Что такое шихта? Виды шихты, состав и назначение
Определение, что такое шихта из чего она состоит заключается в следующей формулировке. Шихта – это комплекс минералов, загружаемых внутрь доменной печи или другого высокотемпературного оборудования, для получения конечных продуктов заданного химического состава и свойств.
Можно также сказать, что шихта – это подготовленный к переплавке лом (если речь идет о металлургии). А вот понятие состав шихты носит обобщенный характер и зависит от специфики продукта, выплавляемого из прекурсора. В частности, состав шихты в металлургии это:
- обогащенная руда;
- концентрат;
- флюс;
- оборотные материалы – шлаки, съемы, а также пыль.
Дополнительно, шихта, используемая в черной металлургии, содержит в своем составе топливо: кокс или уголь. Производство цветных металлов, наоборот, обходится без топливных компонентов.
На фото угольная шихта – специальная смесь определенных марок угля, подготовленная для производства кокса
Металлизированная и металлическая шихта
Использование прекурсора конкретного состава сказывается на свойствах конечного продукта, как было указано ранее. Например, в сталеплавильном производстве, нередко используют метализированную шихту. Сталь, полученная на ее основе, превосходит метал из скрапа стабильностью состава и существенно пониженным содержанием примесей. В частности, удается снизить вдвое концентрацию таких вредных для стали элементов, как сера и фосфор, увеличивающих хрупкость металла. Получают металлизированную шихту восстановлением железной руды углеродом или газом при температуре меньшей точки плавления железа.
Альтернативно, в мартеновскую печь загружают металлическую шихту. Ее основу составляют:
- чугун – твердый или жидкий;
- стальной лом.
Важно чтобы марка металлолома соответствовала выплавляемому продукту. Если в производстве стали задействовано большое количество жидкого чугуна, в состав шихты требуется ввести окислители. Это может быть специальный мартеновский агломерат, например. Также в роли оксилителя выступают: железная руда или окатыши.
Железорудные окатыши
Сталеплавильное производство
Рассмотренная ранее металлическая шихта – один из четверки компонентов прекурсора для производства стали. Также туда входят:
- флюс – шлакообразующие вещества;
- окислители;
- дополнительные составляющие – раскислители, науглероживатели и легирующие добавки.
Подобный состав шихты литья 40гмфр – высокопрочной конструкционной стали и других марок этого металла. Дополнительно, в состав входят флюсы или плавни. Это шлакообразующие вещества, под которые, выполняя расчет шихты для стали необходимо учитывать тип футеровки печи:
- Кислая. Под такую мартеновскую печь шлакообразующими веществами могут быть кварцевый песок, а также битый кирпич – шамотный или динасовый – см. лом огнеупоров.
- Основная. Тут в качестве флюса выступает, боксит, известняк или плавиковый шпат.
Так выглядит флюсовый известняк
Под окислители используют кислородсодержащие материалы: железная руда, специальные агломераты, а также окалина. Их задача катализировать окислительные процессы. Альтернативно, интенсифицировать окисление позволяет продувка металла кислородом в газообразном состоянии.
Соответственно, класс науглероживателей образуют углеродсодержащие материалы. Они могут использоваться как на стадии приготовления шихты, так и вводиться непосредственно в жидкий металл. Этот, преимущественно кокс, а также лом электродов. Важное качество науглероживателя – чистота по вредным примесям. Особенно это относится к содержанию серы и золы.
Раскислителями в подготовке шихты выступают ферросплавы, а также металлический хром, алюминий, марганец и прочие элементы.
к содержанию ↑На видео – Участок подготовки шихты
Шихта в производстве цветных металлов
Переработка алюминиевого лома в шихту
Материалы под плавку алюминиевых сплавов, например, отбираются соответственно стандартам: ГОСТ 11069-74 и ГОСТ 1583-93. Согласно документам, состав шихты ал5 ак5м марок металла включает:
- первичный алюминий и его литейные сплавы в чушках;
- возврат, лом;
- лигатуры.
Содержание Al в первичном алюминии составляет 99.x%, где x – цифра в марке. Так для сорта А0 концентрация 99.0%, А7 – 99.7%. Основными компонентами, наряду с алюминием в чушках отлива для шихты выступают кремний, магний, марганец и медь.
к содержанию ↑Шихта для коксования
Производство кокса
Это фактически смесь измельченного угля различных марок. Их соотношение определяется конечным продуктом, а именно коксом заданного качества. Оптимальный состав шихты для коксования подбирается по техническому анализу сырья и ряду его характеристик:
- спекаемость;
- коксуемость;
- конечная усадка;
- давление распирания и прочие.
Готовый кокс
Оптимальная шихта редко остается строго фиксированной по составу. Это видно на примере получения металлургического кокса. Тут, под уголь кс в шихте для коксования отводится 10 – 15%. Еще 2 – 4% приходится на спекающуюся добавку. Остальной состав включает такие сорта угля:
- газовый – 45 – 55%;
- жирный – 17 – 25%;
- отощенно-спекающийся – остальное.
На сегодня, подобный состав характеризуется недостаточной коксуемостью. Оптимизировать спекаемость позволяет ввод органических добавок – каменноугольного пека, например.
к содержанию ↑Стекольная шихта
Данный прекурсор представляет смесь, включающую одновременно сыпучие и жидкие компоненты, а также микродобавки. Отличается шихта для стекла исключительными требованиями к дозировке составляющих, а также однородности химического и гранулометрического состава. Среди элементов, входящих в состав шихты могут присутствовать:
- измельченный бой стекла;
- песок;
- сода;
- мел;
- селитра;
- полевой шпат;
- глинозем;
- доломит.
Это только сыпучие компоненты. Жидкими составляющими стекольной шихты выступают вода или мазут. В качестве микродобавок применяют оксид кобальта, селен. Их вводят, как заранее подготовленную смесь с наполнителем.
Стекольная шихта для производства хрусталя
Отдельно стоит рассмотреть оборудование для загрузки стекольной шихты. Оно представляет целую станцию, состоящую из ряда узлов:
- конусная приемная воронка с уплотнителем;
- комплекс для разрезания мешка – удерживающая решетка и нож;
- вибратор, обеспечивающий дебалансировку;
- подъемно-транспротный конвейер;
- завалочная машина.
Когда загрузчик полностью заполнен, шихта переводится в карманный отдел плавильной печи.
Посмотрите интересное видео о том, как производят стекло:
к содержанию ↑Шихта для производства хрома
Прекурсор используется в производстве металлического Cr. Составными материалами выступают:
- концентрат и окись хрома;
- натриевая селитра;
- порошок из первичного Al.
Окись хрома
Аналогично этому составляется шихта для плавки ферросплавов фнх или азотированного феррохрома. Дополнительным ее компонентом выступает хромистый шлак. Материал измельчают до фракции 0.3 – 0.8 мм и применяют как балласт при выплавке.
Флюс под такую шихту выбирается на основе трех условий:
- повышение активности окиси хрома, способствующее его извлечению;
- снижение вязкости глинозема;
- улучшение кинетики процесса.
Этим требованиям соответствует известь, с содержанием СаО более 90%. Ее предварительно измельчают до фракции 3 мм.
к содержанию ↑Чем опасна для организма шихта
Основным источником негативного воздействия на здоровье человека выступает SiO2. Двуокись кремния – это кварцевый песок, выступающий базовым компонентом стекольной шихты. Наибольшую опасность в производстве стекла представляют операции с высокой запыленностью: сушка, дробление и просев. Уровень пыли в них достигает 50, а при ручном просеве 100 мг/м3. Сама пыль не так страшна, как опасна свободная двуокись кремния. Она составляет 75% пылевой завесы и способна вызывать силикоз у рабочих.
Также работа с шихтой связана с риском – нужно строго соблюдать технологию подготовки шихты, а также требуется надзор техники безопасности. Что бывает, когда такой контроль ослабевает смотрите на видео.
Видео – взрыв печки при неправильной загрузке шихты:
Перезвоните пожалуйста по номеру +7 (495) 646-70-38 Евгения Чокина