Shaxtali pechlarning asosiy tasnifi

Shaxtali pechlarning asosiy tasnifi

Reja:
1. Shaxtali eritish jarayoninig umumiy tasnifi. Zamonaviy shaxtali pechlarning konstruktsiyasi.

2. 
   Shaxtali pechlarda fizik-kimyoviy jarayonlar.
   
3. 
   Shaxtali eritish jarayonlarining maxsulotlari.
   
4. 
   Issiqlik va massalamashuv jarayonlari.
   

Shaxtali eritishning asosiy xarakteristikasi.

Kechayotgan jarayonlar kimyoviyligi bo‘yicha shaxtali eritishning uch asosiy turi farqlanadi: tiklovchi, oksidlovchi va oksidlovchi-tiklovchi. Tiklovchi eritish esa rangli metallurgiyada o‘z navbatida sulfidlashsiz tiklovchi eritish va tiklovchi-sulfidlovchi eritishlarga bo‘linadi. Oksidlovchi eritishga rangli metallurgiyada piritli va yarimpiritli eritishlar misol bo‘la oladi. Oksidlovchi-tiklovchi eritishga misol misli-oltingugurtli eritishdir.
Materiallarni eritishga tayyorlash xarakteri bo‘yicha ruda, aglomerat va briketlarni eritishlar farqlanadi.
Rangli metallurgiyada shaxtali eritishning barcha turlarida suv bilan sovutiluvchi kessonli devorlar beladi, buning natijasida adabiyotlarda bu pechlar ba’zan vaterjaketli pechlar deb nomlanadi. Shaxtali pechlar qo‘rg‘oshin, nikel va mis metallurgiyasida qo‘llaniladi.
Shaxtali pechlarning ishi bir biriga qarama-qarshi yo‘nalgan gaz oqimlari bilan shixta orasida kechayotgan bir qator murakkab kimyoviy va fizikaviy jarayonlarga asoslangan. Ushbu jarayonlarni bevosita kuzatishning imkoni yo‘q.
Shaxtali pechlarda ushbu asosiy jarayonlarni rivojlanishning umumiy ko‘rinishi quyidagicha ta’riflanishi mumkin. ruda, flyus, aylanma materiallar va koksdan iborat shixta shaxtali pechga alohida porsiyalar bilan koloshlardan barcha materiallarning ma’lum miqdordagi to‘plami yuklanadi. Odatda shixta alohida alohida qatlamlar ko‘rinishida avval koks, keyin aylanma materiallar, flyuslar va ruda yuklanadi. Shixta pechda vertikal ustun ko‘rinishida joylashib, erigan mahsulotlar vannaga va yon devorlarga tushadi. Shixtali ustunning sezilarli qismi gazlarning shixtaga dinamik bosim beruvchi qarama-qarshi oqimi bilan tenglashadi.
Shixtaning pastki qatlamlarda yoqilg‘i yonishi, shteyn va shlak erishi natijasida bo‘shliqlar hosil bo‘lishi sababli shixta ustuni sekin-asta cho‘kib harakatlanadi.
Furma tirqishlar orqali shaxtali pechga berilayotgan havo shaxtali pechning furma zonasida koks bo‘laklari va shixtaning eng qiyin eruvchi komponentlaridan iborat bo‘lgan shixtali aralashma bilan to‘qnashadi. Furmadan oqib chiqayotgan havo oqimlari bilan qizigan koks va shixta qatlami to‘qnashish natijasida shaxtali pechning furma zonasida bo‘lakli yoqilg‘ining yonish jarayoni, shuningdek erigan holatdagi sulfidlarning oksidlanishi faol kechadi. Furma zonasida chegaralangan hajmda katta miqdordagi issiqlik ajralishi natijasida harorat shaxtali pechdagi eng yuqori maksimal haroratga (1400-1600^oC) etadi. Shaxtali pechning eng yuqori maksimal haroratga ega furma zonasi pechning fokusi deb nomlanadi. Fokus harorati shlakning erish haroratiga bevosita bog‘liq bo‘ladi va odatda ushbu haroratdan 100-250 grad ortiq bo‘ladi.
Normal ishlayotgan pech furma zonasida hosil bo‘lgan gazlar harorati 1300-1500^oC ga teng bo‘ladi va to‘xtovsiz oqim bilan yuqoriga tushib kelayotgan shixtaga qarama-qarshi harakatlanadi va uni yuvib o‘tadi.
Shixta tashkil etuvchilari va gazlar orasida to‘xtovsizravishda kimyoviy ta’sirlashish va issiqlik almalshinuvi jarayonlari kechadi, ularning natijasida shixta harorati pastga tushib kelishi davomida ko‘tarilib boradi, qarama-qarshi harakatlanayotgan gazlar harorati esa pasayadi.
Shixta tushib kelishi davomida unda ketma-ket quyidagi fizik-kimyoviy jarayonlar natijasida o‘zgarishlar kechadi: quritish, degidratatsiya, dissotsiatsiya, oksidlanish yoki tiklanish, shteyn hosil bo‘lishi, shlak hosil bo‘lishi va h. Pech fokusiga yaqinlashgani sari shixtada yumshash va erish jarayonlari boshlanadi va eritishning suyuq mag‘sulotlari koks qatlamidan filtrlanib pechning ichki gorniga oqib tushadi.
Pechning furma zonasini to‘ldirayotgan koks qatlamining tarkibi erirish turiga qarab turlicha bo‘lishi mumkin. Agar eritishga kelib tushayotgan shixtada sulfidlar kam bo‘lsa, unda eritish koksning 8-12% ga (massaga nisbatan) etuvchi yuqori sarfi bilan amalga oshiriladi, bunda qatlamda koks ko‘p bo‘ladi. Aksincha, agar shixta tarkibida sulfidli minerallar ko‘p bo‘lsa, unda eritish koksningkamaytirilgan sarfi bilan 3-5% dan (massaga nisbatan) ortmagan holatda olib boriladi, unda furmalar qatlamida kvars va qiyin eruvchi jinslar ko‘p bo‘ladi. Furmalar zonasidagi qatlam qancha bo‘lsa, eritish oksidlovchi xarakterga ega bo‘ladi, buning natijasida purkashdagi kislorod ko‘proq pech fokusidan chiqayotgan kislorod tarkibi kam bo‘lgan koks va gazlarning yonishiga sarflanadi.
Furma qatlamida koksning tarkibi kam bo‘lganda purkashdagi kislorod asosan suyuq va qattiq holatdagi sulfidlarning oksidlanishi sarflanadi. Qattiq holatdagi sulfidlar pechning yuqori gorizontlarida fokusdan chiqayotgan tarkibida erkin kislorodi bor gazlar bilan oksidlanadi. Bunga mos ravishda shaxtali eritishda desulfurizatsiya darajasi 30 dan 80% gacha bo‘lgan keng oraliqda, qisqartirish darajasi 2 dan 8 gacha o‘zgaradi.
Shaxtali pechga issiqlik ruda tarkibidagi sulfidli minerallar, uglerodli va mineralli yoqilg‘i yonishi natijasida hosil bo‘ladi. Rudadagi sulfid tarkibiga mos ravishda uglerodli yoqilg‘idan kelgan issiqlik miqdori o‘zgaradi, odatda bu umumiy issiqlik kelishining 20 dan 90% gacha bo‘ladi. Issiqlik kelishi sulfidlarning oksidlanishi natijasidagi ekzotermik reaksiyalar issiqligi hisobiga mos ravishda 80 dan 10% gacha o‘zgaradi.
Vaqt birligi ichida shaxtali pech maydonida issiqlik ajralish miqdori qancha ko‘p bo‘lsa, unda shixtaning katta qismi eriydi va peching pastki gorizontlaridan shteyn, verkbley va shlak ko‘rinishida chiqib ketadi va bunda shixta ustunipastga tushib keladi va pechning ishlab chiqarish quvvati ortadi.
Vaqt birligi ichida shaxtali pechda ajralayotgan issiqlik miqdori vaqt birligi ichida uglerodli yoqilg‘i va oksidlanuvchi sulfidlar miqdori bilan, ya’ni koks va sulfidlarning yonish faolligi bilan aniqlanadi.
Koks va sulfidlarning yonish faolligi o‘z navbatida vaqt birligi ichida pechga kelayotgan havo miqdori, ya’ni purkash miqdoriga nisbatan to‘g‘ridan to‘g‘ri funksiyadir.
Demak, shaxtali pechning ishlab chiqarish quvvati birinchi navbatda purkash miqdoriga bog‘liq va unga nisbatan to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘liqlikda ortib boradi.
Shixta erish zonasiga kelgan vaqtda mos ravishda tayyorlangan bo‘lishi va unda kechishi kerak bo‘lgan kimyoviy reaksiyalar yakunlangan bo‘lishi va eritish mahsulotlarining kerakli tarkibini ta’minlashi zarurligini esda tutish lozim.
Buning uchun shixta pechning yuqori gorizontlaridagi yuqoriga ko‘ratilayotgan gaz oqimining kimyoviy ta’siri hamda issiqlik ta’siri ostida minimal vaqt davomida bo‘lishi kerak.
Alangali pechlardan farqli ravishda shaxtali pechlarda gazlar va bo‘lakli shixta orasidagi issiqlik yuza bilan yaxshi ta’sirlashish sharoiti orqali amalga oshadi. Shuning uchun shaxtali pechdagi issiqlik almashinuvi jarayonlari odatda eritish kechishini limitlamaydi, ammo uning issiqlik ko‘rsatkichlariga sezilarli ta’sir qiladi.
Yuqorida ta’riflanishicha, shaxtali pechlarning ishlab chiqarish quvvatini oshirishning asosiy vosita bu pechga berilayotgan purkash miqdorini ko‘paytirishdir. Tabiiyki quyidagicha savol tug‘iladi, purkash miqdorini qanday chegaragacha ko‘paytirish mumkin? Tadqiqotlar ko‘rsatishicha, purkash miqdori koks yonishi, sulfidlarning oksidlanishi yoki oksidlarning tiklanishi jarayonlari tezligi bilan limitlanmaydi, balki asosan shixtali ustun harakati mexanikasi va gaz oqimiga bog‘liq.
Shaxtali pechlar normal ishlashi uchun muhim shartlardan biri shixta va gazlarning birbiriga qarama-qarshi bir tekis harakatlanishdir, ya’ni shixta va gazdar mexanikasidir. Shixtaning pastga harakatidagi asosiy narsa –pechning ko‘ndalang kesimiga nisbatan bir tekis to‘xtovsiz va keskin uzilishlarsiz harakatidir. Gazlarning yuqoriga haraktidagi asosiy narsa – gaz oqimlarining pech ko‘ndalang kesimida mahalliy purkashlarsiz yoki purkalmagan uchastkalarsiz, teng taqsimlanishidir. Shaxtali pechga berilayotgan havo miqdori ko‘payishi natijasida shunday payt bo‘lishi mumkinki gaz oqimining dinamik bosimi shixta ustunini tenglashtirishi mumkin ekan. Buning natijasida, shixtaning yuqoridan pastga bir tekis harakati to‘xtab, shixta osilib qolishni boshlaydi, va unda havo bo‘shliqlari va kanallar hosil bo‘ladi. Shixtaning normal tushishi harakati va gaz oqimlarining normal taqsimlanishining buzilishi eritishda issiqlik va texnologik jarayonlarning izdan chiqishiga va ko‘p chiqindi chiqishiga olib keladi.
Ushbu hodisalarni chaqiruvchi purkash miqdori chegara miqdor deb nomlanadi. Purkashning chegara miqdori shixta materiallarning tarkibi va xossalariga nisbatan hamda gaz oqimi xarakteristikasiga nisbatan funksiyadir. shixta materiallarining tarkibi va xususiyatining mos o‘zgarishlari, masalan bo‘laklar yirikligining ortishi bilan purkashning chegara miqdorini sezilarli oshirish mumkin. purkashning chegara miqdorini oshirish uchun gaz oqimining xarakteristikasini, masalan, koloshnikda bosimni oshirish yordamida o‘zgaritish mumkin
Shaxtali pechlarning asosiy avzalliklari: pechlarning yuqori solishtirma ishlab chiqarish quvvati 30—120 t(m^2.sutka) gacha etadi; desulfurizatsiya va qisqartirishning yuqori darajasi mos ravishda 30-80% va 2-8 ga teng; pechda issiqlikni ishlatishni yaxshilash yuqori termik f.i.k. bilan ifodalanadi va 40-60% ga teng bo‘lib, yoqilg‘i sarfi 3-30% (massaga nisbatan) ga teng holatda kamayadi.
Shaxtali pechlarning asosiy kamchiliklari: shixta yirikligiga yuqori talablarning qo‘yilishi bo‘lib, eritishga faqat 20 mm dan kam bo‘lmagan o‘lchamli bo‘laklarning kelib tushishini talab qiladi; shixta mayda bo‘lganda 4-12% gacha (massa bo‘yicha) yuqori chang chiqishi bilan birga sifatli koks iste’molini sezilarli oshiradi.