Раздел II

2. Агломерационное производство

Агломерация – это процесс окускования спеканием мелких руд, концентратов, колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала и подвода высокотемпературного тепла извне.

В состав агломерационной шихты, кроме пылеватых руд и концентратов, входят также колошниковая пыль, известняк, известь, коксовая мелочь, антрацитовый штыб и возврат - мелкий (<5 мм) недостаточно спеченный агломерат, направляемый на повторное спекание.

Шихту перед спеканием необходимо подготовить. Подготовка шихты должна обеспечить усреднение, необходимую крупность, дозирование компонентов шихты и окомкование её. После тщательного смешения, увлажнения и окомкования шихта укладывается в аглочашу поверх постели, после чего включают эксгаустер.

Агломерационные машины — основное технологическое оборудование для процесса 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.

Рис.7. Схема агломерационного процесса:1 – колосниковая решетка; 2 – постель;

3 – 6 – зоны соответственно переувлажнения, сушки, подогрева и горения; 7 – готовый агломерат.

Рис.8. Схема агломерационной машины. 1-барабанный питатель для загрузки шихты; 2—направляющие рельсы; 3 — зажигательный горн; 4— спекательные тележки; 5— вакуум-камеры (экс­гаустеры).

При агломерации происходит частичное восстановле­ние окислов железа.

Fe2O3 + CO = FeO

FeO + CO = Fe + CO2

Из руды на 85- 95% удаляется сера:

FeS2 + 2O2 = FeO + 2SO2

Куски агломе­рата размером более 10 мм направляются в домен­ный цех. Более мелкий агломерат возвращается на переработку (возврат).

2.1 Расчет расхода железорудного концентрата и известняка в агломерационной шихте.

Примем следующие обозначения: X, Y, Z – расходы соответственно концентрата, известняка и коксика при агломерации, кг/100 кг агломерата. Запишем уравнение основности агломерата:

В=1,69

Z=48 кг/т = 4,8 кг/100кг агломерата

0,595 · X + 54,4 · Y + 0,85 · Z = 1,69 · (2,777 · X + 1,04 · Y + 8,46 · Z)

52,642· Y – 4,098 · X = 64,546

Составляем общее уравнение материального баланса процесса спекания. Сначала посчитаем потери массы каждого компонента аглошихты, учитывая выгорание из шихты углерода (С_нелет.), удаление летучей коксовой мелочи (V_лет.), гидратной влаги и углекислоты ( ), которые для руды (концентрата) объединены параметром ППП. При этом также удаляется 50 – 70 % сульфатной серы ( , доли ед.). Расчет ведется на 100 кг агломерата. Таким образом, потерю массы каждого компонента ( ) можно вычислить из общего уравнения:

.

Выведем общее уравнение материального баланса процесса спекания. Пусть - соответственно потери массы концентрата, известняка и коксика при спекании, кг/100 кг соответствующего компонента шихты.

( ),( ),( ) – соответственно массы концентрата, известняка и коксовой мелочи, проходящие при спекании в агломерат, в расчёте на 100 кг агломерата.

С учётом сказанного уравнение материального баланса спекания в расчёте на

100 кг агломерата приобретает вид:

- соответственно массы концентрата, известняка и коксовой мелочи, переходящие при спекании в агломерат, в расчете на 100 кг агломерата.

С учетом сказанного уравнение материального баланса спекания в расчете на 100 кг агломерата приобретает вид:

= ППП + · , выберем =0,5

= 0,895 + 0,5 · 0,071 = 0,931

= + ·

= 42,5 + 0,5 · 0,38 = 42,69

=

= 87,98 + 0,78 + 0,5 · 0,13 = 88,825

0,991 · Х + 0,573 · Y = 99,462

Запишем систему уравнений:

Из системы двух уравнений (основности и материального баланса спекания) с двумя неизвестными определяем расходы железорудного концентрата и известняка для производства агломерата, кг/100кг агломерата:

Выразим из первого уравнения Х:

X = -15,751+12,845Y

И подставим его во второе уравнение для нахождения Y:

13,303Y=115,071 Y=8,65 - расход известняка для производства агломерата, кг/100кг агломерата

X=95,365 - расход концентрата для производства агломерата, кг/100кг агломерата