Производство агломерата
Агломерация – это процесс укрупнения исходного сырья – рудных материалов, с целью окускования для оптимизации последующего доменного процесса. Цель агломерации состоит в окусковании пылеватых руд, колошниковой пыли и отчасти концентратов обогащения руд. При загрузке этих видов сырья в доменную печь без предварительного окускования значительная часть пылеватых материалов выносится из печи газами. Оставшаяся часть создает в печи весьма плотный столб шихты с минимальной газопроницаемостью. Интенсивность доменной плавки резко снижается, ход печи делается неустойчивым.
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. Тепло, необходимое для спекания, получается от горения углеродистого топлива, прибавляемого к агломерируемому материалу, либо от окисления сульфидов, если агломерации подвергаются сернистые рудные концентраты. Спекание происходит непосредственным слипанием отдельных нагретых частиц шихты при поверхностном их размягчении либо в результате образования легкоплавких соединений, связывающих частицы при остывании агломерируемого продукта.
Металлургический цикл начинается с агломерационной фабрики. Агломерационную шихту, состоящую из рудной части, флюсов, возврата и топлива, загружают на конвейерную агломерационную машину, зажигают сверху и спекают, просасывая через слой спекаемых материалов воздух.
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. 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 раз мера зёрен и степени начального увлажнения. Шихта должна быть максимально однородной.
Основные исходные материалы Агломерация: 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.). Топливо измельчают в четырехвалковых дробилках, известняк дробят в молотковых дробилках или тангенциальных шахтных мельницах, и, в случае необходимости, обжигают в кольцевых шахтных печах. Расчетное соотношение отдельных компонентов в шихте поддерживают путем весового дозирования. 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 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).
Агломерационная шихта включает следующие компоненты:
- Рудная часть (концентрат или руда 5-6 мм).
- Топливо (мелкий кокс до 3 мм, иногда с добавкой каменного угля) содержание 36%.
- Флюс 5-10% (известняк 0-3 мм, для того, чтобы в течение короткого периода агломерации он успел разложиться). За счет CaO улучшается работа доменных печей и уменьшается удельный расход кокса.
- Добавки (колошниковая пыль, окалина и др.) Содержание менее 5%.
- Возврат (мелкий агломерат от предыдущего спекания крупностью 0-6 мм). Содержание в шихте 20-30%.
- Вода 5-8% для улучшения процесса грануляции мелких частиц шихты.
Эти материалы смешиваются и подаются в агломерационную машину. Она состоит из большого числа паллетспекательных тележек с отверстием в днище, двигающихся по направляющим рельсам. В загруженной паллете после зажигания газовыми горелками начинается горение топлива, причем фронт горения распространяется сверху вниз. Воздух просасывается сквозь слой шихты благодаря действию специальных вакуумных устройств – экспаустеров. Температура в слое шихты 1300-1600°С. В результате восстановления образуется: В зоне горения Fe2SiO4 плавится (t=1209°C) и смачивает зерна шихты, благодаря чему при охлаждении образуется твердая пористая масса – агломерат (имеет хорошую восстановимость и высокую прочность).
Процесс спекания тесно связан с работой узлов и агрегатов, обеспечивающих подготовку сырых материалов для Агломерации. По этому 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 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 обарботки 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. Основными показателями хода технологического процесса агломерации (выходными величинами) является производительность агломашины и качество агломерата. Производительность измеряют в тоннах годного агломерата, полученного за час работы. Качество оценивают по химическому составу, прочности и восстановимости агломерата. 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. Расход шихты из бункера на аглоленту регулируется с помощью шибера. Он меняет этот расход таким образом, чтобы обеспечивались оптимальные параметры при подаче шихты на аглоленту. Иногда этот расход регулируется с помощью тарельчатого вибропитателя. 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.
Одним из серьезных недостатков в оснащении современных агломерационных фабрик средствами автоматизации является отсутствие датчиков и устройств переработки первичной информации, анализа и контроля технологических процессов. В настоящее время силами лучших предприятий и научно-исследовательского производства, предусматривающая автоматическое управление процессами подготовки шихты. В связи с этим первостепенное значение приобретает проблема математического описания технологических процессов и операций на каждом из участков агломерационного производства. Математическое описание агломерационного процесса позволяет качественно исследовать основные его показатели и возможные регулирующие воздействия, а в итоге разработать обоснование алгоритма управления и способы автоматического регулирования процесса. Эффективность использования средств управления технологическими процессами в значительной степени определяется правильным выбором контролируемых параметров, структуры регулирующего устройства и управляющих воздействий.
Агломерационные машины – основное технологическое оборудование для агломерации. Распространена агломерационная машина ленточного типа, 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.
+7(812) 987 9110 +7(812) 322 8737 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Источник
Способ производства агломерата для доменной плавки
Владельцы патента RU 2353674:
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно — к окускованию доменного сырья методом агломерации с вовлечением в передел материалов, содержащих вредные примеси. Осуществляют подготовку шихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинксодержащего шлама. При подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих материалов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа. При этом процентное соотношение шлама и шлако-скраповой смеси устанавливают равным (5-25)%:(95-75)% соответственно, изменяя долю шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%. При одновременном использовании в аглошихте цинксодержащего железорудного концентрата и шлама шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего концентрата. Изобретение позволяет повысить степень удаления цинка в процессе спекания, повысить степень использования вторичных ресурсов в шихте. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно — к окускованию доменного сырья методом агломерации с вовлечением в передел материалов, содержащих вредные примеси.
Известен способ производства агломерата, в котором в аглошихту вводят металлургические отходы, в частности сталеплавильный шлак, а его расход устанавливают в зависимости от основности и температуры спекания агломерата (С.В.Смирнов, В.А.Куксенко, Н.В.Игнатов и др. Способ агломерации. Авт. Свид. СССР №1488334, С22В 1/24. Опубл. 23.06.89. Бюл. №23). В способе рассматривается только изменение прочности агломерата и экономия флюса при применении металлургических отходов, таких как конвертерный и мартеновский шлаки, причем их использование рассматривается отдельно, в то время как целесообразно рассматривать совместно. В данном способе также не рассматриваются вопросы, связанные с внесением вредных компонентов в аглошихту вторичным сырьем.
Наиболее близким к заявляемому является способ спекания доменного и конвертерного шламов с концентратами КМА (Поведение цинка при спекании доменного и конвертерного шламов с концентратами КМА / Сталь №5, 2003, с.2-6, Г.В.Коршиков, С.Л.Зевин, В.В.Греков и др.).
В данном способе рассматривается вопрос удаления цинка, вносимого в аглошихту шламами, который наиболее негативно влияет на показатели доменной плавки. Однако повышенный расход углерода на спекание (18-20%) и снижение удельной производительности аглопроцесса в 3-5 раз делает его технически и экономически нецелесообразным, а другие варианты способом не предусматриваются.
Ограничительными факторами использования вторичных железосодержащих материалов в аглодоменном производстве является наличие вредных примесей, особенно цинка, тем более, если его активно вносит также и железорудный концентрат. В доменной печи цинк разрушает футеровку, образует настыли, отлагается в газоотводах, нарушая газодинамику процесса и ухудшая все показатели плавки.
В предлагаемом способе производства агломерата для доменной плавки технический результат, выражающийся в снижении содержания цинка в продукте, достигается за счет новых технологических приемов подготовки аглошихты к спеканию, а экономический результат — за счет возможного повышения степени использования вторичных ресурсов и экономии минерального сырья.
Предлагаемый способ производства агломерата для доменной плавки, включающий подготовку аглошихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинкосодержащего шлама, отличается от известного тем, что при подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования ее компонентов обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих материалов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, при этом соотношение шлама и шлако-скраповой смеси устанавливают равным (5-25)%:(95-75)% соответственно, изменяя долю шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%. При одновременном использовании в аглошихте цинксодержащих железорудного концентрата и шлама шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего концентрата.
Сталеплавильные шлаки после дробления и сортировки используются непосредственно в доменной печи (фракция крупнее 10 мм) и в аглошихте (фракция 0-10 мм). Кроме того, смесь сталеплавильных шлаков после дробления и магнитной сепарации используется в виде скрапа с повышенным содержанием железа, в том числе металлического, также в доменной и агломерационной шихте.
Удаление цинка в процессе спекания возможно лишь при условии его восстановления из соединений, где он находится в окисленной форме. Из железистых расплавов цинк восстанавливается полнее и быстрее. Более быстрое восстановление объясняется взаимодействием ZnO с металлическим железом.
Металлическое железо сталеплавильного скрапа служит катализатором образования расплава, который активно подпитывается вновь восстановленным железом из концентратов. Степень развития этого процесса определяется количеством сталеплавильного скрапа и топлива в шихте. Насыщенный углеродом железистый расплав образуется в первые минуты спекания. Капли этого расплава опережают скорость движения зоны горения и при соприкосновении с шихтой охлаждаются.
Соединения цинка в шихтовых материалах восстанавливаются в зоне горения топлива углеродом, монооксидом углерода и металлическим железом. К факторам, повышающим степень удаления цинка из шихты, относятся увеличение основности шихты и содержание в ней металлического железа за счет создания шлако-скраповой смеси и обеспечения непосредственного контакта с ней цинксодержащих компонентов.
В промышленных условиях способ утилизации цинксодержащего шлама реализуется по нескольким вариантам.
Например, в виде пульпы шлам подается на площадку шлакопереработки, где формируется шлако-скраповая смесь. К ней подмешивают шлам и создает штабель из смеси материалов в соотношении, соответствующем содержанию оксида цинка в шламе. Образовавшийся материал подается в бункер шихтового отделения аглофабрики, из которого он дозируется на сборный конвейер в виде самостоятельного компонента наряду с железорудными концентратами, флюсом и топливом.
По другому варианту в шихтовом отделении бункеры с материалами располагаются так, что после выдачи на конвейер цинкосодержащего концентрата из следующего бункера на него выдается шлако-скраповая смесь, а затем цинксодержащий шлам. Последовательность выдачи материалов может быть и такой: шлам — шлако-скраповая смесь — концентрат. В обоих случаях после дозирования при последующем смешивании и окомковании шихты кусочки шламо-скраповой смеси являются центрами образования гранул с оболочкой из шлама и концентрата. Это обеспечивает непосредственный тесный контакт материалов и повышает степень удаления цинка в процессе последующего спекания.
В промышленных опытах использовали вариант подготовки шихты к спеканию с созданием смеси из шлама, шлака и скрапа. Использовали шихтовые материалы, химический состав которых приведен в табл.1.
| Таблица 1 | |||||||
| Химический состав материалов. | |||||||
| № | Материал | Содержание, % | |||||
| Feобщ | Feмет | FeO | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | ZnO |
| 1 | Шлам из золошламонакопителя ЗШН-1 | 45,2 | 3 70:30. |
Для офлюсования использовали рядовой известняк, содержание углерода в шихте 3,6% и возврата 34-36%.
Показатели степени удаления цинка при спекании агломерата на агломашине площадью 312 м 2 в зависимости от соотношения шлама и шлако-скраповой смеси при применении предлагаемого способа достигли 8-10% в сравнении с 3-4% по обычной технологии без создания непосредственного контакта материалов. Расход топлива на спекание не увеличивали.
При этом в зависимости от содержания ZnO в шламе такая степень удаления цинка составила при использовании шлама ЗШН-1 в процентном соотношении со смесью КШ+СС 25:75, при использовании ЗШН-2 15:85 и при использовании ШГ 5:95 соответственно.
Пределы изменения состава шихты определялись максимально допустимым внесением цинка в доменную печь 0,3 кг/т чугуна.
Результаты расчетов приведены в табл.2.
| Таблица 2 | ||||||
| Результаты расчета предельно допустимого внесения содержания цинка с агломератом | ||||||
| № | Содержание ZnO в агломерате, % | Внесение цинка в доменную печь при процентном соотношении агломерат: окатыши 70:30 | ||||
| КК, % | ЦК, % | ЗШН-2, кг/т агломерата | КШ+СС, кг/т агломерата | |||
| 1 | 65 | 35 | 15 | 85 | 0,022 | 0,296 |
| 2 | 60 | 40 | 9 | 51 | 0,020 | 0,286 |
| 3 | 55 | 45 | 2 | 11,3 | 0,019 | 0,280 |
При увеличении доли окатышей в доменной шихте с 30% до 60% увеличение доли агломерата, например, опыта 1 (табл.2) допустимо с использованием в аглошихте шлама ЗШН-2 до 10-15 кг/т агломерата, что вносит в доменную печь цинка 0,268 и 0,296 кг/т чугуна.
При использовании в промышленных условиях подготовки шихты с последовательностью дозирования на конвейер шлам — шлако-скраповая смесь — концентрат ЦК степень удаления цинка в процессе спекания составила 8,8%.
Таким образом, при одновременном использовании цинксодержащего концентрата ЦК, являющегося наряду с концентратом КК основным рудным компонентом шихты и поэтому вносящим в аглошихту наибольшее количество цинка, долю шлама следует изменить в пределах 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально доле ЦК.
Эксплуатация доменной печи в шихтовых условиях, предусмотренных производством агломерата данным способом, позволила стабильно вести плавку в течение длительного периода, а в аглопроизводстве сэкономить железорудные концентраты за счет использования вторичных ресурсов с коэффициентом замены 0,8. При выдувке печи в период проведения капитального ремонта 2 разряда не отмечено разрушения огнеупорной кладки и наличия настылей в шахте печи.
1. Способ производства агломерата для доменной плавки, включающий подготовку аглошихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинксодержащих шламов, спекание с получением агломерата заданного состава, отличающийся тем, что при подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования ее компонентов обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих шламов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, при этом соотношение цинксодержащего шлама и шлакоскраповой смеси устанавливают равным (5-25):(95-75)% соответственно, при этом изменяют долю цинксодержащего шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при одновременном использовании в аглошихте цинксодержащего шлама и цинксодержащего железорудного концентрата цинксодержащий шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего железорудного концентрата.
Источник
