Sơ lược về luyện gang lò cao

Khí hơn trong lò cao lưu động đảo ngược với lò dữ liệu, dữ liệu lò trong thời gian đó trải qua biến đổi cấu hình từ dạng rắn đến biến lớp rồi đến thể lỏng. Than kốc (C) Vừa là chất tạo ra môi trường hoàn nguyên, vừa là chất cấp nhiệt đồng thời có tác dụng làm cốt, tạo đường thông cho khí hơn trong lò đi lên.

Trong lớp đệm ngoài vật liệu nhiệt có ích Fe2O3 ; Fe3O4 ra còn có đá vôi CaO, MgO; Al2O3 không thể hoàn nguyên và SiO2 ; MgO hoàn nguyên một ít khó khăn của lò cao, để làm cho các cơn sốt tối đó nóng lên thành than có điều kiện lưu tự động, từ đó có khả năng tách ra khỏi gang, còn phải chọn thêm chất hỗ trợ chất lượng nhất định. mặt khác để Giảm tỷ lệ kốc có khả năng phun một vài nhiên liệu vào mắt gió như dầu nặng, khí hơn hoặc khí thiên nhiên để thay thế một phần hơn kốc. Như thế nguyên liệu sản xuất được dùng để xuất lò cao chủ yếu có: chất sắt (quặng thiên nhiên hoặc nhếch nhác nhân tạo), than kốc, chất trợ dung và có khả năng phun nhiên liệu phụ. Các nguyên liệu đó (trừ chất phun) đều đặn theo một tỷ lệ xác định chính xác nhất từ ​​đỉnh lò được nạp vào trong lò. Từ mắt gió phần bên dưới quạt gió nóng vào, hơn kốc nhiệt trước mắt gió nảy sinh khí hơn, khí hơn trong quá trình đi lên hoàn thành nhiệm vụ hoàn nguyên và gia nhiệt liệu lò. Cấu hình của lò cao bao gồm:

– Cổ lò: có dạng hình trụ, được xây bằng gạch samốt. Ở đây xảy ra các quá trình bốc hơi nước của liệu đưa vào.

– Thân lò: thân lò được thiết kế sao cho phù hợp với quá trình thư giãn ngủ nhiệt của vật liệu, độ nghiêng cũng như góc nghiêng của thân lò được tính toán phụ thuộc và chất lượng của mền và kốc. Ở đây xảy ra các phản ứng hoàn nguyên gián tiếp bằng khí và một ít phản ứng hoàn nguyên trực tiếp bằng C.

– Bụng lò: có đường kính lớn nhất. Tại bụng lò bắt đầu có sự biến mền của liệu đưa vào. Ở đây phần lớn xảy ra các phản ứng hoàn nguyên trực tiếp.

– Hông lò thu nhỏ có góc nghiêng phù hợp với liệu ở giai đoạn nóng chảy.

– Nồi lò: là nơi xảy ra vùng cháy, tạo gang, tạo xỉ. dung tích của nồi lò được thu nhỏ hơn so với các phần trên. quy trình hoá lý xảy ra trong lò cao rất phức tạp.

Chúng ta có khả năng tóm tắt bằng các phản ứng cụ thể sau đây:

H2O(lỏng) H2O(hơi) ; H2Ohydrat H2O(hơi)

FeCO3 FeO + CO2

MnCO3 MnO + CO2 CaCO3

CaO + CO2

Hoàn nguyên gián tiếp

Fe2O3 + CO(H2) Fe3O4 + CO2(H2O)

Fe3O4 + CO(H2) FeO + CO2(H2O)

Mn2O3 + CO(H2) Mn3O4 + CO2(H2O)

Mn3O4 + CO(H2) MnO + CO2(H2O)

Hoàn nguyên trực tiếp

FeO + C Fe + CO

MnO + C Mn + CO

Phản ứng cháy

C + O2 CO2 ; C + O2 CO

C + H2O CO + H2

Trong xỉ

FeO + C Fe + CO

MnO + C Mn + CO

SiO2 + C Si + CO

C + FeS + CaO

Fe + CaS + CO

Trong gang

Fe + C Fe3C

Mn + C Mn3C

Trắc đồ lò cao 

quá trình cháy ở mắt gió là nguyên nhân và động lực của tất cả các quy trình khác trong lò cao. Vùng cháy chiếm 35% thể tích của lò cao, chiếm 20% – 30% tiết diện ngang của nồi lò. Vùng cháy rộng thì liệu dễ tụt xuống và vùng cháy sinh nhiệt cấp cho quy trình nóng chảy, biến mềm, tạo gang, tạo xỉ…

Trong vùng cháy xảy ra các phản ứng sau:

2C + O2 -> 2CO + Q2CO + O2 -> 2CO2C + O2 -> CO2C + CO2 -> 2CO

Thành phần của vùng cháy:- O2 càng vào trong càng hạn chế xuống đến hết- CO2 càng vào trong càng tăng đến cực đại sau đó Giảm- CO càng vào trong càng tăng- N2 về tương đối có hạn chế ít (do tăng các phản ứng cháy nên tăng thể tích) quy trình cháy ở mắt gió đóng vai trò quan trọng trong lò cao. Chúng ta cần thống kê đến các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình cháy để đưa ra quy trình điều khiển thích hợp. Các yếu tố gây ảnh hưởng quá trình cháy ở mắt gió- Áp suất của gió nóng: áp suất gió nóng càng lớn thì động năng gió thổi vào lò càng lớn nên vùng cháy sẽ được đưa sâu vào trong. Nhưng khi áp suất lớn thì trở lực càng lớn nên có sự chênh lệch áp suất trong lò lớn nhất là giữa đỉnh lò và đáy lò có khả năng gây treo liệu. Do vậy cần phải điều chỉnh sao cho hợp lý áp suất gió nóng vào lò cao. – Nhiệt độ gió nóng: nhiệt độ gió càng nóng thì phản ứng cháy càng xảy ra mãnh liệt. Khi nhiệt độ gió càng nóng thì dung tích gió càng lớn và áp suất cao nên sẽ mở rộng vùng cháy vào phía bên trong. 

– Nhiên liệu phụ: Nhiên liệu phụ phun vào lò cao nhằm Giảm lượng tiêu thụ kốc và có gây ảnh hưởng vùng cháy. Nhiên liệu phun vào được phân huỷ sẽ thu nhiệt làm Giảm nhiệt độ của vùng cháy, khi đó phải tăng nhiệt độ gió nóng hoặc phun gió giàu ôxy. quy trình cháy ở mắt gió là động lực của các quy trình khác trong lò cao. Chúng ta nhu cầu phải điều chỉnh quá trình cháy sao cho hợp lý như phối hợp các điều kiện về áp suất, nhiệt độ, lưu lượng…hợp lý để tăng năng suất lò cao. Nhiệm vụ của than kốc: Than kốc là loại than hoạt tính tốt, cơ tính cao, bền cơ, bền nhiệt, chất bốc tốt và lượng tro ít. Than kốc là nguyên liệu chính cho lò cao và nó có các nhiệm vụ sau: – Cháy cấp nhiệt cho lò.- Là chất hoàn nguyên: hoàn nguyên gián tiếp bằng khi CO và hoàn nguyên trực tiếp bằng C- Tạo ra gang lò cao Fe3C- Làm bộ khung cho lò cao.

Tóm lại: trong lò cao

– Than kốc đã tạo ra môi trường hoàn nguyên ở thể khí (phần trên của lò)- Từ vùng nhão (bụng lò & hông lò), vùng lỏng (nồi lò), (xỉ & gang lỏng) có môi trường hoàn nguyên rất mạnh và xảy ra các phản ứng hoàn nguyên trực tiếp do C trong than kốc.- Toàn bộ lò cao là môi trường hoàn nguyên, riêng vùng cháy có môi trường ôxy hoá nhưng vùng cháy chỉ chiếm 35% thể tích lò cao. Nhiệm vụ không thể thay thế được than kốc đó là làm bộ khung xương cho lò cao. Nước ta gần như không có than mỡ luyện kốc. Nguồn than có ở Việt Nam chủ yếu là than antraxit, than này không thể dùng hoàn toàn cho luyện kim vì có các yếu tố không thích hợp.

tuy nhiên có thể dùng một lượng nhỏ hợp lý than antraxit để phun vào lò cao nhằm thay thế một lượng kốc nhất định.

Ví dụ có khả năng phun 100 – 300 kg than antraxit/ tấn gang dùng sản xuất nắp hố ga. Chúng ta phải nhập khẩu than kốc để luyện gang lò cao. Vì vậy cần có các biện pháp nhằm hạn chế lượng tiêu thụ kốc trong lò cao để tăng năng suất lò và mang lại hiệu quả kinh tế.