ОСНОВЫ АГЛОМЕРАЦИИ. ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Агломерация

Окуокование руд спеканием производят во вращающихся печах с просасыванием воздуха снизу и во взвешенном состо­янии.

Наибольшее распространение получил способ спекания руд с просасыванием воздуха, вытеснивший почти повсеместно спе­кание во вращающихся печах. Спекание с дутьем снизу находит применение в свинцовой промышленности, а спекание во взве­шенном состоянии не вышло из стадии полупромышленных опытов.

Спекание во вращающихся печах

Спекание во вращающихся печах основано на принципе окатывания размягченной нагреванием рудной мелочи в комки сферической формы диаметром от 10—15 до 100 мм.

Печь обогревают с разгрузочного конца сжиганием газа или угольной мелочи. В зоне факела горения температура не

должна превышать точку плавления руды. Разогрев руды от­ходящими продуктами горения и лучистой теплотой раскален­ной футеровки печи является отличительно тепловой особен­ностью процесса агломерации во вращающихся печах.

Руда, поступая в разогретую печь, вследствие наклона и вращения последней перемещается к разгрузочному концу печи, проходя последовательно зоны постепенно увеличивающихся тем­ператур, Максимальная температура сосредоточена у разгрузоч­ного конца печи, через 'Который в печь подается топливо. По мере разогрева руда теряет сначала гигроскопическую, затем консти­туционную воду и входит в область высоких температур, где на­чинается спекание отдельных зерен в более крупные агрегаты, увеличивающиеся в размерах по мере приближения к разгрузоч­ному концу печи. В процессе непрерывного качения по стенкам печи комки уплотняются и наращиваются в размерах, подобно окатыванию мокрого снега. Крайне важно следить за тем, чтобы в зоне максимального нагрева, температура не поднималась до точки плавления руды во избежание появления настылей на футеровке печи. Образование настылей и борьба с ними является одной из наиболее отрицательных особенностей процесса спека­ния руд во вращающихся печах.

Агломерат, полученный во вращающихся печах, представля­ет собой прочный кусковый материал, выдерживающий продол­жительное хранение, дальние перевозки и многократные пере­грузки.

Спекание руд во вращающихся цилиндрических, барабан­ных печах предложено почти одновременно с агломерацией методом просасывания воздуха, но вследствие некоторых не­достатков получило меньшее распространение. Между тем некоторые руды, содержащие большое количество гигроскопи­ческой и гидратной воды, дающие при спекании с просасыва - нием воздуха большую усадку шихты и малый выход агломе­рата, с успехом можно подвергать спеканию во вращающихся печах.

Печь (рис. 4) представляет собой железный цилиндр диа­метром до 3,6 м и длиной до 100 м (чаще 40—60 м), состоящий из ряда обечаек, склепанных или сваренных друг с другом, и футерованный внутри шамотным кирпичом. Этот цилиндр уста­навливается под углом 1—2° к горизонту. В зависимости от длины печи на внешней поверхности цилиндра укрепляется от 2 до 4 бандажей, которыми печь опирается на ролики. Вра­щение производится от электромотора мощностью 150—

200 кет через редуктор, выходная шестерня которого входит в зацепление с зубчатым венцом, укрепляемым на кожухе пе­чи. Скорость вращения 0,25 — 1,0 об/мин. Загрузка руды произ­водится в верхний, приподнятый конец печи, разгрузка агломе­рата - с противоположного конца ее.

Загрузочный конец печи входит в кирпичную камеру, через которую отходящие газы проходят в пылеочистители и в дымо­вую трубу. Герметичность между вращающимся балабаном пе­чи и кладкой камеры достигается устройством подвижных сег­ментов из листового железа

Руда подается по наклонной трубе, которая входит одним концом в печь, или (значительно реже) по желобу со шнеком. При обоих способах уменьшается живое сечение печи, в ре­зультате чего возрастает скорость отходящих газов и увеличи­вается вынос пыли.

Более совершенным является кольцевое загрузочное устрой­ство (рис. 5), которое вращается вместе с печью и представ­ляет собой камеру диаметром больше диаметра печи. В такую камеру руда подается по наклонной трубе навстречу выходу дымовых газов. Так как сечение камеры значительно больше площади поперечного сечения печи, скорость газов уменьша ется, что создает благоприятные условия для пылеотделения.

Применение кольцевого загрузочного устройства допуска­ет установку питающей печь трубы под большим углом, что

облегчает условия питания печи труднотранспортируемыми ру­дами.

Разгрузочный конец печи находится в камере, через которую подается топливо. Агломерат из печи через направляющую во­ронку поступает на металлический транспортер, которым пере­дается в вагоны или на склад.

Диаметр барабана в печах старой конструкции делался оди­наковым по всей длине, в печах более поздней конструкции он

Кольцевая

камера

состоит из двух или трех секций разного диаметра. Наименьший диаметр печь новой конструкции имеет у выходного конца, в той части, где происходит горение топлива. В этой части печи разви­ваются наивысшие температуры, что позволяет закончить про­цесс формирования агломерата на небольшой длине печи от вы­ходного конца. Через 7—8 м газы попадают в наиболее низкую часть печи, в связи с чем температура печи резко падает. Такая конструкция уменьшает образование настылей в печи и облег­чает их удаление.

На рис. 6 приставлен профиль вращающейся печи старой и новой конструкции с кривыми распределения температур по дли­не печей.

В Советском Союзе до Великой Отечественной войны вра­щающаяся печь для агломерации колошниковой пыли и пирит - ных огарков работала на Константиновском металлургическом за­
воде им. Фрунзе в Донбассе. Печь имела длину 60,4 м, произво­дительность ее составляла примерно 350 т агломерата в сутки.

Крупным недостатком вращающихся печей является образо­вание «настылей» в зоне высоких температур, удаление которых, помимо неизбежных про­стоев, сопровождается разрушением футеровки печи. Одним из средств борьбы с образованием настылей является умень­шение диаметра печи в зо­не спекания, что способст­вует образованию газово­го мешка в расширенной части печи с меньшей тем­пературой, по сравнению с зоной формирования аг­ломерата.

Избежать появления настылей все же не удает­ся, и поэтому в печах но­вой конструкции насты­ли удаляются при помо­щи механических резаков, охлаждаемых водой.

Тепло агломерата по­сле разгрузки из печи ис­пользуется для подогрева воздуха, подаваемого к горелкам, что улучшает тепловой к. п. д. печи.

Агломерации во вра­щающихся печах могут подвергаться самые раз­нообразные по химическому составу и крупности материалы: же­лезные руды, концентраты обогащения, колошниковая пыль, пи - ритные огарки и другие железосодержащие пылеватые материа­лы, непригодные для непосредственной плавки в доменных пе­чах.

Подготовка материала перед спеканием во вращающихся пе­чах сводится к отсеву случайных крупных кусков во избежание закупорки трубы, питающей печь. При спекании нескольких сор­тов руд или концентратов для получения одного сорта агломера­та дозировку входящих в шихту руд в заданной пропорции сле­дует осуществлять тем же методом, что и в шихтовых бункерах агломерационных фабрик, работающих по методу просасывания

воздуха. Но случаи столь сложной шихтовки руд при агломера­ции во вращающихся печах в практике до сего времени не встре­чались.

Расход топлива при спекании во вращающихся печах выше, чем в установках с просасыванием воздуха. Для повышения теп­лового к. п. д. в печах новейшей конструкции устанавливают теплообменники. К загрузочному концу печи для улучшения теп­лопередачи в подготовительных зонах навешивают железные цепи, воспринимающие тепло отходящих газов и передающие это тепло налипающему на цепи Блажному материалу.

Температура отходящих газов при использовании цепей сни жается с 250—300 до 120—150°. Но и при этих условиях расход топлива больше, чем при агломерации с просасыванием воздуха

Несмотря на некоторые улучшения в конструкции, вращаю­щиеся печи не получили распространения в агломерационной промышленности, что объясняется их громоздкостью и невысо­кой производительностью. Производительность печи длиной 50—Є0 м и диаметром свыше 3м не превышает 200—300 т годно­го агломерата в сутки. В последнее время при конструировании вращающихся печей значительно увеличивают их диаметр и дли­ну (до 130—140 м), что позволит достигнуть производитель­ности, равной 1000—1200 т агломерата в сутки.

Расход топлива при агломерации руд во вращающихся пе­чах составляет 10—12%.

Агломерат из вращающихся печей, будучи значительно бо­лее плотным по сравнению с обычным агломератом, прибли­жается по своей структуре к природно-кусковым рудам, что де­лает его ценным заменителем мартеновской руды. Эта область применения врашаюшихся печей имеет известные перспективы, особенно учитывая непрерывное снижение запасов мартеновских руд при все более и более возрастающем спросе на них.

Для некоторых разновидностей буро-охристых руд спекание во врашаюшихся печах может быть применено с лучшими тех­нико-экономическими показателями, чем спекание методом про - сасывания воздуха.

Руды, содержащие мышьяк и цинк, при спекании во вращаю­щихся печах могут быть освобождены от этих примесей в боль шей мере, чем это возможно достигнуть при агломерации мето­дом Присасывания. Оба эти элемента, снижающие ценность же­лезной руды, возгоняются при высоких температурах в восста­новительной среде, которая создается без труда при добавлении к pv^e небольшого количества угля или коксика.

При наличии пылеулавливающих устройств окись цинка бу дет осаждаться вместе с пылью, обогащая ее цинком. Такую обо­гащенную цинком пыль уже нельзя направлять вторично в печь для агломерации, так как высокое содержание в ней цинка за­
грязнит руду и может сделать ее вообще непригодной для вы­плавки чугуна. Вынос пыли при работе вращающихся печей боль­шой: 10—15%, а иногда достигает 20—25% по отношению к за­груженному сухому материалу,

что является

особенностью

печей.

Спекание руд
во взвешенном состоянии
(метод Сен-Жака)

Спекание руд во взвешен­ном состоянии, предложенное около 30 лет назад, не получи­ло промышленного распростра­нения. Единственная промыш­ленная установка для агломе-

рации железных руд во взвешенном состоянии производительно­стью 10 т/час была построена во Франции в 1934 г. Сущность процесса (рис. 7) сводится к следующему. Мелкая руда или ко­лошниковая пыль вдуваются в шахтную цилиндрическую печь

4 А. М. Парфенов

воздухом, подогретым до 250—300°. Воздух с рудной мелочьк> поступает в верхнюю часть печи по касательной к поверхности загрузочного конуса, сообщая вихревое движение материалу (рис. 8). В нижней части печи находятся газовые, или пылеуголь­ные, горелки, расположенные по касательной к окружности печи.

Вследствие тангенциального расположения горелок раскален­ные продукты горения поднимаются вверх по спирали, встречая на своем пути нисходящий поток раскаленных рудных частиц. Восходящая струя газов создает подпор, задерживающий паде­ние тонких частиц на под печи, вследствие чего значительная

часть тонкого материала некоторое время парит в атмосфере горячих газов, а более крупные частицы замедленно падают, что создает благоприятные ус­ловия для многократных взаимных столкновений

частиц.

При столкновениях размягченные частицы слипаются, укрупняются (рис. 9) и, преодолев со - Рис. 9. Укрупнение частиц руды при агло - противление газового ПО - мерации во взвешенном состоянии тока, падают на под печи,

где и происходит оконча­тельное формирование агломерата (рис. 10). Под печи представ­ляет вращающийся круглый стол с неподвижным, охлаждаемым водой ножом в виде плужного отвала. При вращении стола раз­мягченные зерна руды, встречая на своем пути неподвижную плоскость ножа, уплотняются, свариваясь в куски агломерата, разгружающиеся в приемное устройство, откуда он направляется к месту потребления. Раскаленные продукты горения посредст­вом вентилятора просасываются через чугунные трубы рекупера­тора, нагревают их и, охлажденные выбрасываются в дымовую трубу. Тепло рекуператора используется для нагрева воздуха, расходуемого на вдувание в печь руды. Часть подогретого возду­ха может быть использована в горелках для сжигания топлива.

Расход топлива при агломерации во взвешенном состоянии значительно выше, чем при агломерации обычным способом.

Опыты спекания колошниковой пыли во взвешенном состоя­нии на заводе в Лонгви (Франция), где была установлена печь высотой 4 м, диаметром (внутр.) 1 м, дали следующие резуль­таты:

Производительность печи по загрузке, т/час 1,30

Получено агломерата, т/час. . . 1,10

Уловлено пыли в циклоне, т/час 0,150

Потеря пыли в атмосфере, т/час........... 0,030

Расход газа (калорийностью о9Л) ккал/нм3), м3/час 140

То же, ккал, т...................................................... 495000

То же, в переводе на условное топливо иа 1 т агломе­рата, % . . 7,1

Химический состав колошниковой пыли и полученного агло­мерата был следующий:

Потери ре

при прокаливании оСш

Колошниковая пыль Агломерат

Нет никаких оснований агломерацию во взвешенном состоя­нии противопоставлять обычному агломерационному процессу с просасыванием воздуха, но она может найти себе применение для спекания колошниковой пыли сухой газоочистки, которая может непосредственно из пылесборника вдуваться в шахтную печь и далее в виде агломерата поступать в плавку. Такое использова­ние колошниковой пыли освободит от необходимости транспорти­рования ее из доменного цеха на агломерационную фабрику, что сопровождается потерями ныли и загрязнением территории за­вода.