2 Комплексное использование сырья в аглодоменном производстве

Агломерация – процесс получения кусков агломерата, методом частичного плавления мелкой руды и концентрата с топливом с последующей кристаллизацией расплава.

Состав шихты:

Железорудные материалы (40-50%):

Железная руда (крупность < 10 мм)

Железорудный концентрат (крупность < 0,07 мм)

Колошниковая пыль содержит 45% железа.

Окалина (прокатная)

Шламы (40-50% железа)

Марганцевая руда

Чугунный скрап.

Топливо 4-6%

Коксик

Антрацитовый штыб.

Флюс 15-20 %

Известняк (СаСО₃)

Доломит (СаСО₃ MgСО₃)

Известь

Конверторный шлак

Возврат – мелкий агломерат 20-30%

До спекания проводится подготовка шихты.

• Дозирование – для стабильности процесса.

• Смешивание – для равномерного распределения компонентов. Производится в барабанах смесительном и окомковательном. При подаче в барабан воды, которая разбрызгивается над поверхностью шихты происходит окомкование. При оптимальной влажности 6-9% обеспечивается наибольшая газопроницаемость.

Затем производится спекание на колосниковой решетке. Сначала загружают «постель» из возврата (30-30 мм), затем шихта – 250-350 мм. Под решеткой разрежение – 7-10 кПа, чтобы воздух просасывался сквозь слой шихты. Чтобы процесс начался специальным зажигательным устройством нагревают верхний слой шихты до 1200-1300^оС и топливо воспламеняется. Зона горения постепенно продвигается сверху вниз. Когда зона горения достигает постели, процесс заканчивается. Процесс идет 10-20 мин.

3 Реакция «водяного газа»

H₂O + C → CO + H₂

4 Поведение попутных элементов при окусковании железорудного сырья

1. Поведение попутных элементов при агломерации.

В ходе агломерации происходит выгорание сульфидной серы шихты. Реакция начинается при 250-280С

4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂

4FeS+7O₂=2Fe₂O₃+4SO₂

Выше 1383С процесс развивается по реакциям

3FeS₂+8O₂=Fe₃O₄+6SO₂

3FeS+5O₂= Fe₃O₄+3SO₂

В присутствии катализаторов (Fe₂O₃) до 40% SO₂ окисляется до SO₃. В отходящих газах установлено наличие Н₂S и COS.

В зоне горения сернистые соединения захватываются из газа железистым силикатным расплавом с образованием CaS. При температурах 900-1000С известь, известняк и ферриты поглощают SO₂ из газа

СаО+ SO₂+1/2Н₂О = СаSO₃0.5 Н₂О

СаSO_30.5 Н₂О= СаSO₃+0.5 Н₂О

СаSO₃+1/2O2= СаSO₄

Таким образом, высокая основность шихты ухудшает десульфурацию.

Удалению сульфидной серы способствует повышенные расходы топлива.

Удаление мышьяка, цинка, свинца при агломерации практически не имеет места.

Однако при вводе в шихту хлорирующих добавок (СаСl₂) образуются летучие хлориды. В этих условиях удается удалить до 90% Pb, 65%Zn, 60%As.

Поведение попутных элементов при получении окатышей.

В обычных условиях окислительного упрочняющего обжига удаляется только сера.

Фосфор, мышьяк, цинк из окатышей не удаляются.

При получении неофлюсованных окатышей из сернистых концентратов степень удаления серы – 95-99%. Окислительная атмосфера обеспечивает высокую степень окисления серы и переводу ее в газовую фазу в виде SO₂. Однако в присутствии известняки степень десульфурации снижается. Двуокись серы поглощается окислами железа, кальция, магния, ферритами и силикатами кальция

СаО+ SO₂ 0,5О₂= СаSO₄

СаСО₃+ SO₂ + 0,5О₂= СаSO₄+СО₂

СаОFe₂O₃+ SO₂ 0,5О₂= СаSO₄+ Fe₂O₃

Сульфат кальция – устойчивое соединение.

На содержание серы оказывает влияние температурный режим и особенно скорость нагрева и конечная температура обжига. Если нагрев ведется медленно, то вся сера переходит в сульфат кальция. Разложение сульфата кальция интенсифицируется с ростом температуры. Но при оплавлении окатышей десульфурация осложняется. Десульфурация ухудшается и при увеличении основности. Замена известняка доломитом снижает содержание серы, так как сульфат магния менее прочен, чем сульфат кальция.