Агломерационное производство в металлургии

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Агломерация -- это процесс окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли спеканием. 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 плавке.

Известно несколько способов агломерации руд: а) во вращающихся печах; б) во взвешенном состоянии; в) с просасыванием воздуха; г) с подачей воздуха снизу.

Наибольшее распространение получил способ спекания рудной мелочи на колосниковой решетке с просасыванием воздуха через слой шихты.

В агломерационную шихту вводят не только железосодержащие материалы, но также известняк и другие добавки (марганцевую руду, отходы производства). Основные компоненты шихты для спекания приведены ниже %.

Такую шихту тщательно перемешивают. В результате увлажнения при перемешивании во вращающемся барабане она приобретает более или менее зернистую структуру (окомковывается).

Спекание осуществляется на колосниковой решетке. Схема процесса представлена на рис. 1-20. На колосниковую решетку / чаши или вращающейся ленты загружают так называемую постель 2 высотой 30--35 мм, состоящую обычно из возврата крупностью 10--25 мм. Затем загружают шихту (200--250 мм). Под колосниковой решеткой создается разрежение около 7--10 кн/м2 (700--1000 мм вод. ст.), в результате чего с поверхности в слой засасывается наружный воздух.

Чтобы процесс начался, специальным зажигательным устройством нагревают верхний слой шихты до 1200--1300° С и топливо воспламеняется. Горение поддерживается в результате просасывания атмосферного воздуха. Зона горения постепенно продвигается сверху вниз (до колосников) со скоростью 10--40 мм/мин. При достижении зоны горения постели процесс спекания заканчивается. Он обычно продолжается 10--20 мин. 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 (в металлургии) 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 (в металлургии): 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. Более 95% агломерата используется в чёрной металлургии; в цветной металлургии агломерат применяется в алюминиевом, никелквом и свинцовом производствах. Промышленное производство агломерата освоено в начале 20 в. (США).

Агломерация (в металлургии) включает: подготовку шихты (дозировка отдельных компонентов, смешивание, увлажнение и окомкование), спекание подготовленной шихты на англомерационных 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 агломерации (в металлургии) 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. Агломерация (в металлургии) осуществляется на агломерационных фабриках, в состав которых входят склады для усреднения и хранения запасов шихтовых материалов, приёмные бункера, отделения для измельчения кокса и известняка (иногда и обжига известняка), шихтовое, спекательное и обработки готового агломерата.

На современных агломерационных фабриках приём сырья, дозировка и подготовка шихты, укладка её на агломерационные машины, а также обработка готового агломерата полностью механизированы и в значительной степени автоматизированы.

Руда, концентрат, колошниковая пыль, а также другие добавки, не требующие дробления, подаются в шихтовое отделение из приёмных бункеров или со склада конвейерами. Коксовая мелочь и известняки поступают в отделение измельчения, а затем в шихтовое отделение. Сюда же направляется возврат (мелочь, отсеянная от готового агломерата). Шихтовое отделение оборудовано бункерами, ёмкость которых обеспечивает работу агломерационных машин а течение 8-10 час. Из шихтовых бункеров заданные количества каждого из компонентов шихты дозировочными питателями выдаются на сборный конвейер, который передаёт шихту в барабаны первичного смешивания и затем в бункера шихты агломерационных машин, расположенные в спекательном отделении. Перед загрузкой на агломерационную машину шихта подвергается вторичному смешиванию, увлажнению и частичному окатыванию в окомковательных барабанах.

При разгрузке с машины агломерат дробится и сортируется с удалением из него мелочи (возврата), вновь используемой в шихте. Затем агломерат охлаждается и сортируется. Отходящие газы через газовый тракт и газоочистительное устройство отсасываются эксгаустером и через дымовую трубу удаляются в атмосферу.

Агломерационные машины -- основное технологическое оборудование для агломерации (в металлургии) распространена агломерационная машина ленточного типа (рис. 2), представляющая собой непрерывную цепь движущихся спекательных тележек (палет) с днищами в виде колосниковой решётки. Тележка проходит под питателем, которым на неё укладывается шихта слоем 250--400 мм, а затем под зажигательным горном, где твёрдое топливо, содержащееся в поверхностной зоне спекаемого слоя, зажигается. Эксгаустером через слой сверху вниз просасывается воздух (80--100 м3/мин на 1 м2 площади спекания), и зона горения (толщиной 15--20 мм) перемещается вниз по слою со скоростью 20--40 мм/мин. В зоне горения твёрдого топлива при t 1200--1500 °С значительная часть шихты плавится. По мере перемещения зоны горения вниз полурасплавленная масса вышележащей части слоя застывает, образуя спекшийся пирог агломерата (спек).

Газы, отходящие из зоны горения, подсушивают и нагревают нижележащие слои шихты, из которой удаляются гигроскопическая и гидратная вода, углекислый газ и прочие летучие, а также сера, мышьяк и другие вредные примеси. В СССР работают самые крупные в мире агломерационные машины с площадью спекания 312 м2 при ширине 4 м, их удельная (часовая) производительность на единицу площади (1 м2) спекания 1--2 т, а годовая -- 2--3 млн. т агломерата.

Мировое производство железорудного агломеарта составило около 330 млн.т (1967), в СССР -- 128 млн. т (1968).

агломерация колошниковый ленточный

Рис. 1. Технологическая схема агломерационной фабрики: 1 -- конвейер для подачи шихтовых материалов со склада или из приёмных бункеров; 2 -- бункера шихтового отделения; 3 -- конвейер; 4 -- весы; 5 -- смесительный барабан; 6 -- бункера шихты спекательного отделения; 7 -- бункера топлива; 8 -- смеситель-окомкователь; 9 -- бункер постели; 10 -- распределитель-укладчик шихты; 11 -- агломерационная машина; 12 -- эксгаустер; 13 -- горн; 14 -- камера горячего воздуха; 15 -- дробилка; 16 -- грохот; 17 -- охладитель; 18 -- приёмные бункера возврата; 19 -- дымососы; 20 -- мультициклоны; 21 -- дымовая труба; Г -- газ; ГВ -- горячий воздух; П -- материал для защиты колосников от действия высокой температуры (постель); В -- возврат

Рис. 2. Корпус агломерации и отделение охлаждения и сортировки для ленточной агломерационной машины с площадью спекания 252 м2: 1 -- окомкователь шихты; 2 -- питатели шихты; 3 -- зажигательный горн; 4 -- арломерационная машина АКМ-252/312; 5 -- дробилка; 6 -- грохот; 7 -- барабан для охлаждения возврата; 8 -- охладитель агломерата прямолинейный; 9 -- батарейный циклон; 10 -- скруббер; 11-- эксгаустер.

Литература

1. Базилевич С. В., Вегман Е. Ф., Агломерация, 1967.

2. Справочник агломератчика, Киев, 1964.

3. Патковский Агломерация (в металлургии) Б., Агломерационные фабрики черной металлургии, М., 1954.

4. С.В. Базилевич, Е.Ф. Вегман, Агломерация (в металлургии).

Размещено на Allbest.ru