Металлы и человек - Михаил Васильев

Да разве только в содержании металла дело! Ведь и посторонние примеси к руде имеют большое значение. Они определяют количество и качество флюса, которое надо подать в домну. Важно и физическое ее состояние — много ли в ней крупных и мелких кусков — это определяет проницаемость столба плавильных материалов для газов и расход руды, ибо мелкую пыль стремительные потоки газов уносят с собой.

Кроме того, пористость руды, форма ее кусков определяют скорость хода химических реакций при восстановлении железа в домне, а это в свою очередь влияет на расход горючего.

Качество руды определяется и количеством содержащихся в ней вредных примесей, в первую очередь фосфора и серы. Чем их меньше, тем выше качество получаемого чугуна. Но вредным является, например, и наличие в руде цинка или свинца, которые разрушительно действуют на кладку доменной печи.

Учитывается при оценке качества руды и количество полезных примесей в руде — в первую очередь марганца, реже никеля, ванадия и меди, улучшающих качество получаемого металла.

Нет, если начать кормить доменную печь просто той рудой, которая поступает на завод — предположим, сначала криворожской, потом керченской, — домна будет плохо работать. Поэтому прежде чем «скормить» домне, руду готовят для этого.

Первая стадия подготовки руды состоит в усреднении ее состава. Это осуществляется на рудном дворе — огромном открытом складе руды. Сюда ее привозят из разных забоев, из разных шахт и карьеров и даже из разных месторождений или в трюмах пароходов, или в железных коробках специальных вагонов. Над кучами руды движется гигантский портальный кран. Он буквально «пересыпает из пустого в порожнее», только занятие это имеет здесь большой смысл. Он захватывает железными горстями грейфера порцию руды и несет ее через весь двор, непрерывно словно высевая тоненькой струйкой. Так руды из разных мест, с разным содержанием железа, разного качества перемешиваются друг с другом.

Второй этап подготовки руды к плавке — это ее обогащение.

Прежде всего руда проходит дробление. Дробилки, с грохотом пережевывающие своими тяжелыми челюстями огромные глыбы руды, — ворота каждой современной обогатительной фабрики.

После дробления, промывки и рассортировки по крупности пути руды разделяются. Куски величиной с кулак и несколько меньше поступают на рудный склад. Мелочь идет на дальнейшую переработку.

Она попадает в шаровые мельницы — гигантские вращающиеся вокруг горизонтальной оси бочки, в которых перекатываются чугунные шары. Непрерывный град ударов обрушивается на руду. Полученный порошок проходит магнитное обогащение. Но полученный железорудный концентрат еще не годится для доменной печи. Если эту пыль загрузить в домну, ее или выдует сразу же потоками газов, или она забьет поры и образует в домне «козла». Поэтому она проходит третью стадию подготовки— агломерационную фабрику.

Главным агрегатом агломерационной фабрики является ленточная спекательная машина. Она представляет собой большой транспортер, составленный из железных звеньев, на один конец которого поступает порошок железной руды, колошниковая пыль, коксовая пыль, которая тоже не может пойти в таком виде в домну, и… известняк. Да, тот самый известняк, который играет в домне роль флюсов.

Так «пекут» хлеб доменных печей.

Под звеньями транспортера находится камера, в которой постоянно поддерживается некоторое разрежение. Смесь веществ, насыпаемых из бункеров на транспортер, обжигается пламенем горелок, работающих на доменном и коксовом газе. Непрерывно просасываемый через слой раскаленных веществ воздух поддерживает в них горение.

В этом раскаленном слое и происходит спекание частиц руды. Одновременно выгорает и некоторая часть серы, содержащейся в руде. Происходит разложение извести. Она становится продуктом, пригодным для доменного процесса. Дойдя до конца ленты, спекшийся, еще раскаленный агломерат — твердый, серый, пористый камень — разламывается на куски и попадает в специальные вагоны.

Вот этим-то агломератом (так называют его доменщики) и отсортированными крупными кусками руды питается современная доменная печь.

Кажется, сколько хлопот с обыкновенной рудой! Не лучше ли больше заботиться об управлении доменной печью, чем о таком сложном приготовлении пищи для нее? Не дешевле ли будет?

Нет, не дешевле. Подсчитано, что увеличение содержания железа в руде, идущей в домну, всего на 1 процент повышает производительность печи на 2,5 процента, а расход кокса снижает на 2 процента. Если прикинуть величину цифр, помноженных на все домны Советского Союза, мы увидим, что цифры экономии получаются очень большими, во всяком случае значительно превосходящими цифры расходов на обогащение и на агломерацию.

Флюс…

Знаете ли вы, что в любой руде содержатся породы, имеющие температуру плавления значительно более высокую, чем температура в доменной печи? Например, глинозем плавится при температуре в 2050 градусов, а максимальная температура в печи не превышает 1800–1900 градусов. Между тем глинозема в рудах содержится до 8 процентов. Что же с ним происходит, как удается удалить его из домны?

Вот эту-то задачу — перевести тугоплавкий глинозем и другие вещества в жидкое состояние — выполняют флюсы. Они образуют с глиноземом сплавы, температура плавления которых всегда ниже, чем у самого тугоплавкого из входящих в сплав вещества. Эти сплавы образуют шлак, выпускаемый периодически из домны.

Обыкновенно в качестве флюсов на металлургических заводах используют известняк, реже — доломит и еще реже — мартеновские шлаки.

Кокс…

Обыкновенным каменным углем, даже самым лучшим антрацитом, не может питаться доменная печь. Ведь она привередлива. Ей нужен кокс.

Это и понятно. Тридцатиметровой высоты столб перемежающихся слоев руды, флюсов, горючего лежит в железокаменной трубе доменной печи. И все это вместе должно составлять губчатую, пронизанную порами массу, иначе сквозь нее не смогут пройти газы. Каменный уголь не сможет удержать этого столба грузов, он не обладает такой прочностью. Поэтому, перед тем как использовать его в домнах, каменный уголь превращают в кокс.

Далеко не всякий уголь может превратиться в кокс. Далеко не всякий кокс может пойти в доменную печь.

Впрочем, и кокс сегодня также изготовляют обычно не из одного какого-нибудь угля, а из смеси их. Этот процесс смешения углей напоминает усреднение руд. На Ждановском коксохимическом заводе он осуществляется следующим образом.

Четырех марок уголь поступает на этот завод. Уголь каждой марки поступает в свое хранилище — огромные башни высотой с восьмиэтажный дом.

И этот «пирог» — домне.

Из них уголь через специальные дозаторы направляется на ленту транспортера. Из каждого хранилища течет своя струйка угля: из одного — струйка потолще, из другого — потоньше, из третьего — опять толстая. Как бы многослойный пирог создают они налейте транспортера.

Этот пирог попадает в машины, где осуществляются перемешивание и размол угля. Только после этого смесь углей поступает в коксовые печи.

Коксовая печь — это узкая, но длинная и высокая щель. Ширина ее не превосходит 0,4 м — ведь ее боковые стенки и являются теми противнями, на которых жарится коксовый пирог для домны. Если сделать щель коксовой печи шире, пирог может не пропечься насквозь. Высота этой щели достигает 4,5 м, а длина — 15 м. Вот в нее-то и засыпается смесь углей для коксования.

Коксовые печи строят целыми батареями — одна щель вплотную к другой. А между ними оставляют узкие ходы, в которых сжигают газ. Стенки щелей, в которых лежит уголь, нагреваются до 1000–1100 градусов. Происходит сухая перегонка угля — ведь загореться он из-за отсутствия кислорода не может. Из него испаряются летучие вещества, куски угля срастаются между собой. Весь процесс длится 12–14 часов.

Специальная машина открывает дверцу коксовой печи и выталкивает из нее готовый кокс. Его тушат, охлаждают и сортируют. Только куски не менее 25 мм в поперечнике поступают в домну. Самый мелкий порошок кокса используется на агломерационной фабрике. Промежуточные фракции идут в металлургические цеха. Крошкой посыпают чугун в ковшах, чтобы он не покрывался твердой коркой.

Приготовленный таким методом кокс придирчиво исследуют в лабораториях. В специальный барабан загружают 410 кг кокса и начинают его вращать. 150 оборотов должен выдержать он, причем сквозь щели барабана должно отсеяться не больше определенного количества мелочи. А иногда делают и полный подробный химический анализ.

Такой длинный путь проходит каменный уголь, прежде чем он станет пригоден в пищу доменной печи.