2.4.2 Производство железосодержащих окатышей

Расширение испльзования бедных руд и особенно стремление к более глубокому обогащению их привели к получению тонкоизмельченных железорудных концентратов (менее 0,07 мм).

Тонкоизмельченные концентраты обладают пониженной газопроницаемостью, а агломераты являются не прочными и разрушаются при перевозке. Эффективным способом является окатывание.

Процесс производства окатышей состоит из двух стадий: а) получения сырых (мокрых) окатышей; б) упрочнения ока­тышей (подсушка при 300-600 и обжиг при 1200-1350 °С).

Схема производства окатышей на современной фабрике по­казана на рис. 2.14

Рис. 2.14. Схема производства окатышей:

I - сушка; II - обжиг; III - охлаждение; 1 - шихтовые бункеры;

2 - сборный конвейер; 3 - смесительный барабан; 4 - бункер для бентонита; 5 - тарельча­тый гранулятор; 6 - обжиговая машина;

7 - вентиляторы; 8 - грохот

Исходную шихту: возврат (некондицион­ные окатыши), концентрат и в случае производства офлюсо­ванных окатышей известняк загружают в бункеры 7, откуда она при помощи дозаторов выдается на сборный транспортер 2 и поступает в смесительный барабан 3. После смешивания шихта поступает по другому транспортеру в окомкователь или так называемый гранулятор 5. Для лучшего окомкования и обеспечения необходимой прочности к шихте добавляют связующее вещество, обычно бентонит (мелкодисперсная гли­на) в количестве 0,5 - 1,5 % и воду в количестве 8 - 10 %. В грануляторе при круговом движении шихта при помощи связу­ющего вещества и воды постепенно превращается в гранулы - комки. При этом из гранулятора разгружаются только комки, достигшие определенного размера (шарики диаметром 10 -20 мм). На рис. 2.15 показан тарельчатый гранулятор, являющийся одним из наиболее распространенных. Часто при­меняют также барабанный гранулятор, иногда конусный.

Рис. 2.15. Тарельчатый окомкователь:

1 - Контейнер уборки окатышей; 2 - чаша; 3 – контейнер шихты;

4 – скребки

Cырые окатыши после гранулятора 5 падают на обжиго­вую машину. Обычно применяют ленточную конвейерную маши­ну, подобную агломерационной. Реже применяют для обжига окатышей другие агрегаты: шахтные печи, вращающиеся трубчатые печи, последовательно расположенные колосниковая решетка - вращающаяся трубча­тая печь.

Верх ленты перекрыт камерами в соответствии с делением на зоны сушки, обжига и охлажде­ния. Зона обжига составляет около 50 % от общей площади машины. В зоне сушки окатыши подогревают до 250 - 400 °С газами, поступающими из зон обжига и охлаждения. Циркуля­ция газов и удаление их в дымовую трубу осуществляются вентиляторами. В зонах обжига окатыши нагреваются до 1200 - 1350°С продуктами горения газообразного или жидкого (мазута) топлива, просасываемыми через слой окатышей на колосниковой решетке машины. В зоне охлаждения окатыши охлаждаются принудительно подаваемым через колосниковую решетку воздухом. Охлажденные окатыши разгружаются на грохот. Фракцию > 5 мм отправляют на доменную плавку, а фракция 0-5 мм является возвратом. Время пребывания ока­тышей в зоне обжига равно 7—12 мин.

Основная цель обжига окатышей сводится к упрочнению их до такой степени, чтобы они в дальнейшем выдерживали транспортировку, перегрузки и доменную плавку без значительных разрушений. При этом в отличие от агломерации нельзя доводить процесс до перехода значительной части шихты в жидкое состояние. Если не ограничить верхний пре­дел температуры (1320 - 1350 °С), то произойдет оплавление окатышей и сваривание их в крупные глыбы. В то же время понижение температуры обжига ниже 1200 -1250 °С приводит к понижению прочности окатышей.

Обычно окомковывают магнетитовые концентраты. Основными физико-химическими процессами при обжиге являются раз­ложение известняка, окисление магнетита, химические взаи­модействия с образованием легкоплавких фаз, упрочнение окатышей, удаление серы.

При обжиге офлюсованных окатышей идет разложение из­вестняка СаСО₃ с образованием СаО и поглощением тепла. Поскольку атмосфера в зоне обжига окислительная, при тем­пературах 900 - 1000°С идет окисление магнетита до гемати­та: 2 Fе₂0₃ + 0,5О₂ = З Fе₂О₃.

Упрочнение окатышей (спекание частиц в прочную грану­лу) происходит преимущественно путем твердофазного (без участия жидкой фазы) спекания и отчасти путем жидкофазного.

По сравнению с агломератом производство окатышей хара­ктеризуется меньшим отсевом мелочи, дополнительным расхо­дом топлива; у окатышей выше содержание железа и ниже ос­новность, а себестоимость их производства примерно одина­кова. Основным преимуществом окатышей является более вы­сокая холодная прочность, что позволяет транспортировать их на большие расстояния; однако их горячая прочность ни­же, и содержание мелочи в шахте печи при проплавке агло­мерата и окатышей выравнивается.

Металлизованные окатыши. В последнее время в доменном производстве опробованы металлизованные окатыши, в кото­рых часть оксидов железа восстановлена до железа. Повыше­ние степени металлизации окатышей на каждые 10 % обеспе­чивают снижение расхода кокса на 4,5 - 6 % и увеличение производительности доменной печи на 5 - 7 %. На металлиза­цию расходуется топлива больше, чем кокса на восстановле­ние железа в доменной печи, но это более дешевое и менее дефицитное топливо, чем кокс (уголь, природный газ).