UA34559A - Method for blast furnace work - Google Patents

Abstract

A method for blast furnace work involves loading to the furnace throat of coke, iron-ore, fluxing and other materials, which include carbon, supplying into the furnace of combined blowing, manufacture regulation of pig-iron, slag and top smoke. The transfer of blast furnace work from manufacture of pig-iron, slag and top smoke to the prevailing manufacture of top smoke and slag is carried out by partial or complete replacement of prepared iron-ore materials by the mix of unprepared iron-ore materials, industrial and (or) domestic waste, flux, scrubbing materials with low-grade fuel and (or) materials, which include carbon at a minimally allowable coke expense, as well as by change of combined blowing parameters – its temperature reduction and (or) increasing in it H2O content.

Description

Винахід належить до галузі чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, а саме до способів регульованого виробництва чавуну, шлаку та газу у доменної печі.The invention belongs to the field of ferrous metallurgy, in particular to blast furnace production, namely to methods of regulated production of iron, slag and gas in a blast furnace.

Відомий спосіб роботи доменної печі, включаючий загрузку на колошник коксу, залізорудних і флюсуючих матеріалів, подачу у горн комбінованого дуття, виробництво чавуну, шлаку і колошникового газу (11.The method of operation of a blast furnace is known, including the loading of coke, iron ore and fluxing materials into the blast furnace, the supply of combined blast furnaces, the production of pig iron, slag and blast furnace gas (11.

Недоліком відомого способу роботи доменної печі є те, що спосіб не передбачає регулювання виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу при обмеженні ресурсів коксу (або) залізорудної сировини, а також використання низькосортного палива. Матеріалів, що містять в собі вуглець, промислових і побутових відходів.The disadvantage of the known method of operation of the blast furnace is that the method does not provide for the regulation of the production of pig iron, slag and blast furnace gas when limiting resources of coke (or) iron ore raw materials, as well as the use of low-grade fuel. Materials containing carbon, industrial and household waste.

Найбільше близьким до заявленого винаходу є спосіб роботи доменної печі, включаючий загрузку на колошник коксу, залізорудних і флюсуючих матеріалів, подачу у горн комбінованого дуття, виробництво чавуну, шлаку і колошникового газу та шахтового газу при цьому переведення доменної печі з виробництва чавуну, шлаку та газу на переважне виробництво газу і шлаку здійснюється шляхом заміни залізорудних матеріалів і коксу на матеріали, що містять в собі вуглець та на флюс (2).The closest thing to the claimed invention is the method of operation of the blast furnace, including the loading of coke, iron ore and fluxing materials into the blast furnace, the supply of combined blasting to the blast furnace, the production of pig iron, slag and blast furnace gas and mine gas, while transferring the blast furnace from the production of cast iron, slag and gas to the predominant production of gas and slag is carried out by replacing iron ore materials and coke with materials containing carbon and flux (2).

Недоліком прототипу є те, що спосіб не передбачає можливість гнучкого регулювання виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу, а також використання при цьому промислових і(або) побутових відходів.The disadvantage of the prototype is that the method does not provide for the possibility of flexible regulation of the production of pig iron, slag and furnace gas, as well as the use of industrial and (or) household waste.

Нормальна робота доменної печі передбачає максимально можливе виробництво чавуну і обмеження виходу шлаку за рахунок підготування залізорудної сировини, при високій ступені використання відновної і теплової енергії газу. В умовах обмеження ресурсів по коксу і підготовленої залізорудної сировини, переведення доменних печей окремо або групою на тихий хід (або) зупинку неможливе (в деяких випадках недопустиме) через зменшення виходу колошникового газу і внаслідок цього порушення балансу газу, використовуємого для технологічної мети, в загальному колектору металургійного підприємства. Крім цього часті і довгі зупинки доменних печей знижують стійкість вогнетривкої футеровки у неохолодженої частини її колошника та шахти. В цих умовах доцільно переводити роботу окремих доменних печей замість їх зупинки у режим роботи газогенератору, тобто у режим зменшення виробництва чавуну та збільшення виходу колошникового газу при водночасном збільшенні виходу шлаку. При цьому треба прагнути підняти теплотворну здатність газу і використати для цієї мети низькосортне паливо та матеріали, що містять в собі вуглець, а також одночасно утилізувати промислові і побутові відходи, тобто вирішувати екологічні проблеми.The normal operation of the blast furnace involves the maximum possible production of pig iron and limiting the output of slag due to the preparation of iron ore raw materials, with a high degree of use of regenerative and thermal energy of gas. In conditions of limited resources for coke and prepared iron ore raw materials, it is impossible (in some cases unacceptable) to transfer blast furnaces individually or in a group to quiet operation (or) stop due to a decrease in the output of blast furnace gas and, as a result, a violation of the balance of gas used for technological purposes, in general the collector of the metallurgical enterprise. In addition, frequent and long shutdowns of blast furnaces reduce the stability of the refractory lining in the uncooled part of its furnace and shaft. In these conditions, it is expedient to transfer the operation of individual blast furnaces instead of stopping them to the mode of operation of the gas generator, that is, to the mode of reducing iron production and increasing the output of blast furnace gas while simultaneously increasing the output of slag. At the same time, it is necessary to strive to increase the calorific value of gas and to use for this purpose low-grade fuel and materials containing carbon, as well as to dispose of industrial and household waste at the same time, that is, to solve environmental problems.

Стає задача гнучкого регулювання співвідношення виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу при обмежених ресурсах по коксу і підготовленої залізорудної сировини, шляхом зміни теплопотреби процесу доменної плавки, а також використання у доменному процесі низькосортного палива, матеріалів, що містять в собі вуглець та також утилізації промислових і (або) побутових відходів.There is a task of flexible regulation of the production ratio of pig iron, slag and blast furnace gas with limited resources for coke and prepared iron ore raw materials, by changing the heat demand of the blast furnace smelting process, as well as the use in the blast furnace process of low-grade fuel, materials containing carbon, and also the utilization of industrial and (or) household waste.

У зв'язку з висловленим поставлена задача досягається тим, що спосіб роботи доменної печі, включаючий загрузку на колошник коксу, залізорудних, флюсуючих і матеріалів, що містять в собі вуглець, подачу у горн комбінованого дуття, регулювання виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу, має суттєві відміни, які полягають у тому, що переведення роботи доменної печі з виробництва чавуну, шлаку та колошникового газу на переважне виробництво колошникового газу і шлаку при зниженні виробництва чавуну, здійснюють шляхом часткової або повної заміни підготовлених залізорудних матеріалів на суміш непідготовлених залізорудних матеріалів, промислових і(або) побутових відходів, флюсу, промивальних матеріалів з низькосортним паливомIn connection with the above, the set task is achieved by the fact that the method of operation of the blast furnace, including the loading of coke, iron ore, fluxing and carbon-containing materials into the blast furnace, feeding into the blast furnace, regulation of the production of pig iron, slag and blast furnace gas, has significant differences, which consist in the fact that the transfer of the operation of the blast furnace from the production of pig iron, slag and blast furnace gas to the predominant production of blast furnace gas and slag with a decrease in the production of cast iron is carried out by partial or complete replacement of prepared iron ore materials with a mixture of unprepared iron ore materials, industrial and/or household waste, flux, washing materials with low-grade fuel

Кабо) матеріалами, що містять в собі вуглець при мінімально допустимому розходу коксу, а також шляхом зміни параметрів комбінованого дуття - зниженням його температури і(або) збільшенням у ньому Н2гО, при цьому суміш непідготовлених залізорудних матеріалів, промислових і(або) побутових відходів, флюсу, промивальних матеріалів з низькосортним паливом і(або) матеріалами, що містять в собі вуглець, загружають у проміжне кільце між периферією і центром колошника доменної печі.Kabo) materials containing carbon at the minimum permissible consumption of coke, as well as by changing the parameters of combined blasting - by lowering its temperature and (or) increasing H2HO in it, at the same time, a mixture of unprepared iron ore materials, industrial and (or) household waste, flux, washing materials with low-grade fuel and (or) materials containing carbon are loaded into the intermediate ring between the periphery and the center of the blast furnace furnace.

Спосіб здійснюється таким чином.The method is carried out as follows.

На колошник доменної печі загружають залізорудні матеріали, флюс. кокс і т.д. У горн доменної печі подають комбіноване дуття. З горна випускають рідкі продукти плавки чавун і шлак. З печі відбирається колошниковий газ, а також може відбиратися шахтовий газ з шахти распару і т.д.Iron ore materials and flux are loaded onto the furnace of the blast furnace. coke, etc. A combined blast is fed into the furnace of the blast furnace. Liquid products of iron smelting and slag are released from the furnace. Blast furnace gas is taken from the furnace, and mine gas can also be taken from the steam shaft, etc.

Регулювання співвідношення виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу, при заданому розходу коксу, здійснюють шляхом зміни співвідношення розходу підготовлених залізорудних матеріалів (агломерат, окатиші і т.д.) та розходу суміші непідготовлених залізорудних матеріалів (залізна, марганцева руда і т.д.), промивальних матеріалів (зварювальний шлак, плавиковий шпат і т.д.). флюсу (вапняк, конверторний. мартенівський шлаки і т.д.), промислових відходів (шлами, хвости коксохімічного виробництва і т.д.), побутові відходи (гума, пластмаси, дроблені автомобільні покришки і т.д.) з низькосортним паливом (пісне вугілля, антрацит і т.д.) Мабо) матеріалами, що містять в собі вуглець (сланець, торф і т.д.), а також шляхом зміни параметрів комбінованого дуття - зниженням його температури і(або) вмісту у ньому НгО.Regulation of the ratio of the production of pig iron, slag and blast furnace gas, with a given consumption of coke, is carried out by changing the ratio of the consumption of prepared iron ore materials (sinter, pellets, etc.) and the consumption of a mixture of unprepared iron ore materials (iron, manganese ore, etc.) , washing materials (welding slag, fluorspar, etc.). flux (limestone, converter. Martenivsky slag, etc.), industrial waste (sludge, coke chemical production tailings, etc.), household waste (rubber, plastics, shredded automobile tires, etc.) with low-grade fuel ( lean coal, anthracite, etc.) Mabo) with materials containing carbon (shale, peat, etc.), as well as by changing the parameters of combined blowing - by lowering its temperature and (or) the content of NgO in it.

Виробництво переважно чавуну досягається при максимальної частці підготовлених залізорудних матеріалів з коксом та мінімальної частці суміші непідготовлених залізорудних матеріалів, промислових і(або) побутових відходів, флюсу, промивальних матеріалів, а також при збільшенні температури комбінованого дуття і(або) зниження вмісту у ньому НгО, при цьому досягаються найменші питомий вихід шлаку і розхід коксу, отже і найменші витрати на виробництво чавуну.The production of mainly pig iron is achieved with the maximum share of prepared iron ore materials with coke and the minimum share of a mixture of unprepared iron ore materials, industrial and/or household waste, flux, washing materials, as well as with an increase in the temperature of the combined blast and/or a decrease in the content of NgO in it, at the same time, the lowest specific slag yield and coke consumption are achieved, hence the lowest costs for the production of cast iron.

Збільшення виробництва колошникового газу і шлаку при зниженні виробництва чавуну досягається зниженням частки підготовлених залізорудних матеріалів і збільшенням частки суміші непідготовлених залізорудних матеріалів, промислових і(або) побутових відходів, флюсу, промивальних матеріалів, а також заміною частки коксу низькосортним паливом і матеріалами, що містять в собі вуглець при зниженні температури комбінованого дуття (або) збільшенням вмісту в ньому НгО.An increase in the production of blast furnace gas and slag with a decrease in pig iron production is achieved by reducing the share of prepared iron ore materials and increasing the share of a mixture of unprepared iron ore materials, industrial and/or household waste, flux, washing materials, as well as replacing the share of coke with low-grade fuel and materials containing carbon itself when the temperature of the combined blowing is reduced (or) by increasing the content of NgO in it.

Додаткове регулювання виробництва чавуну і шлаку здійснюється зміною вмісту заліза у суміші. При цьому тепло потреба процесу збільшується за рахунок витрат тепла на нагрів і реакції дисоціації додаткової кількості шлакоутворюючих, на відновлення непідготовлених залізорудних матеріалів, а також зменшення внесення тепла з дуттям (або) споживання його у горні на ендотермічні реакції відновлення НгО. Для компенсації вище перелічених витрат тепла необхідна додаткова кількість палива, спалювання котрого у доменної печі дозволить отримати більшу кількість газів - колошникових, або шахтових і т.д.Additional regulation of iron and slag production is carried out by changing the iron content in the mixture. At the same time, the heat requirement of the process increases due to heat consumption for heating and dissociation reactions of an additional amount of slag-forming, for the recovery of unprepared iron ore materials, as well as a decrease in the introduction of heat with blasting (or) its consumption in the furnace for the endothermic reactions of the recovery of NgO. To compensate for the heat consumption listed above, an additional amount of fuel is needed, the burning of which in the blast furnace will allow to obtain a larger amount of gases - furnace or mine, etc.

Оскільки кокс є одним із самих дорогих компонентів доменної плавки і ресурси його обмежені, то для компенсації вище перелічених витрат тепла у даному передбачуваному винаходу пропонується використати більш дешеве низькокалорійне паливо замість дорогого коксу. Оскільки повний вивід коксу із доменної плавки неможливий внаслідок того, що термомеханічні властивості низькокалорійного палива не задовольняють використанню його у доменної плавки, то розхід коксу для кожної конкретної печі задається на основі досвіду її роботи такої щоб найменша його кількість забезпечувала задовільну газопроникність і дренажну здатність загруженої у піч шихти. Із досвіду роботи доменних печей з використанням низькосортного палива відомо, що була досягнута задовільна їх робота з заміною 50-80 95 коксу низькосортним паливом |ЗІ.Since coke is one of the most expensive components of blast furnace smelting and its resources are limited, in order to compensate for the heat costs listed above, in this proposed invention, it is proposed to use a cheaper low-calorie fuel instead of expensive coke. Since the complete removal of coke from the blast furnace is impossible due to the fact that the thermomechanical properties of low-calorie fuel do not satisfy its use in the blast furnace, the consumption of coke for each specific furnace is set based on the experience of its operation so that the smallest amount ensures satisfactory gas permeability and drainage capacity of the fuel loaded in furnace charge. From the experience of blast furnaces using low-grade fuel, it is known that their satisfactory operation was achieved with the replacement of 50-80 95 coke with low-grade fuel |ZI.

Щоб уникнути погіршення дренажної здатності горна внаслідок незадовільних термомеханічних властивостей низькосортного палива, а також для забезпечення рідко текучості утворюючого в печі шлаку - низькосортне паливо, непідготовлені залізорудні матеріали, а також промислові і(або) побутові відходи необхідно змішувати з промивальними матеріалами і флюсом, і загружати в проміжне кільце з душниками на периферії та осьовій зоні. куди переважно загружаються підготовлені залізорудні матеріали і кокс, відповідно. Загрузка суміші на периферію недоцільна у зв'язку з тим, що неоднорідний хімічний склад компонентів суміші і відповідно температури розм'якшення і плавлення матеріалів приводить до загрози настилеутворювання і внаслідок цього зміни профілю печі. Також недоцільна загрузка суміші у осьову зону. Низька термомеханічна міцність і неоднорідність хімічного складу компонентів суміші приведе до погіршення газопроникності і утворювання непроплавленого об'єму у осьової зоні доменної печі.In order to avoid the deterioration of the drainage capacity of the furnace due to the unsatisfactory thermomechanical properties of low-grade fuel, as well as to ensure the rare fluidity of the slag that forms in the furnace, low-grade fuel, unprepared iron ore materials, as well as industrial and (or) household waste must be mixed with washing materials and flux, and loaded into an intermediate ring with chokes on the periphery and axial zone. where prepared iron ore materials and coke are mainly loaded, respectively. Loading the mixture to the periphery is impractical due to the fact that the heterogeneous chemical composition of the mixture components and, accordingly, the softening and melting temperatures of the materials leads to the threat of layering and, as a result, the furnace profile changes. It is also impractical to load the mixture into the axial zone. Low thermomechanical strength and heterogeneity of the chemical composition of the components of the mixture will lead to the deterioration of gas permeability and the formation of an unmelted volume in the axial zone of the blast furnace.

Приклад здійснення способу.An example of the implementation of the method.

В таблиці приведені показники роботи доменної печі за об'ємом 1360 м3. В базовому періоді піч використовувалась як агрегат для отримання чавуну в звичайному режимі На колошник доменної печі загружалася підготовлена металошихта і кокс, для інтенсифікації процесу спалювання коксу подавалось високотемпературне дуття, збагачене киснем і природним газом. При обмеженій потребі чавуну або в умовах обмеження ресурсів по коксу і (або) підготовленої залізорудної сировини виникає необхідність отримання газу. в кількості не менш колишнього В першому періоді підготовлену металошихту замінили на непідготовлену металошихту з додаванням промислових відходів і заміною половини розходу коксу низькосортним паливом, а також була зменшена температура дуття. У другому періоді замінили 75 95 коксу на низькосортне паливоThe table shows the performance indicators of the blast furnace with a volume of 1360 m3. In the base period, the furnace was used as a unit for obtaining pig iron in normal mode. Prepared metal slag and coke were loaded onto the furnace of the blast furnace, and high-temperature blasts enriched with oxygen and natural gas were supplied to intensify the coke burning process. With a limited need for iron or in conditions of limited resources for coke and (or) prepared iron ore raw materials, there is a need to obtain gas. in the same amount as before. In the first period, the prepared metal charge was replaced by an unprepared metal charge with the addition of industrial waste and replacement of half of the coke consumption with low-grade fuel, and the blowing temperature was also reduced. In the second period, 75-95 percent of coke was replaced with low-grade fuel

Результати роботи доменної печі показали, що при обмеженому виробництві чавуну добова продуктивність газу і шлаку збільшилась. Збільшилась також питома і добова теплотворність газу.The results of blast furnace operation showed that with limited production of iron, the daily productivity of gas and slag increased. The specific and daily calorific value of gas also increased.

Таким чином використання запропонованого способу роботи доменної печі дає можливість в умовах обмеження ресурсів по коксу (або) підготовленої залізнорудної сировини мати достатню кількість висококалорійного технологічного газу, використав при цьому низькосортне паливо, матеріали, що містять в собі вуглець, промислові і побутові відходи, а також збільшити строк служби футеровки неохолодженої частини шахти і колошника печі, що в цілому збільшить строк служби і зменшить витрати на ремонт доменної печі. 1. Єфименко ГГ., Гиммельфарб А.А. Левченко В.Е. Металургія чавуну. Київ, Вища школа, 1981.С. 161-337. 2. Патент США Мо 4381938, МКИ С 21 В 5/06,1983.Thus, the use of the proposed method of operation of the blast furnace makes it possible, in conditions of limited resources for coke (or) prepared iron ore raw materials, to have a sufficient amount of high-calorie process gas, while using low-grade fuel, materials containing carbon, industrial and household waste, as well as increase the service life of the lining of the uncooled part of the mine and the furnace furnace, which will generally increase the service life and reduce the costs of repairing the blast furnace. 1. Efimenko GG, Himmelfarb A.A. Levchenko V.E. Iron metallurgy. Kyiv, Higher School, 1981.S. 161-337. 2. US Patent No. 4381938, MKY C 21 V 5/06, 1983.

З. Павлов М. А Металургія чавуну, частина 3. Москва, Металургіздат, 1947. 296 с.Z. Pavlov M. A Iron metallurgy, part 3. Moscow, Metalurgizdat, 1947. 296 p.

Показники роботи доменної печі М-:1360м"Performance indicators of blast furnace M-:1360m"

Розходи ІExpenses I

Агпомерат, кг/т 1182 - -Agpomerate, kg/t 1182 - -

Окатиши, кг/т 507 - -Pellets, kg/t 507 - -

Ее-руда, кг/т . - 1302 1225Ee-ore, kg/t. - 1302 1225

Вапняк, кг/т 31 - . -Limestone, kg/t 31 - . -

Конверторний шлак, кг/т 217 1376 1373Converter slag, kg/t 217 1376 1373

Кокс, кг/т 480 240 120Coke, kg/t 480 240 120

Пісне вугілля, кг/т - 729 887Lean coal, kg/t - 729,887

Природний газ, мот 103 - -Natural gas, type 103 - -

Вміст кисню в дутті, о 21,7 21 21Oxygen content in smoke, at 21.7 21 21

Температура дуття, "С 1100 700 750Blowing temperature, "С 1100 700 750

Вологість дуття, Чо 1 1 1,5 ІBlow moisture, Cho 1 1 1.5 I

Теоретична температура 1894 1998 1999 горіння, "СTheoretical temperature of combustion 1894 1998 1999, "S

Величина прямого 0,35 0,45 0,5 відновлення, НаThe amount of direct 0.35 0.45 0.5 recovery, Na

Середньодобове вироб- 1667 1250 1000 ництво чавуну, т/добAverage daily iron production 1667 1250 1000, t/day

Вихід шлаку, кг/т 400 1290 1350Slag yield, kg/t 400 1290 1350

Основність шлаку 125 1,25 1,25Basicity of slag 125 1.25 1.25

Виробництво шлаку за 666,8 1612 1350 добу, т/добProduction of slag per 666.8 1612 1350 day, t/day

Вихід газу, м'/тї 2027 3347 3420Gas output, cubic meters 2027 3347 3420

Середньодобове 3379009 4183750 3420000 виробництво газу, м'/добAverage daily 3379009 4183750 3420000 gas production, m'/day

Продовження таблиціContinuation of Table

Показники Базовий період 1-й експер. період 2-й експер. періодIndicators Base period 1st exper. period of the 2nd exper. period

Питома теплотвор- 3999 4102 4315,7 ність, кДж/м?Specific heat 3999 4102 4315.7, kJ/m?

Теплотворність газу 13,51 172 14,76 за добу, гДжCalorific value of gas 13.51 172 14.76 per day, gJ

Склад газу: со; 13,96 9,0 7,6 со 25,16 30,5 32,0Gas composition: so; 13.96 9.0 7.6 so 25.16 30.5 32.0

Не 7,55 2.17 2,42No 7.55 2.17 2.42

Claims (1)

Спосіб роботи доменної печі, який включає завантаження на колошник коксу, залізорудних, флюсуючих і матеріалів, що містять в собі вуглець, подачу у горн комбінованого дуття, регулювання виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу, який відрізняється тим, що переведення роботи доменної печі з виробництва чавуну, шлаку і колошникового газу на переважне виробництво колошникового газу і шлаку при зниженні виробництва чавуну, здійснюють шляхом часткової або повної заміни підготовлених залізорудних матеріалів на суміш непідготовлених залізорудних матеріалів, промислових і(або) побутових відходів, флюсу, промивальних матеріалів з низькосортним паливом і(або) матеріалами, що містять в собі вуглець, при мінімально допустимій витраті коксу, а також шляхом зміни параметрів комбінованого дуття - зниженням його температури (або) збільшенням в ньому Нг2О, при цьому суміш непідготовлених залізорудних матеріалів, промислових і(або) побутових відходів, флюсу, промивальних матеріалів з низькосортним паливом і(або) матеріалами, що містять в собі вуглець, завантажують в проміжне кільце між периферією і центром колошника доменної печі.The method of operation of a blast furnace, which includes loading coke, iron ore, fluxing materials and materials containing carbon into the blast furnace, feeding the combined blast furnace into the blast furnace, regulating the production of pig iron, slag and blast furnace gas, which is characterized by the fact that the transfer of the operation of the blast furnace from the production iron ore, slag and blast furnace gas for the predominant production of blast furnace gas and slag in the event of a reduction in iron ore production, carried out by partial or complete replacement of prepared iron ore materials with a mixture of unprepared iron ore materials, industrial and (or) household waste, flux, washing materials with low-grade fuel and ( or) materials containing carbon, with the minimum permissible consumption of coke, as well as by changing the parameters of the combined blasting - by lowering its temperature (or) increasing the amount of Н2О in it, at the same time, a mixture of unprepared iron ore materials, industrial and (or) household waste, flux, washing materials with low grade fuel and (or) materials containing carbon are loaded into the intermediate ring between the periphery and the center of the blast furnace furnace.