Агломерация

Базилевич С.В. Вегман Е.Ф.
Металлургия, 1967 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
ВВЕДЕНИЕ
 
Изобретение агломерационного процесса связывают с именами Ф. Геберлсйна, Т. Хантингтона (1887 г.) и Д. Завельберга (1905 г.), разработавших способ окускования пылсватых руд в смеси с коксовой мелочью, осу­ществляемый путем просасываиия воздуха снизу вверх через спекаемый слой, уложенный поверх слоя раскален­ного кокса. Не менее важной датой в истории агломера­ции является и 1911 г.—дата пуска первой в черной ме­таллургии ленточной агломерационной машины Дуайта, Ллойда и Бенитта в Бердсборо (США). В дальнейшем процесс агломерации железных руд получил значитель­ное распространение, и к настоящему времени мировое производство агломерата достигло 220 млн. т в год. На­блюдается тенденция к дальнейшему увеличению этой цифры.
Царская Россия располагала небольшими чашевыми агломерационными установками на Таганрогском, Дне­провском и Керченском заводах, а также вращающейся печью системы Полизиуса на Констаптиновском заводе. В 1925 г. в Советском Союзе был пущен первый крупный агломерационный цех, построенный по системе AIB(го­ра Благодать), а в 1930 г. — первая ленточная машина на заводе им. Войкова в Керчи. В 1965 г. в СССР было про­изведено 111 млн.  т.  офлюсованного агломерата. Доля агломерата в рудной части шихты доменных печей стра­ны в 1962 г. достигла 91%. Советский Союз занимает первое место в мире по объему производства агломерата.
Цель агломерации состоит в окусковании пылеватых руд, колошниковой ныли и отчасти концентратов обога­щения руд. При загрузке этих видов сырья в доменную печь без предварительного окускования значительная часть пылеватых материалов выносится из печи газами. Оставшаяся часть создает в печи весьма плотный столб шихты с минимальной газопроницаемостью. Интенсив­ность доменной плавки резко снижается, ход печи дела­ется неустойчивым.
В ходе агломерации из шихты удаляются многие вредные примеси, в том числе и сера. Эту сторону про­цесса можно иногда считать наиболее важной, так как переработка сернистой руды в доменной печи связана с ухудшением технико-экономических показателей плав­ки. Оказывается выгодным дробить кусковую сернистую руду и вновь подвергать се окускованию путем агломе­рации, удаляя при этом из руды большую часть серы.
Несмотря на появление многочисленных разновидно­стей и видоизменений процесса спекания руд, основная схема агломерационного процесса практически не изме­нилась за 75 лет, прошедших со времени его изобретения. Началу процесса предшествует дозировка пылеватых компонентов, входящих в состав рудной части шихты, а также коксика, извести или известняка. Соотношения между составляющими в шихте могут быть определены расчетным путем. Отметим, что эффективность агломера­ционного процесса значительно снижается при спекании чрезмерно мелких концентратов, если они не подвергну­ты предварительному окомкованпю.
Полученную шихту тщательно перемешивают и ув­лажняют до уровня, соответствующего наилучшей се газопроницаемости. В момент загрузки на агломерацион­ную машину шихта состоит преимущественно из комков слипшихся рудных частиц, частиц коксика и известняка (расход коксика в разных условиях колеблется от 3 до 15% по массе).
Шихту помещают на колосниковую решетку, на ко­торую предварительно уложен слой постели (готовый агломерат крупностью 8—-15 мм или крупные кусочки шихты без добавки топлива). Постель предохраняет ко­лосниковую решетку от воздействия высоких температур, предотвращает просыпание шихты через зазоры колос­никовой решетки и облегчает сход пирога готового аг­ломерата с решетки после окончания процесса.
газовую горелку 4.Горячие (1200 °С) продукты горения газа отдают тепло весьма тонкому верхнему слою шихты, удаляя из него влагу и создавая условия для начала процесса горения топлива шихты. Затем го­релку отводят, так как в дальнейшем процесс не нуж­дается в подводе тепла извне.
Важнейшей особенностью агломерационного процес­са является то обстоятельство, что в каждый момент го­рит коксик только в узком по высоте слое шихты (обыч­но не более 40 мм). Все частицы топлива, расположенные ниже, еще не нагреты до температуры начала интенсив­ного горения (700° С) или не получают достаточно кислорода сверху. По мере выгорания углерода зона го­рения топлива постепенно перемещается вниз, проходя всю высоту слоя постели за 12—15 мин.
В любой произвольно выбранный момент выше зоны горения находится готовый агломерат, через который просасывается воздух. Охлаждая агломерат, воздух по­догревается и его теплота используется затем в зоне горения твердого топлива. В свою очередь отходящие продукты горения также отдают свое тепло очень не­большому по высоте слою холодной сырой шихты, быстро нагревая се. Температура отходящих из чаши газов, отсасываемых эксгаустером, в течение длительно­го времени составляет 50° С и только в последние минуты процесса повышается до 200—300° С. Между тем темпе­ратура в зоне горения топлива нередко достигает 1500° С. Из сказанного видно, что агломерационный процесс яв­ляется высокоэкономичным, так как обеспечивается почти полное использование тепла отходящих газов и значительной части тепла готового продукта в полезных целях. Именно это обстоятельство и явля­ется одной из причин столь широкого распрост­ранения агломерационного процесса в промышлен­ности.
Сырая шихта быстро подогревается в прилегающих снизу к зоне горения областях. При этом она теряет сна­чала гигроскопическую, а затем и гидратную влагу. Во­дяные пары могут вновь конденсироваться, соприкасаясь с холодной шихтой. Создается зона, в которой влажность шихты превышает исходную оптимальную влажность зона переувлажненной шихты.
В зоне подогрева шихты имеет место химическое воз­действие между твердыми фазами; здесь происходит раз­ложение карбонатов, гидратов, а также восстановление или окисление железа.