхода кокса и из­ вестняка, значения к.и.п.о. снижаются и соответственно возрастает производительность печей. Это учтено при определении влияния со­ става доменных шихт на производительность печей (см. табл. 81). При рассматриваемых вариантах состава шихт производительность доменных печей изменяется в пределах, близких к 10%.

Полученные расчетом значения расходных коэффициентов и дру­ гих показателей доменной плавки хорошо согласуются с данными за­ рубежного опыта и положены в основу определения экономических показателей при производстве хромоникелевого полупродукта с ис­ пользованием различных доменных шихт. Чтобы исключить влияние местных условий, расчет экономических показателей производился в средних по отрасли ценах.

Анализ себестоимости выплавки легированного полупродукта в доменных печах показывает, что преобладающими в себестоимости являются затраты на сырье и в первую очередь на никельсодержащие материалы. Заменой в допустимых пределах дорогостоящей закиси никеля никелем, содержащимся в отходах групп Б26-П и особенно

Б26-С (табл. 83), предопределяется возможность снижения

затрат

на сырье, хотя при этом происходит восполнение хрома руды

хромом

легированных отходов, имеющим более высокую стоимость (табл. 84). По той же причине восполнение потребностей в хроме за счет угле­ родистого феррохрома приводит к значительному удорожанию ших-

359