3. Спекание шихты. Технологическая схема и аппаратурное оформление передела.

Шихта по кольцевому трубопроводу поступает в цех спекания и через дозирующее устройство наливом по течке подается в печь. Продвигаясь за счет вращения и наклона печи навстречу потоку отходящих газов к топливному факелу в разгрузочном конце печи, шихта нагревается, в результате чего последовательно проходят процессы сушки шихты, разложения известняка, спекания. Факторами, определяющими эффективность процесса, скорость реакций, поведение материала в печи, являются: химический состав шихты, температура и продолжительность спекания. Соответствующие температуры создаются в печи сжиганием топлива. Продолжительность спекания определяется скоростью вращения печи. В зависимости от температуры газового потока и физико-химических превращений шихты печь условно можно разделить на ряд температурных зон (считается с холодной головки по ходу материала).

Первая – зона сушки материала. В этой зоне происходит испарение основной массы влаги и гранулирование материала. Температура материала на входе в зону от 45 ⁰С до 50 ⁰С. На выходе - от 300 до 350 ⁰С. Температура печных газов на входе от 650 ⁰С до 750 ⁰С, на выходе от 250 ⁰С до 300 ⁰С.

Вторая – зона подготовки материала. Происходит процесс удаления кристаллизационной влаги и начинается процесс декарбонизации известняка. Температура материала на выходе из зоны – от 700 ⁰С до 800 ⁰С.

С целью интенсификации теплообмена между газовым потоком и материалом первая и вторая зоны оснащены цепными теплообменниками. Цепные теплообменники выполняют также функцию пылеулавливающих устройств и препятствуют обрастанию печи в зоне вязкого материала.

Третья – зона декарбонизации. Материал подогревается до температуры от 800 до 1100 ⁰С. В этой зоне происходит разложение известняка по реакции:

CaCO₃ = CaO + CO₂ (4)

Реакция происходит с большим поглощением тепла.

В этой зоне начинаются реакции между окислами железа и содой с образованием феррита натрия по реакции:

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ = Na₂O*Fe₂O₃ + CO₂ (5)

Начинается основная реакция спекообразования между нефелином и оксидом кальция

(Na,K)₂О*Al₂O₃*2SiO₂ + 4CaO = (Na,K)₂О*Al₂O₃ + 2(2CaO*SiO₂) (6)

Начинаются другие фазовые взаимодействия:

Na₂О*Fe₂O₃ + Al₂O₃ = Na₂О*Al₂O₃ + Fe₂O₃ (7)

Fe₂O₃ + 2CaO = 2CaO*Fe₂O₃ (8)

Четвертая – зона спекания. В этой зоне происходит завершение реакций 6, 7, 8, возможно взаимодействие между полученными соединениями.

При отклонении состава шихты от оптимального увеличивается количество нерасчетных, «паразитных» фаз, что снижает качество спека.

Температура материала на входе в зону от 1000 ⁰С до 1150 ⁰С, на выходе – от 1250 ⁰С до 1300 ⁰С. Материал (спек) приобретает комковатый, пористый вид с небольшим количеством оплавленной фазы.

Пятая – зона охлаждения. В этой зоне происходит охлаждение спека до температуры (900 – 1100) ⁰С за счет воздуха, поступающего в печь на сжигание топлива, и потерь тепла в окружающую среду корпусом печи. Окончательное охлаждение спека осуществляется в колосниковом холодильника «Волга-125 С», постепенное охлаждение спека достигается за счет продувания холодного атмосферного воздуха через движущийся слой горячего спека. За счет возвратно-поступательного движения подвижных колосников спек, перемещается к разгрузочному концу холодильника, и охлажденный спек, поступает на сортирующие решетки, где куски более 80 мм дробятся двумя параллельно установленными молотковыми дробилками, а более мелкая фракция ссыпается через бункер-течку на ленточные конвейеры (№ 1 и № 2), расположенные вдоль всех холодильников. Нагретый в холодильнике воздух распределяется на два потока:

• меньший, но более нагретый поток воздуха из горячей части холодильника поступает в печь за счет тяги, создаваемой запечными дымососами;

• второй поток воздуха является сбросным. Он проходит систему газоочистки, состоящую из двух ступеней батарейных циклонов или циклонов НИИОГАЗ и аспирационным дымососом сбрасывается в атмосферу. Уловленная в системе аспирации холодильника спековая пыль сбрасывается на конвейера с основным потоком спека.

Охлажденный спек дробится двумя параллельно установленными молотковыми дробилками и поступает в бункер-течку. В ту же бункер-течку подается просыпь спека из-под колосникового пространства (транспортерами). Из бункеров-течек печей № 1-10 спек поступает на ленточные конвейера галереи ГК-20 и через перегрузочный узел галереи ГК-20 конвейерами галереи ГК-21 подается в приемные бункера отделения дробления спека (ОДС).

Охлажденный спек с печей № 11, 12 перевозится автомобильным транспортом в ОДС и системой конвейеров подается в общий поток на конвейера галереи ГК-21.

В качестве топлива могут использоваться: мазут с содержанием серы до 2 %;

• угольный порошок и мазут.

Мазут подается для поддержания устойчивого горения факела. Количество мазута зависит от качества угля и наличия угольного порошка и при благоприятных условиях доля угольного порошка может быть увеличена (до 100 %). Подача мазута в печь осуществляется из центральной мазутной станции под давлением (1,96-2,16) МПа (20-22 кгс/см²). При использовании только технологического топлива или мазута марки 100 с температурой вспышки не ниже 65 ^оС температура подогрева должна быть снижена. Содержание воды в мазуте не должно превышать 3 % летом и 5 % зимой. Норматив по содержанию воды может быть увеличен, если используются высоковязкие мазуты с большой плотностью. При одновременном использовании угольного топлива и мазута в печь мазут поступает через механическую форсунку, установленную по центру угольной форсунки, с целью более быстрого воспламенения угольного порошка и стабилизации топливного факела. Розжиг печи осуществляется на мазуте.

Подготовка угольного топлива производится во втором печном отделении, где в шаровых мельницах происходит сушка и помол угля. Сухой размолотый уголь транспортируется в расходный бункер печей спекания № 1-12 , откуда через систему питателей «Боллей» подается в печь. Отходящие из печи продукты горения топлива, пыль и газы, выделившиеся при сушке и декарбонизации шихты, поступают в систему газоочистки. Выброс очищенных газов в атмосферу осуществляется через трубу. Часть газа направляется на дополнительную очистку в мокрых электрофильтрах КМ-21 и через нагнетательную станцию поступает в цех гидрохимии на карбонизацию алюминатных растворов. Технологическая пыль, уловленная в системе газоочистки, системой шнековых транспортеров подается в сборный бункер и пневмокамерными насосами перекачивается в бункер на площадке горячей головки печи. Из бункера технологическая пыль шнековыми питателями подается в трубу, через которую вентиляторным воздухом подается в печь в зону топливного факела. 5.3.9 В ОДС спек из приемных бункеров подается на грохота с размером отверстий сетки (20х 20) мм. Мелкая фракция (подрешетный продукт) системой конвейеров транспортируется в силоса спека цеха гидрохимии в отделение выщелачивания. Крупная фракция (надрешетный продукт) проходит стадию дробления в конусных дробилках и системой конвейеров подается на перегрузочный узел галереи ГК-20, где смешивается с общим потоком спека и вновь возвращается в приемные бункера ОДС конвейерами галереи ГК-21. Осуществляется замкнутый цикл дробления.

4