Конструкция, оборудование и проектирование агломерационных фабрик

Реферат

 

Таран Андрій Васильович. Курсова  робота по технології огрудкування залізорорудних матеріалів.

 

Шихтові матеріали. Агломерат, Усереднювання, Експлуатація обладнання, Смішування, Огрудкування, Спікання, Складування.

 

Кількість сторінок - 27, джерела  – 4

 

Тема роботи: визначити  питому витрату сухих і вологих  залізовмісних, флюсів і паливних компонентів  шихти для здобуття 1000 кг агломерату ; розраховувати хімічний склад агломерату. Навчитися будувати технологічну схему  і схему ланцюга апаратів.

 

Результати: закріплення  знань відносно особливостей речового складу сировинних матеріалів, вимоги до їх фізико-хімічних властивостей, технологією  їх підготовки до огрудкування, ознайомлення з технологічною схемою і схемою ланцюга апаратів на агломераційній фабриці, технологічним устаткуванням  агломераційних фабрик.

 

 

Оглавление

 

Введение

 

1. Исходные данные

 

2. Основные технологические  решения

 

3. Расчет и состав шихты

 

4. Решение уравнений материального  баланса и основности

 

5. Расчет химического состава  агломерата

 

6. Выбор и расчет технологического  оборудования

 

7. Сводные данные по  проекту цеха по производству  агломерата

 

8. Расчет технологической  схемы производства агломерата

 

9. Грохот ГСТ-81 30006400 для  горячего и холодного агломерата

 

 

Введение

 

Агломерация в металлургии, термический процесс окускования  мелких материалов (руды, рудных концентратов, содержащих металлы отходов и  др.), являющихся составными частями  металлургической шихты, путем их спекания с целью придания формы и свойств (химического состава, структуры), необходимых  для плавки. Спекание происходит непосредственным слипанием отдельных нагретых частиц шихты при поверхностном их размягчении  либо в результате образования легкоплавких соединений, связывающих частицы  при остывании агломерируемого  продукта. Тепло, необходимое для  спекания, получается от горения углеродистого  топлива, прибавляемого к агломерируемому  материалу, либо от окисления сульфидов, если агломерации подвергаются сернистые  рудные концентраты. На практике агломерация  чаще всего осуществляется на колосниковых решётках, с просасыванием воздуха  сверху вниз сквозь лежащую на решётке  шихту. При этом происходит последовательное горение топлива в лежащих  один под другим её слоях. Шихта должна быть максимально однородной. Для  равномерного окисления горючего в  процессе спекания и получения прочного и пористого агломерата соответствующего химического состава требуется, чтобы шихта обладала необходимой  газопроницаемостью, что зависит  в первую очередь от размера зёрен  и степени начального увлажнения.

 

Основные исходные материалы  агломерации: мелкая сырая руда (8—10 мм) и её концентрат, а также топливо (коксовая и антрацитовая мелочь до 3 мм), флюс (известняк и доломит  до 3 мм), в отдельных случаях —  мелкие отходы (колошниковая пыль, окалина  и др.). Конечный продукт — агломерат (Агломерат в металлургии, спекшаяся  в куски мелкая (часто пылевидная) руда размерами 5—100 мм с незначительным содержанием мелочи). Более 95 % агломерата используется в чёрной металлургии; в цветной металлургии агломерат  применяется в алюминиевом, никелевом  и свинцовом производствах. Промышленное производство агломерата освоено в  начале 20 в. (США).

 

Агломерация включает: подготовку шихты (дозировка отдельных компонентов, смешивание, увлажнение и окомкование), спекание подготовленной шихты на агломерационных  машинах, обработку горячего спека (дробление, рассев с удалением кусков до 5-10 мм, охлаждение до 100 °С, сортировка). Процесс спекания тесно связан с  работой узлов и агрегатов, обеспечивающих подготовку сырых материалов для  А. Поэтому первостепенное значение имеет стабилизация основных входных  параметров процесса (усреднение и  дозировка материалов, химический состав, влажность и т.д.), которые открывают  пути к комплексной автоматизации  агломерационного процесса.

 

 

1. Исходные данные

 

Химические составы компонентов  шихты, согласно полученного варианта для расчета агломерата или окатышей.

 

1. Соотношение железосодержащих  составляющих в рудной смеси:

 

концентрат железорудный – 60%; аглоруда – 30%; колошниковая пыль – 10%.

 

1.1 Соотношение флюсовых  составляющих в флюсовой смеси:  известняк – 20%; доломитизированный  известняк – 80%.

 

1.2 Соотношение топливных  составляющих в топливной смеси:  коксовая мелочь –40%; антрацитовый  штыб – 60%.

 

1.3 Удельный расход углерода  топливной смеси на 1000 кг агломерата  – 52, 3 кг/т.

 

1.4 Содержание FeO в агломерате - 14%.

 

1.6 Основность  агломерата  – 1, 25 д.ед.

 

1.7 Степень десульфурации  шихты – 90%.

 

1.8 Потери при прокаливании (ППП) в агломерате – 0, 57%.

 

2 Основные технологические  решения

 

Согласно исходных данных для проектирования технологи производства агломерата применяют такие исходные компоненты шихты: железородный концентрат, аглоруда, колошниковая пыль, флюсующие  добавки –известняк и доломитизированый  известняк, топливные добавки –  коксовая мелочь и антроцитовый штыб .

 

Причем крупность концентрата  поступающего на агломерационную фабрике  составляют > 74 мкм, что отвечет  технологическим требованием по крупности а значит, не требует  дополнительного измельчения перед  подачей в шихту.аглоруда также  не требует измельчения перед  подачей в шихту.

 

Известняк поступает крупностью – 80 мкм, что не соответствует требованием  по крупности, которая должна быть -< 80% класса 74 мкм, долломитизированный  известняк, поступающий крупностью - 85 мкмм, имеет также требования по крупности, что и известняк, твердое  топливо: коксовая мелочь и антроцитовый штыб имеют исходную крупность -80 мкм, и 50мкм соответственно, крупность  требуемая технологий подготовки шихты  составляет -< 70 % класса 74 мкм, таким  образом делаем вывод, что необходимо сделать выбор для дробления  и последуещего грохочения измельченного  агломерата.

 

Для обеспечения необходимого соотношения каждого из компонентов  шихты используют дозаторы которые  устанавливают перед выходом  из шихтовых бункеров, после которых  мы получаем шихту уже в заданом  технологией соотношением компонентов .

 

Так как составная шихта  требует однородности по химическому  составу и гранулометрическому  составу, ее подвергают смешиванию, учитывая, что одним приемом смешывания мы не достигнем необходимого результата, понимаем две последующие операции смешывания : смешывания и окомкования.

 

Смешанная шихта со сборного шихтового конвеера поддается на агломашыну, оптимальная влажность  шихты перед подачей на агломашыну 7, 2 - 7, 6. Поэтому во время операции смешывания и окомкования подается вода, обеспечивающая комкуемость шихтовых материалов и тем самым улучшающая газопроницаемость слоя во спекания.

 

Спекания агломерата производится на агломашыне. выход агломерата из спека по практическим данным составляет от 71, 4 ( 400 кг возврата на тонну агломерата), до 69, 0% ( 450 кг возврата на тонну агломерата ).

 

Готовый агломерат не обходимо измельчить и разделить на фракции  по крупности для этого принимаем  технологические операции дробления  и грохочения.

 

Охлаждение кондиционного  и не кондиционного агломерата производятся различными способами : не кондиционный агломерат (фракции - 5 мм) охлаждают  с помощью охладителя для возврата, при этом производится подача воды, годный агломерат охлаждают путем  продувки воздуха с помощью охладителя агломерата.

 

После охлаждения возврата дозируется и смешывается с шихтой на сборном  конвейере . агломерат подвергается вторичному грохочению после чего разделяется  на три класса по крупности : фракции - 5мм – отправляется на возврат; фракция 5-15 мм является материалом для постели  и поддается в отделения агломерационной  машины; готовая продукция, фракция 15 -20 мм, является годным агломератом  и поддается погрузочные бункера  или склад, затем поддается на отгрузку.

 

3. Расчет состава шихты

 

Химический состав компонентов  агломерационной шихты Табл3.1  Содержания компонентов в %

Материал Fe Mn P Sобщ FeO Fe2O3 SiO2 Al2O3 Ca

Желез.конц. 65, 89 0, 043 0, 022 0, 086 25, 18 66, 14 7, 32 0, 22 0, 19

Аглоруда 54, 16 0, 152 0, 072 0, 283 0, 54 76, 77 15, 88 3, 45 0, 21

Колошн.пыль 45, 09 0, 071 0, 073 0, 052 6, 25 57, 47 9, 15 2, 73 13, 09

Известняк 0, 77 0, 008 0, 092 0, 02 0, 18 0, 9 1, 99 0, 09 53, 51

Долмотизир.изв. 0, 54 0, 07 0, 013 0, 024 0, 31 0, 43 1, 2 0, 92 43, 3

Кокс.мелочь 16, 89 0, 751 0, 161 1, 041 - 24, 13 43 21, 53 6, 02

Антроц.штыб 14, 83 0, 751 0, 363 1, 069 - 21, 18 39, 3 17, 37 11, 93

Материал MgO MnO P2O5 SO3 Cг Прочие ППП 

  влаги

Желез.конц. 0, 12 0, 055 0, 05 0, 215   0, 326 0, 39 100 10, 4

Аглоруда 0, 18 0, 196 0, 165 9, 708   0, 741 1, 16 100 4, 8

Колошн.пыль 2, 28 0, 092 0, 13 0, 13 7, 45 0, 521 0, 521 100 8, 5

Известняк 0 0, 01 0, 21 0, 05   0, 15 42, 41 100 2, 8

Долмотизир.изв. 8, 5 0, 09 0, 03 0, 06   0, 97 44, 19 100 4, 1

Кокс.мелочь 1, 38 0, 97 0, 37 2, 282   0, 318   100 

Антроц.штыб 5, 31 0, 97 0, 83 2, 67   0, 439   100 

 

 

 

Технический анализ твердого топлива Табл3.2 Содержания компонентов  в %

Материал Содерж.влаги Зола Сера горючая Летучие Углерод горючий 

 

Кокс.мелочь 10, 48 14, 65 2, 31 1, 86 81, 18 100

Антроц штыб 6, 94 14, 46 1, 89 5, 32 78, 33 100

 

 

Расчет твердого топлива  Табл.3.3 содержания компонента в %     

Материал 

Feобщ Mn P 

Sобщ FeO 

Fe2O3 

SiO2 

Al2O3 CaO

Кокс.мелочь 2, 474 0, 11 0, 023 2, 4437252   3, 535 6, 299 3, 154 0, 881

Антроц.штыб 2, 144 0, 108 0, 052 2, 0444328   3, 602 5, 682 2, 511 1, 72

Материал  Содержания компонента в %     

MgO MnO P2O5 SO3 Cг Прочие Sг Летучие 

 

Кокс.мелочь 2, 474 0, 11 0, 023 0, 334   3, 535 6, 299 3, 154 0, 881

Антроц.штыб 2, 144 0, 108 0, 052 0, 386   3, 602 5, 682 2, 511 1, 72

 

 

Примечание:

 

,

 

где  - горючая сера из технического анализа;  - сульфатная сера в золе.

 

Табл 3.4 Средневзвешенный химический состав железосодержащей смеси Содержания компонента в %

Материал Fe Mn P S FeO Fe2O3 SiO2 AL2O3 CaO

Железорудный концентрат х 0, 6 39,534 0,0258 0,013 0,0516 15,108 39,684 4,392 0,132 0,114

Аглорудах х 0, 3 16,248 0,0456 0,022 0,0849 0,162 23,031 4,764 1,035 0,063

колошниковая пыль 0, 10 4,509 0,0071 0,007 0,0052 0,625 5,747 0,915 0,273 1,309

Железосодержащая смесь 60,291 0,0785 0,042 0,1417 15,895 68,462 10,071 1,44 1,486

Материал MgO MnO P2O5 SO3 Cг Прочие ППП  

 

 

Железорудный концентрат х 0, 6 0,072 0,033 0,033 0,129  0,1956 0,234 60

Аглорудах х 0, 3 0,054 0,0588 0,05 0,2124  0,1563 0,348 30

колошниковая пыль 0, 10 0,228 0,0092 0,002 0,013 0,745 0,0521 0,067 10

Железосодержащая смесь 0,354 0,101 0,084 0,3544 0,745 0,404 0,649 100

 

 

Средневзвешенный химический состав флюсовой смесиСодержания компонента в %

Материал Fe Mn P S FeO Fe2O3 SiO2 AL2O3 CaO

Известняк х 0, 2 0,154 0,0016 0,0184 0,004 0,036 0,18 0,398 0,018 10,702

Доломитизирован-ныйизвестняк х 0, 8 0,432 0,056 0,0104 0,019 0,248 0,344 0,96 0,736 34,64

Флюсовая смесь 0,586 0,0576 0,0288 0,023 0,284 0,524 1,358 0,754 45,342

 Содержания компонента  в %

Материал MgO MnO P2O5 SO3 Cг Прочие ППП 

Известняк х 0, 2 0,14 0,002 4,2 0,01  0,03 8,482 20

Доломитизированный известняк  х 0, 8 6,8 0,072 0,024 0,048  0,776 35,352 80

Флюсовая смесь 6,94 0,074 4,224 0,058  0,806 43,834 100

 

 

 

Табл 3.6 Средневзвешенный химический состав твердого топлива

 

 

 

4. Решение уравнений материального  баланса и основности

 

Для решения уравнения  материального баланса (4.1) рассчитываются (уравнения 4.2 и 4.3) средневзвешенные, коэффициенты выхода обоженной массы из сухой  массы каждого компонента шихты (К0) и средневзвешенный прирост (+) или  потеря (-) массы от окисления или  восстановления оксидов железа (О20).

 

(4.1)

 

Где  - единица принятой для расчёта массы (100 или 1000 кг) агломерата или окатышей;

 

, , ,  - суммарные удельные  расходы, соответственно, рудной, флюсовой, топливной и бентонитовой смесей, кг/т агл. (ок);

 

- средневзвешенные коэффициенты  выхода обожженной массы из  сухой массы каждого из смесевых  компонентов шихты, д.ед.;

 

- средневзвешенный прирост  (+) или потеря (-) массы, соответственно, от окисления или восстановления  оксидов железа, кг/т агл. (0).

 

Средневзвешенные коэффициенты выхода обожженной массы из сухой  массы каждого из смесевых компонентов  шихты рассчитывают по формуле:

 

, д.ед. (4 .2)

 

Где , , ,  - средневзвешенное содержание, соответственно, общей  серы, углерода горючего, потерь при  прокаливании и оксидов марганца в компонентах шихты, %

 

,  - принятые степени  удаления, соответственно, ППП и  серы, д.ед.

 

* примечание: при наличии  в компонентах шихты потеря  массы составит ; при наличии  - .

 

Средневзвешенный прирост  или потеря массы от окисления  или восстановления оксидов железа компонентов шихты в процессе агломерации или термообработки окатышей рассчитывают по формуле:

 

, кг/т агл (ок)  (4.3)

 

где: - средневзвешенное содержание закиси железа в смесях компонентов  шихты и агломерате (окатышах), %.

 

Кр0=0, 01(100-0, 9*0, 1417-0, 745-0, 649)=0, 9847

 

Кф0=0, 01(100-0, 9*0, 0232-43, 834)=0, 5114

 

Кт0=0, 001(100-0, 9*2, 194-3, 936-7947)=0, 1535

 

 

 

Таким образом, получаем систему  двух уравнений с тремя неизвестными

 

1000=0, 9847Р+0, 5114Ф+0, 1535Т+0, 0176Р+0, 0003Ф-1, 555

 

1001, 555=1, 0023Р+0, 5114Ф+0, 1535Т

 

1, 25=1, 84Р+52, 56Ф +1, 9254Т /11, 511Р  +2, 112Ф+8, 697Т

 

12, 5487Р+49, 62Ф+8, 945Т=0

 

Определяем удельный расход топливной смеси из следующих  расчетов. Железорудная смесь вносит в шихту углерода: 0, 00745 РΣ, кг/т  агломерата. Удельный расход углерода по заданию составляет 52, 3 кг/т агломерата. Следовательно, топливная смесь  должна внести в шихту кг/т агломерата.