4.4 Окускование концентратов и мелочи полезных ископаемых
Наиболее широко применяют два способа окускования: агломерацию и окомкование. Наиболее масштабны они в черной металлургии – при подготовке шихты к доменной плавке, которая диктует наиболее жесткие требования к окускованным материалам. Они, кроме определенных размеров, должны иметь достаточную прочность, чтобы не разрушаться на пути от фабрик окускования к печи, при загрузке ее и в самом процессе до начала плавления шихты, высота слоя которой может достигать несколько десятков метров.
4.4.1 Агломерация
Агломерация это процесс окускования мелких руд, концентратов, колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала. Она заключается в том, что мелкие зерна шихты нагреваются до температуры, при которой происходит их размягчение и частичное плавление. При этом зерна слипаются, последующее быстрое охлаждение приводит к их кристаллизации и образованию пористого, но довольно прочного кускового продукта, пригодного для металлургического передела.
Агломерационная шихта для доменной плавки включает: железорудный концентрат или мелкую железную руду (крупностью 8–0 мм); возврат – мелкий некондиционный агломерат от предыдущего спекания (крупностью 10–0 мм); мелкий (крупностью 3–0 мм) коксик, применяемый как твердое топливо; флюсы (крупностью 3–0 мм) – известняк, вводимый для получения офлюсованного агломерата; утилизируемые отходы, например, колошниковая пыль, прокатная окалина, шламы сталеплавильных производств.
Компоненты агломерационной шихты перемешивают, увлажняют и загружают на колосниковую решетку слоем 200–400 мм. С помощью эксгаустера (вентилятора, работающего на отсос) под колосниковой решеткой поддерживается разрежение до 20 кПа, благодаря которому через слой просасывается воздух.
Схема агломерационного процесса представлена на рисунке 4.4. На колосниковую решетку 1 конвейерной ленты загружают «постель» 2 высотой 30–35 мм, состоящую из возврата. Затем загружают шихту.
Чтобы процесс начался, специальным зажигательным устройством производится «зажигание агломерационной шихты», т.е. разогрев ее верхнего слоя до 1200–1300ºС, когда топливо в шихте воспламеняется. Горение поддерживается в результате просасывания атмосферного воздуха. Зона горения высотой около 20 мм постепенно продвигается сверху вниз (до колосников) со скоростью 20–30 мм/мин, оставляя за собой «пирог» готового охлаждающегося агломерата.
а – начало процесса; б – конечный момент; А – агломерат; Ш – шихта
Рисунок 4.4 – Схема агломерационного процесса
Производство агломерата ведут на агломерационных фабриках, в состав которых входит комплекс оборудования для подготовки шихты, ленточные (конвейерные) машины и комплекс оборудования для дробления и охлаждения агломерата и отсева мелочи.
Агломерационная машина (рисунок 4.5) имеет в качестве основного элемента замкнутую ленту (конвейер) из отдельных спекательных тележек – палетт 2. Тележки движутся по направляющим рельсам под воздействием пары приводных звездочек 1. Под тележками рабочей ветви ленты расположено 13–26 вакуум-камер 6, в которых с помощью эксгаустера 9 создают разрежение. Ширина ленты составляет 2–4 м, скорость ее движения 2–7 м/мин, длина ленты до 150 м, площадь просасывания до 600 м2, производительность 2–3 млн. т/год.
На двигающуюся ленту питателем 3 укладывают постель из возврата агломерата, она предотвращает просыпание шихты через щели решетки и предохраняет от перегрева. Затем питателем 4 загружают шихту, которая попадает потом под зажигательный горн 5. За счет эксгаустера 9 воздух просасывается через шихту, продукты сгорания через вакуумные камеры 6 поступают в пылеуловитель 8 и далее выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 10.
Рисунок 4.5 – Схема агломерационной машины
Готовый агломерат при огибании ленты холостой звездочки 7 ссыпается вниз и попадает в валковую дробилку горячего дробления, а затем на грохоты, где от дробленого продукта отсеивают горячий возврат. Затем агломерат поступает на охладитель, где охлаждается до 100ºС просасываемым воздухом и отправляется на грохоты холодного агломерата, где отделяется постель. После этого годный агломерат конвейером транспортируют в доменный цех, а мелочь в бункер возврата. Выход годного агломерата (фракции крупностью более 5 мм) из шихты не превышает 70–80%.