9. QUÁ TRÌNH TẠO XỈ
9.3. QUÁ TRÌNH TẠO XỈ TRONG LÒ CAO
- Ở trong lò cao, xỉ lò từ khi bắt đầu hình thành đến cuối cùng ra lò đã qua một quá trình biến đổi phức tạp - Xỉ bắt đầu hình thành
gọi là xỉ đầu, xỉ cuối cùng thải ra ngoài gọi là xỉ cuối. Giữa xỉ đầu và xỉ cuối, còn có xỉ trung gian với tính chất hoá - lý không ngừng biến đổi.
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi - Trong quá trình đi xuống của liệu, đã trải qua quá trình biến đổi
khác nhau - Than cốc ở trên mặt mắt gió luôn ở trạng thái rắn, cho đến ở mắt gió mới cháy thành khí, tro đi vào xỉ lò. Do than
cốc có đặc điểm là ở nhiệt độ cao vấn giữ ở trạng thái rắn, vì thế ở dưới vùng nóng mềm của lò cao; than cốc có tác dụng làm khung cột của cột liệu, từ đó đảm bảo cho cột liệu của lò cao có
tính thấu khí tốt, đá vôi trong quá trình đi xuống, từ 6100
c bắt đầu phân giải, 9100
c bắt đầu sôi, đến trên 10000c phân giải xong.
do CaO phân giải ra, tiếp xúc với đá vỉa không tốt vì vậy hàm lượng CaO trong xỉ đầu rất ít, còn có ở vùng nhỏ giọt, khi 1 lượng lớn xỉ đầu chảy qua bền mặt của đá vôi, CaO mới dần dần
bị hoà tan vào than tạo xỉ. Quá trình này cho đến chỗ mắt gió
mới kết thúc toàn bộ. Trong quá trình đi xuống của quặng trải
qua sự biến đổi theo mấy giai đoạn sau :
• Vùng dạng cục ở trên, ở đây xẩy ra các hiện tượng :Bốc hơi nước ion, phân giải nước kết tinh và quặng sắt cacbonnat, hoàn
nguyên gián tiếp quặng sắt. Đồng thời xỉ lò ở trong khu vực
này xẩy ra phản ứng pha rắn, hình thành một bộ phận hợp chất dung điểm thấp, khí than đã tạo điều kiện biến mềm và nóng
chảy.
• Hình thành vùng nóng chảy mềm: trong quá trình đi xuống của
quặng, nhiệt độ dần dần tăng lên, khi bắt đầu biến mềm - tiếp
theo xẩy ra nóng chảy hình thành một lớp dẻo có chiều dày
nhất định, lớp đó gọi là vùng nóng chảy mềm- xỉ đầu hình
thành tại đây. Đặc điểm về thành phần của xỉ đầu là: Do chưa
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi cũng chưa tham gia tạo xỉ hơn nữa lúc đó đại bộ phận quặng
sắt đã hoàn nguyên thành FeO hoặc sắt kim loại vì vậy hàm lượng của FeO trong xỉ đầu tương đối cao, độ kiềm là độ kiềm
tự nhiên ( tức là tương tự với độ kiềm của bản thân quặng ) thành phần ở các chỗ không đồng đều, ở vùng nóng chảy mềm
sắt kim loại hoàn nguyên ra bắt đầu ở dạng “giọt” qua khe hở
giữa các cục than cốc rắn chảy xuống dưới, xỉ đầu sẽ từ trong
”giọt lỏng” tách ra khi quặng sắt đến phía dưới của vùng nóng
chảy mềm, do tác dụng của thấm C, dung điểm của sắt kim loại
hạ thấp khá nhiều từ đó nóng chảy hoàn toàn thành trạng thái
lỏng, và biến thành giọt rơi xuống - đồng thời xỉ đầu cũng do
quá trình lưu động có tác dụng đồng đều hóa do tác dụng khuấy
trộn của dòng khí than đi lên và tác dụng hoàn nguyên của C rắn, thành phần có xu thế đồng đều hàm lượng FeO trong xỉ
giảm đến 2 ~3%, đến đó đi vào vùng nhỏ giọt - phạm vi nhiệt độ của vùng nóng chảy mềm đại thể từ 1.000 ~ 1.200 0
C.
• Hình thành vùng nhỏ giọt khi quặng sắt qua vùng nóng chảy
mềm đi vào vùng nhỏ giọt, đã nóng chảy hoàn toàn thành trạng
thái lỏng sắt kim loại cũng hoàn toàn tách khỏi với xỉ lò, sắt
kim loại qua khe hở của than cốc rắn chảy xuống dưới. Trong
quá trình đi xuống sắt kim loại tiếp tục ngấm C, hơn nữa liên
tục hấp thu sắt và nguyên tố hợp kim khác hoàn nguyên ra từ xỉ
lỏng. Xỉ lò thì trong quá trình đi xuống do tác dụng của hoàn nguyên, hàm lượng của FeO liên tục giảm xuống hàm lượng
SiO2 và MnO cũng do hoàn nguyên Si và Mn đi vào gang mà
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi trong xỉ nên độ kiềm của xỉ liên tục tăng lên. Đồng thời do
nhiệt độ tăng lên tính lưu động của xỉ lò cũng tăng lên- khi xỉ
lò đi qua mắt gió SiO2 và Al2O3 trong tro của than cốc tan vào
xỉ lò làm cho độ kiềm của nó lại giảm xuống. Khi xỉ lò đi vào
nồi lò lại xẩy ra một số biến đổi như hoàn nguyên lại sắt kim
loại bị ôxy hóa khi qua mắt gió và phản ứng S, cuối cùng đều đến nồi lò hình thành xỉ cuối có thành phần xác định.
- Tóm lại các điều kiện trên : Trong quá trình đi xuống của quặng, đã trải qua vùng dạng cục, vùng nóng chảy mềm, vùng nhỏ giọt
và vùng chảy, cuối cùng đi đến vùng xỉ - gang. Xỉ lò thì bắt đầu
phản ứng pha rắn từ vùng dạng cụcqua biến mềm, nóng chảy mà
thành xỉ đầu, lại qua vùng nhỏ giọt, vùng chảy sau quá trình biến đổi hàng loạt của xỉ trung gian đi vào nồi lò mà tạo thành xỉ cuối và định kỳ xả ra khỏi của xỉ. Thành phần xỉ cuối căn cứ vào điều
kiện nấu luyện, thông qua tính toán phối liệu để xác định. Hình
9-1 là hình vẽ khu cực các pha và phân bố đường đẳng nhiệt của
là cao 100m3 .
9500C
12200C
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi