1. Схема подготовки сырья к плавке

Подготовка необходима для поступления в печь сырья определенной крупности, равномерного химического состава, хорошей восстановимости и с высоким содержанием железа. Для обеспечения хорошей газопроницаемости плавильных материалов шихта должна быть однородной по кусковатости 10-20 мм или 20-40мм.

Дробление – раздавливание, истирание, раскалывание и удар. Виды дробилок:

• Щековая – наиболее крупные (производительность 450-500 т/ч). Для нее характерна запрессовка рабочего пространства при дроблении влажных глинистых руд. Неприменима для дробления руд, имеющих плитчатое сланцевое строение куска, т.к. в случае совпадения их оси с осью щели выдачи плитки пройдут нераздробленными. Применяется для крупных кусков руды (i=3…8)

• Конусная – ось вращения внутреннего конуса не совпадает с геометрической осью неподвижного конуса, т.е. в любой момент дробление руды происходит в зоне приближения внешнего неподвижного и внутреннего конусов, в остальных зонах происходит выдача дробленого продукта. Т.о. дробление осуществляется непрерывно. Производительность 3500-4000 т/ч (i=3…8). Применима для руд любого типа.

• Грибовидная – отличается от обычной конусной удлиненной зоной выдачи готового продукта, обеспечивающей полное дробление материала до кусков заданного размера.

• Молотковая – дробление кусков осуществляется под действием ударов стальных молотов, закрепленных на быстровращающемся валу. Используется для известняка, используемого в агломерационном цехе

• Валковая – для хрупких материалов.

В ходе агломерации из богатых сернистых руд удаляется 98% сульфидной серы. Бедные руды измельчаются до крупности <747 мкм, чтобы разрушить сростки руды с пустой породой.

Обогащение применяют для повышения содержания железа в шихте, а это приводит к увеличению производительности доменных печей и снижению расхода топлива.

По мере повышения содержания железа в шихте растут затраты на обогащение, а затраты в доменном цехе снижаются. Расчеты показывают, что оптимальное содержание железа в шихте – 64-67%.

Методы обогащения.

• Промывка – для удаления глины и песка (для бурожелезняковых руд)

• Гравитация – минералы разделяются по плотности, бывает воздушной и мокрой. Для железных руд – мокрая отсадка.

• Магнитная сепарация – наиболее распространена. Для слабомагнитных руд применяют магнетизирующий обжиг.

• Флотация – для руд цветных металлов.

2. Способы окускования железорудных материалов

Окускование – процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) в кусковые необходимых размеров, применение которых улучшает показатели работы металлургических агрегатов. Затраты на строительство фабрик окускования быстро компенсируются за счет экономии кокса и ростом выплавки чугуна на предварительно окускованном сырье.

• Агломерация – окускование спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала ил подвода высокотемпературного тепла извне, при этом удаляются многие вредные примеси (сера мышьяк) разлагаются карбонаты и получается пористый и офлюсованный материал. Известно несколько способов А.:

  1. Просасывание воздуха

  2. Во вращающихся печах

  3. Во взвешенном состоянии

  4. С подачей воздуха снизу

  5. С подачей воздуха сверху

Наиболее распространен способ спекания рудной мелочи на колосниковой решетке с просасыванием воздуха через слой шихты. Шихту перед спеканием необходимо подготовить, что обеспечивает усреднение, необходимую крупность, дозирование компонентов шихты, смешивание и ее окомкование.

• Окомкование – или окатывание. После обогащения бедных руд получаются тонкоизмельченные <0,07мм материалы. Для них применяется окомкование. Окатыши меньше разрушаются при перевозке. Процесс производства окатышей состоит из 2 стадий:

  1. Получения сырых (мокрых) окатышей

  2. Упрочнения окатышей (подсушка при 300-600 и обжиг при 1200-1350°С)

Схема производства окатышей: исходную шихту (возврат – некондиционные окатыши, концентрат и, в случае производства офлюсованных окатышей, известняк) загружают в бункер, откуда при помощи дозатора она выдается на сборный транспортер и поступает в смесительный барабан. После смешивания шихта поступает по другому транспортеру в окомкователь или т.н. гранулятор. Для лучшего окомкования и обеспечения необходимой прочности к шихте добавляют 0,3…1,5% связующего вещества (мелкодисперсную глину - бентонит) и 8…10% воды. В грануляторе при круговом движении шихта превращается в гранулы – комки. Разгружаются только гранулы диаметром 10…20 мкм. Сырые окатыши после гранулятора попадают на обжиговую машину. Зона обжига = 50% от площади машины. Циркуляция и удаление газов осуществляется с помощью вентиляторов. Окатыши нагреваются до 1200…1350°С. Охлаждаются окатыши принудительно подаваемым через колосниковую решетку воздухом. Охлажденные окатыши разгружаются на грохот. Все что > 10мм идет на доменную плавку, менее – возврат. Основная цель обжига – выдержать транспортировку без разрушения. Качество окатышей характеризуется их гранулометрическим составом, прочностью и химическим составом.

• Брикетирование – с помощью валковых прессов (не получило распространения из-за низкой производительности и сложности обработки брикетов.)

3. Технология агломерации железных руд.

Технологическая схема агломерации

Агломерация - это процесс окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала.

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.