Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Термический способ окускования железных руд и концентратов. Методические указания к лабораторным работам
.pdf
2443
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕРМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОКУСКОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ
РУД И КОНЦЕНТРАТОВ
Методические указания к лабораторным работам
МИХАЙЛОВ В.Г.
ПРОХОРОВА Т.В.
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2013
УДК 669.01(07)
ББК 34.3(2)
М 69
Рецензент – А.А. Шипельников
Михайлов, В.Г.
М69 Термический способ окускования железных руд и концентратов [Текст] :
методические указания к лабораторным работам / В.Г. Михайлов,
Т.В. Прохорова. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. – 20 с.
Приведены основные термические способы окускования железных руд и
концентратов. Предназначены для студентов металлургического
института, изучающих дисциплины: «Экстракция черных металлов»,
«Теория и технология подготовки железорудных материалов»,
«Металлургические технологии».
Табл. 5. Ил. 2. Библиогр. : 5 назв.
ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный
технический университет», 2013
3
Лабораторная работа № 1
Агломерация руд и концентратов
Цели работы:
- практическая иллюстрация физической сущности процесса спекания агломерационной шихты;
- усвоение и закрепление теоретических положений лекционного кyрса;
- освоение методов инженерного и научного эксперимента и приобретение
навыков осмысливания и анализа результатов эксперимента.
Оборудование:
1) весы;
2) противни;
3) комплект сит;
4) тарельчатый окомкователь;
5) агломерационная установка;
6) секундомер.
Пояснения к работе
Среди многих способов окускования железорудных материалов наиболь-
шее распространение получил агломерационный метод окускования, при котором мелкие частицы шихты нагреваются до температуры их размягчения и частичного или полного плавления. Тепло для нагрева материала образуется за
счет сгорания твердого топлива, содержащегося в спекаемом слое. Необходимый для горения топлива воздух поступает в слой путем просасывания за счет
разрежения, создаваемого специальными центробежными вентиляторами, работающими в режиме отсоса. Агломерация методом просасывания преобладает
в мировой практике окускования металлургического сырья.
Спекание шихты представляет собой сложный комплекс следующих про-
цессов:
3
1) чисто физические процессы (перенос массы) - испарение и конденсация во-
ды; нагрев шихты, плавление и кристаллизация расплава, охлаждение агломерата;
2) полиморфные превращения, приводящие к изменению плотности отдельных
фаз;
3) чисто химические процессы - горение топлива, диссоциация гидратов и карбонатов, твердофазные реакции между отдельными компонентами, окисление и восстановление оксидов железа.
В результате этих процессов из слоя сыпучего материала, представляю-
щего собой смесь руд, концентрата, флюсов и топлива, получается спек. После
дробления и отсева мелочи (возврата) получают продукт, называемый агломератом. Таким обpазом, агломерат получается в результате плавления шихты и
кристаллизации расплава. Исходная агломерационная шихта и полученный из
нее агломерат различаются по текстуре к химико-минералогическому составу.
Основными технико-экономическими показателями агломерационного
процесса являются: удельная производительность агломашины, удельный расход твердого топлива и показатели качества агломерата, отражающие его стабильность, химический состав и прочность. Все эти показатели определяются
техническим уровнем технологии производства агломерата.
Опытные спекания окомкованной агломерационной шихты проводятся на
лабораторной агломерационной установке чашевого типа, схема которой представлена на рис. 1. Её основные элементы: стальная агломерационная чаша
(d = 95 мм, Н = 500 мм) 1, покрытая теплоизоляционным материалом и колосниковая решётка 2; газоотсосный тракт, включающий вакуум-камеру 3, трубопроводы, задвижки 6, 7, сухой пылеуловитель 11 и центробежный вентилятор
(эксгаустер) 12; газовая горелка щелевого типа 13, с системой трубопроводов,
подводящих газ и воздух; контрольно-измерительные приборы (потенциометры, манометры) 9, 10, 13, 14 и вспомогательное оборудование 4, 5, 8.
4
Рис. 1. Схема агломерационной установки: 1 – агломерационная чаша;
2 – колосниковая решётка; 3 – воздухораспределительная камера; 4 – диффузор;
5 – диафрагма; 6, 7 – регулировочные задвижки; 8 – импульсные трубки;
9, 10 – водяные манометры; 11 – пылеуловитель; 12 – эксгаустер;
13 – панель КИП; 14 – термопары
Процесс спекания ведётся в аглочаше 1 цилиндрической формы, снабжённой колосниками 2. Температура в слое спекаемой шихты и температура
отходящих газов контролируются термопарами 15 и записывающими измерительными приборами: КСП-4 (для измерения температуры отходящего газа).
Разряжение в чаше и трубопроводах создаётся вентилятором-эксгаустером 12.
Величину вакуума поддерживали постоянной.
Эксгаустер просасывает через слой спекаемой шихты воздух и продукты
горения твердого топлива, содержащегося в самой шихте. По трубопроводу отходящие газы поступают в пылеуловитель 11, а затем выбрасываются в атмосферу. Для измерения количества просасываемого через слой воздуха (м3/ч) и
его скорости (м/с) служит конструкция, включающая в себя: диафрагму 5 по
5
Содержание по классам, кг
Σ, кг
+11
-11 +5
-5 +3,4
-3,4 +2
-2 +1
-1 +0,68
-0,68
обе стороны от которой, расположены импульсные трубки 8, сообщающиеся с
водяным манометром 9, 10.
Зажигание шихты производится с помощью косовой мелочи (фракция
+3 мм) при разряжении в вакуум камере 400 мм.вод.ст. в течение 1 мин.
Последовательность проведения работы
Подготовка шихты к спеканию
Подготовка шихты к спеканию включает навешивание всех компонентов
согласно заданному составу, увлажнение, смешивание и окомкование. Количество приготовляемой для спекания шихты должно на 5-7 кг превышать массу
шихты, загружаемой в аглочашу с целью отбора пробы для контроля качества
окомкования и влажности.
Состав шихты устанавливается преподавателем, исходя из общей задачи
данной лабораторной работы.
Возможные ошибки при навешивании материалов проверяются контрольным провешиванием всейшихты. Считается, что шихта составлена правильно, если расход по общей массе не превышает ± 0,25 кг.
Смешивание, увлажнение и окомковывание шихты осуществляют на тарельчатомгрануляторе. Параметры окомкования (влажность шихты и продолжительность окомкования) задаются преподавателем.
После окомковывания шихта с гранулятора перегружается в противень и
от нее отбираются две пробы для определения влажности и ситового состава.
Результаты заносятся в табл. 1. Остальная шихта взвешивается и загружается в
аглочашу.
Таблица 1
Физико-механические свойства агломерационной шихты
6
Загрузка шихты в аглочашу
Операция загрузки шихты в аглочашу имеет свои особенности и требует
определенных навыков. Произвольная загрузка вносит существенные возмущения в процесс спекания, которые могут превысить влияние исследуемого фактора. Обычно в каждой исследовательской лаборатории вырабатываются свои
приемы и способы загрузки, позволяющие стабилизировать условия формирования структуры слоя, поэтому к выполнению этой операции необходимо подойти внимательно, тщательно усвоив требования, предъявляемые к загрузке
шихты.
До загрузки шихты в аглочашу высыпается постель. Обычно для этой
цели используется мелкий агломерат - возврат крупностью 5-8 (10) мм. Количество постели засыпается такое, чтобы вся поверхность колосниковой решетки
была покрыта этим агломератом на толщину одного зерна. Это предохранит
колосниковую решетку от прогара и припеканияк ней спека.
Технологическими параметрами загрузки являются высота слоя и плотность шихты. Высота слоя указывается заранее и отвечает оптимальной величине, при которой достигается максимальная удельная производительность аглоустановки.
После загрузки шихты в аглочашу устанавливаются импульсные трубки и
термопары и подключаются к приборам.
Зажигание шихты
Зажигание шихты производится с помощью паяльной лампы:
1) В заполненный на ¾ резервуар накачайте воздух с помощью насоса.
2) В нагревательную чашечку налейте горючее до половины и подожги-
те. Через 5-10 мин горелка достаточно прогреется.
3) Постепенно откручивайте регулятор против часовой стрелки (макси-
мум 1,5-2 оборота) до появления пламени бледно-синего цвета. При недостаточно интенсивном пламени подкачайте воздух насосом. Добейтесь устойчивого горения топлива. По мере уменьшения пламени необходимо подкачивать
воздух в резервуар.
7
4) Если лампа внезапно погаснет необходимо прочистить форсунку иг-
лой.
5) Включить эксгаустер и при полностью открытой задвижке 6 открыть
вентиль 7, соединяющий вакуум-камеру с газоотсосной системой. Вентилем 7
установить требуемое разрежение. Шихту покрыть слоем отсева коксика
(фракция +3 мм).
6) Замерить высоту слоя шихты в аглочаше. Пламенем лампы зажечь
верхний слой коксика и включить секундомер, одновременно включаются все
приборы на щите КИП. С этого момента отсчитывается продолжительность
спекания.
7) Если рукоять регулятора откручена, лампу разжигать запрещается.
Подтеки горючего на резервуаре не допускаются.
Гашение пламени производится над чашей в определенной последовательности:
1) По окончании работы с лампой закрутить рукоять регулятора по часо-
вой стрелке до отказа, открутив на 2 – 3 оборота крышку топливного бака.
2) После того как выйдет воздух из резервуара, крышку плотно закру-
тить.
Спекание шихты
1. Поставить на чашу диффузор 4 с измерительной шайбой 10, уплотнить
зазоры, ликвидировать подсосы воздуха.
2. Проверить и, если необходимо, поправить положение импульсных
трубок и термопар, установленных на чаше (при зажигании слой шихты садится и происходит сдвиг импульсных трубок и термопар).
3. Осуществлять строгий контроль за показаниями всех приборов. Окон-
чание процесса спекания определяется по температуре отходящих газов: максимум на температурной кривой отвечает окончанию спекания шихты. Это
время фиксируется по секундомеру с точностью до секунды. После окончания
спекания спек выдерживается еще одну минуту с целью его охлаждения и более полного пропекания.
8
№
п/п
Технологические параметры
Опыт
1 2 3 1 Масса загруженной шихты, кг
2
Выбор слоя в исходном состоянии H1, мм
3
Высота слоя после подключения разреже-
ния H2, мм
4
Начальное разрежение, мм вод.ст.
5
Высота спека H3, мм
6 Продолжительность зажигания, мин
7
Температура зажигания, °С
8
Продолжительность спекания, мин
9
Масса спека, кг
10
Разрежение в конце спекания, мм вод.ст.
4. Отключить эксгаустер, закрыть задвижку, соединяющую вакуум-
камеру с газоотсосной системой 7;
5. Снять и отвести диффузор, измерить высоту спека;
6. Вынуть из чаши импульсные трубки и термопары; металлическим
стержнем закрепить спек в аглочаше.
7. Тельфером поднять аглочашу на высоту 300-500 мм над колосниковой
решеткой и поставить под нее противень. Опустить чашу со спеком в противень, вынуть из спека металлический стержень и снова поднять аглочашу тельфером. Освободившийся из чаши спек взвешивается. Запись всех наблюдений
производится в заранее заготовленную табл. 2.
Таблица 2
Основные технологические параметры режима спекания
9
Параметр
Ед. из-
мерения
Продолжительность вращения барабана, мин
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
Выход
фракции
0 -5 мм
кг
%
Обработка спека
Испытание спека осуществляется в ребристом барабане диаметром 1 м и
шириной 0,25 м. Образующая барабана набрана из колосников со щелью 5 мм.
На образующей поверхности имеется люк для загрузки и выгрузки испытываемого материала. Барабан смонтирован в защитном кожухе, снабженном течкой
и шибером. Под течкой устанавливается противень для контроля провала. Барабан вращается со скоростью 16 об/мин.
Проводится в несколько этапов:
1. Взвешенныйспек загружается в ребристый барабан для испытания аг-
ломерата. Закрывается люк на барабане, закрывается дверца защитного кожуха
и включается двигатель привода барабана. Продолжительность испытания контролируется по секундомеру.
2. Через каждые 60 с в течение 10 мин производится взвешивание про-
сыпи - фракции 0-5 мм.
3. После 10 мин испытания двигатель выключается и после остановки
барабана из него выгружается остаток, который рассевается на ситах с ячейками 12x12, 25x25 и 50x50 мм.
Результаты испытания спека записываются в табл. 3.
Таблица 3
Результаты испытания спека
Также механическую прочность агломерата можно определять по методике ГОСТ 15137-84 путем двукратного сбрасывания спека с 2-метровой высоты на стальную плиту и последующего рассева на сите с размером ячейки 5 мм.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]