Отчет по практике в ОАО «Кузнецкие ферросплавы»

Целесообразность использования угля при производстве ферросилиция объясняется его низкой стоимостью и высоким УЭС. При низких температурах (600-700 °С) УЭС углей значительно выше, чем у кокса или полукокса, при температуре (1100-1200) °С УЭС восстановителей сближаются.

Можно сделать вывод, что введение угля в шихту оказывает положительное воздействие на электросопротивление верхних слоев колошника, что обеспечивает устойчивую глубокую посадку электродов.

 

2.4. Древесная щепа

 

Основное назначение щепы - улучшение газопроницаемости шихты, загруженной в печь. Щепа предотвращает спекание шихтовых материалов на колошнике и обеспечивает их равномерный сход в ванне печи.

Одновременно щепа выполняет несколько полезных функций: во-первых, углерод, который образуется при пиролизе древесины, обладает высокой реакционной способностью и участвует в восстановительных процессах; во-вторых, летучие, которые выделяются в процессе пиролиза щепы, защищают углерод кокса от окисления на колошнике; в-третьих, щепа увеличивает электросопротивление шихты, чем обеспечивает более глубокую и стабильную посадку электродов.

В отличие от кокса и каменного угля в древесине нет свободного углерода. Весь углерод входит в состав органической массы, поэтому масса углерода древесины, которая пойдет на восстановительные процессы, будет зависеть от условий пиролиза. Очевидно, что пиролиз древесины внутри объема шихты в среде восстановительных газов СО и SiO2 будет протекать эффективно, а при расположении щепы на поверхности колошника при свободном контакте с кислородом воздуха вся органическая масса древесины будет просто сгорать.

 

2.5 Железосодержащие материалы

 

Для получения ферросилиция помимо кремниевой руды (кварцита) и восстановителя (кокса) нужен железосодержащий материал.

Производство ферросилиция относится к бесшлаковым процессам, точнее - малошлаковым, поскольку кратность образующегося шлака составляет в среднем около 3 %. Шлак формируется в печи из примесей кварцита и золы восстановителя, поэтому традиционно, чтобы не увеличивать кратность шлака и не повышать удельный расход электроэнергии, железо в шихту вводится в виде стальной стружки.

Требования к стальной стружке таковы:

1. Можно использовать стружку только углеродистых, нелегированных марок стали. Исключение допускается только для сталей легированных кремнием, например трансформаторной.
2. Стружка не должна быть загрязнена минеральными безвредными примесями и органическими примесями (маслами, эмульсиями) более 3 % по массе.
3. Стружка не должна быть спутанной. Допускается длина витков не более 50 мм.

 

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА  ФЕРРОСИЛИЦИЯ

 

Принципиальная схема технологического процесса производства ферросилиция представлена в приложении А. 

 

3.1 Хранение,  размещение и подготовка  шихтовых материалов

 

3.1.1 Хранение и размещение шихтовых  материалов

 

Шихтовые материалы, поступающие на завод, размещаются в бункерах плавильных цехов и шихтовых дворах.

В шихтовых дворах плавильных цехов размещается оперативный запас сырьевых материалов. В среднем запасы по коксу и кварциту оцениваются в 7-10 дней.

В бункерах плавильных цехов, как правило, размещается суточный запас сырья. Каждые сутки в ночную и вечернюю смену в шихтарниках производится подготовка и подача шихтовых материалов в плавильные цеха.

 

3.1.2 Подготовка шихтовых материалов

 

Подготовка кварцита. В основном на завод кварцит поступает с Антоновского рудника подготовленным, однако при перевозках и перегрузках кварцит измельчается и перед его подачей на печи возникает необходимость отсеивать мелкие классы (от 0 до 36 мм). Установлено, что при отсеве с мелкими классами уходит и значительная часть А12O3, поэтому при выполнении заказа на производство ферросилиция марки ФС75 А11,5 технологи стремятся тщательней отсеять мелкие фракции кварцита, для чего нижнее сито на грохоте меняют с размера 25×25 мм на 36×36 мм. При этом выход сплава с концентрацией алюминия менее 1,5 % увеличивается.

Самую универсальную схему подготовки кварцита имеет цех № 1. В ней предусмотрено и додрабливание на щековых дробилках СМД110, и рассев кварцита на грохотах ГИЛ.

В цехе № 2 дробление кварцита не производится, мелкая фракция кварцита отсеивается на барабанном грохоте. Фракция -120-+25 мм по транспортерной ленте подается в плавильный цех, а -25 мм пересыпается в приямок.

В цехе № 3 дробление кварцита не производится. Фракция -120 мм по транспортеру через автостелу подается на грохот ГИЛ32, с которого надрешетный продукт -120+25 мм поступает в плавильный цех, а подрешетный продукт -25 мм пересыпается в приямок для отсевов.

Подготовка кокса и угля. Уголь и кокс готовятся на одних и тех же технологических линиях. Уголь в зависимости от варианта технологии можно подавать без подготовки или с дроблением, но без отсева.

Подготовка восстановителя в цехе № 1 может производиться в одну и две стадии.

Первую стадию дробления осуществляют в шихтарнике цеха, где заготавливается фракция кокса -16 мм. Схема состоит из двух грохотов и одной четырехвалковой дробилки. Данная схема в основном предназначена для дробления кокса фракции -40+25 мм. Кокс из приямка фракции -40 мм подается на грохот. Надрешетный продукт (фракция +16 мм) передается на четырехвалковую дробилку, где дробится до фракции -16 мм и передается в дробильно-сортировочный узел.  Подрешетный продукт пересыпается на грохот, где происходит разделение на фракции +16 мм (возврат) и -16 мм - запас, складируемый в отдельном приямке.

Вторая стадия подготовки восстановителя (кокса или угля) производится в дробильно-сортировочном узле. Уголь фракции -40 мм и кокс фракции -16 мм из приямков по наклонному транспортеру поступает в дробильно-сортировочный узел, где возможно организовать два потока подготовки: только отсев мелкой фракции (-5 мм) или дробление на двухвалковой дробилке с последующим отсевом мелочи. Если кокс предварительно раздроблен в шихтарнике, то он, минуя двухвалковую дробилку, поступает на грохот и рассеивается на рабочую фракцию -16+5 мм, которая по транспортеру подается в бункеры плавильного цеха № 1, а отсев (фракция -5 мм) пересыпается в вагон и передается потребителям данного материала.

Если кокс предварительно в шихтарнике не подготовлен, то его в дробильно-сортировочном узле предварительно рассеивают на грохоте № 3, затем фракцию +16 мм додрабливают на двухвалковой дробилке и окончательный рассев осуществляют на грохоте № 4. По этой же схеме дробят и рассеивают уголь.

В цехе № 2 для подготовки восстановителя к плавке существует две параллельных линии: одна на базе четырехвалковой дробилки ДГ4В 900×700, а вторая - двухвалковой дробилки ДГ2В 900×700. В отличие от схемы цеха № 1 и цеха № 3 линии подготовки восстановителя оборудованы электромагнитами улавливания ферромагнитных предметов и циклонами пылеулавливания.

Неподготовленный кокс из приямка грейферным краном подается в один из двух питателей и по транспортерам пересыпается либо на грохот № 1 (ГИЛ32), либо на грохот № 2 (ГИЛ42), где происходит разделение восстановителя на три фракции: +16 мм, -16+5 мм и -5 мм. Готовая фракция -16+5 мм по наклонным транспортерам подается либо на открытые печи, либо на блок закрытых печей. Реверсивный транспортер позволяет изменять движения потоков, поэтому с любого грохота можно восстановитель подать и на открытые и на закрытые печи.

Надрешетный продукт (фракция +16 мм) додрабливается на четырехвалковой или двухвалковой дробилке и возвращается для пересева на грохота № 1 или № 2. Подрешетный продукт (фракция -5 мм) пересыпается на транспортер и вместе с циклонной пылью передается в специальный приямок для отсевов.

В цехе № 3 так же, как и в цехе № 2, две параллельные линии подготовки восстановителя. Линии абсолютно симметричные и оборудованы четырехвалковыми дробилками и грохотами. После рассева и додрабливания фракция -16 мм поступает на автостелу, пересыпается на двухдечный грохот, где высеваются фракции -5 мм и -16+5 мм. Верхнее сито на этом грохоте предназначено для равномерного распределения кокса по поверхности нижнего сита, что позволяет более качественно высевать фракцию -5 мм. Отсевы кокса пересыпаются в специальный приямок, а рабочая фракция -16+5 мм по наклонному транспортеру подается в бункеры плавильного цеха.

Подготовка стальной и чугунной стружки. По государственному стандарту стальная стружка для производства ферросилиция должна иметь длину витков не более 50 мм. К сожалению, это требование не всегда строго соблюдается, а витая, спутанная стружка затрудняет процедуру дозирования шихты и приводит к забиванию труботечек.

Чугунная стружка мелкая и сыпучая, но часто в чугунной стружке попадаются стальные, крупногабаритные (более 50 мм в одном измерении) детали, которые тоже необходимо высевать. Поэтому перед применением и стальную, и чугунную стружку готовят к плавке.

В цехе № 1 отделение спутанной стружки и крупногабаритного лома производится на решетке питателя во время подачи.

В цехах № 2 и № 3 для рассева стружки не используются барабанные грохота.

 

3.1.3 Подача шихты в плавильные  цеха

 

Подготовленная шихта, прежде чем попасть в печь, должна пройти несколько технологических стадий: транспортировку из шихтового двора в плавильный корпус, дозирование, распределение по печным карманам и непосредственно загрузку в печь.

Для подачи шихтовых материалов из шихтового двора в плавильный корпус используется ленточный конвейер. Его наклон составляет примерно 20˚. Для  предотвращения скатывания шихтовых материалов конвейер накрывают дополнительной лентой, которая движется вместе с основной транспортерной лентой.

 

3.1.4 Дозирование и смешивание компонентов шихты, их подача в печным карманам

 

Транспортерная лента разгружается в бункер с шихтовым компонентом. Затем шихтовый материал с помощью питателя попадает в весовой бункер. Весовой бункер оборудован специальным взвешивающим устройством, что позволяет точно дозировать шихтовые материалы.

Выгрузка осуществляется поочередно из каждого бункера через донный затвор в монорельсовую дозировочную тележку.

Основным достоинством такой схемы дозирования является:

– малая погрешность в определении массы компонента шихты;

– возможность быстрой корректировки соотношения между компонентами шихты;

– возможность оперативного ввода корректирующих добавок;

– простота и надежность учета заданной шихты.

После наполнения дозировочной тележки осуществляется выгрузка в печные карманы.

 

3.2 Выплавка ферросилиция

 

3.2.1 Характеристика печей

 

Современные цехи для производства ферросилиция представляют собой технологические линии с операциями подготовки шихтовых материалов, выплавки ферросилиция в электропечах, разливки ферросилиция в слитки с последующей их переработкой, сортировкой, упаковкой и отгрузкой потребителями.

Технологическая линия производства ферросилиция оборудована сложными механическими агрегатами и устройствами, эффективное использование которых позволяет экономично вести производство при оптимальной механизации и автоматизации технологического процесса, обеспечивать безопасные условия труда с минимальными воздействиями на окружающую среду.

Эксплуатируемые на предприятии ферросплавные электропечи спроектированы с учетом зданий цехов старой конструкции, изготовлены и смонтированы силами технических служб ОАО «Кузнецкие ферросплавы».

Электропечи предназначены для выплавки кремнистых сплавов непрерывным электротермическим процессом. В состав оборудования ферросплавной электропечи открытого типа (приложение Б) входят: печные трансформаторы; система токоподвода к электродам;  три самоспекающихся электрода, закрепленные в электрододержателях; механизм подъема (маневрирования) электродами; устройство для перепуска (наращиваниия) электродов; ванна печи; установка для вскрытия и заделки летки; зонт печи, улавливающий газовоздушную смесь колошника печи; система водоохлаждения узлов электропечи; система загрузки печи шихтовыми материалами; машины для загрузки и обработки колошников.

Ферросплавные печи закрытые сводом (приложение В) отличаются от печей открытой конструкции тем, что колошники закрытых печей оборудованы сводами с системой специальных газозаборников.

Механическое оборудование ферросплавных цехов эксплуатируется в сложных производственных условиях, подвергаясь воздействию высоких температур, абразивных пылей, химически активных сред и электромагнитных полей. С целью достижения достаточно длительных сроков эксплуатации и надежности оборудования в конструкциях оборудования заложены различные способы защиты от воздействия указанных факторов. 

Ферросплавные печи  работают непрерывно. В работающей печи электроды погружена в твердую шихту и дуга горит под ее слоем. Шихту пополняют по мере ее проплавления, сплав и шлак выпускают периодически.

В поперечном сечении ферросплавные печи круглые. Они оборудованы тремя электродами, для выпуска продуктов плавки (металла и шлака) имеются летки.

Ванна ферросплавной печи представляет собой металлический сварной кожух диаметром 7800-9200 мм высотой 4300-4500; внутри кожуха монтируется огнеупорная многослойная футеровка.

Загрузка шихты в открытую печь осуществляется, помимо труботечек, с помощью завалочных машин. Каждая открытая печь оборудована двумя завалочными машинами. Завалочная машина представляет собой самоходную напольную машину, движущуюся по круговому рельсовому пути, уложенному вокруг печи. Использование завалочных машин позволяет тонко контролировать процесс, идущий в печи.

Зонт открытой печи служит для сбора и вывода из реакционной зоны печи газообразных продуктов, образующихся в процессе плавки. Зонт представляет собой цилиндрический купол с крышей  из водоохлаждаемых немагнитных секций и тремя водоохлаждаемыми боковыми тамбурами  для токоподвода к электродам.

Эвакуация дымовых газов от открытых печей из под зонта осуществляется по газоходу. Дымовые газы поступают на газоочистку с рукавными фильтрами. Очищенный газ выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу. Уловленная пыль — микрокремнезём — отправляется на установку уплотнения пыли. Уплотненный микрокремнезём отправляется потребителям автомобильным или железнодорожным транспортом навалом, либо упакованным в «биг-беги».