Контрольная работа: Щелочная агрессия в доменной плавке
Практические исследования, проведенные на доменных печи ОАО «ММК», показывают, что масса циркулирующих веществ в десятки и сотни раз превосходит количество их в шихте. Поэтому при восстановлении в нижней части печи источником высокой концентрации паров этих веществ является именно циркулирующая масса. Зависимость формирования этой массы от режима работы печи определяет то, что пределы поступления щелочей в доменные печи (2,5-7,5 кг/т- ч) отличаются весьма значительно [9]. В доменные печи ОАО «ММК» щелочи поступает в количестве 6-7 кг/т- ч.
По мнению сотрудников ММК, в условиях работы доменного цеха комбината существуют резервы для снижения вредного воздействия щелочей на доменный процесс и состояние доменных печей. Это проведение мероприятий по эпизодическому удалению щелочей со шлаком, но, прежде всего, поиск возможности удаления их через колошник путем разрушения циркуляционных контуров [8].
В качестве базовых операций при разработке технологии удаления щелочей через колошник были выбраны технологии «сухой выдувки», применяющейся в доменном цехе для удаления цинка. С этой целью был проведен ряд опытно-промышленных испытаний, целью которых была оценка эффективности технологии применительно к щелочам и оптимизация ее для максимально возможного удаления щелочей через колошник.
Испытывались различные варианты технологии: без опускания уровня засыпи шихты с формированием буферного слоя шихты при различном количестве фракционированного шлакового щебня и с опусканием уровня на различную глубину, с восстановлением рабочего положения уровня загрузки нормальной шихты или материалов буферного слоя. Новым элементом при опускании уровня засыпи является охлаждение колошникового газа водой, необходимое для обеспечения повышенной температуры газа на выходе из слоя.
При проведении мероприятий каждый раз отбирались пробы шламовой воды с целью оценки динамики и количества выходящих из печи щелочей.
Естественно при использовании различных вариантов технологии степень удаления щелочей из доменной печи также была неодинаковой. К тому же, степень удаления щелочей определялась и индивидуальным режимом работы доменных печей [9].
Первые испытания были проведены на доменной печи №8 в июне 2001 г. Выполнение комплекса операций как по регламенту, так и по поддержанию параметров работы печи, было нормальным. Отбор проб шламов проводился через каждые 10 минут в течение 3-х часов, что оказалось недостаточным. Содержание щелочей определялось как в твердой взвеси, так и в шламовой воде. Были получены положительные результаты.
Положительные результаты - увеличение выхода щелочей через колошник - были получены и при проведении дальнейших испытаний.
При использовании технологии без опускания уровня засыпи, только за счет увеличения размера межкусковых пустот, содержание щелочей в твердой взвеси увеличивалось в среднем: натрия - в 2,5-3,0 и калия - в 4,0-5,0 раза. Максимум увеличения суммарного выхода щело чей достигал несколько десятков раз. Так, например, на доменной печи №10 количество щелочей в твердой взвеси увеличилось почти в 10 раз, в то время как в воде растворилось больше только в 2 раза.
Влияние режима работы доменной печи на выход щелочей наиболее характерно проявился на доменной печи № 4, когда увеличение выхода щелочей было более значительным - до 0,9 % в шламовой воде и до 9,9 % в твердой взвеси даже без опускания уровня засыпи. Выход их увеличивался при использовании вариантов технологий с опусканием уровня.
В полученных данных отразилось различие свойств калия и натрия, качественно проявляющееся независимо от варианта применяемо, технологии: остаточное количество щелочей в твердой взвеси увеличивалось до 4-5 раз, в то время как их количество, растворившееся в воде увеличивалось в десятки раз, особенно количество калия.
Результаты исследований позволяют предполагать, что в столбе шихты натрий и его соединения вряд ли образуют ярко выраженные контуры циркуляции. Если они и образуются, то менее массивные, чем контуры калия и располагаются ниже его контуров.
В пользу этих соображений говорит то, что, при примерно разном приходе щелочей с шихтой, выход натрия через колошник в большинстве определений заметно превышает выход калия (содержание в воде газоочистки и твердой взвеси шлама) [8].
Здесь проявляются два установленных фактора:
- более слабая способность натрия проникать в щели и полости огнеупорной футеровки при высоких температурах (10000С и выше), когда натрий не может образовывать какие-либо соединения. Эта способность, видимо, проявляется и при относительно низких температурах, когда натрий может создавать цианиды и карбонаты. Меньшее осаждение натрия в порах кусков шихты должно приводить к большему его выходу с колошниковым газом;
- способность натрия в меньшей мере оседать в огнеупорной футеровке, накапливаться в нижней части доменной печи из-за слаборазвитых нисходящих ветвей циркуляции. Этим, видимо, можно объяснить тот факт, что также в большинстве измерений его содержание в шлаках было меньше, чем содержание калия. Об этом говорят также установленные экспериментально факты меньшего содержания натрия в слоях шихты в нижней части шахты и распаре.
Подобные данные в литературе до сих пор слабо комментированы, особенно с позиции циркуляции веществ в рабочем пространстве доменной печи. Например, не было никакого объяснения тому, что невязка балансов натрия в большинстве случаев меньше невязки ба?