--PAGE_BREAK--1.2 Физико-химические процессы доменной плавки
Условно процессы, протекающие в доменной печи, разделяют на горение топлива; разложение компонентов шихты; восстановление железа; науглероживание железа; восстановление марганца, кремния, фосфора, серы; шлакообразование. Все эти процессы проходят в доменной печи одновременно, но с разной интенсивностью, при различных температурах и на разных уровнях.
Горение топлива. Вблизи фурм углерод кокса, взаимодействуя с кислородом воздуха, сгорает. В результате горения выделяется теплота и образуется газовый поток, содержащий СО, CO2, N2, Н2, СН4 и др. При этом в печи несколько выше уровня фурм развивается температура выше 2000 °С. Горячие газы, поднимаясь, отдают теплоту шихтовым материалам и нагревают их, охлаждаясь до температуры 300...400 °С у колошника.
Восстановление железа в доменной печи. Шихта (агломерат, кокс) опускается навстречу потоку газов, и при температуре 500...510 °С начинается восстановление оксидов железа.
Разложение компонентов шихты происходит в зависимости от ее состава. Если в доменную печь подается офлюсованный агломерат, то эти процессы протекают при агломерации и в доменной печи почти не идут. При работе на шихте, содержащей флюсы и часть сырой руды, в верхней части доменной печи разрушаются гидраты оксидов железа и алюминия. Известняк флюса диссоциирует по реакции СаСО3 = СаО + СО2.
В результате взаимодействия оксидов железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, а также с водородом происходит восстановление железа. Восстановление газами называют косвенным, а восстановление твердым углеродом — прямым. Реакции косвенного восстановления — экзотермические (сопровождаются выделением теплоты), они происходят главным образом в верхних горизонтах печи. Реакции прямого восстановления — эндотермические (сопровождаются поглощением теплоты), они протекают в нижней части доменной печи, где температура более высокая.
Восстановление железа из руды в доменной печи происходит по мере продвижения шихты вниз по шахте печи и повышения температуры в несколько стадий — от высшего оксида к низшему:
Fe2O3 — > Fe3O4 — > FeO — > Fe.
Восстановление железа заканчивается при 1100...1200 °С. В доменной печи железо восстанавливается почти полностью. Потери со шлаком составляют не более 1%.
Науглероживание железа. Восстановление железа начинается в верхней части шахты доменной печи при 500...570 °С и заканчивается в распаре при 1100...1200 °С. При этих температурах восстановленное железо с Тпл = 1539 °С находится в твердом состоянии или в виде губчатой массы. Однако уже в шахте доменной печи наряду с восстановлением железа происходит и его науглероживание при взаимодействии с оксидом углерода, коксом, сажистым углеродом. Это приводит к образованию жидкого расплава, который каплями начинает стекать в горн.
Эти капли, протекая по кускам кокса, насыщаются углеродом (4% и более), марганцем, кремнием, фосфором, которые при температуре 1000...1200 °С восстанавливаются из руды, а также серой, содержащейся в коксе.
Марганец в виде оксидов в доменную печь вносится железной, марганцевой рудами или агломератом и восстанавливается в шахте по реакции, аналогичной восстановлению оксидов железа: МnО2 — > Мn2О3 — > МnО3 — > МnО. Оксид марганца (МnО) восстанавливается только твердым углеродом с образованием карбида марганца (Мn3С) при температуре не ниже 1100 °С. Карбид марганца растворяется в железе, повышая содержание марганца и углерода в чугуне. Другая часть МnО входит в состав шлака.
Кремний, содержащийся в руде в виде SiO2, также частично восстанавливается твердым углеродом и растворяется в железе. Другая часть SiO2 переходит в шлак. Кремний восстанавливается при температурах не ниже 1450 °С.
Фосфор содержится в руде в виде соединений (FeO3) *Р2О5 и (СаОз) *Р2О5. При температурах выше 1000 °С фосфат железа восстанавливается оксидом углерода и твердым углеродом с образованием фосфида железа. При температурах выше 1300 °С фосфор восстанавливается из фосфата кальция. Фосфор и фосфид железа Fe3P полностью растворяются в железе.
Сера присутствует в коксе и руде в виде органической серы и соединений FeS2, FeS, CaSO4. Сера летуча, и поэтому часть ее удаляется с газом при нагреве шихты в печи, а часть в виде серы и FeS растворяется в чугуне. Вследствие реакции:
FeS + СаО => CaS + FeO;
часть серы в виде CaS удаляется в шлак. Фосфор и сера в чугуне являются вредными примесями.
Таким образом, в результате процесса восстановления оксидов железа, части оксидов марганца и кремния, фосфатов и сернистых соединений, растворения в железе С, Mn, Si, P, S в доменной печи образуется чугун.
Образование шлака. Шлакообразование активно происходит в распаре после окончания процессов восстановления железа путем сплавления флюсов, добавляемых в доменную печь для обеспечения достаточной жидкотекучести при температуре 1400...1450 °С, оксидов пустой породы и золы кокса. Основные составляющие доменного шлака: оксиды кремния (30...45%), оксиды кальция (40...50%), оксид алюминия (10...25%) и другие компоненты. Шлак стекает в горн и скапливается на поверхности жидкого чугуна благодаря меньшей плотности.
Чугун выпускают из печи каждые 3...4 ч, а шлак — через 1...1,5 ч. Чугун выпускают через чугунную летку 16 — отверстие в кладке, расположенное несколько выше лещади, а шлак — через шлаковую летку 17. Чугунную летку открывают бурильной машиной, после выпуска чугуна ее закрывают огнеупорной массой. Чугун и шлак сливают в чугуновозные ковши и шлаковозные чаши. Чугун транспортируют в кислородно-конвертерные или мартеновские цехи для передела в сталь. Чугун, не используемый в жидком виде, разливают в изложницы разливочной машины, где он затвердевает в виде чушек-слитков массой 45 кг.
продолжение
--PAGE_BREAK--1.3 Характеристика вредных веществ, выделяющихся при выплавке чугуна
Азот и его соединения — развивается токсический отек легких «синего» или «серого» типа. Сразу после вдыхании появляется небольшой быстро проходящий кашель, отмечаются першение в горле, боли за грудиной, обусловленные раздражением слизистой оболочки дыхательных путей.
Окись углерода — хроническая интоксикация характеризуется расстройствами функции центральной нервной системы. Могут отмечаться боли в области сердца, повышение артериального давления.
Пыль — это твердые частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Средний размер этих частиц составляет 11-5 1 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Пыль обладает раздражающим, аллергенным, токсигенным и фиброгенным действием. У рабочих металлургического производства частые жалобы на насморк, чихание, кашель, сухость в горле, головную боль. Аллергические заболевания дыхательных путей встречаются чаще у рабочих с большим стажем (в среднем после 8 лет работы).
2. Оценка состояний условий труда на рабочих местах
Таблица фактического состояния производственной среды.
Карта условий труда.
Баллы, установленные по степеням вредности факторов тяжести работ, корректируются по формуле: X = Xст*Т, где Xст — степень вредности фактора, определённая по критериальной таблице, баллы. Т = (Тфакт/ Тсмены) — отношение фактического времени действия фактора (Тфакт) к продолжительности смены (Тсмены), определяемое из таблицы задания параметров.
Карта условий труда на рабочем месте № 1
Предприятие: ОАО «Амурсталь».
Выплавка чугуна и стали. Цех: 23.
Участок: 2. Профессия: Металлург.
Количество аналогичных рабочих мест: 19.
Численность рабочих: 97.
Сумма значений факторов производственной среды (Х), балл: 10,32
Размер доплаты за условия труда, %: 24%
Подпись ответственного за заполнение карты:
Подпись начальника цеха (участка):
Дата заполнения: 16.12.2007 г.
продолжение
--PAGE_BREAK--