ОСНОВЫ АГЛОМЕРАЦИИ. ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Материальный баланс процесса спекания. и расчет состава агломерата

Для определения химического состава агломерата (расче­том) и составления материального баланса процесса спекания необходимо получить полный химический анализ входящих в шихту компонентов и золы топлива. Возврат, представляющий по химическому составу тот же агломерат, составляет постоян­ную, циркулирующую часть агломерационной шихты.

Приведем в качестве примера расчет состава агломерата при спекании шихты (табл. 69).

Таблица 69

Определение состава агломерата и материального баланса процесса спекания сводится к арифметическим вычислениям, для чего необходимо знать выход прокаленного остатка по каждому из компонентов, безвозвратные механические потери шихты при спекании и потери в весе железных окислов в результате обра­зования закиси железа. При агломерации магнетитовых руд же­лезные окислы не только не уменьшаются, но могут увеличить свой вес вследствие частичного перехода Рез04 в Ре20з, что име­ет место при агломерации магнетитов с малым количеством го­рючего.

При современных газоочистных и пылеулавливающих уст­ройствах безвозвратные потери пыли на агломерационных фаб­риках в среднем не превышают 0,5%.

Потеря в весе от химической реакции в результате перехода Fe203 в Fe304 зависит от содержания закиси железа в агломера­те, которое в офлюсованном агломерате можно принять 8 — 12%. Зная содержание железа в отдельных компонентах и коли­чество закиси железа в агломерате, можно легко подсчитать потерю в весе данного компонента.

Переход Fe203 в Fc304 можно представить уравнением

3Fe203 - 2Fe3Oj + О,

из которого следует, что три молекулы окиси железа весом 480 г в результате отщепления кислорода теряют в весе 16 г, или иначе, с переходом в магнитную окись на 168 г железа те­ряется 16 г кислорода. Отсюда, зная содержание закиси железа в агломерате, легко подсчитать потерю в весе в результате пе­рехода Fe203 в Fe304.

Расчет производится следующим образом. Предположим со­держание FeO в агломерате равно 10%, что отвечает содержа­нию металлического железа

10 х 56 72

где 56 — атомный вес железа;

72 — молекулярный вес FeO.

При содержании железа в руде 42,3%, содержание металли­ческого железа в виде Fe203 будет

42,3 — 7,8 = 34,50%,

что отвечает содержанию Fe203

31,50 • 160

112

Сумма окислов железа Fe203+Fe0 в руде по анализу 40,30+ 18,10 = 58,40%.

Сумма Fe203+Fe0 в агломерате по расчету 49,30 + 7,8 = 57,10%.

Потеря в весе руды в результате перехода части Fe203 в FeO составит

58,40 — 57,10= 1,39%. -

Приведенные выше вычисления можно выразить одной фор­мулой:

х — 0,11 (% F еОагл. % йеОруды) і

где х — искомая потеря руды в весе вследствие образо­

вания FeO;

FeOarJI — содержание FeO в агломерате, %'.

FeOpyilbl — содержание FeO в руде, %.

Коэффициент 0,11 получается в результате вычислений по­терь кислорода окисью железа исходя из реакции

6Fe203 -> 4Fe304 + 02.

Определив потерю в весе от химических реакций отдельных компонентов и зная механические потери, дальше вычисляется средневзвешенный химический состав шихты.

Продолжим наши расчеты исходя из указанного выше соста­ва шихты, в которой рудную часть примем состоящей из 70°/о руды А и 30% руды Б. Таким образом, суточный расход будет, т.

Руды А... 6630x 0,7 = 4641

Руды Б.................. 6630 x0,3 = 1689

Всего. . 6630

Расчет будем вести на получение офлюсованного агломерата с основностью 0,5.

Для выяснения необходимой добавки известняка надо про­извести расчет чудной части шихты с определением содержания в ней кислот и оснований с учетом состава золы коксика.

Количественный состав рудной части шихты следующий:

Каждый из компонентов вносит в шихту, %: кремнезема:

65,6x10,5

руда А (10,5% Si02).................................... —------ = 6,83

28,1x22,8

1С0

колошниковая пыль (14,0% Si02) зола коксика (50,0% Si02)

Сумма кислот в шихте Si02+А 1203= 14,70+4,85= 19,55%. Сумма оснований в шихте СаО+MgO= 1,02 + 0,52= 1.54%_

Добавку известняка до основности 0,5 определяем по формуле _ loo (Ка — Ь)

іде а — содержание (Si02 + AI2O3) в шихте. %; b — содержание (СаО + MgO) в шихте, %; с —содрежание (Si02 + А1203) в известняке, %; d —содержание (СаО + MgO) в известняке, %;

К — заданная основность.

Подставляя в формулу вычисленное содержание суммы ос­нований и кислот в шихте и известняке, получим необходимую добавку известняка в шихту для обеспечения основности 0,5:

^ 100 (0,5 х 19,55 — 1,54) 824 j Я о/

Х 0,5(19,55— 2,2) + (54,7— 1,54) 61,84 ~ ’ °’

считая на сумму: руда + колошниковая пыль + зола коксика (6630+325+122 = 7077 т), которая составляет 100—13,3=86,7%; определяем весовой расход известняка:

_ 7077 - ЮО--- 7077 = 1085 ml сутки.

86,7

Окончательный состав шихты (без возврата):

т %

Руда А. . . 4641 53,6

Руда Б.......................................... 1989 23,0

Колошниковая пыль 325 3,8

Известняк.................................. 1085,0 12,5

Кокснк....................................... 610,6 7,1

Всего............. 8650,6 100

Подсчитаем выход и состав агломерата, принимая содержа ние FeO в агломерате 10% и механические потери 0,5%.

Р у д а А %

Потери в результате химических реакций1 0,11(1,0 — 0,2) =1,08

Потери при прокаливании....................................................... 1,46

Механические потери............................................. 0,50

Всего, .... 3,04

Переходит в агломерат 100—3,04 = 96,96%, или

4641 х”-96 = 4500 т.

100 [12] х

Для руды Б будет прирост в результате окисления магне­тита и вычисленную величину нужно вычесть из суммы всех по­терь, %:

Р У Л а Б %

Потери в результате химических реакций 0,11(10—18,1) = 0,80 Потери при прокаливании. . 1,04

Механические потери............................................................ 0,50

Всего 4,54 — 0,89 = 3,65

Переходит в агломерат 100—3,65 = 96.35%, или

1989 X 96.35
100

Колошниковая пыль

Прирост в результате химических реакций,

как в руде Б..........................................

Потери углерода при прокаливании Механические потери

Всего. . . . 4.50—0,05=4,45

Переходит в агломерат 100—4,45 = 95,55%, или

325 X 95,55 = 312 т 100

Известняк

Потери при прокаливании.... Механические потери......

Всего

Переходит в агломерат 100—43,03 = 56,97%, или 1185 x 56.97 . —. п]я т.

luo

Содержание золы в коксике 20% и вся она перейдет в агло­мерат, за исключением 0,5% механических потерь. Количество золы коксика равно 610,6 X 0,2 = 122 т.

Перейдет в агломерат 100—0,5 = 99,5%, или

122 X 99,5 121 т.

100

Всего перейдет в агломерат:

Руда А 4500 60,4

Руда Б................................................... 1917 25,4

Колошниковая пыль 312 4,2

Известняк................ ...... 618 8,3

Зола коксика.............................................. 121 1,7

7468 100,0

От принятого состава шихты (без топлива и воды) это соста­вит (7468 : 8650,6) • 100 = 86,3%.

Все содержащиеся в компонентах шихты элементы, за ис­ключением серы, мышьяка и цинка, полностью перейдут в агло­мерат. Выгорание мышьяка на Камыш-бурунской фабрике до­стигает 25% от исходного содержания в руде, выгорание цинка при обычном процессе не превышает 5%-

Содержание в агломерате нелетучих соединений увеличится в процентном отношении на величину потерь от химических ре­акций в результате образования окиси железа и вследствие по­терь от прокаливания. Химический состав входящих в шихту компонентов с учетом потерь в весе определяют по формуле

_ а■ 100 (100 — fc) '

где х — искомое содержание химического элемента с учетом по­терь в весе;

а — исходное содержание химического элемента; b — потеря в весе в процессе спекания.

Выгорание серы принимаем до содержания 0,01%. что Для руды Б и колошниковой пыли составит десульфурацию, равную 80% (табл. 70).

Таблица 70

17 А. М. Парфенов

Химический состав агломерата будет представлять средне­взвешенное содержание отдельных составляющих, расчет кото­рого приводится в табл. 71.

Таблица 71

В табл. 72 приведен материальный баланс процесса спекания.

Таблица 72

При проектировании фабрик производительность машин при­нимается на основании данных, полученных либо в лаборатор­ных опытах по спеканию руд, либо на основании существующей практики действующих фабрик.

Производительность агломерационной машины подсчиты­вается по формуле

Счас = 60-F-C-1-K.

Все величины в формуле (за исключением F) определяются экспериментальным путем.

Примем вертикальную скорость спекания равной 25 мм/мин, или 0,025 м/мин, а насыпной вес шихты 1,5 т/м3. Выход агломе­рата согласно материальному балансу 0,675 (67,5%). В этом случае производительность агломашины площадью 50 м2 будет

Q = 60 х 50 х 0,025 х 1,5 х 0,675 = 75,9 т/час, или 75,9 X 24 = 1822 т/сутки.

Потребное число машин для производства заданного количе­ства агломерата

7391 : 1822 » 4 машины.

Удельная производительность машины будет 75,9:50= 1,52 т/м2-час.

Если для проектирования задана удельная производитель­ность машины, то определение потребного числа машин сводит­ся к следующим вычислениям.

Производительность 1 м2 машины в сутки

1,52 x 24 = 36,48 т.

Потребная площадь машин для производства заданного количества агломерата

7391 :36,48= 203 м

Откуда необходимое число агломерационных машин пло­щадью 50 м2 составит

203:50 ~ 4 машины.

Расчетом не учтены простои машин на текущий и капиталь­ный ремонты. Очевидно, для ритмичного производства агломе­рат? количество агломерационных машин следует увеличить или же совмещать простои их на ремонт с ремонтными работами в доменном цехе.

Определив число агломерационных машин, устанавливают принципиальные узлы технологической схемы, как-то: количест­во стадий смешивания, метод выделения постели, величину ва­куума и т. д., руководствуясь результатами исследовательских работ и существующим оборудованием.

После выбора и уточнения технологической схемы и основных типов оборудования приступают к решению генерального плача фабрики, т. е. к взаимному размещению отдельных сооружений, привязка к транспортным железнодорожным магистралям пунк­тов приема сырых материалов и выдачи готовой продукции, при­вязке к источникам газо - и водоснабжения и размещению газо­вых, водопроводных и канализационных трасс.

17*

При планировке корпусов фабрики необходимо учитывать направление господствующих ветров в районе строительства и располагать корпуса со стороны, противоположной разгрузочной части агломерационных машин, где наиболее обильно пыле - и газообразование.