Содержание
Введение
. Общая часть
.1 Восстановление железа газовыми восстановителями
.2 Характеристика сырья используемого в процессе ХИЛ III
.3 Характеристика основного оборудования процесса ХИЛ III
.4 Технология восстановления железа в процессе ХИЛ III
.5 Технология получения восстановительного газа в процессе
ХИЛ III
. Расчетная часть
.1 Газораспределение в шахтной печи металлизации
.2 Расчет баланса твердых веществ в процессе металлизации
.3 Определение расхода восстановительного газа
.4 Расчет состава колошникового газа
.5 Расчет времени пребывания окатышей в конусной части реактора
.6 Расчет материального баланса процесса металлизации в процессе ХИЛ III
. Организационно технологическая часть
.1 Организационно управленческая характеристика Лебединского горно-обогатительного комбината
.2 Организационно-управленческая характеристика цеха ГБЖ1
3.3 Оценка эффективности деятельности ОАО «Лебединский ГОК»
. Экономическая часть
4.1 Расчет тарифного фонда оплаты труда цеха ГБЖ 1
4.2 Расчет затрат по статьям себестоимости 1 тонны металлизованных окатышей с содержанием железа 66,77
. Охрана труда и окружающей среды
.1 Общие требования техники безопасности для работников ОАО «ЛебединскийГОК»
5.2 Действие теплового излучения на организм человека и защита от него
.3 Охрана труда женщин
Заключение
Список использованных источников
Введение
Важный параметр для процесса восстановления - подбор шихтовых материалов, подходящих для обработки в печи. Это требует оценки химических и физических характеристик сырья. Необходимо учитывать восстановимость, газопроницаемость и склонность шихты к разрушению.
Прочность металлизованного продукта зависит почти полностью от характеристик подаваемой шихты. При работе на окисленных окатышах прочность металлизованного продукта связана с прочностью окисленного сырья. При работе на кусковой руде, напротив, не прослеживается подобная связь. Некоторые очень прочные руды дают слабый металлизованый продукт. Каждая руда должна быть оценена с точки зрения прочности готового продукта.
Химический состав шихты также очень важен, так как примеси и пустая
порода переходят из шихтовых материалов в металлизованый продукт Высокое
содержание пустой породы увеличивает расход электроэнергии и огнеупоров в
сталелитейном переделе. Таким образом, на качество и стоимость металлизованного
продукта и пригодность его для дальнейшей обработки непосредственно влияет
химический состав шихты. Известь, магнезия и окись титана влияют на
восстановимость окиси железа и, следовательно, могут снизить степень
металлизации Большинство производителей стали имеет определенные ограничения
максимального количества серы, фосфора и ванадия в металлизованом продукте.
1. Общая часть
1.1 Восстановление железа газовыми восстановителями
Процесс восстановления железа из оксидов по принципу Байкова о последовательности превращений протекает ступенчато путем последовательного перехода от высших оксидов к низшим по схеме
Fe203 → Fe304 → FeO → Fe (выше 570°C) или Fe203 → Fe304 → Fe (ниже 570°C).
Исходя из вида газообразного продукта восстановления, по аналогии с доменной плавкой различают прямое и непрямое (косвенное) восстановление. Восстановление, в ходе которого продуктом является СО, называют прямым, а восстановление, в ходе которого образуются С02 или Н20, - косвенным. С этой точки зрения реакцию С02 + С = = 2СО можно также рассматривать как прямое восстановление (если углекислота не является продуктом диссоциации карбонатов).
Реакция является удобной схемой для объяснения механизма прямого восстановления. Действительно, трудно представить протекание суммарной реакции прямого восстановления в изображенном виде. В этом случае (реакция в твердой фазе) следовало бы считаться с невозможностью протекания реакции в большем объеме из-за малой протяженности контактных поверхностей оксидов железа и углерода. В действительности же эта реакция при высоких температурах проявляется достаточно сильно, что свидетельствует о том, что кислород от оксида отделяется газом (СО или Н2).
Однако механизм прямого восстановления в достаточной мере еще не расшифрован. Обычно принимают (в согласии с экспериментальными данными), что косвенное восстановление соответствует умеренным температурам (до 900-1000 °С), а прямое - высоким.
Выше рассмотрены особенности прямого восстановления при отсутствии
твердых растворов. Появление твердых растворов изменяет реакцию в том смысле,
что частично вместо чистого углерода появляется связанный или растворенный в
железе углерод.
1.2 Характеристика сырья используемого в процессе ХИЛ III
В качестве сырья в процессе ХИЛ III используют железорудные окатыши и природный газ для производства восстановительного газа.
) Химический состав железорудных окатышей.
Feобщее % по массе 66.95
Fe2+ % по массе 0.21
Пустая порода % по весу 4.3
Кислород сбалансированный
В любом случае, рекомендуемые для технологического процесса окатыши должны соответствовать требованиям типичного химического анализа:
Feобщее
Fe2+ % по массе 0.80 максимально
TiO2 %по массе 0.20 максимально
К2О + Na2О % по массе 0.10 максимально
) Физические свойства
Физические и механические свойства окатышей для технологического процесса не должны значительно отклоняться от следующих характеристик:
а) Гранулометрический анализ после грохочения
Распределение по размеру [% по массе]
+16 мм 5,0 максимальная
/+10 мм сбалансировано
мм 9,0 максимально
,3 мм 1,0 максимально
б) Насыпной вес (т / м3) 2.0 минимально
в) Пористость частиц (%) 20.0 минимально
г) Механическая прочность
Прочность на сжатие
(кг / окатыш) (+ 10 мм - 16 мм) 200 минимально
Индекс ударной прочности
(%; + 6.3 мм) 95 минимально
Барабанный индекс
(%; + 6.3 мм) 95 минимально
(%; - 500 mм) 4 максимально
* согласно методике стандартного испытания ХИЛ.
Металлургические свойства окатышей для технологического процесса не должны существенно отклоняться от следующих характеристик (согласно стандартным методикам ХИЛ):
а) Индекс слипаемости
при 950 0С непокрытые 30 максимально
после покрытия 45 максимально
б) Индекс разбухания (%)
при 800 0С 10 максимально
при 950 0С 10 максимально
в) Индекс восстановительной способности
(k х 102 мин -1)
при 800 0С 3.0 минимально
при 950 0С 4.0 минимально
г) Низкотемпературное разрушение
%; 500 0С; + 6.3 мм 88 минимально
%; 500 0С; - 3.2 мм 10 максимально
) Брикетируемость
Окатыши должны иметь необходимую брикетируемость для достижения гарантируемых характеристик
Природный газ
Компонент Объема %
CH4 98/64
C2H6 0.36
C3H8 0.09
C4H10 и тяжелее 0.02
N2 0.89
CO2 0.0
H2S 0.002 г/Нм3
Меркаптаны 0,016 г/Нм3
Низшая теплотворная способность 8520 ккал/Нм3*
Давление 13 кг/см2А
Температура 1 ... 25 0С
На основе метода I.S.O. (коэффициент нагрева, рассчитан при 250С;
стандартный объем при 1 атм. и 0 0С)
Перерасчет на объем при 1 атм. и 20 0С.
Электроэнергия
На установку HBI будет подаваться энергия от внешней электрической сети:
Напряжение 6 кВ
Частота переменного тока 50 Гц (+/- 1%)
Количество независимых электролиний 2 (одна аварийная)
Мощность каждой линии согласно требуемой максимальной мощности установки
.3 Характеристика основного оборудования процесса ХИЛ III
Шахтная печь включает, кроме собственно печи систему загрузки окисленных окатышей
Система загрузки состоит из загрузочного бункера с уровнемерами и устройствами аварийной сигнализации, верхней уплотнительной трубы, дозировочного бункера (распределительного устройства) и 16 загрузочных труб. Система обеспечивает постоянное и равномерное распределение окатышей по сечению печи и благодаря этому равномерный поток восстановительного газа и его интенсивное взаимодействие с восстанавливаемыми окатышами. Кроме того, в результате применения надежного газодинамического уплотнения система эффективно препятствует выбросам печного газа в атмосферу.
Собственно шахтная печь состоит из зоны нагрева и восстановления, зоны вдувания горячего восстановительного газа, зоны с верхними и средними питателями постоянного действия и транзитной зоны. Кожух печи сварной с общей высотой около 33 м.
На вертикальном участке печи высотой 4-5 м в зоне верхних и средних питателей постоянного действия имеется опорное кольцо, с помощью которого печь опирается на металлоконструкции этажерки.
Для обеспечения равномерного схода материалов без образования застойных зон, эффективного использования всего объема печи, высоких ее производительности и степени металлизации продукта в печи устанавливаются питатели постоянного действия, а также коническая вставка.
Печь имеет тонкостенную износостойкую футеровку и изоляционный слой, выполненные из огнеупорного кирпича и плавленых огнеупоров.
Скруббер колошникового газа
Для очистки от пыли и охлаждения колошникового газа применяется скруббер с трубой Вентури.
В скруббере газ разделяется на два потока (технологический и топливный), проходящие через отдельные секции с насадками, в которых он дополнительно охлаждается.
С целью регулирования температуры газовых потоков для их охлаждения подается вода с различной температурой. Для охлаждения технологического газа - 67 оС, а для охлаждения топливного газа - 32 оС. Благодаря подаче горячей воды обеспечивается требуемое по условиям конверсии природного газа соотношение Н2О / СО2 в технологическом газе. Колошниковый топливный газ с целью повышения его теплотворной способности охлаждается до более низкой температуры холодной водой.
Скруббер рассчитан на очистку и охлаждение максимального количества колошникового газа (380 тыс. нм3/ч).
Система выгрузки горячих металлизованных окатышей
Горячий восстановленный материал (температура около 700 оС) выдается из печи через нижнюю уплотнительную трубу и камеру выгрузки продукта. При этом пропускная способность нижнего питателя постоянного действия обеспечивает необходимую скорость выдачи продукта из печи.
Для отсечки печи от атмосферы в нижней ее части предусматривается подача под давлением сухого уплотнительного газа. Этот газ отводится из камеры выгрузки продукта в систему обеспыливания нижнего уплотнительного газа.
Из трубы материал попадает в камеру выгрузки продукта, снабженную разгрузочным скребковым устройством, стимулятором потока, двумя роликовыми грохотами и двумя отводами для удаления и выгрузки из камеры в наружный бункер крупных кусков (спеков). В нижней своей части камера соединяется с пятью трубами для подачи горячего материала в брикетные прессы и с одной байпасной трубой. С помощью байпасного разгрузочного устройства шнекового типа материал, минуя брикетные прессы, подается на конвейеры - охладители продукта. Обычно таким путем выгружаются из печи реметы, образующиеся при ее запусках и остановках.
Система горячего брикетирования окатышей и охлаждения ГБЖ
Система горячего брикетирования включает пять брикетных прессов, пять сепараторов брикетов, одну байпасную линию и три конвейера - охладителя брикетов.
Горячие металлизованные окатыши задаются в пресс с помощью шнекового питателя. Для получения брикетов в форме «подушек» применяются прессы роликового типа с формующими штампами, расположенными в два ряда по окружности
Непрерывная брикетная лента из пресса подается в сепараторы, где разделяется на отдельные брикеты. После сепараторов брикеты поступают на охлаждающие конвейеры и там подвергаются замедленному охлаждению водой. Количество воды подаваемой из форсунок, регулируется таким образом, что позволяет не только охладить, но и высушить брикеты за счет их тепла.
Системы обеспыливания
Как указывалось ранее, большая часть нижнего уплотнительного газа отводится из камеры выгрузки продукта в соответствующую систему обеспыливания.
После отвода из камеры выгрузки продукта газ разбавляется воздухом, очищается от пыли в скруббере и вентилятором через трубу сбрасывается в атмосферу. Предусматривается резервирование этой системы с очисткой уплотнительного газа в барботере.
Отдельная система предусматривается для обеспыливания брикетных прессов. В систему отводится газ от самих прессов, их загрузочных труб и сепараторов брикетов. Этот газ вначале попадает в циклон, а затем после грубой очистки от пыли - в скруббер и далее вентилятором через трубу сбрасывается в атмосферу. Горячая пыль, уловленная в циклоне, возвращается в брикетный пресс.
Для отвода пара от конвейеров - охладителей брикетов предусматривается отдельная система, включающая вентилятор и трубу.
Реформер
Конверсия природного газа осуществляется в реформере, корпус которого с футерованным рабочим пространством представляет газоплотную сварную конструкцию длиной около 60 м, шириной около 20 м и высотой около 9 м.
В реформере устанавливается 510 реакционных труб, в которых происходит пароуглекислотная конверсия природного газа. Трубы расположены в 17 отсеках по 30 труб в каждом. Катализатор конверсии природного газа, заполняющий реакционные трубы, состоит из наполнителя, содержащего в качестве активного компонента никель. Общая масса катализатора, единовременно загружаемого в трубы реформера, составляет 295 т.
Реакционные трубы выполнены из жаростойкого хромоникелевого сплава и подвешены к металлоконструкции над сводом реформера.
Конвертированный газ из труб поступает в три коллектора, которые за пределами конструкции реформера соединяются в один, транспортирующий газ к шахтной печи. Коллекторы футеруются огнеупорами.
Отопление реформера осуществляется с помощью горелок, расположенных в его подине. В каждом отсеке реформера установлены 14 главных горелок.
В главных горелках сжигается предварительно нагретый топливный газ в нагретом воздухе, во вспомогательных - холодный природный газ в холодном воздухе. Главные горелки, расположенные симметрично относительно реакционных труб, обеспечивают необходимый их нагрев по всей высоте за счет радиационного теплообмена. Вспомогательные горелки используются для нагрева реформера в период запуска, а также для поддержания температуры во время кратких остановок (холостой ход).