Машинист загрузки доменной печи
Федулов Ю.В., Мордухович А.М.
Металлургия, 1972 г.
РУДНАЯ ЧАСТЬ ШИХТЫ
В настоящее время основным железосодержащим сырьем для доменной плавки является агломерат. Основное требование доменного процесса — всемерное увеличение содержания железа в рудной части шихты — обеспечивается более глубокой степенью обогащения руд. При этом руды измельчаются до пылевидного состояния. Использование таких руд в агломерационном процессе без предварительного окомкования приводит к ухудшению газопроницаемости шихты и снижению производительности агломерационных машин. Поэтому в мировой практике наметилась тенденция увеличения производства окатышей.
Принципиальное отличие агломерата от окатышей состоит в том, что агломерат — это продукт спекания мелкой руды, а окатыши — это продукт обжига руды, предварительно тонко измельченной до 0,074 мми окомкованной в шарообразную форму.
Сырьевая база большинства металлургических заводов представлена железными рудами с кислой пустой породой (отношение CaO/SiO2 меньше 1,0). В доменной плавке для получения чугуна с минимальным содержанием серы основность шлака (отношение CaO/SiO2) поддерживается значительно выше 1,0. Дополнительное количество сырого известняка обычно вводят в шихту при производстве агломерата и окатышей. Часто оказывается целесообразным для кратковременного регулирования основности шлака изменять содержание железной руды в рудной части шихты непосредственно на доменной печи. Поэтому в рудную часть доменной шихты может входить до 5—10% железной руды (рис. 4).
Основными требованиями, предъявляемыми к железным рудам, агломерату и окатышам, являются:
а) максимально возможное и постоянное содержание железа (допустимые отклонения +0,5%);
б) минимальное содержание серы и других вредных примесей (фосфор, мышьяк, цинк);
в) ровный химический состав пустой породы (допустимые отклонения по кремнезему, по окиси кальция и окиси магния +0,25%);
г) высокая механическая прочность и восстанови-мость;
д) ровный гранулометрический состав, отсутствие мелочи меньше 5 мм и крупных кусков больше 60 мм.
В доменной плавке в сыром виде в основном используют магнетитовые и гематитовые руды. Магнетит -черный минерал, имеет металлический блеск, оставляет черту черного цвета, содержит 72,4% Fe. Его плотность составляет 5,17 г/см3
Гематит — минерал, имеющий цвет от темного стально-серого до темно-красного цвета, содержит 70,0% Fe. Его плотность 4,2—5,3 г/сж3. Часто встречается в соединениях с водой , в зависимости от количества которой содержание железа изменяется от 59,8 до 69,0%. Плотность его соответственно колеблется от 3,6 до 5,4 г/см3, а цвет руды изменяется от ярко-красного до красно-бурого, от темно-серого до темно-красного, от темно-бурого до красновато-золотистого и желтого.
Окислы магнетита и гематита в земной коре залегают вместе с включениями S1O2, СаО, Аl2Оз, MgO, S, Ρ и др. Экономичность доменной плавки достигается при максимально возможном удалении этих примесей различными методами обогащения. Размеры отдельных кусков руды, добытой на руднике, достигают до одного метра. Поэтому подготовка руд к плавке включает их дробление, сортировку и усреднение. Конечной стадией подготовки железных руд является производство агломерата или окатышей.
Сущность процесса агломерации заключается в том, что раздробленная до 0—3 мм, тщательно смешанная и увлажненная до определенной степени шихта, состоящая из смеси руд и возврата с определенной добавкой коксика, флюсов (известь, известняк, доломит), колошниковой пыли и окалины, загружается слоем высотой 200—300 мм на колосниковую решетку движущегося спекательного устройства. Под колосниковой решеткой создается разрежение и через шихту просасывается воздух. С поверхности шихта нагревается до 1200—1300°С зажигательным горном, топливо шихты воспламеняется и продолжает гореть за счет кислорода просасываемого воздуха. Горение постепенно продвигается сверху вниз, образуя пирог агломерата.
При производстве окатышей связкой является глина— бентонит. В последнее время есть тенденция вывода бентонита из шихты с заменой его обожженной известью. Шихта окатышей состоит из железорудного концентрата (до 90% фракций <0,074лш), связки и флюса.
При производстве офлюсованных окатышей в шихту вводят известняк, однако последнее время для уменьшения содержания серы (меньше образуется CaS) его частично заменяют доломитом, что способствует также увеличению содержания MgO в шлаках.
Материалы шихты тщательно смешивают, увлажняют и окомковывают в тарельчатых или барабанных окомкователях. Процесс окомкования основан на способности влажных, тонкоизмельченных материалов при перемещении их по наклонной поверхности под воздействием капиллярных и молекулярных сил формоваться в шарообразные гранулы. После окомкования сырые окатыши загружают на движущуюся колосниковую решетку слоем высотой 250—300 мм. В зонах сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения газообразный теплоноситель, пронизывая слой окатышей, создает условия для протекания физико-химических и термических процессов. В результате этого в конце обжиговой машины получаются окатыши, пригодные для доменной плавки.
Кроме ленточных обжиговых машин, для производства окатышей используют шахтные печи, вращающиеся печи, работающие в комбинации с ленточными машинами. При обжиге окатышей в шахтных печах их механическая прочность выше по сравнению с окатышами, полученными на ленточных машинах. Однако производительность шахтных печей намного ниже ленточных.
На качество окатышей, кроме вида обжига, большое влияние оказывает минералогический состав руды. Установлено, что магнетитовые руды формуются в окатыши лучше, чем гематитовые.