لنتحدث عن دور فحم الكوك في عملية الفرن العالي. دعونا نلقي نظرة فاحصة على جوهر هذا الإنتاج المعدني.
اليوم ، يتم تصنيع الحديد والصلب باستخدام عملية الفرن العالي ، حيث يعتبر الفرن مكونًا مهمًا.
تفاصيل الوحدة
ضع في اعتبارك ميزات الجهاز والغرض منه. ترتبط العمليات الرئيسية للفرن العالي بصهر فحم الكوك. إنها مادة مسامية يتم تلبيدها من كتلة من الكربون يتم الحصول عليها عن طريق تكليس الفحم دون وجود الأكسجين في الغلاف الجوي.
الفرن العالي هو وحدة قوية وعالية الأداء ، حيث يتم استهلاك قدر كبير من التفجير والشحن.
تحميل المواد الخام
يتطلب فرن الصهر الحديث بقاء المواد فيه لمدة 4-6 ساعات ، والمواد الغازية - 3-12 ثانية. إذا تم توزيع الغازات بالكامل على المقطع العرضيالأفران ، يمكنك الاعتماد على معدلات ذوبان عالية ، وإنتاج الحديد جار. تتضمن عملية فرن الانفجار مراعاة حركة الغازات عبر مناطق ذات مقاومة شحن أقل. لذلك ، عندما يتم تحميله في الفرن ، يتم إجراء الضبط وإعادة توزيع فحم الكوك والتلبيد فوق المقطع العرضي للفرن بحيث يختلفان في نفاذية الغاز. خلاف ذلك ، ستغادر نسبة أكبر من الغازات الفرن بدرجة حرارة كبيرة ، مما سيؤثر سلبًا على استخدام الطاقة الحرارية ، ولن تكون عملية الفرن العالي فعالة بالكامل.
في تلك المناطق التي تتمتع بمقاومة عالية ، سوف يمر خليط الغاز بتسخين طفيف ، وستكون هناك حاجة إلى حرارة إضافية في الجزء السفلي من الفرن ، ونتيجة لذلك ، سيزداد استهلاك المواد الخام بشكل كبير.
ما الميزات الأخرى المهمة التي يجب مراعاتها عند التنزيل؟ عملية الفرن العالي لإنتاج الحديد الخام هي عملية إنتاج كثيفة الاستخدام للطاقة. هذا هو السبب في استخدام طبقة من التكتل الأقل نفاذية للغاز بالقرب من جدران الفرن ، ويتم زيادة طبقة فحم الكوك في المركز ، مما يؤدي إلى إعادة توزيع تدفق الغاز إلى المركز. المواد متباعدة بالتساوي حول المحيط.
يتم تحميل الشحنة في أجزاء منفصلة - الأعلاف. يتكون جزء واحد من عدة قطع ، جزء خام (تكتل) ، فحم الكوك. يتم تحديد نسبة المكونات الأصلية من قبل الخبراء.
تسمح عملية الفرن العالي بالتغذية المشتركة للمواد الخام ، حيث يتم جمع فحم الكوك والتلبيد على مخروط كبير ثم تحميلها في الفرن.
تعديل توزيع الدُفعات
يتم التحكم في توزيع فحم الكوك والتكتل فوق المقطع العرضي للقمم بالطرق التالية:
- تغيير ترتيب المواد الخام على المخروط الكبير ؛
- يخدم التقسيم والتقسيم تطبيق
- لوحات متحركة مثبتة بالقرب من جدران الجزء العلوي
تتضمن عملية الفرن العالي مراعاة بعض الانتظام في إدخال المواد السائبة:
- وضع المواد الخام المتساقطة من مخروط كبير على قمة مع ارتفاع - مشط ؛
- عند قمة الشحنة (عند نقطة السقوط) ، تتراكم الغرامات ، وتتدحرج القطع الكبيرة إلى أسفل القمة ، وبالتالي ، في هذه المنطقة ، تكون نفاذية الغاز للشحنة أكبر ؛
- تتأثر القمة بمستوى الردم في الأعلى ، وكذلك المسافة مع مخروط كبير ؛
- المخروط الكبير لا ينزل تمامًا ، لذلك تصل القطع الصغيرة من فحم الكوك إلى المحيط.
يستقبل مركز الفرن بشكل رئيسي المواد من قواطع التغذية ، والتي كانت آخر مرة يتم تحميلها في المخروط الكبير. إذا قمت بتغيير ترتيب التحميل ، يمكنك تحقيق إعادة توزيع المواد عبر المقطع العرضي للأعلى.
للتحكم في عملية توزيع الشحنة المستخدمة على حجم الفرن ، يتم استخدام جهازين مخروطي الشكل. في الآونة الأخيرة ، تم تجهيز بعض الأفران العالية بألواح متحركة بالقرب من جدران الجزء العلوي ، مما يسمح لك بتغيير زاوية الميل ، وتحريكها على مستوى أفقي.
تنعكس قطع الشحنة التي تقع على الألواح منها ، مما يسمح لك بتوجيه المواد الخام إلى مناطق معينة من القمة.
خيارات الموقدلا تفتق
في الأفران التي لا تحتوي على جهاز تحميل مخروطي ، يتم تحميل المواد الخام من خلال اثنين من قواديس السد التي تفتح بالتناوب. يتم تسليم المواد الخام إليهم بواسطة سيور ناقلة مائلة ، حيث يوجد فحم الكوك والتلبيد على فترات زمنية واضحة. يأتي جزء واحد من الحزام إلى قبو واحد ، ثم يتم تفريغه في الجزء العلوي من الفرن على طول صينية مائلة دوارة. خلال فترة التفريغ يقومون بعمل حوالي عشر ثورات كاملة حول المحور المركزي الثابت.
تحميل دورة
من المعتاد أن نسميها عددًا متكررًا من دفعات مواد الشحن. يتم تحديد الجزء الأقصى من خلال حجم قادوس قفل آلية الشحن. يمكن أن يكون عدد الحصص في دورة واحدة من 5 إلى 14. كيف يتم الحصول على منتجات عملية الفرن العالي بالكامل؟ للإجابة على هذا السؤال ، دعنا نلقي نظرة فاحصة على جوهر العملية. مع زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الخليط ، تساهم درجة الحرارة المنخفضة في اكتمال التبادل الحراري والعمليات الكيميائية في فرن الصهر. لكي يعمل الجهاز اقتصاديًا ومكثفًا ، يجب تقليل المحتوى الكمي لثاني أكسيد الكربون على طول المحور وعلى أطراف الفرن ، وعلى ارتفاع متر واحد أو مترين من الجدران - زيادة.
يتم التحكم في درجة الحرارة في الأفران الجديدة عن طريق إدخال مجسات من خلال فتحات في الغلاف. إلزامي لجميع العمليات هو التحكم في مستوى الملء في الأعلى.
من بين الابتكارات استخدام طرق قياس مستوى عدم الاتصال بناءً على قراءات أجهزة استشعار الميكروويف والأشعة تحت الحمراء.
ميزات توزيع درجة الحرارة
بالإضافة إلى الحرارة الناتجة عن الانفجار الساخن ، كمصدر رئيسي للحرارة لغازات التسخين والشحن ، وإجراء الاسترداد والتعويض عن فقد الحرارة ، من الممكن تعويض الخسائر بالحرارة التي يتم إطلاقها أثناء احتراق الوقود في الجزء العلوي من الموقد. عندما تتحرك المنتجات الغازية لأعلى من الموقد ، تنخفض الحرارة إلى المواد الباردة المشحونة ، ويحدث التبادل الحراري. تشرح عملية مماثلة انخفاض درجة الحرارة من 1400 إلى 200 درجة عند مخرج أعلى الفرن.
إزالة الرطوبة الزائدة
لنأخذ في الاعتبار العمليات الفيزيائية والكيميائية الرئيسية في الفرن العالي. في الشحنة ، التي يتم تحميلها في فرن الصهر ، توجد رطوبة استرطابية. على سبيل المثال ، في تكوين فحم الكوك ، يمكن أن يصل محتواه إلى خمسة بالمائة. تتبخر الرطوبة بسرعة في الأعلى ، لذا يلزم تسخين إضافي لإزالتها.
تظهر رطوبة الهيدرات عند تحميل خام الحديد البني والكاولين في فرن الصهر. لحل مشكلة إنتاج الحديد الحديث ، لا يتم استخدام هذه الخامات عمليًا كمواد خام.
عمليات تحلل الكربونات
أملاح حمض الكربونيك يمكن أن تدخل الفرن العالي. أثناء تسخينها ، تتحلل إلى أكاسيد الكالسيوم والكربون ، ويصاحب العملية إطلاق كمية كافية من الطاقة.
في الآونة الأخيرة ، لم يتم تحميل أي خام تقريبًا في أفران الصهر. ما هو دور التدفقات في عملية الفرن العالي؟ تزيد من فعاليتهاتسمح لخفض تكاليف الإنتاج. بفضل استخدام اللبيدات المتدفقة ، يمكن أن تؤدي الإزالة الكاملة للحجر الجيري من شحنة فرن الصهر إلى توفير كبير في فحم الكوك. يتم توفير عملية تحلل الحجر الجيري أثناء التكتل عن طريق احتراق وقود منخفض الدرجة.
استعادة الحديد
يتم إدخال الحديد في الفرن العالي على شكل أكاسيد. الهدف الرئيسي من العملية هو تعظيم استخراج الحديد من الأكاسيد عن طريق الاختزال. جوهر العملية هو إزالة الأكسجين والكربون وأول أكسيد الكربون والهيدروجين المستخدمة لهذا الغرض. يسمى الاختزال بالكربون عملية مباشرة ، ويسمى التفاعل مع المواد الغازية تفاعلًا غير مباشر. ما هي سماتها المميزة؟ في التفاعل المباشر ، يتم استهلاك الكربون ، ونتيجة لذلك يتم تقليل كميته بشكل كبير. النوع الثاني من اختزال أكاسيد الحديد يتطلب كمية زائدة من الهيدروجين.
تنتج العملية الحديد الصلب. درجة الاسترداد في الحديد الزهر 99.8٪. وهكذا ، يتحول فقط 0.2-1٪ إلى خبث.
صهر الحديد الزهر المنغنيز
في عملية صهر الحديد الزهر المعاد تصنيعه ، يدخل المنجنيز إلى الفرن العالي في شكل تكتل. في بعض الكميات ، تساهم خامات المنغنيز على شكل سيليكات المنغنيز في إنتاج الحديد الزهر المنغنيز.
يحدث التعافي من أكاسيد المنغنيز على مراحل. لإكمال العملية ، يجب ضبط درجات حرارة عالية في الفرن. عملية صهر الحديد الزهر مصحوبةالحد من المنجنيز فقط بنسبة 55-65٪. في الوقت الحاضر ، بسبب ندرة خامات المنغنيز والمنغنيز ، تم استخدام كمية صغيرة من حديد الزهر المنغنيز في السلسلة التكنولوجية. عند التبديل إلى مكواة الزهر منخفضة المنغنيز ، من الممكن ليس فقط توفير المنجنيز نفسه ، ولكن أيضًا فحم الكوك ، نظرًا لأن استهلاكه للتقليل المباشر للمعدن سينخفض.
الخلاصة
عملية الفرن العالي هي إحدى الطرق الرئيسية لصهر الحديد والصلب. اعتمادًا على المكونات التي يتم إدخالها في الخليط الأولي ، يتم حاليًا الحصول على أنواع مختلفة من المنتج النهائي. من بين مجالات تطبيق الحديد الزهر والصلب الناتج ، نخص بالذكر: الهندسة الميكانيكية ، والصناعات الكيماوية ، والطب ، وصنع الأدوات.
