1. 5 Металургійне паливо

 

                Високі температури, необхідні для багатьох металургійних переділів, досягаються спалюванням палива і (поки рідше) електронагріванням.

                Паливом служать горючі речовини, які вигідно спалювати для отримання тепла. Вони бувають твердими (вугілля, торф, дрова, кокс), рідкими (нафта, мазут, гас, бензин), або газоподібними (природний й інші горючі гази).

                До складу будь-якого палива входять пальні складові -вуглець, водень, вуглеводні, наприклад метан СН4 та інші, описувані в загальному вигляді формулою Сn Нm, а також негорючі – мінеральні речовини і волога.

                Мінеральні домішки при згоранні палива дають золу; вона складається з оксидів алюмінію, заліза, кремнію, кальцію та інших елементів. Зола поглинає порівняно трохи тепла; проте чим більше в паливі золи, тим менше  складових. Зола обволікає частинки палива, утрудняючи доступ кисню до них, а отже, і спалювання палива. Осо­бливо небажана легкоплавка зола, плівки розплаву якої на паливі найбільш щільні.

                У табл. 5 показано теплотворення і зольність деяких видів палива.

 

Таблиця 5 - Характеристика деяких видів палива

 

 

                У металургії паливо часто спалюють в тому ж пічному просторі, де переробляється руда. Для кращого використання печей об'єм палива і його витрата повинні бути малими. Для металургії потрібне висококалорійне і малозольне паливо: зола може забруднювати продукти переробки. Кращі види металургійного палива: газ, мазут, кокс і висококалорійне кам'яне вугілля.

                Природний газ. Природний газ містить від 50 до 97% метану й інших горючих вуглеводнів складу СnHm, негорючих домішок в ньому, як правило, не більше 3-10% (Со2, N2 та ін.). Газифікація   кольорової  металургії була почата в 1958 р. Сучасна потреба кольорової металургії в газі ще невелика, але вона вже оцінюється в 10 млрд м3 газу на рік.  Ширшому використанню газу в металургії поки перешкоджає відсутність розгалуженої мережі газопроводів, будівництво якої швидко продовжується.

                Нафта. Нафта складається з суміші різних вуглеводнів. Вона служить не тільки паливом, але і цінною сировиною для хімічної промисловості. Спочатку нафту перегонять, витягуючи легкокиплячі цінні речовини: бензин, гас, лігроїн і газойль. Залишок від перегонки – мазут містить близько 85% вуглецю і  12%  водню. Мазут – прекрасне рідке паливо з теплотворною здатністю близько 41800 кдж/кг (10000 ккал/кг) і цінна сировина для подальшої переробки на змащувальні масла і гудрон, тому із застосуванням мазуту в багатьох металургійних переділах можна погодитися тільки до широкого освоєння природного газу.

                Швидке спалювання палива сприяє отриманню високих температур; при цьому менше тепла встигає вийти через стіни печі в зовнішнє середовище. Для швидкого спалювання мазут пульверизують стиснутим повітрям і вдувають у печі розпилювачем – форсункою.

                Кам'яне вугілля. Кам'яне вугілля має багато різновидів, що відрізняються вмістом вільного вуглецю, вуглеводнів, золи і смолоподібних речовин – бітумів. При нагріванні кам'яного вугілля без доступу повітря вуглеводні випаровуються, а при доступі повітря згорають, утворюючи полум'я. Вугілля з високим вмістом вуглеводнів відносить до довгополум'яного (до 45% летких), а при малому їх вмісті  - до нелетких. Якщо потрібні високі температури, кам'яне вугілля, переважно довгополум'яне, спалюють в пилоподібному стані.

                Для деяких металургійних печей потрібне тверде кускове паливо. Воно повинне бути міцним, а для швидкого згорання – і пористим. Ці вимоги задовольняє кокс.     Кокс роблять з особливих сортів кам'яного вугілля, що містять бітуми.  Вугілля  подрібнюють до величини близько 5 мм, зволожують і завантажують в камери коксових печей. Герметично закриті камери нагрівають зовні до 900-1000° С. Леткі речовини відводяться у холодильники, де з них конденсуються цінні хімічні продукти (смоли, бензол, толуол та ін.), а горючий коксовий газ виводиться з холодильника.

                Від розплавлення і подальшого твердіння бітумів вугілля в камерах спікається в суцільну пористу масу – кокс. Вивантажений кокс гасять – охолоджують водою і подрібнюють, після чого він виходить у вигляді міцних пористих шматків сріблясто-сірого кольору з теплотвірною здатністю близько 26170 кДж/кг (6500 ккал/кг).

                Коксовий газ, що складається з водню (50%), метану (27%) й інших вуглеводнів, може служити хорошим паливом, теплотворна здатність його близько 18800 кДж/м3 (4500 ккал/м3). Частина коксового газу йде на нагрівання коскових печей, останню використовують як паливо для інших потреб.