Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции - 7 семестр

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
4.48 Mб
Скачать

1) свободное (падение одиночных тел в жидкости на достаточно большом расстоянии от стенок, при котором их влиянием можно пренебречь);

2) стесненное.

!

В классификаторах и аппаратах гравитационного обогащения происходит только совместное падение многих частиц. Свободное падение является частным случаем

стесненного, когда число частиц в пульпе стремится к нулю.

!

Классификаторы это аппараты, предназначенные для разделения по крупности

мелких частиц в жидкости или в газообразной среде.

!

Две основные разновидности:

!

1)

классификаторы с гравитационным разделением (механические реечные,

2)

чашевые, спиральные; гидравлические однокамерные, многокамерные);

классификаторы с разделением в поле центробежных сил (механическая разгрузка

!

центрифуги, самотечная разгрузка гидроциклоны и сепараторы).

Пульпа (исходный материал) разделяется на:

!

1) пески (крупный материал);

2) слив (мелкий материал).

!

Различаются два способа разгрузки крупной фракции:

!

1) принудительная;

2) самотечная.

!

Принцип работы классификатора заключается в следующем: в емкость, заполненную водой, непрерывно подается пульпа, и наиболее тяжелые (самые крупные) частицы успевают за определенное время осесть на дно, в то время как мелкие частицы

остаются во взвешенном состоянии и выносятся потоком жидкости.

!

Эффективность работы классификатора:

!

!

Качество разделения частиц по крупности при классификации ниже, чем при

грохочении.

!

!

29. Способы обогащения руд. Магнитное обогащение. Сухая и мокрая магнитная

сепарация.

!

Плавка железных руд без обогащения сопровождается низкими технико-

экономическими показателями (низкая производительность, высокий расход кокса).

!

Обогащение операция, в результате выполнения которой повышается концентрация полезного элемента вследствии удаления максимально возможного количества пустой

породы. Побочный эффект удаление вредных примесей.

!

Обогащение по существу механический процесс разделения частичек руды, представляющих собой либо полезный минерал, либо пустую породу (для этого используют различия по каким-либо свойствам полезного минерала и пустой породы:

по цвету, блеску, твердости, плотности, оптическим и электрическим свойствам).

!

Продукты обогащения: концентрат (материал, содержащий полезного минерала больше, чем его было в исходной руде), хвосты (материал, состоящий в основном из пустой породы и небольшого количества полезного минерала), промпродукт (материал, занимающий по содержанию промежуточное положение между

концентратом и хвостами, — подвергается дополнительному обогащению).

!

Эффективность процесса обогащения характеризуется комплексом показателей:

!

1)содержание металла в руде (альфа), концентрате (бетта) и хвостах V;

2)выход концентрата отношение масс концентрата и пошедшей на его получение руды (Мк/Мр) — показывает, какое количество концентрата получается из одной тонны руды;

3)степень сокращения показывает, во сколько раз уменьшается количество концентрата по сравнению с количеством пошедшей на его получение руды (R = Мр/Мк) = 1/лямбда;

4)степень обогащения отношение содержание металла в концентрате и исходной руде (k = бетта/альфа);

5)степень извлечения металла в концентрат показывает, какая часть его,

! содержащаяся в руде, перешла в концентрат (формула).

Степень извлечения металла при обогащении железных руд в зависимости от метода

обогащения и конструкции аппарата может изменяться в пределах от 60 до 90%.

!

Способы обогащения:

!

1)гравитационные (основаны на различии плотностей полезного минерала и пустой породы);

2)магнитная сепарация (основана на различии магнитной восприимчивости минералов и пустой породы);

3)электрическое обогащение (разделение частиц обусловлено их различными электрофизическими свойствами, в зависимости от которых под действием электрического поля изменяется траектория движения частиц);

4)флотация (основана на практическом использовании гидрофобности и гидрофильности минеральных частиц, то есть на различной смачиваемости минералов);

5)

специальные способы обогащения (основаны на различии у минералов

!

специфических свойств: обогащение по трению и форме зерен, селективное

раскрытие минералов, радиометрическая сепарация, ручная сортировка).

Магнитная сепарация наиболее распространенный метод для обогащения железных

руд.

!

...

!

Сепарация может производиться в водной, а также и в сухой среде. Вторая подходит больше для крупнозерной продукции, а мокрая для тонкозернистой. Мокрая сепарация дает немного лучше результаты, нежели сухая, из-за того, что вода мешает магнитным и немагнитным частицам слипаться вместе. То есть мокрая магнитная сепарация в пульпе отличается от сухой пригодностью для мелких руд, частицы

которых лучше разделяются.

!

!

30. Порозность и газопроницаемость слоя. Физико-математическое определение

газопроницаемости.

!

Порозность (или пористость) — это объем пустот в слое сыпучего материала. Порозность слоя зависит от способа укладки кусков. Порозность существенно

уменьшается, если слой состоит из кусков различных диаметров.

!

Эффективность работы доменной печи зависит от газопроницаемости столба шихты. Хорошая газопроницаемость слоя обеспечивает максимальное прохождение газов с

минимальными потерями давления.

!

Газопроницаемость свойство материалов пропускать воздух и другие газы при наличии перепада давления. Зависит от типа материала, его химической природы и структурных характеристик, а также от природы газа и температуры.

Газопроницаемость присуща в большей или меньшей степени всем материалам.

!

Коэффициент газопроницаемости выражается количеством газа, прошедшего при нормальных условиях в единицу времени и перепаде давления, равном единице, через

единицу поверхности материала единичной толщины.

!

!

31. Требования доменного процесса к качеству ЖРС. Показатели качества.

!

ЖРС: агломерат, окатыши, кусковая руда, брикеты.

!

Требования к качеству ЖРС:

!

1) максимальное содержание железа;

2) стабильность химического состава;

3) минимальное содержание вредных примесей;

4) минимальное содержание мелочи и крупных кусков;

5) хорошая механическая прочность в холодном состоянии;

6) высокая восстановимость;

7) достаточная «горячая» прочность;

8) высокая температура начала размягчения;

9) узкий температурный интервал размягчения;

10) обеспечение жидкоподвижности конечного шлака.

!

Типичные требования к качеству шихты определяются обеспечением стабильности и

воспроизводимости результатов процесса, в котором она используется:

!

1) постоянство химического состава; 2) однородность по химическому, минералогическому и гранулометрическому составу;

3) оптимальная крупность компонентов шихты;

4) оптимальная влажность.

!

Спасибо Вегману за это.

!

Вообще, с этими агломератами и окатышами выходит как-то так:

!

 

Агломерат

Окатыши

содержание железа, %

51-53

62-64

содержание FeO, %

6,5-16,5

7,5-16,7

CaO/SiO2

1,28

0,39

 

 

 

сопротивление удару при 20 °С, %

92,9

95,9

сопротивление удару при 1000 °С, %

93,8

94,7

разрушаемость при 20 °С, %

5

1,2

разрушаемость при 1000 °С, %

3,8

1,1

истираемость при 20 °С, %

2,1

2,9

истираемость при 1000 °С, %

2,2

4,1

вынос пыли, %

5

2

!

Логично, что эффективность проплавки агломерата и окатышей зависит от их

качества.

!

И, если сравнивать (вопрос №42), то агломерат по сравнению с окатышами при восстановлении имеет более высокую горячую прочность и дает меньшее количество мелочи, затрудняющей протекание процессов в шахте печи. Это связано с тем, что агломерат имеет меньшую окисленность (содержит в основном магнетит) и большее количество связки. Однако агломерат имеет меньшую холодную прочность, чем окатыши. Это позволяет транспортировать окатыши на большие расстояния и в окатышах, загружаемых в доменную печь, содержится меньше мелочи, чем в агломерате (но агломерат, в свою очередь, дает меньше мелочи при восстановлении в доменной печи). Восстановимость окатышей по сравнению с агломератом выше, что

связано с более оплавленной структурой агломерата.

!

Как следует из вышесказанного, содержание мелочи в шахте печи при проплавке агломерата и окатышей выравнивается. Однако эффективность плавки на окатышах несколько снижается из-за того, что при их восстановлении образуется большее количество пылеватой фракции, затрудняющей процессы в шахте печи. Поэтому более высокое содержание в окатышах железа используется в печи менее эффективно, чем можно было ожидать. Повышение содержания железа в окатышах на 1% приводит к росту производительности и снижению расхода кокса на 1-1,5%

вместо 1,5-2,5% при проплавке агломерата.

!

В черной металлургии доля агломерата составляет более 70%, а доля обоженных

окатышей 25-27%.

!

!

32. Требования доменного процесса к качеству кокса. Показатели качества.

Заменители кокса.

!

Кокс твердый продукт коксования угля, полученный пиролизом каменного угля при

900-1100 градусах (без доступа воздуха) за 14-20 часов.

!

Кокс:

!

1)источник тепла (в доменной плавке);

2)разрыхлитель столба шихты;

3)восстановитель;

4)источник восстановительных газов;

5)создает коксовую насадку в нижней части печи, где только кокс остается в твердом состоянии (насадка воспринимает значительную часть веса столба шихтовых

! материалов).

Химические показатели качества кокса:

!

1)влажность (зависит от режима тушения) — не должна превышать 5% (минимальная влажность 0.1-0.5%получают при сухом тушении кокса, например, азотом);

2)зольность (влияет на выход доменного шлака и прочность кокса) — каждый 1% увеличения зольности приводит к снижению производительности доменных печей на 1-2% и повышению расхода кокса на 1-2%;

3)при коксовании приблизительно половина серы уходит с коксовым газом главным образом в составе сероводорода считается, что при увеличении содержания серы в коксе на 0.1% удельный расход кокса в среднем возрастает на 1-1.4%;

4)содержание остаточных летучих веществ в коксе зависит от температуры и продолжительности коксования (содержание летучих в коксе не должно превышать

1.5%);

5)одно из наиболее важных свойств кокса содержание в нем 83-88% нелетучего

! углерода.

Физикохимические показатели кокса: горючесть и реакционная способность.

!

Горючесть кокса определяется скоростью взаимодействия его вещества с кислородом. Реакционная способность кокса определяется величиной константы скорости его

взаимодействия с двуокисью углерода при температуре 1100 градусов.

!

Доменный кокс пониженной реакционной способности в меньшей степени реагирует с двуокисью углерода и в шахте доменных печей. Понижение реакционной способности кокса во всех случаях приводило к снижению удельного расхода кокса и повышению

производительности печей.

!

По внешнему виду качественный кокс отличается столбчатой структурой, серебристым блеском поверхности куска и, кроме того, такой (качественный) кокс не

пачкает руки.

!

Заменители кокса (и восстановителей) : древесный уголь, каменный уголь (ПУТ), нефтекокс (мазут), смесь ПУТа и мазута, «городское» топливо, графит, антрацит (лучший сорт каменного угля, отличающийся большой теплотворной способностью;

может рассматриваться как переходная стадия между каменным углем и графитом).

!

1) Пылеугольное топливо (ПУТ) — каменный уголь, тонкоизмельченный (до 20-30 микрон) в специальных мельницах. Достоинства: низкая стоимость, высокая теплотворная способность. ПУТ предназначено для подачи в реакционное пространство пневмотранспортом. Недостатки: сернистость, зольность, относительная

абразивность.

!

2) Мазут тяжелый остаток прямой перегонки и крекинга нефти, состоящий из тяжелых углеводородов (содержит 83-85% С и 10-11% Н). Достаточно дорогостоящий вид топлива, но обладает высокой теплотворной способностью и широко применяется в отражательных печах особенно, в мартеновских. Теплота сгорания мазута составляет 6,1-64 МДж/кг, что несколько меньше, чем для кокса и ПУТ, и значительно больше, чем для природного газа. К существенным недостаткам мазута

также относится повышенное содержание серы и относительно высокая вязкость (для

снижения вязкости требуется подогрев).

!

3) Угольно-мазутная суспензия смесь ПУТа и мазута. Облегчает эксплуатацию оборудования при подаче к металлургическому агрегату. Сочетает в себе

положительные качества ПУТа и мазута, но, вместе с тем, и их недостатки.

!

4) «Городское» топливо брикеты из бытовых отходов. Производство данных

брикетов преследует цель рациональной утилизации отходов.

!

!

33. Флюсы. Назначение. Типы флюсующих материалов. Качество флюсовых

известняков. Методы введения флюсов в ДП. Основность: способы определения.

!

Основное назначение флюсов в доменной плавке обеспечение полного ошлакования всей пустой породы, содержащейся в руде, в золе кокса и в других компонентах доменной плавки. С флюсом пустая порода и зола топлива образуют легкоплавкий сплав доменный шлак; в расплавленном состоянии он удаляется из печи через шлаковую летку. Кроме того, флюс должен обеспечить получение шлака с необходимым химическим составом и физическими свойствами (что в значительной

степени определяет состав чугуна).

!

В зависимости от состава пустых пород и золы кокса возможно применение

следующих видов флюсов:

!

1) основного (представляет собой углекислый кальций в чистом виде или с примесью некоторого количества углекислого магния);

2) глиноземистого (глинистые сланцы, бокситы);

3) кислого (кварц, бедные железные руды с большим содержанием кремнезема).

!

Основные флюсы обычно известняк (осадочная горная порода) — применяют в тех случаях, когда руды богаты кремнеземом и содержат мало или совсем не имеют в своем составе окиси кальция и магния. Известняк в чистом виде представлен кальцитом (CaCO3). Количество окиси кальция в кальците — 56%, углекислоты

44%.

!

Глиноземистые флюсы применяют при плавке малоглиноземистых железных руд в этом случае при плавке только на известняке основные известково-магнезиальные

шлаки получаются тугоплавкими, из-за чего доменный процесс затрудняется.

!

Кислые флюсы применяются при плавке высокоглиноземистых руд.

!

Основные флюсовые добавки получают путем добычи, дробления и обогащения известняка. В зависимости от химического и фракционного состава это сырье разделяют по маркам и сортам.

!

N. B. ОСТ отраслевой стандарт.

!

Требования ОСТов (которые уже отменены, и на их основе разработаны стандарты для каждого предприятия) к химическому составу флюсового известняка сводились к ограничению содержания суммы СаО + MgO (не менее 50–54 % в зависимости от марки) при незначительном количестве MgO и нерастворимого остатка (не более 2-4 %). Более высокие требования предъявляются к флюсам для ферросплавного производства.

На наших заводах флюсы вводят в ДП главным образом в виде офлюсованного агломерата и офлюсованных окатышей, так как при разложении известняка непосредственно в домне технико-экономические показатели плавки ухудшаются (существенно увеличивается удельный расход кокса: 1) реакция сильно

эндотермическая; 2) снижается степень косвенного восстановления).

!

Такие недостатки заставили исключить сырой известняк из доменной шихты. Разложение известняка при производстве агломерата или окатышей оказывается более

экономичным, чем в ДП. На то есть две причины:

!

1)при обжиге окатышей и агломерации отсутствует процесс взаимодействия диоксида углерода CO2 с углеродом;

2)тепло, необходимое для компенсации эндотермического эффекта реакции разложения известняка, выделяется при сжигании топлива более дешевого, чем кокс (отходы в коксовой мелочи, антрацитового штыба, природного газа).

!

Основность отношение основных окислов к кислым окислам (CaO/SiO2).

!

CaO/SiO2 = 0,6-0,9 — кислые шлаки.

CaO/SiO2 = 1-1,3нормальные и основные шлаки.

!

Кислотность или основность шлака зависит от состава шихты.

!

Универсальной формулой определения основности шлака (В) является отношение суммы концентраций основных оксидов к сумме концентраций кислотных и

амфотерных оксидов:

!

!

где k1, k2, k3 коэффициенты, величиной которых учитывается эквивалентность FeO, MnO, MgO наиболее сильному основному оксиду CaO;

k', k'', k''' — коэффициенты, величиной которых учитывается эквивалентность P 2O5,

Al2O3, Fe2O3 наиболее сильному кислотному оксиду SiO2.

!

На сегодняшний день точные значения коэффициентов эквивалентности различных оксидов не установлены. Поэтому практическое использование полной формулы не представляется возможным. Обычно для расчета основности шлака пользуются

упрощенным соотношением (ну, CaO/SiO2).

!

!

* * *

!

34. Общая схема процесса агломерации железных руд.

!

Основная цель процессов окускования, в том числе и процесса агломерации

получение кускового фракционированного продукта из мелкого железорудного сырья.

!

Агломерация (1887 год) — процесс окускования в результате сжигания топлива в слое спекаемых материалов. При агломерации удаляются вредные примеси, разлагаются

карбонаты, формируются шлакообразующие минералы.

!

Сущность процесса: после возгорания содержащегося в аглошихте топлива в слое развиваются температуры, достаточные для расплавления некоторого объема материала. Сформировавшийся вокруг горящей частички топлива расплав растворяет минералы, находящиеся с ним в контакте. Образуется своеобразный блок. По мере выгорания топлива в зоне снижается температура и происходит кристаллизация

расплава.

!