Известняк для флюсования что это
Месторождения и применение флюсового известняка
Известняк флюсовый применяется в металлургии, его использование увеличивает эффективность и качество выплавки рудного материала.
Состав и свойства известняка
Известняк – это минеральное образование, включающее многочисленные разновидности карбоната кальция и наиболее распространенные в земной коре. В природе их залежи сформированы в виде пластов толщиной от нескольких сот метров.
Горная порода имеет осадочное происхождение и слоистую структуру. Химически чистые известняки содержат 56 % CaO и 44 % CO2. Карбонат кальция, входящий в состав минерального образования, медленно растворяется в воде. Очень часто это свойство является причиной образования карстовых пустот под землей.
Соединение может разлагаться на соответствующие основания с выделением углекислого газа. Под воздействием глубинного тепла карбонатные соединения становятся источником газового компонента минеральных вод.
Если в горной породе содержится до 17 % оксида магния, то они образуют группу доломитизированных карбонатных образований.
Минеральное образование, содержащее 25-50 % глинистых компонентов, называется мергелем. Чистый известняк имеет белый цвет. Наличие в минеральном образовании примесей второстепенных химических элементов придает породе определенную окраску.
Плотность минерального образования составляет 2,7-2,9 т/м3, предел прочности при сжатии составляет 0,4-300 МПа. Известняк используется во многих отраслях производства:
Разработанными стандартами нормируется содержание окиси кальция, а также не растворимых в соляной кислоте веществ, влаги и массовой доли кусков, размеров выше или ниже установленных допустимыми нормами.
Флюсовое сырье
С целью образования легкоплавких шлаков в металлургии используют известняк. В качестве флюса обычно выбирают материал с противоположными свойствами по отношению к пустым породам, находящимся в рудах.
Силикатные минеральные соединения сравнительно редко используются при выплавке, потому что большинство железных руд и почти все сорта минерального топлива имеют кремнистую основу.
Поэтому применение в качестве флюсовки карбонатных соединений, содержащих основные оксиды, улучшают процесс очистки руды в процессе извлечения металлического компонента.
Среди них основное место занимают известняк и доломит. Известняки используются в доменной шихте в составе окатышей, агломерата и в виде кусков.
В зависимости от назначения различают такие типы марок карбонатного материала:
Флюсы в виде порошков предназначаются для производства без обжига периклазовых изделий и масс, применяемых для футеровки кислородных конвертеров. Материал не имеет сроков годности. Его погрузка осуществляется насыпью, а транспортировка железнодорожными вагонами.
Металлургический процесс выплавки 1 т чугуна или стали требует более 50 кг негашеной извести. Ее используют для получения основного шлака, очищающего железную руду.
Запасы и месторождения сырья
Известняки встречаются в природе часто, их нет только в Австралии. В Российской Федерации месторождения сосредоточены в центральных районах европейской части, на Урале, Кавказе, Сибири.
Ежегодное потребление известняков превышает 500 млн.т, а их запасы учитываются Государственным балансом полезных ископаемых РФ. В настоящее время на территории России находится 62 месторождения флюсовых известняков.
Наибольшее количество запасов (31,4 %) и более четверти добычи приходится на Сибирский федеральный округ. На втором месте находится Уральский, а на третьем – Северо-Западный федеральные округа.
На территории Красноярского края проводится разработка нескольких месторождений известняка, предназначенного для использования в разных сферах производства.
На территории Норильского промышленного района карбонатные породы добываются для производства цемента и извести, а на Кайерканском месторождении проводится добыча флюсовых песчаников.
При разработке флюсовых месторождений для материала, добываемого в каждом карьере, существуют специально установленные технические требования. Они являются частью разработки залежей и содержат необходимую информацию для потребителей.
В них указывается, для чего предназначен материал, область применения, размер фракции, марка прочности и химический состав.
Разработка месторождений проводится открытым способом. Технологический процесс предусматривает последовательное выполнение операций, связанных со вскрышными работами и добычей сырья.
Флюсовый известняк: основные свойства и применение
Флюсовый известняк – неотъемлемая часть технологического процесса металлургического производства, в т.ч. выплавка меди, стали, чугуна и ферросплавов для легирования стальных и других сплавов.
Химический состав и свойства
Основная масса флюсового известняка – карбонат кальция в разных его формах. Это минеральное вещество одно из самых распространенных на Земле. Толщина его залежей в земной коре исчисляется сотнями метров. Это осадочная порода, ввиду чего ее структура слоистая.
В химически чистом флюсовом известняке содержится до 56% оксида кальция. Остальное – соединенный с оксидом углекислый газ. Карбонат кальция крайне медленно растворяется в воде, из-за чего в его залежах часто образовываются карстовые пустоты, медленно вымываемые в течение столетий подземными водами.
Под действием тепла известняк может разлагаться на две составляющие с образованием чистого оксида кальция и выделением углекислого газа. Термальные источники тепловой энергии разлагают карбонат на две его составляющие, ввиду чего подземные воды становятся естественным образом газированными.
В чистом виде известняк имеет белый цвет. В зависимости от наличия в нем примесей меняется его оттенок, химические свойства и название породы. Если в его состав входит до 17% окиси магния, такой карбонат называют доломитизированным. Если же в нем содержится от 25 до 50% глины, его называют мергелем.
Сферы применения
Флюс для металлургии
Флюс необходим для облегчения выплавки металла из руды. В черной металлургии и при выплавке меди в качестве флюсового компонента используют известняк. Флюсовый компонент помогает снижать теплопотери при выплавке металлов и сплавов. Снижение температуры плавления позволяет контролировать процесс производства металла и снизить энергозатраты, снизив тем самым и себестоимость готовой продукции.
В отличие от силикатных минеральных добавок, карбонатные породы значительно лучше очищают руду и ускоряют извлечение металла из рудного сырья. Флюсовые известняки и доломиты используют в металлургии кусками, окатышами или в виде агломерата. В зависимости от технологического процесса выплавки металла используют один из двух видов карбоната.
Порошковые известняковые флюсы используют для безобжигового производства футеровочных материалов и изделий, необходимых для огнеупорной облицовки кислородного конвертера.
Для производства одной тонны чугуна или черной стали необходимо около 50 кг флюсового известняка. Он необходим для образования шлака, очищающего рудное сырье.
Месторождения флюсового известняка
Карбонаты, как осадочная порода, распространены по всей планете, кроме австралийского континента. В России запасы флюсового известняка сосредоточены на Урале и Кавказе, в Сибири и в центрально-европейской части страны. Каждый год российская металлургия и другие отрасли промышленности потребляют более 500 миллионов тонн известняков. Потребности отечественной металлургии покрывают 62 месторождения на территории Российской Федерации.
Самое большое количество флюсового известняка сконцентрировано в Сибирском федеральном округе (31,4%). Здесь добывают свыше четверти от всего производимого в РФ известняка. Второе место по добыче карбонатов занимает Уральский, а третье – Северо-Западный ФО. В Норильском промышленном районе ведут добычу карбонатов для производства строительной извести и цемента, Кайерканское месторождение – флюсовые известняки для металлургии.
Разрабатывают месторождения открытым карьерным способом. Для каждого карьера существуют свои разработанные технические требования к добыче, измельчению и транспортировки добытого известняка. Документ содержит всю необходимую для дальнейшего производственного процесса информацию:
Потребитель может ознакомиться с технической документацией, химическим составом и свойствами добытых и поставляемых карбонатов. Известняк не имеет срока годности и может быть транспортирован в открытых железнодорожных вагонах.
Флюсовое сырье
При металлургических процессах получения чёрного металла (чугуна, стали) используются кислые и основные флюсы. Кислые флюсы — природные соединения, содержащие кремнезём (кварц, кварцевый песок, кварцит и др.), применяются сравнительно редко, т.к. большинство железных руд и почти все сорта минерального топлива (кокс, антрацит) имеют кремнистую или кремнисто-глинозёмную (кислую) пустую породу. Для их флюсовки требуются обычно основные флюсы. К ним относятся соединения, содержащие оксиды кальция, магния, железа и других металлов (известняк, доломит, сода и др.). Широкое применение их в чёрной металлургии обусловлено тем, что для флюсовки пустой породы руд и золы кокса требуется значительное количество основных оксидов. Кроме того, большинство производственных процессов направлено на удаление вредных примесей, которые можно вывести из расплава полностью или частично при работе на основных шлаках. Для образования последних необходимы значительные добавки основного флюса. Важнейшее требование, предъявляемое к ним,- низкое содержание кремнезёма, глинозёма и вредных примесей (серы и фосфора).
Известняки, применяемые в качестве флюса, стандартизированы. OCT 1463-80 распространяется на известняки, используемые в доменной шихте в составе агломерата и окатышей, а также в кусковом виде. В зависимости от назначения изготовляются флюсовые (марки 4-1, 4-2, Ч) и доломитизированные (ЧДУ-1, ЧДУ-2, ЧД-1, ЧД-2) известняки. OCT 1464-80 распространяется на известняки, применяемые для получения извести, используемой в качестве флюса в сталеплавильном и ферросплавном производствах, а также в кусковом виде в шихте мартеновских печей. Флюсовые известняки применяются для мартеновского (М-1 и М-2), конвертерного и электросталеплавильного (С-1 и С-2) и для ферросплавного (Ф-1 и Ф-2) производств, а доломитизированные известняки (КДУ-1 и КДУ-2) — для конвертерного производства. При выплавке стали в мартеновских печах частично, а в конвертерах и электропечах всегда используется обожжённая известь. Доломиты применяются в аглодоменном производстве. При коксовой доменной плавке часть известкового флюса может быть заменена доломитом. Допускается замена на 20-25%, что даёт улучшение физических свойств шлака.
Реклама
В качестве нейтрального флюса используют материалы, содержащие глинозём и фториды кальция (глины, бокситы, плавиковый шпат и др.). Плавиковый шпат является наиболее эффективным флюсом в металлургии, т.к. сильно увеличивает жидкоплавкость шлака, что повышает активность реакции взаимодействия между шлаком и металлом. Ограниченное применение его в металлургии по сравнению с флюсовым известняком объясняется относительной дороговизной, незначительными запасами и неблагоприятной географией размещения.
Требования к качеству плавиково-шпатовых концентратов, используемых в цветной и чёрной металлургии, регламентирует ГОСТ 7618-83. Применяются как флюс концентраты марок ФК-95А и ФК-95Б при выплавке высоколегированных сталей и сплавов специального назначения; ФК-92 и ФГ-92 — при выплавке стали в электродуговых печах и конвертерах; ФК-85, ФГ-95, ФК-75 и ФГ-75 — при выплавке средне- и низколегированной стали; ФГМ-75, ФК-65, ФГ-65 и ФГ-55 — при выплавке обычной стали. Подробно см. также в статьях Плавиковошпатовая промышленность, Флюорит и Флюоритовые руды.
Главные разрабатываемые месторождения флюсового сырья (основных флюсов): Сокольско-Ситовское, Аккермановкое месторождение, Гальянское и Агаповское (флюсовые известняки) в РСФСР, Еленовское, Каракубское, Новотроицкое и Псилерахское (флюсовые обычные и доломитизированные известняки) на Украине, Южно-Топарское (флюсовые известняки) в Казахстане. Флюсовый доломит выпускает Данковский доломитный комбинат в соответствии с техническими условиями ТУ 14-16-08-84.
В CCCP на начало 1988 утверждены запасы 88 месторождений флюсовых известняков, 3 месторождений флюсовых обычных и доломитизированных известняков и 1 месторождения доломитизированных известняков. Основная часть запасов (88,5%) сосредоточена в РСФСР и на Украине, значительными запасами флюсовых известняков располагает Казахстан (8,9%). На долю этих республик приходится более 97% общесоюзной добычи, которая ведётся открытым способом. Флюсовое сырье обогащается по двум технологическим схемам: без промывки (дробление и рассев на требуемые классы) и с промывкой (дробление, грохочение, промывка, обезвоживание). На зарубежных предприятиях применяют наряду с промывкой обогащение в тяжёлых средах, флотацию, фотоэлектронную сепарацию и др.
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.
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
а в них основных оксидов (по стехиометрическому соотношению)
При основности шлака Ош на шлакование пустой породы руд их останется
где Ф — флюсующая способность известняка.
В обычных условиях плавки, когда Ош = 1,0, она равна
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.
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.
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.
Горная энциклопедия
Флюсовое сырьё
B качестве нейтрального флюсa используют материалы, содержащие глинозём и фториды кальция (глины, бокситы, плавиковый шпат и др.). Плавиковый шпат является наиболее эффективным флюсом в металлургии, т.к. сильно увеличивает жидкоплавкость шлака, что повышает активность реакции взаимодействия между шлаком и металлом. Oграниченное применение его в металлургии по сравнению c флюсовым известняком объясняется относит. дороговизной, незначит. запасами и неблагоприятной географией размещения.
Гл. разрабатываемые м-ния Ф. c. (основных флюсов): Cокольско-Cитовское, Aккермановкое месторождение, Гальянское и Aгаповское (флюсовые известняки) в РСФСР, Eленовское, Kаракубское, Hовотроицкое и Псилерахское (флюсовые обычные и доломитизир. известняки) на Украине, Южно-Tопарское (флюсовые известняки) в Kазахстане. Флюсовый доломит выпускает Данковский доломитный комбинат в соответствии c техн. условиями ТУ 14-16-08-84.
B CCCP на нач. 1988 утверждены запасы 88 м-ний флюсовых известняков, 3 м-ний флюсовых обычных и доломитизир. известняков и 1 м-ния доломитизир. известняков. Oсн. часть запасов (88,5%) сосредоточена в РСФСР и на Украине, значит. запасами флюсовых известняков располагает Kазахстан (8,9%). Ha долю этих республик приходится более 97% общесоюзной добычи, к-рая ведётся открытым способом. Ф. c. обогащается по двум технол. схемам: без промывки (дробление и рассев на требуемые классы) и c промывкой (дробление, грохочение, промывка, обезвоживание). Ha зарубежных предприятиях применяют наряду c промывкой обогащение в тяжёлых средах, флотацию, фотоэлектронную сепарацию и др.