Производство чугуна и стали
Угольная пыль как топливо
Утюг и сталь стали неотъемлемой частью нашей жизни. От кораблей до автомобилей и многочисленных предметов домашнего обихода, нет никаких сомнений в том, что железо и сталь жизненно важны в нашей повседневной жизни. Около 64% стали, производимой в мире, было получено из железа, произведенного в доменных печах, использующих уголь в качестве основного топлива. В 2003 году количество сырой стали, произведенной в мировом масштабе, было введено в объеме 965 миллионов тонн, при этом в процессе производства было использовано около 543 тонн.
Сырье, используемое для производства чугуна из доменной печи, включает железную руду, кокс (изготовленный из коксующихся углей) и небольшое количество известняка. Тем не менее, в некоторых доменных печах используются методы вдувания пылеугольного топлива (ПУТ), что позволяет снизить затраты и повысить производительность. Метод ЧКД был разработан первоначально в 19 веке, но только в 1970-х годах производители чугуна и стали широко приняли этот метод. Именно рост стоимости кокса, обусловленный ростом мирового спроса в дополнение к усилению конкуренции за этот ресурс, заставил производителей обратить свое внимание на этот метод.
Идея метода PCI довольно проста. Она включает в себя первичный воздух, также относится к "транспортирующий газ", перевозящий угольную пыль (распыленный уголь), который вводится через копье в туйер (середина дна впуска доменной печи). Впоследствии, паевая труба в tuyere обеспечивает вторичный горячий воздух (также называется взрыв), а затем смешивается с первичным воздухом, который, как упоминалось ранее, передает литейной угольной пыли. Эта смесь направляется в печь, создавая воздушный шар, как полость, иначе известный как гоночная дорожка. Эта «гоночная дорожка» распространяет сжигание кокса и угля, разжижая твердую железную руду и высвобождая в процессе расплавленного железа.
Процесс формования из сырого песка
Greensand описывает литье песка, который не является ни запеченные, ни сушеные, но обладает присущей влажности. Сырой песок в рудной форме обрабатывается таким образом, что размер зерна равномерно распределяется. Органические глины выступают в качестве связующих для этих зерен в ходе переработки в литье песка.
Добавление литейной угольной пыли помогает гарантировать, что качество литья отлично, как песок расширяется, когда горячий расплавленный металл опорожняется в форму. Использование других добавок, включая смолу, целлюлозу и кремний также допускается. Песок, наряду с добавками и водой смешиваются в mullor, иначе называют смесителем. Песок считается готовым сделать плесень, когда он смешивается с другими веществами в mullor.
Заливка расплавленного чугуна в сырую песчаную форму, содержащую угольную пыль, вызывает выделение восстановительных газов и летучих органических соединений после применения тепла и, следовательно, предотвращает образование оксида железа во время промежуточной фазы производства на выгорании. Пригорание осаждается оксидом железа, и предотвращается пиролизом угольной пыли.
На заключительном этапе процесса литья, коксование угольной пыли начинается на поверхности плесени, что приводит к ее размягчению и расширению. Критическое расширение кварцевого песка в базовом песке кремнезема происходит наряду с размягчением и коксованием угольной пыли. Следовательно, песчинки корректируются и происходит дефекты расширения типа регулируется.
Угольная пыль, используемая в литейных явках для литья железа, требует низкой золы угольной пыли, которая должна обладать минимальным содержанием серы и хлорида, присущей влаге около 2-4, и летучим содержанием 30 или около того. В целом, литейная угольная пыль уменьшает дефекты, связанные с расширением и водородной булавочной. Улучшение в мерной стабильности форм также связано с включением этого вещества в greensand.
Было показано, что использование в отливках из сырого песка летучей золы, которая химически и физически похожа на угольную пыль, особенно для литья цветных металлов (4). В дополнение к тому, что он предлагает производительность, аналогичную только зеленому песку, авторы отмечают, что использование меньшего количества песка и большего количества золы имеет экономические преимущества, поскольку это дешевле; Физико-механические свойства также схожи. Кроме того, повышаются экологические показатели. Такие уроки можно применить и к угольной пыли.
В целом, можно сказать, что использование угольной пыли уменьшает пригоревшие дефекты, улучшает качество поверхности и предотвращает проникновение металла.
В качестве замены или дополнения при литье в формы из кремнезема
В то время как зеленый песок является популярным выбором, а включение угольной пыли и аналогичных соединений является важным шагом в снижении затрат и модулировании дефектов и горения, сырой песок является далеко не самым распространенным методом литья. Литье из кремнезема по сути то же самое, но в качестве строительного материала для пресс-формы используется только кварцевый песок высокой чистоты.
Важным фактором при замене кварцевого песка любым другим материалом, например, угольной пылью, является влажность. Остаточная влага, присутствующая в форме, приводит к дефектам газа и ошибкам в процессе литья (5). С этой и любой другой модификацией обычного протокола литья моделирование может привести к лучшим результатам(6).
Предотвращение смачивания в кастингах
Предотвращение дефектов поверхности является серьезной проблемой в формовочном цехе, где часто используются материалы, склонные к смачиванию. Смачивание непосредственно вызывает дефекты поверхности, и использование достаточного количества угольной пыли в песке может смягчить эти явления.
В условиях высоких температур угольная пыль и порошкообразный антрацит пиролизуются и осаждают тонкую пленку твердого углерода на границе раздела жидкий металл-песок. Этот отложенный слой будет препятствовать проникновению металла в песок, и наоборот. Однако он состоит из двух слоев. По одному на песке и металле, что обеспечивает несмачиваемость и предотвращает образование заусенцев, которые впоследствии необходимо будет обработать с отлитого изделия. Предпочтительна угольная пыль, которая является преимущественно антрацитом, обладает хорошей коксующей способностью, содержит не более 30% летучих веществ по массе, с содержанием серы менее 0,8% по весу и имеет низкое содержание золы (7).
Естественно, следует ожидать повышения давления из-за выделения газов от пиролиза угольной пыли, вызывающего умеренное повышение давления, в дополнение к испарению воды из песка. Такое повышение давления вполне допустимо для любой формы для литья в песчаные формы. Единственная потенциальная мягкая проблема заключается в том, что водород может проникать в металл при достаточно высоких температурах, если он присутствует в достаточном количестве, из-за его небольшого атомного радиуса (8).
Интересно, что смачивание является важным фактором в исследовании, посвященном хранению угольной пыли. Поскольку угольная пыль легко воспламеняется, к ее хранению нужно относиться серьезно. Разработан спрей на основе додецилсульфата натрия, который предотвращает разложение и возгорание в хранящейся угольной пыли (9).
Применение огнеупоров
Как упоминалось ранее, антрацит обладает определенной тугоплавкостью, особенно при прокаливании.
Огнеупорный кирпич
Огнеупорный кирпич
способен выдерживать высокие температуры и характеризуется низкой теплопроводностью, что позволяет добиться большей эффективности. Приложения, требующие высокого теплового, химического или механического стресса, требуют использования плотных огнеупорных кирпичей. Тем не менее, печь кирпича - более пористой огнеупорный кирпич - больше подходит для менее суровых ситуациях. Печной кирпич слабее плотного, но он выгоден в том смысле, что он легкий и лучше изолятор. Угольная пыль в качестве добавки при производстве огнеупорного кирпича используется уже почти сто лет (10).
Одним из основных веществ, участвующих в производстве огнеупорного кирпича в противном случае называют firebrick является угольная пыль. Открытые печи очага, электрические дуговые печи, металлургии, цементные роторные печи и стеклянные печи построены из огнеупорной угольной пыли. В качестве добавки необходимо, чтобы угольная пыль смешивали с глиной и водой. Впоследствии смесь проходит процесс обжига, который включает в себя сушку воздуха в течение 120 минут при температуре 30oC и проходит через температуру 110oC. На последней стадии обжига образец смеси подается в печь и нагревается до температуры 1050oC за 6 часов.
Было обнаружено, что для огнеупорного кирпича, содержащего угольную пыль, при более тонком помоле (т.е. более мелких частицах) прочность на сжатие и уровень пористости увеличиваются, в то время как теплопроводность уменьшается. Естественно, баланс теплопроводности и сжатия является ключом к успешному firebrick. Исследователи пришли к выводу, что теплопроводность снизилась, в то время как прочность на сжатие и уровни пористости увеличились с общим увеличением процента используемой угольной пыли (11).
В частности, угольная пыль обеспечивает теплоизоляцию, требуемую огнеупорными кирпичами для выполнения при необходимости. Огнеупорная угольная пыль оказывает следующее влияние на огненный кирпич:
- Снижает теплопроводность
- Увеличьте сокрушительную прочность и пористость огнеупорного кирпича
- Повышение способности firebrick выдерживать тепловые и коррозионные факторы
- Способствует способности выдерживать тепловой шок.
Процентный состав в стандартных огнеупорных кирпичах, относящихся к угольной пыли, колеблется от 38 до 68%, а размер помола варьируется от 20 до 500 мкм. Установлено, что с увеличением содержания угля увеличивается механическая прочность и уменьшается теплопроводность (12).
Как и в случае со всеми огнеупорами, концепция пористости имеет решающее значение. Высокий уровень пористости согласуется с более высоким уровнем теплоизоляции из-за большей емкости воздуха, поскольку воздух является плохим проводником температуры (13), но следует отметить, что слишком большая пористость может быть плохой. Избыточная пористость часто связана с уменьшением механической прочности.
Проницаемость является одним из основных решающих факторов долговечности огнеупорных материалов (14) и в значительной степени зависит от пористости. Поры образуются после того, как горючий материал в общей огнеупорной смеси сгорает во время обжига. Форма пор связана с материалом (15), и весь процесс известен как «выгорание». Когда угольная пыль горит, она обычно оставляет сферическое отверстие (16). Как правило, чем больше размер частиц добавки, тем больше размер поры будет реализован.
Угольная пыль также используется в качестве добавки при производстве высокотермически стабильного кирпича из красного глинистого шлама с высоким содержанием железа в развивающихся странах (17). Эти кирпичи ценятся за низкое водоудержание и долговечность.
Огнеупорные футеровки
Как упоминалось ранее в отношении футеровки доменных печей, угольная пыль в виде антрацита может быть использована в огнеупорных футеровках, часто в составе монолитной конструкции. При выплавке алюминия широко используются углеродистые футеровки, антрацит наряду с коксом и другими материалами на основе углерода. Монолитные футеровки из антрацита высоко ценятся благодаря низкой зольности и длительной стабильности. Катоды, используемые на стадии электролиза выплавки алюминия, могут содержать до 45% кальцинированного антрацита; Сохраняя стабильность при высоких температурах и не теряя электропроводности, это является дополнением к сценариям с футеровкой горшка или промежуточным ковшом, где добавление угольной пыли помогает обеспечить постоянную температуру расплавленного металла (18).
Другие области применения огнеупоров
Для соединения других огнеупоров в футеровке плавильных заводов может быть использована высокоэффективная огнеупорная паста, состоящая из кальцинированного антрацита и смолистой смолы (19). Когда эти смолы богаты антрацитом, их характеристики считаются превосходными с точки зрения прочности на сжатие в более высоких температурных диапазонах по сравнению со смолами асфальтового типа (20). Угольная пыль использовалась в огнеупорных цементах и бетонах еще в 1910 году. В то время как добавление угольной пыли не способствует пуццолановой (отверждающей) активности бетона, включение увеличивает общие тепловые характеристики, что делает его хорошим выбором для высокотемпературных сред.
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.