Лабораторная работа №3 получение агломерата из тонкодисперсных железорудных материалов

Цель работы – изучить технологию агломерации железных руд и концентратов, научиться определять показатели качества агломерата и выполнять расчеты, связанные с процессами подготовки железных руд к плавке.

Теоретические сведения

Агломерация – один из способов окускования пылеватых железных руд и концентратов обогащения бедных железных руд. Непосредственное использование пылеватых железных руд и концентратов в шихте доменных печей невозможно, так как доменная печь – агрегат шахтного типа, основанный на противотоке газа и шихты. Если в шихте много мелкой фракция (меньше 5 мм), то газопроницаемость столба шихты резко ухудшается, снижаются и технико-экономические показатели плавки.

Агломерирование мелких и пылеватых руд и их концентратов позволяет не только окусковывать их, но и удалять некоторые вредные примеси.

Технология агломерации – сложный многостадийный процесс, включающий дозировку компонентов шихты, их смешивание и окомкование и, наконец, спекание на колосниковой решетке. Особое место при этом занимают окомкование и спекание. Эти процессы в основном определяют производительность машины, а окомкование шихты – ее газопроницаемость при агломерации.

Топливо верхнего слоя аглошихты зажигают газовым пламенем в течение 40–50 с.

Температура пламени при сгорании природного газа составляет 1200–1250 °С. После зажигания зона горения твердого топлива под воздействием просасываемого воздуха движется вниз. Отходящие из зоны горения газы нагревают нижележащий слой. Движение зоны горения характеризует понятие «вертикальная скорость спекания». Она колеблется в зависимости от условий от 10 до 35 мм/мин.

При движении зоны горения в слое образуются характерные зоны: 1 - готового агломерата; 2 - горения; 3 - интенсивного нагрева шихты; 4 - сушки; 5 – переувлажнения (рис. 3.1). Каждая зона характеризуется своими физико-химическими процессами, протекающими в ней.

Рис. 3.1. Структура агломерируемого слоя: 1 – зона готового агломерата; 2 – зона горения; 3 – интенсивного нагрева шихты; 4 – зона сушки; 5 – переувлажнения; 6 – конденсации; 7 – исходной шихты

При агломерации сернистых руд сульфидная сера окисляется и удаляется отходящими газами, при этом степень десульфурации достигает 98 %.

4FeS₂+ 11О₂=2Fе₂О₃ + 8SO₂;

3FeS₂ + 8О₂=Fe₃О₄ + 6SO₂.

Труднее идет удаление сульфатной серы (максимальная степень десульфурации не превышает 70%).

Описание экспериментальной установки и используемых материалов

В состав рудной части агломерационной шихты входят следующие компоненты:

аглоруда (-8 мм), железорудный концентрат (-0,1 мм), колошниковая пыль (-3 мм), окалина, шламы, возврат (мелкий агломерат, фракция -5 мм).

Другую группу составлявших аглошихты образуют флюсующие добавки: известняк СаСОз (-3 мм); доломитизированный известняк, доломит Ca,Mg(СОз); известь СаО.

Топливом при агломерации служит измельченная коксовая ме­лочь (-3 мм) и антрацитовый штыб (-3 мм).

Лабораторная установка (рис. 3.2) состоит из газовой горелки 7 и переносной аглочаши 1, в которой смонтирована колосниковая решетка 3. Температура газов под колосниковой решеткой измеряется термопарой 8, установленной под колосниками. Вакуум создают с помощью эксгаустера 5, расход воздуха определяют с помощью диафрагмы 13 и дифманометра 14. Отходящие газы очищают от пыли с помощью трубы Вентури 12, твердые частицы собираются в шламоотстойнике.

Рис. 3.2. Схема лабораторной установки (агломерационной вакуумной)