ОСНОВЫ АГЛОМЕРАЦИИ. ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ

Последовательность процессов, происходящих
в слое спекаемой шихты

Спекание руд происходит при (высоких температурах, полу­чаемых в результате сжигания мелкого топлива, тщательно пе­ремешанного со спекаемой рудой. Горение топлива в слое ших­ты распространяется сверху івниз в направлении потока про­сасываемого воздуха. Скорость передвижения зоны горения характеризует скорость спекания руды и зависит от условий горения топлива и физико-химических свойств руды. Условия горения топлива в слое шихты существенно отличаются от усло­вий горения в обычных топках. Первое и наибольшее отличие — низкая концентрация углерода в горящем слое. Расход топлива при агломерации колеблется от 4 до 12% от веса шихты. Следо­вательно, количество негорючих примесей в горящем слое со­ставляет свыше 90%, в то время как в горящем слое угля обыч­ных топок количество негорючих примесей, зависящее от золь­ности угля, лишь в редких случаях - превышает 20—25%.

Следующей отличительной особенностью горения в слое шихты являются условия подготовки топлива к сжиганию.

Горение твердого топлива представляет сложный комплекс химических превращений. Схематически можно представить следующую их последовательность:

1) выделение горючих газов, содержащихся в топливе;

2) превращение углерода топлива в окись углерода;

3) окисление окиси углерода в углекислоту.

В обычной топке топливо сразу попадает в зону высоких температур топочного пространства, вследствие чего как в слое, так и в отдельных крупных кусках протекают одновременно все три вида превращений: на поверхности кусков происходит гази­фикация углерода в окись углерода, в центре же кусков испа­ряется влага и выделяются горючие газы.

В противоположность этому при агломерации химические превращения топлива протекают последовательно, этап за эта­

пом, благодаря постепенному разогреву шихты при продвиже­нии зоны горения в вертикальном направлении.

Превращения начинаюгся в момент зажигания шихты. На­дежность зажигания зависит от конструкции горна, качества применяемого топлива и продолжительности зажигания. Хоро­шее зажигание обеспечивается подводом 30—35 тыс. ккал на тонну агломерата. После того как поверхность шихты получит, запас тепла, превышающий теплопотери, связанные с подогре­вом шихты до температуры воспламенения топлива, выделяю­щегося тепла уже достаточно, чтобы дальнейший процесс горе­ния протекал без подвода его извне. Этот момент отвечает вы­ходу спекательных тележек из-под зажигательного горна.

Условия горения топлива в верхнем слое, зажигаемом гор­ном, отличаются от условий горения топлива в нижних слоях шихты вследствие различных условий подготовки к воспламе­нению и различного воздушного режима горения. Различие в условиях горения приводит и к существенной разнице в струк­туре агломерата в поверхностном и глубинных слоях. В поверх­ностный слой воздух поступает холодным, поэтому на поверх­ности не развивается достаточная температура для получения прочного агломерата в этой зоне. В глубинные слои воздух по­ступает нагретым благодаря просасыванию через слой раска­ленного агломерата, что положительно сказывается на проч­ности агломерата и повышает температурный эффект горения.

Горящий верхний слой шихты в дальнейшем является источ­ником тепловой энергии для подготовки и воспламенения ниж­них горизонтов.

Подготовка к горению состоит из следующих процессов:

1) сушки и дегидратации компонентов шихты;

2) разложения углеродистых соединений;

3) первичного окисления, предшествующего воспламенению топлива.