Агломерация железных руд

металлов.

Усреднечие

Химический состав добываемых железных руд непостоянен, и это обстоятельство вызывает при их дроблении непостоянство гранулометрического (зернового) состава. Неоднородность химического и гранулометрического состава шихты крайне отрицательно влияет на показатели работы доменных

печей. Особо важное значение имеет постоянство содержания железа, так как снижение его содержания приводит к разогрев печи, а повышение — к похолоданию. Естественно, что при непостоянстве доменной шихты по содержанию железа приходится вести плавку с некоторым избытком топлива с тем, чтобы исключить или хотя бы резко сократить число случаев похолодания лечи, являющихся расстройством процесса, вызывающим ухудшение показателей ее работы.
Следует также обеспечить постоянство по основности пустой породы шихты с тем, чтобы обеспечить стабильность состава шлака. Рекомендуется так подготавливать шихту, чтобы отклонения по содержанию железа от среднего его содержания не превышали О,З—0,5 %.
Большое значение имеет и однородность шихты по кусковатости, Особо вредное влияние оказывает наличие мелочи н
шихте. Так, увеличение содержания мелочи в шихте (‘с мм
на 10 % приводит к увеличению расхода кокса на 4—7 %.
Вопросы оптимизации гракулометрического состава шихт решаются путем дробления агломерата и отсева мелочи о окускованной шихты, а задача усреднения железорудных материалов ГIО химическому составу решается, в основном, на складах, где хранят запас руды перед агломерацией или окомкованием (механизированные склады для усреднения или же рудньге дворы в старых доменных цехах). Усреднение здесь обеспечивается за счет формирования рудного штабеля горизонтальными слоями и забора руды из штабеля поперек слоев: привозимую руду укладывают в штабели, рассыпая ее тонким слоем по всей длине штабеля и так слой за слоем получения требуемой высоты штабеля (до 17 м); забирают же руду с торпа штабеля сверху донизу так, чтобы, например, грейфер захватывал одновременно большое число слоев. Это обеспечивает усреднение отгружаемой со склада руды.
 

ГЛАВА 3 ОКУСКОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНОГО СЫРЬЯ

3.1. Агломераци

Окускование - это процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) в кусковые необходимых размеров, применение которых значительно улучшает показатели работы металлургических агрегатов. Для подготовки сырья к доменной плавке широко применяются дна способа окускования: агломерация и окомкование.
Это процесс окускования мелких руд, Концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания Топлива в слое спекаемого материала Наиболее распространены ленточные аглОмерацион1 машины со спеканием слоя шихты на движущейся Колосниковой решетке При просасывании Воздуха через Шихту.
Продукт спекания (агломерации) агломерат представляет собой Кусковой Пористый продукт черного цвета; упрощенно можно характеризовать его как спеченную руду или Спеченный рудный Концентрат
Агломерацию следует рассматривать Шире, чем Окускование, так как При этом удаляются некоторые вредные Примеси (сера и частично мышьяк) разлагаются карбонаты и получается Кусковой Пористый к Тому же Офлюсованный материал. По Существу - это металлургическая подготовка руд к планке. Способ спекания Рудной мелочи на колосниковой решетке с просасыванием воздуха через слой шихты впервые был предложен в 1Ы7 г., а в 1911 г. был внедрен с Использованием Горизонтальных ленточных машин.
Шахта агломерации и ее подготовка, Основные Составляющие агломерационной шихты — железосодержащие материалы (рудный концентрат руда, Колошниковая пыль); возврат (отсеянная мелочь ранее Произведенного агломерата); топливо (Коксовая мелочь); влага, вводимая для окомкования шихты; Известняк, вводимый для получения офлюсованного агломерата
Кроме Того, в Шихту зачастую вводят Известь (до 25—() КГ/т агломерата), что Улучшает комкуемость шихты, повышая ее и прочность агломерата, марганцевую руду (до 45 Кг/т агломерата) для Повышения содержания марганца в чугуне и ОТХОДЫ Подготовку шихты, как и спекание, ведут на агломерационных фабриках. Подготовка шихты должна обеспечить усреднение. необходимую крупность, дозирование компонентов шихты, смешивание и окомкование ее.
Составляющие шихты из бункеров, где они хранятся, выдают с помощью весовых и объемных дозаторов. дозирование должно обеспечить требуемый состав агломерата.
для обеспечения равномерного распределения компонентов по всему объему шихты необходимо осуществлять хорошее смешивание шихты, что обычно проводят во вращающихся барабанах, сначала в смесительном, а затем в окомковательном. На некоторых аглофабриках эти операции совмещают в одном барабане.
При подаче в барабан воды, разбрызгиваемой над поверхностью шихты, происходит окомкование ее вследствие действия возникающих между частичками материала капиллярных сил. Окомкованная шихта характеризуется более высокой газопроницаемостью. Большое влияние на комкуемость, а следовательно, и газопроницаемость оказывает содержание влаги в шихте. Газопроницаемость шихты возрастает по мере увеличения влажности до 6—9 %, а при превышении этой величины шихта превращается в полужидкую массу, газопроницаемость которой низка. После окомкования шихту транспортируют к спекательной машине.

Рис. 14. Схема агломерационного процесса:
а — Начало процесса; б — промежуточный момент в — конечный момент, А — агломерат; Ш — шихта

Процесс спекания. Схема процесса представлена на рис. 14. На колосниковую решетку 1 конвейерной ленты загружают так называемую “постель’ 2 высотой 30—35 мм, состоящую из возврата крупностью 10—25 мм. Затем загружают шихту (250—350 мм). Под колосниковой решеткой создают разрежение около 7—10 кНа, в результате чего с поверхности в слой засасывается наружный воздух.
Чтобы процесс начался, специальным зажигательным устройством нагревают верхний слой шихты до 1200—1300 0С, и топливо воспламеняется. Горение поддерживается в результате просасывания атмосферного воздуха. Зона горения высокой около 20 мм постепенно продвигается сверху вниз (до колосников) со скоростью 20—30 мм/мин.
В зоне горения температура достигает 1400—1500 °С. При таких температурах известняк СаСО3 разлагается на СаО и СО2, а часть оксидов железа шихты восстанавливается до РеО. Образующиеся СаО и ЕеО, а также оксиды шихты $i02, Ре304, Ге203, А1203 и др. вступают в химическое взаимодействие с образованием легкоплавких соединений, которые расплавляются. Образующаяся жидкая фаза пропитывает твердые частицы и химически взаимодействует с ними.
Когда зона горения опустится ниже мест образования жидкой фазах, просасываемый сверху воздух охлаждает массу, пропитанную жидкой фазой, и последняя затвердевает, в результате чего образуется твердый пористый продукт — агломерат. Поры возникают в результате испарения влаги и просасывания воздуха. Продвижение через слой шихты сверху вниз зоны, в которой происходит горение топлива и формирование агломерата (т.е. спекаемого слоя) длится 8—12 мин и заканчивается при достижении постели (см. рис. 14, в).
Рассмотрим основные химические реакции, протекающие при агломерации. Горение топлива происходит по реакциям:
С + 0,502 = СО; С + 02 = СО2.
В отводимых продуктах горения отношение 02 : СО равно
4+6, но вблизи горящих кусочков кокса атмосфера восстановительная (преобладает СО), что вызывает восстановление
оксидов железа.
Большая часть непрочных оксидов Ге203 превращается в Ее304 в результате восстановления: 3Ре203 + СО = 2Iе3О4 + + СО2, либо в результате диссоциации: 6Ее203 — 4Ре3О4.

к эксгауст7еру

Часть оксидов Го304 восстанавливается до РеС: 3Ре3О4 + + сО = ЗРеО + СО2. Содержание РеО в агломерате обычно находится в пределах 7—17 %, оно возрастает при увеличении расхода кокса на агломерацию; одновременно уменьшается остаточное содержание Ре203.
Известняк разлагается по реакции СаСО3 — СаО + СО2, идущей с поглощением тепла.
При агломерации удаляется сера и частично (около 20 %) мышьяк. Сера в шихте обычно находится в виде сульфида железа Ре52 (пирит), а иногда в виде сульфатов Са804 2Н20 (гипс) и Ва$04 (барит). Пирит в условиях агломерации окисляется по нескольким реакциям, одна из них: ЗРе$2 + + 202 = Ге304 + 6О2. Гипс и барит разлагаются при 1200— 1400 0С по реакциям Са$04 = СаО + 5О Ва04 = ВаО + 8О.
В процессе агломерации выгорает 90—98 % сульфидной се- ры, а сульфатной 60—70 %. Нижний предел относится к офлюсованному агломерату, а верхний к неофлюсованному.
Протекает много реакций взаимодействия между оксидами шихты, в результате чего образуются десятки различных химических соединений. В твердом офлюсованном агломерате обнаруживаются феррит кальция Са0 2Ре2О3 ((плав 1230 °с) и Са0 Ге203 (плав 1216 0С), силикаты кальция СаО 02 (= 1540 °С) и 2СаО iО (сплав
= 2130 °С), магнетит, стекло (силикатное железистое).
Производство агломерата ведут на агломерационных фабриках, в состав которых входят комплекс оборудования для подготовки шихты, ленточные (конвейерные) агломерационные машины и комплекс оборудования для дробления и охлаждения полученного агломерата и отсева его мелочи.
Агломерационная машина (рис. 15) имеет в качестве основного элемента замкнутую ленту (конвейер) из отдельных спекательных тележек-паллет 2. Тележка — это опирающаяся на четыре ролика колосниковая решетка с продольными бортами; тележки движутся по направляющим рельсам под воздействием пары приводных звездочек 1. На горизонтальном участке ленты тележки плотно прилегая друг к другу, образуют движущийся желоб с дном в виде колосниковой решетки.
Под тележками рабочей ветви ленты расположено 13—26 вакуум-камер б, в которых с помощью эксгаустера 9 создают разрежение 10—13 кГIа. Ширина ленты составляет 2—4 м, число тележек в ленте от 70 до 130, скорость ее движения 1,4—7 м/мин; площадь спекания действующих машин равна
50—312 м2. Удельная производительность по площади спекания составляет 1,2—1,5 т/(м2 ч).
На движущуюся ленту питателем З укладывают постель высотой 30 мм из возврата агломерата крупностью 10—25 мм;

она предотвращает просыпание ШИХТЫ через щели решетки и предохраняет решетку от перегрева. Затем питателем 4 загружают слой шихты высотой 250—350 мм. далее на движущейся ленте попадает под зажигательный горн 5, который нагревает поверхность шихты по всей ширине до 1200—1300 °С, в результате чего загорается топливо. При дальнейшем движении ленты за счет просасываемого эксгаустером 9 сверху воздуха слой горения кокса и спекания агломерата перемещается вниз, а продукты сгорания через вакуумные камеры б поступают в пылеуловитель 8 и далее выбрасываются в атмосферу через трубу Формирование агломерата заканчивается на горизонтальном участке движения ленты; этот момент легко определяют по резкому падению температуры отходящих газов, свидетельствующему об окончании горения кокса. Готовый агломерат при огибании лентой холостой звездочки 7 ссыпается вниз. Он попадает в валковую дробилку горячего дробления и затем на грохоты, где от дробленого продукта отсеивают горячий возврат. далее агломерат поступает на охладитель (пластинчатый конвейер либо круглый вращающийся охладитель), где он в течение 40—60 мин охлаждается до 100 ос просасываемьгм воздухом. Затем агломерат направляется на грохоты холодного агломерата, где отделяется постель. После этого годный агломерат конвейером транспортируют в доменный цех, а мелочь — в бункер возврата. Этот возврат, также как и горячий, вновь направляются на агломерацию. Выход годного агломерата (фракции крупностью > 5 мм) из шихты не превышает 70—80 %.
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Окускование - это процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) в кусковые необходимых размеров, применение которых значительно улучшает показатели работы металлургических агрегатов. Для подготовки сырья к доменной плавке широко применяются дна способа окускования: агломерация и окомкование.
Это процесс окускования мелких руд, Концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания Топлива в слое спекаемого материала Наиболее распространены ленточные аглОмерацион1 машины со спеканием слоя шихты на движущейся Колосниковой решетке При просасывании Воздуха через Шихту.
Агломерационная машина (рис. 15) имеет в качестве основного элемента замкнутую ленту (конвейер) из отдельных спекательных тележек-паллет 2. Тележка — это опирающаяся на четыре ролика колосниковая решетка с продольными бортами; тележки движутся по направляющим рельсам под воздействием пары приводных звездочек 1. На горизонтальном участке ленты тележки плотно прилегая друг к другу, образуют движущийся желоб с дном в виде колосниковой решетки.
Производство агломерата ведут на агломерационных фабриках, в состав которых входят комплекс оборудования для подготовки шихты, ленточные (конвейерные) агломерационные машины и комплекс оборудования для дробления и охлаждения полученного агломерата и отсева его мелочи.
Агломерационная машина (рис. 15) имеет в качестве основного элемента замкнутую ленту (конвейер) из отдельных спекательных тележек-паллет 2. Тележка — это опирающаяся на четыре ролика колосниковая решетка с продольными бортами; тележки движутся по направляющим рельсам под воздействием пары приводных звездочек 1. На горизонтальном участке ленты тележки плотно прилегая друг к другу, образуют движущийся желоб с дном в виде колосниковой решетки.
 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, А.М. Якушев: Общая металлургия.

2. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвистнев А.Н., Юсфин Ю.С., Клемперт В.М. Металлургия чугуна. М.: Металлургия, 1989. 512 с.
3. Г.В. Ксендзык. Изменение гидравлического сопротивления агломерационной шихты по ходу процесса спекания// Известия вузов Чер. мет. - №7, 1958, стр. 3 16.
4. Коротич В.И., Пузанов В.П. Газодинамика агломерационного процесса. М., «Металлургия», 1969. 208 с. с ил.

5. Базилевич С.В., Вегман Е.Ф. Агломерация. М.: Металлургия, 1967. 368с.

6. В.И. Коротич, В.П. Пузанов. Образование зоны переувлажнения при агломерации методом просасывания // Известия вузов Чер. мет. - 1964. № 10, с. 28-33.

31