Флюсы доменной плавки. Известняк. Месторождения известняка
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Флюсы доменной плавки. Известняк. Месторождения известняка

Флюсами называются добавки, вводимые в доменную и агломерационную шихту для снижения температуры плавления пустой породы шихтовых материалов и придания доменному шлаку необходимого состава и Физических свойств, обеспечивающих очистку чугуна от серы и нормальную работу печи.

В зависимости от состава вносимой в печь пустой породы флюсы бывают основные, кислые и глиноземистые. Но так как в подавляющем большинстве случаев пустая порода руд кремнеземистая, а индекс основности шлака (отношение суммарного содержания основных оксидов к суммарному содержанию кислотных) должен составлять 0,9-1,4, то наиболее широко и часто применяется основный флюс, т.е. породы и материалы, содержащие СаО и и обладающие необходимыми физическими свойствами.

В доменном производстве практически единственным видом основного флюса является известняк, представляющий собой природную форму минерала кальцита - СаСO3. Чистый кальцит содержит 56 % СаО и 44 % SiO2. Так как кальцит в чистом виде не встречается, а сопровождается небольшими количествами кремнезема и глинозема, то качество известняка можно определить суммарным содержанием (SiO2 + Al2O3). Вредными примесями известняка являются сера и фосфор, однако содержание серы обычно низкое, и она удаляется в процессе плавки, в то время как фосфор полностью переходит в чугун и поэтому более опасен.

Наряду с обычным широко применяется доломитизированный известняк, представляющий собой изоморфную смесь кальцита СаС03 и доломита СаС03xMgC03. Содержание оксида магния в нем составляет обычно от 4 до 17% (при дальнейшем увеличении содержания магния, через ряд промежуточных стадий доломитизированный известняк переходит в доломит). Применение доломитизированного известняка вызвано необходимостью повысить в шлаке содержание Мg0 до 6—8 %, что увеличивает его подвижность и стабильность физико-химических свойств при изменении температуры и состава. Цвет чистых известняков обычно белый или светло-серый, однако существуют и другие вариации. Например, примеси органических веществ окрашивают карбонат кальция в тёмно-серый и чёрный цвета, а окислы железа - в коричневый, жёлтый и красный.

Фотографии обычного и доломитизированного известняка

Фотографии обычного известняка слева (Щуровский, Донецкая обл., Украина) и доломитизированного известняка справа

Известняк является прочным, плотным материалом, который можно загружать в доменную печь после отсева мелких фракций. Производство офлюсованного агломерата резко изменило требования к физическим свойствам флюса и дало возможность использовать непрочные, дробящиеся мелкие материалы. Поэтому в качестве флюса агломерационной шихты начали применять известняк-ракушечник, отсевы обычного известняка.

Кондиционными требованиями к известнякам устанавливаются нижние пределы содержания оксидов кальция и магния, содержание нерастворимого остатка (SiO2 + Аl203), верхний предел содержания фосфора и серы и размер куска (для доменного флюса).

Для известняков, загружаемых непосредственно в доменную печь, устанавливают верхний и нижний пределы крупности. Верхний предел составляет 80 (редко 130), а нижний — 25 мм. Известняки, поставляемые на аглофабрики, должны иметь крупность частиц 0—25 мм, поскольку они все равно подвергаются дроблению до 0—3 мм.

При оценке качества известняка нужно учитывать, что часть его основных оксидов (СаО и МgО) будет израсходована на шлакование собственной пустой породы, т.е. нерастворимого остатка. Поэтому качество флюса можно оценить его флюсующей способностью, под которой понимают содержание свободных основных оксидов, т.е. оксидов, используемых для шлакования пустой породы шихты.

Если в известняке содержится R % нерастворимого остатка, то содержание карбонатов будет

МеСО3 =100 — R,

а в них основных оксидов (по стехиометрическому соотношению)

МеО = 0,56(100 — R).

При основности шлака Ош на шлакование пустой породы руд их останется

Ф = (56 — 0,56R) — ОшR,

где Ф — флюсующая способность известняка.

В обычных условиях плавки, когда Ош = 1,0, она равна

Ф = 56 — 1,56R.

Как видно из приведенной формулы, R резко снижается при возрастании

Месторождения известняка есть во всех районах практически во всех районах Украины, запасы их достаточны, хотя в некоторых местах отмечается нехватка доломитизированного флюса.

Вид залегания известняка

Фотография залегания известняка

Еленовское месторождение (близ г. Донецка) дает известняки: обычный (51—54 % СаО) и доломитизированный (до 14 % Мg0), чистые по сере и фосфору (0,04 % S и 0,61 % Р). Здесь же расположены Новотроицкое и Каракубское месторождения аналогичных флюсов.

Докучаевский карьер, Еленовское месторождения известняка

Фотография Докучаевского карьера Еленовского месторождения известняка

В Крыму расположены месторождения Балаклавское (около 54 % СаО) и Камыш-Бурунекое (около г. Керчь). Последнее дает известняк-ракушечник, мелкий и рассыпающийся, используемый как флюс при производстве агломерата и окатышей.

В России имеются следующие месторождения: Пикалевское (235 км от г. Череповец), Студеновское, (возле г. Липецк), Агаповское (возле г. Магнитогорск) и другие, которые поставляют известняки вполне удовлетворительного качества.

Кислые флюсы применяются только при высоком содержании в руде глинозема для снижения его содержания в шлаке. Роль такого флюса выполняет бедная железная руда с кремнеземистой пустой породой. Еще реже, при необходимости повысить содержание Аl203 в шлаке, применяется глиноземистый флюс, для чего используют тоже бедные железные руды, но с глиноземистой пустой породой.