1. Поведінка шкідливих домішок при агломерації.

Поведение серы и других элементов

В природных железных рудах и концентратах сера находит¬ся в форме

- сульфидов: пирита —FeS2, реже сернистого железа (пир¬ротина) — FeS или

- сульфатов: сернокислого кальция — СаS04 или сернокис¬лого бария — ВаS04

Свойства этих соединений значительно различаются, в ре¬зультате чего при агломерации они ведут себя по-разному.

Поведение сульфидной серы. Удаление части серы, находящей¬ся в железорудных материалах в виде пирита, в принципе возмож¬но в результате термической диссоциации:

2FеS2 = 2FеS + {S2} - 145,8 МДж/кмоль FeS.

Поведение при агломерации сульфатной серы. Для удаления сульфатной серы требуются совершенно иные условия. Разложе¬ние СаS04 в целях выделения S02 и перевода и его в газ требует высоких температур — выше 1100°С:

2СаS04 -> 2СаО + 2SO2 + 02 - Q1

Поведение серы при производстве офлюсованного агломерата. Введение в состав агломерационной шихты СаС03, СаО, Са(ОН)2 существенно ухудшает показатели удаления сульфидной серы. Причина этого заключается в том, что S02, уже перешедший в газ в результате окисления сульфидов, «захватывается» известьсодер¬жащими материалами в расположенных ниже слоях шихты с об¬разованием сульфитов

СаО + S02 = СаS03;

Са(ОН)2 + S02 = СаS03 + Н20 и др.

Поведение других элементов Мышьяк. Один из элементов, ухудшающих качество сталей, встречается в железных рудах относительно редко. Присутствует в рудах в виде следующих соединений: As2S3; Аs203; АsS; FеАsS; FеАs04 2Н20; FеНАs03 nН20 и др. В условиях агломерации мы¬шьяк может удаляться с газом в виде Аs203 (при температурах выше 275...320°С) и АsН3. Перевод пятивалентного мышьяка в трехва-лентный, который может удаляться при агломерации, требует вос¬становительной атмосферы, т. е. повышенного расхода топлива в шихте. Степень удаления мышьяка при агломерации в лучшем случае достигает 50%. Присутствие в шихте известняка резко сни¬жает степень удаления мышьяка.

В лабораторных условиях опробовано несколько способов, повышающих степень удаления мышьяка: введение в состав ших¬ты хлорирующих добавок (СаСl2; NaСl; НСl и др.), обработка аг¬ломерата водяным паром при 1000°С и др.). Однако все эти спосо¬бы дороги и в практике агломерации не используются.

Фосфор содержится в железных рудах в виде вивианита Fе3(Р04)2 8Н20; фтор- и хлорапатита З(ЗСаО Р205) СаF2; 3(ЗСа07Р205) ■ СаС12. При агломерации фосфор не удаляется и пол¬ностью переходит в агломерг.т.

Свинец, цинк присутствуют в рудах в виде либо оксидов, либо сульфидов. При обычных условиях агломерации практически не удаляются. Однако в случае необходимости можно использовать хлорирующие добавки — при содержании в шихте 2-3% СаСl2 уда¬лилось до 90% свинца и до 65% цинка.

2. Комбінований нагрів агломераційного шару: технологічні передумови, сутність, способи.

При обычном способе агломерации (в соответствии с законо­мерностями теплообмена в этом процессе) распределение макси­мальных температур в слое имеет вид, схематично представленный на рис. 118 (линия А В). Бели агломерат нормального качества получается при температуре Т„ то ниже этого горизонта проис­ходит излишнее оплавление материала при формировании агломерата» а выше, наоборот, из-за недостаточных температур не удается получить агломерат нужного качества. Стремление устранить или, по крайней мере, уменьшить этот недостаток привело к разработке так называемого скомбинированного нагрева». Идея его заключается в том, что в шихте содержа­ние углерода уменьшается до такого пре­дела, чтобы в нижней части агломери­руемого слоя подучить требуемые темпе­ратуры Т_а, а недостаток тепла в верхней части (соответствующий разности Т_в — Т₀) компенсировать подачей в слой в течение определенного времени горячего газа; Ком­бинируя время подачи в слой горячих газов и содержание в нем твердого топлива, можно получить нужное распределение температур (рис. 119) 19 К При использовании комбинированного нагрева на агломерационных фабриках до­стигается существенная экономия твердого топлива (до ¿5—30%), тепла (5—10%), повышается качество агломерата н благодаря увеличению выхода годного, несмотря на некоторое снижение вертикальной скорости спекания, удается сохранить производи­тельность агломерационных машин.

На агломерационных фабриках применяют различные способы нагрева слоя внешним источником тепла (рис. 120). Иногда в горн, занимающий по длине третью часть агломашины (рис 220, а), что оказалось оптимальным вариантом, подают нагретый до 1000° С в воздухонагревателях воздух. Однако экономичнее пода­вать в слой продукты сгорания газа (рис 120, в). Для достижения наилучших гоггагзеле/ рекомендуется весь период нагрева раз­бить на два этапа. В первый (короткий) целесообразно подавать

в слой газы с максимальной температурой (1300° С и выше) полу­ченные при сжигании топлива а горне при а = 1. По достижении материалом температуры 900—1000° С слой может нагреваться продуктами сгорания более низкой температуры, но с высокой концентрацией свободного кислорода, т. е. топливо в горне дол­жно сжигаться при высоком коэффициенте избытка воздуха.

С целью выравнивания температур по высоте слоя на агломе­рационных фабриках, кроме комбинированного нагрева, приме­няется еще один способ, который получил название двухслойного {многослойного) спекания. Сущность его состоит в том, что на агломерационную машину последовательно загружаются два (или не­сколько) слоя шихты с непрерывно увеличивающимся содержа­нием углерода. На практике обычно применяют двухслойное спекание, причем содержание топлива в нижнем слое на 30—40% меньше, чем в верхнем. В ходе эксплуатации агломерационных машин было установлено, что благодаря этому удается не только выровнять по высоте слоя качество агломерата (увеличить выход годного), но и добиться ~10% экономии топлива шихты.

Недостаток двухслойного способа агломерации заключается в усложнении технологической схемы (нужно готовить две шихты с различным содержанием углерода) и в уменьшении площади спекания данной агломерационной машины, вызванном необхо­димостью установки дополнительного устройства для загрузки второго слоя шихты.