Назначение флюсов, требования, предъявляемые к известнякам

Обязательным компонентом доменной шихты или шихты для производства агломерата и окатышей, являются флюсы. Основное назначение их заключается в снижении температур плавления оксидов пустой породы и золы кокса. Каждый из этих оксидов в отдельности обладает значительно более высокой температурой плавления, чем средние температуры в горне доменной печи (1400-1500ºС), которые составляют (ºC): SiO₂ – 1728; Al₂O₃ – 2040; CaO – 2570; MgO – 2800.

Кроме того, добавкой флюсов корректируют химический состав доменного шлака, придавая ему необходимые физико-химические свойства, обеспечивающие увеличение или, наоборот, уменьшение степени перехода в чугун того или иного элемента (кремния, марганца, серы и др.), т.е. получение чугуна заданного химического состава и высокого качества.

В зависимости от состава вносимой в печь пустой породы флюсы бывают основные, кислые и глиноземистые. Для выбора флюса используют закономерность, согласно которой при добавке к данному оксиду оксида с противоположными химическими свойствами температура плавления системы (смеси) существенно снижается. Так как в подавляющем большинстве случаев пустая порода руд представлена кислыми оксидами, главным образом – кремнеземом, то наиболее распространенными являются основные флюсы, в качестве которых используют известняк (минерал кальцит – CaCO₃) и реже – доломитизированный известняк, представляющий изоморфную смесь кальцита и доломита (CaCO₃ ∙ MgCO₃). Чистый кальцит содержит 56 % CaO и 44 % CO₂.

Кальцит в чистом виде в природе не встречается. Флюсовые известняки кроме основного минерала всегда содержат некоторое количество (от 1 до 5 %) кислых оксидов (SiO₂+Al₂O₃), так называемого нерастворимого остатка (R). Поэтому часть окиси кальция известняка будет израсходована на ошлаковывание нерастворимого остатка, содержащегося в самом флюсе, и только остальное количество CaO пойдет на ошлаковывание кислых оксидов пустой породы рудных материалов и золы кокса. Поэтому каждый дополнительный процент содержания нерастворимого остатка в известняке резко снижает его качество (металлургическую ценность).

Важнейшей технической характеристикой, определяющей качество флюсового известняка, является так называемая его флюсующая способность (RО_св). количественно она может быть выражена с помощью формулы:

RO_св = (CaO+MgO) – R∙B,

где CaO, MgO, R – содержание в известняке, соответственно, оксидов кальция, магния и нерастворимого остатка, в %;

B – основность доменного шлака (CaO+MgO): (SiO₂+Al₂O₃), которая составляет 0,9 ¸ 1,4.

Например, при содержании в известняке CaO = 51,5 %, MgO = 1,5 %; SiO₂ = 2,1 %; Al₂O₃ = 0,7 % и основности шлака B = 1,05:

RО_св = (51,5 + 1,5) – (2,1 + 0,7) 1,05 = 50,06 %.

Вредными примесями известняка являются сера и фосфор. Содержание серы в известняках обычно низкое, и она удаляется в процессах окускования и доменной плавки. Фосфор полностью переходит в чугун, и поэтому более нежелателен. Техническими условиями предельное содержание фосфора определяется в 0,01 % для обычного и 0,005 % для малофосфористого известняка. Применение доломитизированного известняка вызывается необходимостью повысить в шлаке содержание MgO до 6-8 %, что увеличивает его подвижность и устойчивость физико-химических свойств при изменении температуры и состава.

Известняк является прочным плотным материалом, который вполне пригоден для загрузки в доменную печь после отсева мелких фракций. Производство офлюсованного агломерата и окатышей резко изменило требования к физическим свойствам флюса и позволило использовать непрочные, дробящиеся, мелкие материалы. Поэтому в качестве флюса агломерационной шихты и шихты для производства окатышей стали применяется известняк – ракушечник, отсевы обычного известняка.

Требования к известнякам устанавливают нижние пределы содержания CaO и MgO, верхние пределы содержания нерастворимого остатка, фосфора и серы, а также размер кусков (для доменного флюса). Для известняков, загружаемых в доменную печь, устанавливают верхний и нижний пределы размеров кусков. Верхний размер ограничивается 80 мм (редко до 130 мм), а нижний – 25 мм. Известняки, поставляемые на фабрики окускования должны иметь крупность 25-0 мм, так как они все равно подвергаются дроблению до 3-0 мм для производства агломерата и 0,1-0 мм – для производства офлюсованных окатышей.

Дата добавления: 2015-07-21