Обжиговые машины для окатышей
В ходе обжига офлюсованных окатышей возможно образование некоторого количества сульфата кальция и конечная степень десулфатизации зависит от разложения этого сульфата, который является устойчивым соединением. При 1360 0 С за 20 мин разлагается лишь половина сульфата. Причем при 1100-1300 0 С в отсутствии оксидов железа, кремния и алюминия сульфат кальция не разлагается. На содержание серы в окатышах влияют следующие факторы:
1) скорость нагрева и конечная температура обжига;
2) продолжительность обжига;
3) основность окатышей;
5) степень измельчения известняка;
6) состав газовой среды;
Изменением этих параметров можно добиться снижения содержания серы в готовых окатышах.
3. Конвейерная обжиговая машина
Назначение и устройство.
Обжиговая машина предназначена для сушки, подогрева, упрочняющего окислительного обжига и охлаждения сырых окатышей из железорудных концентратов с целью получения продукта для металлургического передела.
Обжиговая машина представляет собой тепловой агрегат конвейерного типа с непрерывным процессом загрузки, обжига и разгрузки окатышей. Она имеет механическую и тепловую части, смонтированные на каркасе и связанные между собой технологическим циклом обжига окатышей.
Тепловая часть обжиговой машины состоит из установки горнов с форкамерами, коллектора прямого перетока и установки газовоздушных камер.
Механическая часть состоит из коллектора обжиговых тележек, установки приводных звездочек, узла загрузки постели. Привода ленты обжиговых тележек, укрытия, камер просыпи, установки уплотнений, бортового уплотнения, направляющих, разгрузочного устройства, водоохлаждения, системы смазки и вспомогательных механизмом.
Принцип действия обжиговой машины следующий: тележки с колосниками движутся по направляющим, состоящим из прямолинейных ветвей (нижней и верхней), а также криволинейных участков в загрузочной и разгрузочной частях машины. В начале прямолинейной рабочей ветви на тележки загружается подстилочный материал, включающий донную и бортовую постели (обожженные окатыши крупностью 8-16мм) и предохраняющий колосники и борта от воздействия высоких температур, а так же создающий условия для равномерного обжига окатышей по всему сечению слоя. Загрузка сырых окатышей на обжиговые тележки осуществляется загрузочным устройством, состоящим из качающегося закладчика и роликового питателя. За время движения по горизонтальной рабочей ветви над газовоздушными камерами окатыши на тележках подвергаются термической обработке: сушке, обжигу, охлаждению и затемпоступают на разгрузку.
Установка горнов обжиговой машины имеет пять технологических зон: сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения. Зоны сушки и охлаждения разделены каждая на две части. Для разделения зон подогрева и сушки, обжига и рекуперации, охлаждения предусмотрены вертикальные разделительные стенки на водоохлаждаемых балках. Горны зон сушки выполнены в виде кожухов, сваренных из листовой стали. Кожух первой зоны сушки изнутри не футерован, кожух вторй зоны сушки имеет полуциркульный свод, на боковых стенках кожуха укреплены водоохлаждаемые опорные плиты для поддержания футеровки.
Горны для подогрева и обжига состоят из вертикальных панелей. Укрепленных болтами на стойках каркаса, и плоского подвесного свода из огнеупорного кирпича. Панели футерованы огнеупорным кирпичом, выложенным на опорных плитах. В этих зонах процесс горения топлива вынесен в специальные камеры горения- форкамеры, зафутерованные изнутри огнеупорным кирпичом. Горн зон рекуперации и охлаждения выполнен в виде общего сварного кожуха, состоящего из боковых стенок и наклонного полуциркульного свода, футерованных жаропрочным бетоном.
4. Расчет материального баланса
Расчет шихты для производства окатышей сводится к совместному решению уравнения материального бпланса и баланса основности. Для расчета необходимо задать содержание FeO в готовых окатышах, их основность, определяемую выражением:
,
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Оптимальная влажность шихты по условиям ее окомкования зависит от добавки известняка и бентонита в той мере, в какой изменяется при этом удельная поверхность шихты: если удельная поверхность увеличивается от добавки известняка, то оптимальная ее влажность повышается, и наоборот.
Железорудным концентратом называют продукт обогащения железной руды, содержащий >60% Fе. Концентраты различаются по физическим свойствам, химическому и минералогическому составам, а также по способу их обогащения. Железорудный концентрат получают методами магнитной сепарации, флотации и обжиг-магнитного обогщения или при помощи комбинирования этих методов. Исходными железорудными материалами для производства окатышей могут быть тонкоизмельченные магнетитовые, гематитовые, бурожелезняковые (гидрогематитовые) и сидеритовые концентраты и руды.
Для получения высококачественных окатышей важную роль играет крупность железорудного концентрата. Крупность концентратов обычно характеризуется содержанием определенных классов, например, 0,074, 0,050 и 0,044 мм и удельной поверхностью частиц концентрата.
2.Упрочняющий обжиг железорудных окатышей
При обработке окатыши последовательно подвергаются сушке, подогреву, обжигу, охлаждению. В процессе термической обработки сырые окатыши проходят ряд физико-химических процессов: удаление влаги; нагрев; разложение известняка (в случае офлюсованных окатышей); окисление оксидов железа; упрочнение окатышей; охлаждение.
Распределение полезной площади обжиговой конвейерной машины между технологическими зонами производится, исходя из обеспечения оптимальных условий протекания указанных процессов.
2.1.Процессы, протекающие в зоне сушки
В зоне сушки происходит удаление влаги из сырых окатышей и подготовка к их последующему нагреву. Зона сушки состоит из двух подзон: 1) с продувом теплоносителя через слой; 2) с прососом теплоносителя. В процессе сушки окатышей происходит перераспределение воды по высоте слоя, в результате которого в отдельных участках слоя наблюдается их переувлажнение. Переувлажнение сырых окатышей происходит в результате конденсации на холодных окатышах водяных паров, выделяющихся из подсушенных окатышей. Оно снижает их прочность и повышает пластичность. Во избежание этого повышают температуру окатышей в зоне переувлажнения до точки росы и направляют поток газов в зоне сушки сначала вверх, затем сверху вниз. Степень переувлажнения зависит от начальной влажности.
В процессе сушки окатышей возможны два вида разрушений: трещинообразование и взрывообразное разрушение или шок. Начало процесса сушки, характеризующееся удалением капиллярной воды, особенно неблагоприятно, так как может привести к образованию трещин. Это объясняется тем, что связанность материала обеспечивается главным образом капиллярными силами.
Взрывообразный шок наблюдается в конечный период сушки. Шоку, как правило, подвержены верхние ряды окатышей. В процессе сушки окатышей происходит их усадка, обусловленная удалением влаги. Наибольшая усадка характерна для материалов, имеющих высокую влажность, и проявляется в основном при сушке при низких температурах.
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Обжиговая печь для производства окатышей
Окатыши – это продукт обжига железорудных концентратов, получаемый в виде гранул (комков, шариков) диаметром 10-20 мм. Процесс производства окатышей является процессом окускования и состоит из двух стадий:
Обычно весь двухстадийный процесс называют окомкованием. Вторая стадия окомкования несколько похожа на процесс агломерации. Но в отличие от агломерации проходит при подводе энергии вне слоя шихты и при пониженной температуре слоя. При окомковании возможно спекать очень тонкие фракции концентратов (менее 0,07 мм), что было затруднено при агломерации. К преимуществам окомкования надо отнести и высокую прочность окатышей, не разрушающихся при перевозке от горно-обогатительного комбината. С другой стороны, агломерат надо понимать шире, чем окускование, так как при агломерации удаляется сера и частично мышьяк, разлагаются карбонаты, и получается пористый офлюсованный материал. В целом с теплотехнической точки зрения технологии агломерации и окомкования достаточно совершенны.
Обжиг окатышей осуществляется в шахтных печах, в машинах конвейерного типа и в комбинированных установках разнообразных конструкций. Наименее распространены шахтные печи, хотя они дешевы в строительстве, почти не имеют движущихся механических узлов, просты по конструкции и имеют низкий расход топлива (15-25 кг у.т./т окатышей). Сильные стороны шахтных печей нивелированы существенными недостатками: плохая регулируемость температурного режима обжига окатышей, что приводит к переоплавлению их и свариванию в грозди, а также низкая производительность.
Наиболее распространен обжиг на машинах конвейерного типа. Принцип работы следующий. Шихта, состоящая из возврата, концентрата, известняка и бентонита (мелкодисперсная глина – для связки) через шихтовый конвейер и смесительный барабан попадает на тарельчатый гранулятор, где увлажняется. Гранулятор представляет собой наклоненный диск диаметром 5,5-7,0 м, при вращении которого шихта постепенно превращается в гранулы, комки. Из гранулятора разгружаются только те комки, которые имеют диаметр от 10 до 20 мм. Далее сырые комки поступают на движущуюся колосниковую (обжиговую) ленту конвейерной машины (обжиговая печь).
Сырые окатыши укладываются на колосниковую ленту поверх слоя донной “постели” и рядом со слоями бортовой “постели”. Донная “постель” имеет толщину 60-100 мм. Бортовая “постель” имеет высоту 400-500 мм и толщину 60-100 мм. Всё это позволяет отчасти защитить обжиговые ленты от разрушающего воздействия пламени газовых горелок. Нагрев окатышей осуществляется в слое высотой 350-550 мм.
На обжиговой машине процесс упрочнения включает две основные стадии: подсушка при 300-600 °С и непосредственно обжиг при 1200-1350 °С. В отличие от агломашины верх ленты перекрыт камерами в соответствии с делением на зоны сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения. В зонах подогрева и обжига нагрев происходит за счёт сжигания топлива в горелках и просасывания продуктов горения через слой окатышей. Температура уходящих газов из слоя составляет 225-450 °С.
Охлаждение окатышей осуществляется холодным воздухом продувкой и просасыванием через слой. Температура разгружаемых с машины окатышей 90-375 °С. Скорость охлаждения не должна быть больше 100 К/мин. во избежание создания высоких термических напряжений и снижения прочности окатышей.
Суммарное время пребывания окатыша на ленте составляет 30-40 минут.
Ориентировочные материальный и тепловой балансы получения окатышей в машинах конвейерного типа приведены в табл. 2.9 и 2.10. Балансы составлены по начальным и конечным состояниям материалов и газовоздушных потоков. Тепловой баланс составлен для обжига офлюсованных окатышей с повышенным содержанием серы.
Расход топлива при обжиге составляет в среднем 25-35 кг у.т./т окатышей, но в зависимости от типа обжиговой машины, состава шихты, требуемого содержания серы в обожженных окатышах и от температуры обжига может возрастать до 60 кг у.т./т.
Для снижения расхода топлива можно предложить следующее:
Машины и комплексы для обжига сырых окатышей
— на конвейерных обжиговых машинах,
— на комбинированных установках типа «решетка – печь – охладитель» и
Обжиговая конвейерная машина предназначена для сушки, подогрева, упрочняющего окислительного обжига и охлаждения железорудных окатышей. Процесс тепловой обработки окатышей на конвейерной машине заключается в постепенном их нагреве до температуры 1350 °С и последующем охлаждении (рис. 9.6). Для этого сырые окатыши, уложенные на колосниковые решетки тележек 1 с помощью укладчика и роликового питателя 2 последовательно проходят зоны сушки 4, подогрева 5, высокотемпературного обжига 6 и рекуперации 7, охлаждения 8 и 9. Суммарное время пребывания окатышей на ленте машины составляет 20 – 30 мин. На ленту сначала укладывается донная и бортовая постели. Обжиг окатышей производится продуктами сгорания газа, сжигаемого при помощи горелок, устанавливаемых в укрытиях – камерах зон подогрева и обжитга.
В отличии от агломерационных машин обжиговые мащины имеют более низкий вакуум под решеткой ввиду высокой газопроницанмости слоя окатышей, что позволяет вместо эксгаустеров использовать высокотемпературные вентиляторы 3, 10 – 13. Продукты сгорания отводятся в трубу 14.
Рис. 9.6. Схема конвейерной машины для обжига окатышей (стрелками показаны газо-воздушные потоки)
Техническая характеристика конвейерных машин
Активная рабочая площадь,…………….108 306 520
Ширина рабочей поверхности, м…………2 3 4
Число тележек…………………………….136 189 204
Скорость движения тележек, м/с…… 0,5 – 3,0 0,63 – 3,78 1,8 – 5,6
Толщина слоя окатышей,мм……………..250 350 350
Электродвигатель привода тележек:
Производительность, млн. т/год…….. 0,7 – 0,8 2,15 – 2,22 3,1 – 3,5
Комбинированная установка для обжига окатышей. На рис. 9.7 представлена схема производства обожженных окатышей с помощью комбинированной установки «решетка – трубчатая печь – охладитель» (РПО). Из барабанного окомкователя 4 сырые окатыши поступают на конвейерную машину 5с колосниковой решеткой, затем во вращающуюся трубчатую печь 11, в которой происходит упрочняющий обжиг окатышей при температуре около 1350 °С, и в охладитель 9, где их температура снижается до 100 °С.
Рис. 9.7. Схема производства окатышей на установке решётка – вращающаяся трубчатая печь – охладитель.
Нагрев сырых окатышей в печи 11 обеспечивается мощными форсунками или горелками 10 °С. Тепло сгорания нефти или газа с температурой около 1000° используется в головной части для подсушки сырых окатышей и подогрева на конвейерной машине 5 с колосниковой решеткой.
Рис. 9.8. Цепная решётка
Рис. 9.9. Элементы звеньяв цепной решётки: а – цельнолитое, б – составное.
Рис. 9.10. Привод решётки.
Печь (рис. 9.11) состоит из корпуса 1 с бандажами 2 и зубчатым венцом 3, опорных 4 и упорных 5 роликов, расположенных на рамах 6, главного 7 и аварийного приводов, загрузочной и разгрузочной камер, уплотнений,горелечного устройства.
Рис. 9.11. Схема вращающейся трубчатой печи.
Корпус сварен из листовой стали толщиной до 100 мм.
Корпус опирается на опорные ролики. От смещения – предусмотрены упорные ролики.
Рис. 9.12. Привод вращающейся трубчатой печи.
Кольцевой охладитель предназначен для охлаждения обожженных окатышей, конструкция которого в разделе «Охладители агломерата».
Как делают ГБЖ и окатыши
Это вторая часть, будет еще продолжение.
Затем руду везут на обогатительную фабрику, где железистые кварциты подвергаются дроблению и происходит процесс отделения пустой породы методом магнитной сепарации: руду измельчают, потом отправляют на магнитный барабан (сепаратор), к которому в соответствии с законами физики все железное прилипает, а не железное – смывается водой. После этого из полученного железорудного концентрата делают окатыши и ГБЖ, которое затем используется для выплавки стали.
На фото мельница, перемалывающая руду.
В цехах стоят такие поильники, все-таки тут жарко, а без воды никак.
Масштабы цеха, где в барабанах дробится руда впечатляют. Руда перемалывается естественным образом, когда камни бьются друг о друга в процессе вращения. В барабан с семиметровым диаметром помещается около 150 тонн руды. Существуют и 9-метровые барабаны, их производительность больше чуть ли не вдвое!
Комплекс ЦГБЖ-3 занимает территорию в 19 гектаров, и в него входит около 130 объектов: станции грохочения шихты и продукта, тракты и транспортировки окисленных окатышей и готовой продукции, системы обеспыливания нижнего уплотнительного газа и ГБЖ, эстакады трубопроводов, редукционная станция природного газа, станция уплотнительного газа, электрические подстанции, реформер, компрессор технологического газа и другие объекты. Сама шахтная печь высотой 35,4 м, размещается в восьмиярусной металлоконструкции высотой 126 метров.
Производится ГБЖ из окатышей при температуре около 900 градусов за счёт прямого восстановления природным газом (металлизации) окатышей.
В последующем через пресс-форму или как ее еще называют “брикет-пресс” образуются железные брикеты.