ПРОИЗВОДСТВО ИЗВЕСТИ ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Известь, вяжущий материал, получаемый обжигом и последующей переработкой известняка, мела и других известково-магнезиальных горных пород. Чистая известь - бесцветный продукт; плохо растворимый в воде (около 0,1% при 20 °С); плотность около 3,4 г/см³.

Первоначально известь использовалась только для приготовления связывающих растворов при строительстве зданий. Со временем область применения ее расширялась, и теперь известь и вещества на ее основе используются во многих отраслях промышленности, сельском хозяйстве и даже в охране окружающей среды [4].

В металлургической промышленности известь позволяет очистить металл от фосфорных, серных или кремниевых примесей, образующихся при введении кислорода в расплавленный чугун или сталь. Введение в процесс производства происходит в три этапа: во-первых для производства окатышей (полуфабрикаты железа, которые и загружаются в плавильную печь), во-вторых, очищают материал от серы перед плавкой, и в-третьих: после того, как к плавленому материалу примешивается кислород, известь в твердом или измельченном состоянии добавляют в печи, чтобы образовались жесткие шлаки, которые легко можно удалить на данном этапе. Подобное использование делает сталь сверхчистой: именно в таком виде она больше всего ценится на рынке.

Активно применяют известь и для производства металлической продукции: в создании проволоки или формовых элементов она незаменима в качестве своего рода «смазки». В первом случае проволока без проблем протягивается сквозь матрицу, а готовое изделие без труда отходит от посыпанной «мелом» формы.

Освоено и использование негашеной извести в производстве цветмета: выплавка драгметаллов без нее не обходится. Известно, что золотую и серебряную руду на определенном этапе измельчают, смешивают с раствором цианида и известью. Последняя обеспечивает необходимый кислотный баланс, который препятствует испарению вредных веществ в атмосферу.

Не менее известные нам медь или свинец также производятся не без участия этого универсального материала. Вред от опасных испарений сокращается, когда они пропускаются через так называемое «известковое молоко» (водный раствор) [2].

По химическому составу известь должны удовлетворять требованиям, указанным в табл.1.

Таблица 1.

Технические требования к извести

п.п.п. – потери массы при прокаливании продукта, эквивалент остаточному содержанию углекислого газа.

Сырьем для получения извести являются распространенные осадочные горные породы: известняки, доломиты, мел, доломитизированные известняки, содержащие не более 8 % глины. В сырье преобладает карбонат кальция СаС0₃, в небольшом количестве содержатся карбонат магния MgCCb и некоторые примеси. Сырье обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900... 1200 °С [1].

Наиболее широко применяют плотные известняки и мел. Плотные известняки часто имеют мелкокристаллическую структуру. Иногда приходится использовать высокопрочные кремнистые известняки. Мел представляет собой мягкую, легко растирающуюся известковую породу. Рыхлая структура мела облегчает его добычу, но затрудняет обжиг в шахтных печах, так как куски мела легко крошатся, а образующаяся мелочь, заполняя пространство между обжигаемыми кусками, ухудшает тягу. При обжиге мела во вращающихся печах затруднений не встречается [3].

Очень важный показатель качества извести - режим ее обжига. В табл.2 приведены физические свойства извести разных типов.

Таблица 2.

Физические свойства извести​

Данные таблицы свидетельствуют о том, что для ускорения процесса шлакообразования целесообразно использовать мягкообожженную известь с высокой реакционной способностью. Эта известь, получаемая во вращающихся печах или в печах кипящего слоя, имеет большое количество пор. Наличие последних облегчает диффузию легкоплавких компонентов шлака в глубинные слои куска извести и тем самым ускоряет ассимиляцию ее шлаком.

В последние годы наметилась тенденция к использованию в качестве шлакообразующего материала мягкообожженной доломитизированной извести, причем используют ее либо в смеси с обычной известью, либо отдельно.

При этом преследуются две цели: улучшение процесса шлакообразования и повышение стойкости футеровки конвертеров.

В связи с этим в конвертерном производстве за рубежом освоена специальная известь «Долотект» с содержанием около 6 % MgO, представляющая собой эвтектику CaO-MgO, температура плавления которой на 280°С ниже, чем CaO.

Многолетний опыт использования доломитизированной извести, получаемой из известняка Докучаевского флюсодоломитного комбината в конвертерном цехе Енакиевского металлургического завода, показал преимущества данной технологии [6].

Для получения такой извести, содержащей 5-8 % MgO, в одной вращающейся печи обжигают доломитизированный известняк, две другие печи перерабатывают обычный известняк. Известь из печей смешивается в потоке при выгрузке.

По технологии получения извести из известняка, он при движении по барабану проходит последовательно зоны сушки, подогрева до температуры 1123—1153 К (850— 880 °С), обжига и предварительного охлаждения. При обжиге плотных известняков зона сушки в печи отсутствует из-за малой влажности материала. Зона подогрева составляет обычно 50—70% длины печи, зона обжига равна 25—30%. Длина может регулироваться изменением длины факела горящего топлива. Далее из зоны обжига известь поступает в зону предварительного охлаждения, занимающую как правило около 5% длины печи. Окончательно охлаждение происходит в специальном холодильнике. Воздух, нагретый в холодильнике до 573—673 К (300—400 °С) остывшей известью, поступает в печь для горения топлива в качестве вторичного воздуха. Первичный воздух в количестве 15—20% от общего его расхода на горение подают через горелку. Для ускорения теплообмена в зоне подогрева устанавливают цепные и металлические ячейковые теплообменники. Можно также применять запечные теплообменники циклонного типа и в виде конвейерной решетки [7].

Достоинства вращающихся печей:

1) известь высокого качества;

2) использование любого сырья;

3) применение любого вида топлива;

4) получение любого вида извести (строительной, металлургической)

Недостатки:

1) большая металлоемкость;

2) большие капиталовложения;

3) значительный расход топлива (по сравнению с шахтными);

4) высокий расход электроэнергии (по сравнению с шахтными).

На основе анализа научно-исследовательской литературы, было выяснено, что к сырью для производства извести должны предъявляться следующие требования:

Чем выше содержание в известняке карбоната кальция, тем более высококачественная известь может быть выработана из него.

Качество карбонатных пород для производства извести в России регламентируется ОСТ 21-27-76 «Породы карбонатные для производства строительной извести». Основные требования этого документа приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Требования к химическому составу карбонатного сырья для производства известковых вяжущих.

Физические свойства сырья (прочность, истирание) предопределяют выбор агрегата для обжига, а химический состав и количество примесей  –выбор температуры обжига.

По механической прочности сырье характеризуется пределом прочности при сжатии, МПа: твердые породы — более 60, породы средней твердости — 30—60, мягкие породы — 10—30 и очень мягкие — менее 10. Для производства извести могут применяться твердые карбонатные породы в фракционированном виде со следующими размерами кусков (фракций), мм: 5—20; 20—40; 40—80; 80—120; 120— 180, а также мягкие без деления на фракции [5].

Список литературы:

1. Домокеев А.Г. Учебник для строительных вузов, 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1989. - 495 с.: ил.
2. Известь в металлургии [Электронный ресурс]//QUALITY. URL: http://qualityspb.ru/izvest-v-metallurgii/ (дата обращения: 6.10.2016)
3. Производство извести [Текст] : учебник для подготовки рабочих на производстве / А. В. Монастырев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1975. - 223 с.
4. Строительные материалы: Учебно-справочное пособие / Г.А. Айрапетов, O.K. Безродный, А.Л. Жолобов и др.; под ред. Г.В. Несветаева. — 2-е изд., перераб. и доп. — Ростов н/Д; Феникс, 2005. — 608 с
5. Строительные материалы и изделия [Текст]: Учебник / Л.Н. Попов. - М. : ГУП ЦПП, 2000. - 384с.
6. Факторы, влияющие на процесс шлакообразования [Электронный ресурс]//ВСЕ О МЕТАЛЛУРГИИ. URL: http://metal-archive.ru/konverternye-processy/519-faktory-vliyayuschie-na-process-shlakoobrazovaniya.html (дата обращения: 6.10.2016)
7. Экономия топлива при производстве извести [Текст] / Ю.П. Нехлебаев. - М.: Металлургия, 1987. - 136 с.