Производство железорудных окатышей в обжиговой печи

Обжиговая печь для производства окатышейОкатыши — это вид металлургического сырья, которое получают, обжигая железорудный концентрат. Они представляют собой кусочки округлой формы диаметром 1-2 см. По своей сути получение окатышей представляет собой процесс окускования, проходящий в 2 стадии. Сначала получают сырые окатыши. Затем повышают их прочность путем подсушки и обжига. Производство окатышей называют также окомкованием.

Просушка и обжиг окатышей напоминают процесс агломерации. Отличие заключается в том, что энергия при окомковании подается вне слоя шихты, а температурный режим при этом более низкий. Преимущество окомкования в том, что оно позволяет спекать микроскопические элементы концентрата (сотые доли миллиметра). Также этот процесс выгоден тем, что окатыши отличаются высокой прочностью, потому они не разрушаются при транспортировке.

В то же время процесс агломерации позволяет удалить из шихты некоторые примеси (например, серу, мышьяк и карбонаты) и получить пористый офлюсованный агломерат. Подытоживая, можно отметить высокое теплотехническое совершенство как агломерации, так и окомкования.

Готовые окатышиВторая стадия производства окатышей выполняется в печах различной конструкции: шахтных, конвейерных и комбинированных. Несмотря на то, что шахтные печи отличаются простотой конструкции, отсутствием движущихся деталей, невысокой себестоимостью и незначительным расходом топлива (15-25 кг у. т./т окатышей), они получили ограниченное распространение. Это объясняется наличием важного минуса — невозможности точно регулировать температурный режим. Как следствие, возможно переоплавление гранул, в результате чего они склеиваются в целые грозди. Кроме того, такие печи обладают недостаточной производительностью.

Преимущественно термическая обработка окатышей выполняется на конвейерных печах. Сначала смешивают шихту из возврата, концентрата, бентонита (мелкодисперсной глины как связующего вещества) и известняка и направляют ее в гранулятор тарельчатого типа. Здесь шихту увлажняют. Гранулятор — это наклоненный диск 5,5-7 м в диаметре. При его вращении из шихты образуются гранулы. Те из них, которые в диаметре составляют от 1 до 2 см, выгружаются и через колосниковый конвейер попадают в обжиговую печь для окатышей.

Колосниковая лента имеет донную и бортовую «постели». Их толщина — 6-10 см. Высота бортовой составляет до полуметра. «Постели» необходимы для защиты металлических деталей от агрессивного действия пламени горелок. Сырые окатыши выкладываются на «постель» слоем толщиной, примерно равной высоте борта.

В обжиговой печи сначала гранулы подсушиваются при температуре 300-600°С, после чего обжигаются при температуре 1200-1350°С. Машина для окомкования существенно отличается от используемой для агломерации. Печи для окатышей имеют несколько зон: сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения. В зонах, где окатыши подогреваются и обжигаются, установлены горелки. В процессе горения топлива образуются дымные газы, которые пропускаются через слой шихты, отдавая ей свою теплоту. На выходе температура таких газов составляет 225-450°С.

Схема производства окатышей

Для повышения прочности окатышей их нагревают до 1000-1300°С. В таком режиме мелкие элементы Fe2O3 собираются в более крупные. В более высоком температурном режиме (1200-1350°С) окатыши дополнительно упрочняются благодаря переходу легкоплавких фракций (СаО•Fe2O3 и др.) в жидкую фазу. На стадии охлаждения они застывают внутри окатышей. Отдельные гранулы такие шлаки связывают слабо, поскольку площадь контакта при этом незначительна.

Не допускается превышение предела температуры в 1350°С, так как в этом случае поверхность окатышей плавится, и они связываются в грозди. Помимо этого, Fe2O3 переходит в Fe3O4, что является причиной недостаточной прочности гранул.

Далее обожженные окатыши охлаждаются. С этой целью сквозь слой гранул пропускается холодный воздух. Слишком быстро снижать температуру готовой продукции нельзя (максимальная скорость — 100 К/мин.), иначе возможно возникновение термических напряжений, отчего прочность окатышей снижается. На выходе из зоны охлаждения они имеют температуру 90-375°С.

Всего процесс обработки окатышей длится от 30 до 40 минут. На изготовление 1 тонны продукции расходуется 25-35 кг у. т. Это значение может отличаться в печах различной конструкции, в зависимости от температурного режима работы, состава шихты и требуемой концентрации серы в окатышах. Таким образом, расход топлива может повышаться до 60 кг у. т./ т окатышей.

Возможны такие направления уменьшения расхода топлива:

  1. нагревание воздуха от горячих окатышей;
  2. подбор оптимальных температурных режимов обработки шихты в ходе изучения теплообменных процессов в разных зонах обжиговой печи;
  3. использование технологии частичного восстановления сырья (металлизация окатышей).

Ориентировочные материальный и тепловой балансы получения окатышей в машинах конвейерного типа приведены в таблицах. Балансы составлены по начальным и конечным состояниям материалов и газовоздушных потоков. Тепловой баланс составлен для обжига офлюсованных окатышей с повышенным содержанием серы.

Ориентировочный материальный баланс обжига окатышей

Ориентировочный баланс слоя окатышей в обжиговой печи



Похожие статьи:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Нет голосов, будьте первым)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *