VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Боковая подача дутья, осуществленная еще в вертикальных конвертерах, а затем сохраненная в горизонтальных, предопределила зональный характер физико-химических процессов, протекающих в конвертерной ванне. Эта особенность отчетливо обнаруживается по чисто эксплуатационным признакам: ускоренному износу кладки фурменного пояса, контактирующей с зоной активных окислительных процессов [1].

При конвертировании бедных никелевых штейнов, являющихся продуктом восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, в наибольшей степени проявляется разрушительное действие высокотемпературного окислительного факела. Крайне малый срок службы фурменного пояса никелевых конвертеров обуславливает повышенный расход дорогостоящих огнеупоров, продолжительные простои конвертеров на ремонтах и соответственно – трудовые затраты на выполнение ремонтов.

Годовая производительность конвертера по файнштейну никелевого или медноникелевого может быть оценена по обобщенной формуле, предложенной проф. Л.М. Шалыгиным [2]:

(1)

где: М₁ – содержание Cu+Ni в исходном штейне, %

М₂ - – содержание Cu+Ni, в файнштейне, %

d - содержание FeSв штейне, %

e - содержание Fe_мет в штейне, %

n - коэффициент распределения кислорода между FeO и Fe₃O₄ (при n=1 образуется только FeO)

 - степень окисления FeS

n_ф – число работающих фурм

 - коэффициент аэродинамики фурменной системы

p – давление на коллекторе, кг/см²

k_д – коэффициент использования конвертера под дутьем

q – доля кислорода в дутья

N – число суток работы конвертера под дутьем.

Как видно, при прочих равных условиях годовая производительность конвертера зависит от произведения qN.

Расчеты температуры «факельной зоны» выполнены для пониженной концентрации кислорода, что может быть осуществлено добавлением к воздушному дутью азота, являющегося вторичным продуктом кислородных станций. Для оценки теплового состояния «факельной зоны», определяющей условия службы огнеупоров, составлено уравнение ее теплового баланса (2):

(2)

где:

Условные обозначения, содержание в штейне, %: Ni_3S2 - a;Cu₂S – b; CoS – c; FeS – d; Ni – k; Fe – e; Fe₃O₄ – f; -температура штейна, ⁰С; - температура дутья, ⁰С; q – доля кислорода в дутье, доли ед.

Расчеты значений температуры факельной зоны для типовых штейнов при различной концентрации кислорода в дутье в системе MathCad приведены на рис.2 – рис.5

Рис.2. Расчетные значения температуры факельной зоны для медного штейна (30% Cu).

Рис.3. Расчетные значения температуры факельной зоны для медноникелевого штейна (19,5% Cu+Ni).

Рис.4. Расчетные значения температуры факельной зоны для никелевого штейна (14% Ni).

Рис.5. Расчетные значения температуры факельной зоны для типовых штейнов.

Расчеты необходимых массовых долей для типовых штейнов приводятся на рис.6– рис.7.

Рис.6. Расчет необходимых массовых долей для типовых штейнов в MS Excel.

Рис.7. Расчет необходимых массовых долей для типовых штейнов в MS Excel (режим отображения формул).

Расчет минерального состава никелевого штейна

Рис.8 Вычисление элементарного состава Ni, Cu, Co, Fe, O, S (%) в MS Excel.

Рис.9 Вычисление элементарного состава Ni, Cu, Co, Fe, O, S (%) в MS Excel (режим отображения формул)

Высокая степень использования кислорода упрощает управление составом штейна и соотношением количеств подаваемого через фурму кислорода и загружаемых за то же время концентратов. Состав штейна можно регулировать в широком диапазоне, поэтому температура факельной зоны может быть различной.

Расчеты показали, что снижение концентрации кислорода до 17-18%, приводит, естественно, к уменьшению производительности во времени дутья, но может быть компенсировано увеличением число суток работы конвертера под дутьем за счет удлинения до 35-45 суток срока службы фурменного пояса в результате снижения температуры факела.

Библиографические ссылки

1. Диамидовский Д.А., Шалыгин Л.М., Гальнбек А.А., Южанинов И.А. Расчеты пиропроцессов и печей цветной мталлургии. – М.: Металлургиздат, 1963

2. Шалыгин Л.М., Коновалов Г.В., Косовцева Т.Р. От изобретения Генри Бессемера до комплексного решения проблем конвертерного передела // СПб: Сб. материалов Междун. Промышленного конгресса «Петербургская техническая ярмарка - 2006». ГУП Изд. дом «Руда и металлы, 2006

3. Шалыгин Л.М., Коновалов Г.В., Косовцева Т.Р. Условия подачи дутья в расплавы и разработка средств интенсификации дутьевого режима / СПб.: Записки горного института.т.169, 2006

 

8

 

Код для цитирования: Скопировать