8.2. Качество агломерата и его контроль

Качество агломерата определяется его физическими и физико-хими­ческими свойствами, химическим и минералогическим составом. Исходя из этого, к агломерату для доменного производства предъявляют следующие требования:

1) по физическим свойствам агломерат должен иметь высокую механическую прочность, высокую пористость и противостоять дроблению и истиранию;

2) по физико-химическим свойствам он должен обладать высокими восстановимостью и температурой начала размягчения в узком тем­пературном интервале;

3) по химическому составу - содержать возможно больше железа, мень­ше пустой породы и вредных примесей, быть полностью офлюсованным и иметь минимальные колебания содержания железа и основности;

4 ) по минералогическому составу - содержать минералы, обеспечи­вающие необходимые физические и физико-химические свойства. В производственных условиях постоянно контролируют прочность и химический состав агломерата, а восстановимость и минералогический со­став - лишь эпизодически.

Под механической прочностью агломерата понимают его способность сопротивляться разрушающим усилиям (трению, сжатию и удару) при транспортировке, загрузке и движении в доменной печи. Обычно прочность агломерата определяется степенью его разрушения при постоянном механическом воздействии. На металлургических предприятиях Украины агломерат на прочность испытывают в сплошном барабане диаметром 1000 и длиной 500 мм с приваренными внутри двумя полками высотой 50 мм (рис. 8.5). Специально отобранную пробу агломерата крупностью 5-40 мм и массой 15 кг загружают в барабан, который затем вращается со скоростью 25 об/мин в течение 8 мин. После этого пробу рассеивают на ситах с размером ячейки 5,0 и 0,5 мм. Показателем прочности на дробление является отношение массы фракции > 5,0 мм к массе исходной пробы, выраженное в процентах.

М асса фракции 0-0,5 мм характеризует прочность агломерата на истирание. На некоторых металлургических предприятиях агломерат на механическую прочность испытывают по методу П.Г. Рубина. Для этого 20 кг агломерата (круп­ностью 25-100 мм) загружают в барабан (рис. 8.6) диаметром 1000 и длиной 600 мм с тремя полками высо­той 250 мм, располо­женными под углом 120°, и вращают в те­чение 4 мин со скоро­стью 25 об/мин. Пока­зателем прочности яв­ляется выход фракции < 5 мм. Он изменяется в за­водских условиях в пределах от 18,5 до 27% от массы загру­женной в барабан пробы.

Иногда прочность аг­ломерата определяют мето­дом сбрасывания его с опре­деленной высоты на гори­зонтальную металлическую плиту. Прочность агломера­та оценивают по выходу мел­ких фракций.

На некоторых аглофабриках качество агломерата определяется рассе­вом пробы агломерата массой 2000 кг, отобранной из бункеров доменного цеха. Показателем прочности служит количество фракций 0-5 мм. Агломе­рат считается прочным, если выход такой фракции не превышает 10-12%.

Прочность агломерата зависит от химического состава исходной ших­ты, качества ее подготовки, расхода топлива на агломерацию, условий спека­ния, минералогического состава и обработки готового продукта.

В осстановимость агломерата зависит от минералогического состава, основности и пористости агломерата. Стандартной методики определения восстановимости нет, однако все методики по принципу осуществления оди­наковы. Нагретую до определенной температуры пробу агломерата восста­навливают в течение определенного времени. Количество восстановителя или его параметры контролируются. О восстановимости судят по измене­нию состава газовой фазы, либо по изменению массы пробы вследствие убыли химически связанного с железом кислорода. В качестве восстанови­теля преимущественно используют водород, а восстановимость определяют по убыли кислорода, вычисляя степень восстановления. Степенью восста­новления называется отношение потери массы пробы при восстановлении к массе кислорода оксидов железа, выраженное в процентах:

В = ∆О₂/∑О₂∙100 ,%,

где ∆О₂ - потеря массы пробы (кислорода) при восстановлении;

∑О₂ - масса кислорода оксидов железа, определяемая химическим ана­лизом.

Сейчас определение восстановимости осуществляют при помощи ав­томатизированных установок, позволяющих фиксировать степень восста­новления на диаграммной ленте прибора (рис. 8.7).

Химический состав агломерата в производственных условиях контро­лируется постоянно. Наиболее важно обеспечить постоянство содержания железа, FeO в агломерате и его ос­новности Отклонения по содержа­нию железа и FeO не должны пре­вышать ±0,5 и ±1,5% соответственно, а по основности - не более ±0,02 абсолютной единицы (например, при заданной основности агломера­та 1,2 изменение ее не должно выхо­дить за пределы 1,18-1,22) От этих показателей в значительной мере за­висит ровность хода доменной печи, стабильность шлакового и теплово­го режимов, качество чугуна ' По мере развития глубокого обогащения руд содержание железа в агломерате возрастает Многие за­воды сейчас работают на агломера­те с содержанием железа 53-54 и даже 55-56 %. Основность агломе­рата достигает 1,2-1,3, т е из ших­ты доменных печей почти полнос­тью выведен сырой флюс.

Однако с повышением основ­ности агломерата от 1,0 до 1,5 значительно ухудшается его прочность. Это обусловлено, в основном, такими факторами:

1) не весь введенный в шихту флюс (известь) связывается в химические соединения при агломерации. Образующаяся свободная известь при остывании агломерата взаимодействует с влагой воздуха по реакции СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ с увеличением объема, вызывающим напряжения и разрушение агломерата;

2) образованием двухкальциевого силиката 2СаО SiO₂, который в процессе охлаждения агломерата при температуре 675 °С перекристаллизовывается, с увеличением объема силиката на 11%, вызывая внутренние напряжения и разрушение агломерата;

3) образованием непрочной стекловидной фазы при быстром охлаждении агломерата.

Наиболее прочными являются низкоофлюсованный агломерат, имею­щий магнетито-гематитовую основу.

О восстановимости и прочности частично офлюсованного агломерата косвенно судят по содержанию в нем FeO: чем оно больше (15-18%), тем выше прочность и ниже восстановимость агломерата. Однако с переходом на производство высокоофлюсованного агломерата этот критерий теряет свое значение. Оксид железа, в зависимости от того, в каких соединениях он на­ходится в агломерате с высокой степенью офлюсования, может оказывать различное влияние на его свойства. Качество агломерата, используемого на металлургических предприятиях Украины, приведено в табл. 8.2.