Влияние свойств и количества шлаков на десульфурацию чугуна

Кроме удаления пустой породы из железорудных материа­лов шлак в доменной печи выполняет не менее важную функ­цию по десульфурации чугуна. Основная масса серы поступает в печь с коксом, а также с железорудными материалами и флю­сами [5].

В коксе сера представлена органическими соединениями ти­па C_nS_m и в виде сульфидов FeS в золе кокса. В офлюсованных агломератах сера находится в виде сульфида (CaS), а в окаты­шах в виде сульфата кальция и магния (CaS0₄ и MgS0₄).

Коэффициент распреде­ления серы L_s зависит от основности и вязкости шлака. Следу­ет добавить сюда и зависимость [S] от количества шлака:

(1.32)

,

где — количество серы, оставшейся в печи, кг/100 кг чугу­на; n — относительное количество шлака; [S]— количество серы в чугуне.

Из формулы следует, что содержание серы в чугуне за­висит от коэффициента распределения серы и количества шла­ка. Если количество шлака уменьшается, то [S] должно возрас­тать. На практике этого не происходит, потому что уменьшает­ся расход кокса, а следовательно, и количество остаточной серы в печи. Снижение количества серы в чугуне [S], уменьшение количества шлака улучшают условия диффузии серы в шлаке, что приводит к возрастаниюL_s. Отрицательное значение сни­жения количества шлака на содержание серы в чугуне проявля­ется при выходе шлака менее 300 кг/т чугуна. Однако и в этом случае фактический коэффициент распределения серы не дос­тигает равновесных его значений.

В опускающихся на колошнике агломерате и флюсе содержание серы увели­чивается за счет поглощения ее из газовой фазы. Значительное снижение поглощения серы агломератом в шахте печи связано с активным ходом науглероживания железа в этой области. С переходом в жидкое состояние металла увеличивается погло­щение им серы. При прохождении капель чугуна через слой шлака в горне резко возрастает поверхность соприкосновения FeS с СаО в шлаке, и процесс идет в обратном направлении — происходит десульфурация чугуна. К моменту прихода кусков кокса в фурменную зону из него удаляется при­мерно половина серы. Остальная сера кокса газифицируется при сгорании кокса, т.е. максимальное перерас­пределение серы между шихтой и продуктами плавки происхо­дит в нижней части печи. Исследования подтвердили, что мак­симальная концентрация серы образуется в горновом газе по­сле завершения процессов горения кокса.

В колошниковом газе, покидающем доменную печь, обнару­живают серу в виде S0₂, H₂S и элементарной серы. Количество удаляемой с газами серы зависит от температурных условий плавки. При плавке передельных чугунов с газами удаляется 2—5 % S, литейных — 10—15 % S, а при выплавке ферросплавов удаляется с газами до 40—50 % серы.

Влияние основности шлака и наличие в нем магнезии и А1₂0₃ учитывается при определении коэффициента распреде­ления серы L_s в формуле:

(1.33)

,

где х=(СаО + MgO + Mn0)/Si0₂; А1₂0₃ - содержание глинозе­ма в шлаке, % (по массе); 1450 °С — температура шлака, при ко­торой действителен расчет.

(1.34)

Для других температур (t_m, °С) результат, найденный по фор­муле, умножают на температурный коэффициент n|:

.

Величина достижения степени равновесия по сере иL_s рез­ко снижаются с увеличением содержания FeO в шлаке. Так, на­пример, при содержании FeO в шлаке 0,2 % степень равновесия по сере составляет 80 %, при 0,3 % FeO_m — 65 % и при 0,5 FeO_m — 40,5 %[4]. (Изменение коэффициента распределения серы по методу Тарасова В.П.: ). Поэтому при выплавке передельных чугунов содержа­ние FeO в шлаке ограничивается до 0,3 %.

Дата добавления: 2015-07-15