2. Агломерационное производство.

Агломерация железорудных материалов проводится с целью окускования пылеватых (состоящих преимущественно из частиц, относящихся к мелкодисперсной фракции) железных руд и тонких концентратов. Это позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели работы доменных печей, увеличить их производительность. На практике агломерационная шихта (аглошихта) состоит из нескольких компонентов: железосодержащих материалов – различные руды, концентраты, окалина, шлаки, шламы, пыли металлургического производства и т.п.; топлива – коксик (мелкий кокс), низкосортные угли, антрацитовый штыб и т.п.; различные добавки – известь, известняк, марганцевые руды и концентраты. Расчет аглошихты ведут с целью определения такого соотношения между ее компонентами, которое обеспечит получение агломерата заданного качества. В настоящей работе компонентами аглошихты являются железорудный концентрат, коксовая мелочь и известняк, используемый для повышения основности агломерата. Химический состав коксика и известняка для каждого варианта задания приведен в Приложениях 3 и 4. Факторами, определяющими качество агломерата, заданы его основность и окисленность (содержание FeO в агломерате). В задании определен также расход коксика на спекание, взятый в диапазоне 40 – 66 кг/т, что соответствует средним фактическим значениям этого показателя, характерным для работы отечественных аглофабрик. В этом случае расчет сводится к решению системы двух уравнений с двумя неизвестными (уравнения основности агломерата и уравнения материального баланса спекания).

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:

где индексы «конц.», «И», «К» означают, что данные компоненты принадлежат соответственно концентрату, известняку и коксику.

После преобразования данного уравнения к виду , где - числа, следует провести проверку. Члены уравнения, характеризующие компоненты аглошихты, требующие офлюсования (в нашем случае – концентрат), идут в уравнении со знаком «+», а сами флюсы (в нашем случае – известняк) – со знаком «-».

При составлении уравнения материального баланса спекания окисленного агломерата сначала подсчитывают сначала потери массы каждого компонента аглошихты без учета процессов диссоциации и восстановления оксидов. Учитываются выгорание из шихты углерода (), удаление летучих коксовой мелочи (), гидратной влаги и углекислоты (), которые для руды (концентрата) объединены параметром «ППП – потери при прокаливании». При этом также удаляется 90 – 98 % органической и сульфидной серы (, доли ед.) и 50 – 70 % сульфатной серы (, доли ед.). Расчет ведется на 100 кг агломерата. Таким образом, потерю массы каждого компонента () можно вычислить из общего уравнения:

.

Здесь - масса кислорода, присоединившегося к массе аглошихты, в результате реакции полного окисления сульфидов железа (сера окисляется до ).

С учетом сказанного, выведем общее уравнение материального баланса процесса спекания. Пусть - соответственно потери массы концентрата, известняка и коксика при спекании, кг/100 кг соответствующего компонента шихты. Тогда (),(),() – соответственно массы концентрата, известняка и коксовой мелочи, переходящие в агломерат, кг/100 кг компонента шихты. Далее, - соответственно массы концентрата, известняка и коксовой мелочи, переходящие при спекании в агломерат, в расчете на 100 кг агломерата.

Потери кислорода, связанные с диссоциацией и восстановлением оксидов железа при спекании компонентов шихты, определим исходя из заданной окисленности агломерата с учетом массы FeO, содержащегося в компонентах аглошихты:

, кг/100 кг агломерата.

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

.

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