Агломерация что такое эксгаустер



Агломерация железных руд и концентратов

Агломерацией называется процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой доменной пыли) в куски необходимых размеров, при применении которых значительно улучшаются технико-экономические показатели работы металлургических агрегатов (доменных печей). Целью агломерации является не только окускование железной руды, обеспечение механической прочности продукта, но и введение в состав агломерата флюса, удаление серы, мышьяка, разложение карбонатов, что также позволяет улучшить металлургические свойства доменного сырья, т.е. получить кусковой пористый и офлюсованный материал.

Агломерация, как способ спекания металлургической шихты с просасыванием через нее воздуха, впервые была предложена в 1887 г. и внедрена в США в 1911 г. на горизонтальной ленточной машине аглофабрики производительностью 540 т/сутки. Вначале, на аглофабрике спекали только колошниковую пыль, а когда были переработаны все отвалы доменного цеха, то начали спекать магнетитовый концентрат. Широкое развитие агломерация получила в 30-х годах 20 века.

С 1974 года в мире начали производить офлюсованный агломерат из богатой железорудной мелочи (56…60,5% Fe). Постепенно, начался ввод в эксплуатацию крупных агломашин с площадью спекания до 450 м 2 и с производительностью до 13 тыс.т/сутки.

Способы агломерации руд:

-с просасыванием воздуха сверху через слой шихты (способ наиболее распространен и был предложен в 1887 году);

-во вращающихся обжиговых печах, типа печей для обжига известняка или производства цемента;

-во взвешенном состоянии (в “кипящем” слое).

Процесс агломерации – многостадийный и характеризуется следующими особенностями:

-топливо в шихте сгорает без пламени;

-воздушное дутье в процессе прохождения через слой раскаленного агломерата, охлаждая его, нагревается до температуры близкой к температуре самого агломерата;

-тепло продуктов горения горновых газов и коксика передается шихте, благодаря развитой поверхности их контакта.

Типичный состав аглошихты:

-железосодержащие материалы фракции (8…0) мм – (40…50)%;

-известняк (CaCO3) или доломит (CaCO3×MgCO3) фракции (2…0) мм – (15…20)%;

-возврат (мелкий агломерат) фракции (0…10) мм – (20…30)%;

-твердое топливо (кокс) фракции (0…3) мм – (4…6)%;

-добавки, повышающие прочность агломерата: шлаки сталеплавильного производства, содержащие Fe; Ca; Mn; химические соединения Mg; Ba; Cl – (6…9)%.

Подготовка аглошихты производится на механизированных рудоподготовительных комплексах (усреднение компонентов по химическому составу и крупности); пылеподавление компонентов с помощью увлажнения с добавкой поверхностноактивных веществ; точное дозирование и намагничивание шихты перед ее спеканием.

Особое внимание требуется уделять точности дозирования твердого топлива и известняка, т. к. содержание этих компонентов в аглошихте определяет тепловой уровень процесса спекания, величину основности и механическую прочность агломерата. Чаще всего используется объемное дозирование, точность которого составляет (±10)% и зависит от уровня заполнения бункера компонентом шихты, (несмотря на более высокую точность весового дозирования – (±2)%).

Смешивание шихты производится во вращающихся барабанах (смесительном и окомковательном), но иногда эти две технологические операции осуществляются в одном барабане. Лучше смешивается сухая шихта, но окомковывается только увлажненная шихта (влажность 6…9%), т.к. в ней проявляются силы капиллярного взаимодействия частиц материала.

Окомкованная шихта обладает большей газопроницаемостью. Предварительный подогрев подогрев шихты до температур выше точки росы (до 80°С), ввод в шихту (3..6)% обожженной извести (CaO) также повышает ее газопроницаемость, прочность агломерата и производительность агломашины (до 10%). Следует отметить, что раздельное окомкование топлива (коксика, каменного угля) и железной руды (концентрата) способствует увеличению часовой производительности агломашины, в среднем, на 20%. Топливо и флюс подаются в конце процесса окомкования. Прогрессивной рассматривается подготовка аглошихты с использованием прессования ее компонентов, вместо традиционного окомкования.

Схема агломерационного процесса изображена на рис. 3.17.

Вначале, на решетку спекательной (обжиговой) тележки – “паллеты” загружается “постель” (“возврат” агломерата фракции 10…25 мм слоем 30…35 мм), затем – слой аглошихты (250…350) мм. Под колосниковыми решетками эксгаустер (дымосос) создает разряжение (700…1000) мм вод. ст. или (7…10) кПа и поэтому наружный (атмосферный) воздух просасывается через слой шихты. Зажигаются газовые горелки горна машины, отапливаемые природным или другими видами газообразного топлива. Верхний слой шихты разогревается до (1200…1300)°С, воспламеняется кокс аглошихты.

Рис. 3.17. Схема агломерационного процесса

1 – колосниковая решётка; 2 – “постель”; 3-6 – зоны сушки, подогрева и горения;

7 – готовый агломерат.

По теме:  Дать определение стойкости отравляющих веществ на местности

В тот момент времени, когда топливо аглошихты поджигается под горном, движущаяся “паллета” оказывается над вакуум-камерой и, в движении, последовательно осуществляются все технологические процессы производства агломерата, описанные ниже (подготовительная, нагрев, агломерация, охлаждение). Горение кокса со скоростью (10…40) мм/мин поддерживается за счет просасывания через аглошихту атмосферного воздуха. Зона горения постепенно перемещается сверху вниз по слою аглошихты до колосников обжиговых тележек.

При достижении зоной горения уровня “постели”, процесс спекания длительностью (10…20) минут заканчивается.

Условия сжигания топлива в этом процессе очень совершенны, так как топливо находится в тесном контакте с нагретыми уже частичками руды и к тому же оно сгорает в воздухе, подогретом теплом верхних слоев агломерата, которые при этом охлаждаются. В зоне горения температура достигает 1500 °С. Продукты сгорания отдают свое тепло нижним слоям и уходят на дымовую трубу с температурой около (60…150)°С.

Топливо сгорает до окиси углерода по реакциям: С + О2 = СО2; СО2 + С = 2СО.

Образующаяся окись углерода восстанавливает окислы железа:

В зоне высоких температур магнитная окись железа восстанавливается до закиси железа также твердым углеродом топлива:

Закись жeлeза – вьюстит (FeO) при взаимодействии с кислородом воздуха, проходящего через раскаленный агломерат, вновь окисляется до Fe2O3 (гематит вторичного происхождения).

При агломерации значительно выгорает сера и частично удаляется мышьяк, но фосфор не удаляется.

Известь (CaO), образующаяся при термическом разложении известняка (CaCO3), соединяясь с окислами железа и кремния, образует легкоплавкие соединения, в частности, железокальцевые оливины – (CaO)x×(FeO)2-x×(SiO2) с температурой плавления 1130°С. Образующаяся жидкая фаза (особенно, фаялит 2FeO× SiO2) пропитывает твердые частицы шихты и химически взаимодействует с ними.

После остывания массы образуется пористый спек шихтовых материалов, но для того чтобы закристаллизовавшиеся стекловидные массы обеспечили требуемую механическую прочность агломерата, необходимо обеспечить медленное остывание продукта.

Для более полного удаления серы из агломерата (до 70 – 98%), процесс спекания следует вести с избытком воздуха, что позволяет создать окислительную атмосферу процесса.

В настоящее время получают, как правило, офлюсованный агломерат, чтобы исключить применение известняка в доменной плавке (известняк в измельченном виде вводят в аглошихту). В агломерат иногда вводят известняк в расчете не только на ошлакование SiO2; и Аl2О3 самого агломерата, но и для того, чтобы обеспечить офлюсование золы кокса и других железорудных материалов (например, окатышей) доменной плавки.

Основные преимущества применения офлюсованного агломерата в производстве чугуна:

1. Исключение эндотермической реакции разложения карбонатов требующей тепла, а следовательно, расхода кокса. Этот процесс перенесен на аглоленту, где расходуется менее дефицитное и более дешевое топливо, чем доменный (металлургический) кокс.

2. Улучшение восстановительной способности газов в самой доменной печи, вследствие уменьшения содержания в них двуокиси углерода (CO2), получаемой при разложении карбонатов.

3. Улучшение восстановимости агломерата в результате вытеснения известью окислов железа из трудновосстановимых силикатов железа.

4. Улучшение процесса шлакообразования, так как в офлюсованном агломерате окислы физически плотно контактируют друг с другом.

5. Уменьшение числа компонентов шихты доменной плавки.

В конечном итоге, применение офлюсованного агломерата приводит к сокращению расхода кокса на (6…15)% для производства чугуна.

Как указывалось выше, процесс агломерации обычно осуществляется на агломерационных лентах (рис.3.18), состоящих из колосниковых спекательных тележек, передвигающихся со скоростью (2…12) м/мин по рельсам, закрепленным на металлоконструкциях.

Предусмотрены устройства для загрузки “постели” (2) и шихты (3), а также зажигательный горн (4). При помощи электропривода и редуктора лента движется в направлении, указанном стрелкой. Под “паллетами” расположены вакуумные камеры (11), соединенные с эксгаустером, создающим разрежение до 16 кПа, под действием которого и происходит просос воздуха через слой шихты (2500…3000 м 3 /т агломерата). Для сохранения разрежения, создаваемого эксгаустером, используются гидравлические и пружинные конструкции внешнего уплотнения полозьев “паллет” и коробов вакуум-камер.

Рис. 3.18. Схема процесса спекания на агломерационной машине ленточного типа:

1 – спекательные тележки – “паллеты”; 2 – укладчик постели; 3 – челноковый питатель ленты шихтой; 4 – газовый зажигательный горн; 5 – “постель”; 6 – зона сырой шихты;

7 – зона сушки и подогрева шихты; 8 – зона горения твердого топлива; 9 — зона готового агломерата; 10 – разгрузочный участок агломашины; 11 – вакуум-камеры; 12 – ведущая “звездочка” привода ленты; 13 – сборный газопровод.

По теме:  Ландшафт древнего китая 5 класс

Площадь спекания агломерационных машин – (50…800) м 2 при ширине “паллет” (2…8)м. Обычно, агломерат охлаждают в отдельных устройствах, но иногда и на самой ленте, что требует (60…70) м 2 дополнительной площади. Производительность современных машин по площади спекания составляет (1,3…1,5) т×м 2 /ч, т.е. машины ежесуточно производят (1500…10000) т агломерата. Производительность эксгаустера для крупных агломашин составляет 9500 м 3 /мин. На наиболее крупных агломашинах устанавливают по два эксгаустера.

Для очистки дымовых газов от серы используются специальные устройства, а также организуют производство серной кислоты. Степень очистки газов от пыли – до 0,15 г/м 3 (ниже ПДК).

Замкнутая по всей длине аглолента образована колосниковыми тележками – “паллетами” открытой конструкции (1), находящимися в постоянном контакте друг с другом. Только на ведущей звездочке (12) и на рельсовом пути разгрузочного участка агломашины (10) происходит “излом” ленты “паллет”, необходимый для разгрузки агломерата. После разгрузки, тележки, вновь соприкасаясь друг с другом, под действием собственного веса катятся под уклон к приводной звездочке.

В общем, агломерационная машина работает следующим образом. Приводные звездочки (12), установленные в головной части машины, захватывают за грузовые ролики спекательные тележки, движущиеся по нижним направляющим металлоконструкции (рамы) агломашины, и передают их на верхний горизонтальный рельсовый путь, где и осуществляется загрузка тележек сначала слоем “возврата” (5) и аглошихтой в два слоя (6).

Зажигание шихты горном (4), работающим на газовом топливе, спекание ее и охлаждение готового агломерата осуществляется за время последовательного прохождения спекательными тележками всех температурных зон агломашины (сушка, горение, спекание, охлаждение), расположенными над вакуум-камерами (11).

Готовый агломерат некоторое время, в движении на “паллетах”, охлаждается нагретым, а затем и холодным воздухом, просасываемым эксгаустером через “пирог” для ускорения процесса охлаждения.

В тот момент, когда зона горения топлива достигает слоя “постели” “паллета” с агломератом выходит на разгрузочный участок агломашины (10) и на закруглении рельсового пути опрокидывается. “Пирог” готового агломерата падает на стационарную плиту, а затем на колосниковый грохот (решетку). Фракции с размером более 10 мм направляются в доменный цех, а более мелкие фракции используются, как “постель” или измельчаются для повторной агломерации, как железосодержащий компонент аглошихты.

Используются различные конструкции оборудования для охлаждения агломерата (кольцевые, ленточные охладители и, в крайних случаях – бассейны с водой, в которых может понизиться механическая прочность агломерата).

Конструкции агломашин постепенно совершенствуются, повышается их производительность и эксплуатационная надежность.

На ОЭМК используются технологические принципы агломерации для производства железорудных, частично офлюсованных, окисленных окатышей для их дальнейшей металлизации.

На рис. 3.19 показана одна из конструкций питателя, входящего в состав оборудования дозатора бункера с сыпучим материалом.

Рис. 3.19 Тарельчатый питатель

Дисковый или, как его еще называют, тарельчатый питатель входит в состав дозатора бункера и предназначен для равномерной, дозированной, выдачи сыпучего материала из бункера на ленточный транспортер. Питатель состоит из вращающегося чугунного диска (“тарелки”) – (3). Иногда диск изготавливают сварным из стального листа. Диск насажен на вертикальный вал (4), который установлен на упорном шарикоподшипнике (8), находящемся в литом корпусе (9). Сферические роликоподшипники (6 и 7) удерживают вал (4) в вертикальном положении. Вал приводится во вращение от электродвигателя (2) через цилиндрический редуктор (1), промежуточный вал (12) и коническую передачу (10). Валы редуктора (1), конической передачи (10) и электродвигателя (2) соединены между собой зубчатыми муфтами (11 и 13). К верхней (рабочей, горизонтальной) поверхности диска (3) крепится защитная “броня” (5) из листовой износостойкой марганцовистой стали. Производительность питателя – 80 м 3 /час, диаметр диска – 2000 мм, частота вращения диска– 5 об/мин; масса питателя – 5,2 т.

Работа питателя, закрывающего снизу “горловину” (выходное отверстие) бункера, сводится к равномерному перемещению материала горизонтальным вращающимся диском от бункера к “скребку”, сбрасывающему сыпучий материал на ленточный конвейер.

Дозирование шихтового материала осуществляется за счет изменения зазора между плоскостью диска (“тарелки”) и “скребком”, т.е. за счет регулировки величина площади выходного сечения питателя. Могут быть и другие технологические варианты (например, использование регулируемого по скорости электропривода постоянного тока для вращения “тарелки” питателя).

По теме:  Урок окружающего мира во 2 классе на тему ориентирование на местности

Над “тарелками” питателей установлены металлические кожухи с брезентовыми чехлами, предохраняющими производственное помещение от запыленности.

На рис. 3.20 изображены для сравнения схемы процессов обра­зования окатышей в барабанном и чашевом окомкователях

Рис. 3.20 Схемы процессов образования окатышей в барабанном (а) и чашевом (б) окомкователях

Во вращающуюся чашу на открытую часть днища непрерывно подается шихта, которая в присутствии распыленной воды окомковывается, превращаясь в круглые тела — окатыши. По мере перемещения в чаше окатыши увеличиваются в диаметре, пересы­паются через борт чаши в разгрузочный лоток и из него поступают на ленточный конвейер.

На рис. 3.21 показаны механизмы вращения и наклона чаши чашевого окомкователя, который состоит из чаши, привода, опоры, рамы, механизмов вращения, наклона и очистки. Чаша 1 сварной конструкции выполнена для удобства транспортировки из двух половин, соединенных между собой болтами. Опора 3 представляет собой жесткую сварную раму со смонтированной в ней на подшип­никах качения вращающейся осью 2, на верхнем коническом хвостовике которой неподвижно закреплена чаша 1. Осевые уси­лия воспринимают установленные в нижней части рамы упорные подшипники.

Рис.3.21. Механизмы вращения и наклона чаши чашевого окомкователя

Привод вращения чаши состоит из электродвигателя 4 посто­янного тока, муфты 5, коническо-цилиндрического редуктора 6 и тахогенератора, связанного с валом электродвигателя кинемати­ческой зубчатой передачей. На выходном валу редуктора расположена шестерня 6а, на­ходящаяся в зацеплении с зубчатым венцом 7, ко­торый закреплен на чаше и вращает ее при вклю­чении электродвигателя. Опора 3 валиками 8 шарнирно закреплена на ра­ме, состоящей из двух сто­ек 9, которые жестко сое­динены между собой по­перечной балкой 10.

Механизм наклона ча­ши состоит из тяги-винта 13а, связывающего между собой балку 10 и часть опоры 3, к которым шарнирно прикреплены тяги винтовой пары 13б и червячной передачи 13в. При вращении вала червяка вручную винт, связанный гайкой с червячным колесом, совершает поступательное движение, изменяя угол наклона чаши. Вну­треннюю поверхность борта и днища чаши очищают от на­липшего материала механизмом очистки, состоящим из бокового и шести регулируемых радиальных ножей. Увлажнение поступа­ющей в чашу шихты производят форсунками с индивидуальными трубопроводами, выполненными в виде гибких шлангов с венти­лями для регулирования расхода воды. Из чаши готовые окатыши выгружают на конвейер 12 при помощи лотка 11, прикрепленного к каркасу.

Окатыши обжигают на конвейерных обжиговых машинах, в аг­регатах решетка—трубчатая печь либо в шахтных печах.

Чашевые окомкователи по сравнению с барабанными имеют более высокую удельную производительность.

Сырые окатыши сборным конвейером подают на челночный конвейер, который движется поперек потока окатышей и поэтому равномерно загружает их на широкий (4 м) конвейер весы регистрации общего количества сырых окатышей.

Через расположенный далее роликовый грохот сырые окатыши загружают в обжиговую машину на тележки.

Упрочнение окатышей проводят на обжиговой машине фирмы «Лурги» (длина 120 м, ширина 4 м). В точке загрузки на колосники обжиговых тележек подают по течке из бункера донную постель.

Рис. 3.22. Схема конвейерной машины для обжига окатышей

(стрелками показаны газовоздушные потоки)

Донная и боковая постели представляют собой отсеянную фракцию 25-10мм предназначенную для защиты обжиговых тележек от перегрева.

Сырые окатыши проходят на обжиговых тележках под различными зонтами, перекрывающими всю длину обжиговой машины, при этом в них протекают технологические этапы сушки нагнетанием, сушки просасыванием, нагрева, собственно обжига, дообжига, второго и первого этапов охлаждения.

На рисунке 3.22 показана схема обжиговой машины. Сырые окатыши, уложенные на колосниковые решетки тележек 1 с помощью укладчика 2, последовательно проходят несколько зон, на которые разделена машина: сушки 4 и 5, подогрева 6, высокотемпературного обжига и рекуперации 7, охлаждения 8 и 9. Суммарное время пребывания окатышей на ленте машины составляет 20-30 минут.

Очищенные отходящие газы (с остаточной запыленностью ≤ 80 мг/м 3 ) выбрасываются эксгаустером через шумоглушитель и дымовую трубу в атмосферу.

Выгруженные обожженные окатыши разделяются двумя виброгрохотами на три фракции: мелочь, донная постель, готовый продукт.

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 2770 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

ТОПоГИС
Adblock
detector