Файл: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 281
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
3.1 Разжижители и шлакообразующие материалы.................................93
4.1 Цель и методы подготовки шихты.....................................................99
6.2 Обезвоживание концентратов.........................................................156
6.3 Обжиг железных руд........................................................................157
8.2 Производство кокса...........................................................................174
8.10 Качество металлургического кокса................................................202
3.1 Разжижители и шлакообразующие материалы
Шлакообразующие смеси и брикеты
4.1 Цель и методы подготовки шихты
Таблица 6.1 – Сравнительные характеристики различных сепараторов
6.2 Обезвоживание концентратов
ПОНЯТИЯ ОДНОРОДНОСТИ И УСРЕДНЕННОСТИ
Рисунок 7.1 – Усреднительный склад
Рисунок 7.2 – Устройство саморазгружающейся тележки
Таблица 8.2 – Структура запасов углей Донбасса
Таблица 8.8 – Коксуемость углей Донецкого бассейна
Рисунок 8.4 – Схема процесса коксования шихты в камере коксовой печи
Рисунок 8.5 – Поперечный разрез коксовой батареи
8.10 Качество металлургического кокса
Рисунок 8.7 – Барабаны для механического испытания кокса
Таблица 8.11 – Ситовый состав некоторых коксов
2 – 60 % и 35 % Al2О3.
1. Смесь извести с плавиковым шпатом, бокситами и т.д.
2. Офлюсованные агломераты с высокой основностью (50 и более).
С целью ускорения процессов окисления углерода и других примесей применяют различные окислители, которые вводят в конвертер в твердом состоянии (железная руда, окатыши, агломерат, прокатная окалина и т.д.) или газообразные (сжатый воздух, кислород, смеси различного состава и т.д.).
На различных этапах металлургического производства получаются побочные материалы, содержащие железо, марганец, флюсующие оксиды, легирующие элементы. Необходимость создания безотходных технологий заставляет добиваться полного вторичного использования этих материалов. В большинстве случаев главным путем их использования является ввод в агломерационную шихту или непосредственное окускование.
Ниже дана краткая характеристика таких материалов.
Колошниковая пыль, выносимая из доменных печей, подлежит обязательной утилизации введением в агломерационную шихту. Состав колошниковой пыли определяется составом загружаемой шихты, однако она всегда беднее железом (45-50 % Fe) и вследствие выноса коксовой пыли содержит 5-10 % С. Это позволяет рассматривать ее в агломерационной шихте не только как заменитель железной руды, но и как заменитель топлива.
Шламы – это осадок твердых металлических частиц, выделяющихся при отстаивании вод, поступающих от мокрых газоочисток, промывочных устройств, обогатительных фабрик и др. Шламы газоочисток агломерационных и окомковательных фабрик, доменных и сталеплавильных цехов по составу аналогичны колошниковой пыли. Высокая влажность требует их предварительного обезвоживания и подсушки, что часто достигается добавлением к ним извести.
Конвертерный шлак содержит ряд полезных компонентов, т.е. оксидов железа и флюсующих около 70 %, а кремнезема не более 20 %. Его основность составляет 3,0-3,5. Может использоваться непосредственно в доменных печах, но в большинстве случаев предварительно обрабатывается на аглофабрике.
Сварочный шлак является отходом прокатного производства и получается в нагревательных печах прокатных цехов («сварочных» печах) при соединении оксидов железа (окалины) с футеровкой печи. Он содержит около 50 % Fe.
Окалина представляет собой оксиды железа, образующиеся на поверхности слитка при нагреве перед прокаткой. По химическому составу это почти чистый Fe3О4, физическим свойствам – мелкий сыпучий материал. Поэтому окалина подается в агломерационную шихту и спекается.
Отсевы агломерата и окатышей (возврат), получаемые при грохочении этих материалов перед загрузкой в доменную печь, по составу приблизительно соответствуют исходному материалу. Они должны полностью использоваться на агломерационных фабриках как компонент шихты.
Количество возврата определяется свойствами шихты и должно составлять от 15 до 25 %. Сходящий с паллет агломерат поступает на одновалковую дробилку, при этом крупность кусков агломерата после дробления не должна превышать 300 мм. Сортировка дробленного спека осуществляется в две стадии: сначала на стационарном грохоте с зазором 8-12 мм, установленным под стационарным. Возврат крупностью 0-12 мм поступает в барабан тушения, где охлаждается водой 80оС, после чего системой конвейеров подается в шихту на сборные конвейеры и далее – в барабаны первичного смешивания.
Массовая доля горючего углерода в возврате должна быть не более 0,8 %.
Пиритные, или колчеданные, огарки являются продуктом обжига серного колчедана FeS2 при производстве серной кислоты. В процессе обжига железо окисляется до Fe2O3 и Fe3O4, а сера удаляется с газами. Однако часть серы остается, и поэтому огарки могут содержать до 2,5-3,5 % S. Кроме того, они содержат заметные количества цветных, редкоземельных и драгоценных металлов, которые рационально предварительно извлекать и только потом подавать огарки на агломерацию.
Обычно компонентом доменной шихты являются чугунный скрап, получаемый при разливке чугуна, а также металлодобавка, получаемая со стороны. Правда, потребление последней неуклонно сокращается.
Обогащенный мартеновский шлак основностью более единицы содержит до 55 % железа, в том числе до 30 % в виде металла. Используется в агломерационном, доменном, сталеплавильном производствах.
Железосодержащие отходы металлургического производства (колошниковая пыль, сухая окалина, шлам, МОС-1, очистка вагонов МПС и отходы АГЦ) направляются на рудный двор и закладываются в штабель концентрата. Окалина из отстойников прокатных цехов закладывается в штабель аглоруды.
Все отходы должны подготавливаться по месту их образования. Окалина не должна содержать металла и масла. Ее крупность должна быть не более 8 мм, а влажность – не более 15 %. Колошниковая пыль должна иметь крупность не более 8 мм и влажность – не более 10 %.
Шлам агломерационного цеха из отстойника-ловушки подается автотранспортом на рудный двор и закладывается в штабель аглоруды.
Шлам агломерационного цеха из корпуса обезвоживания направляется в бункер шихтового отделения.
В агломерационном производстве могут использоваться шламы других цехов и производств. При этом утилизация таких шламов должна учитывать следующие требования:
– общий расход шламов в аглошихту не должен превышать 10%;
– влажность шламов не должна превышать 10 %;
– крупность шламов – не более 5 мм;
Массовая доля железа в шламах должна быть не менее 35 %.
Бентонит – сравнительно новый вид сырьевых материалов для металлургов, используется в небольших количествах (0,5-1%) при производстве окатышей. Бентонит – это особый сорт тонкодисперсной, высоконабухаемой глины, состоящей, в основном, из минерала монтмориллонита – 2 Al2O3 8 SiO2 n H2O. Если в ионообменном комплексе
, то это щелочной бентонит, если менее 1 – щелочноземельный. Дисперсность бентонитовой глины обычно определяется количеством зерен мельче 5 мкм (0,005 мм). Содержание этих фракций бывает в пределах 80-90 %. Набухаемость бентонита часто изменяется в пределах 12-15 раз.
В связи с тонкодисперсностью бентонитовая глина очень влагоемкая – 1 г порошка бентонита адсорбирует на своей поверхности 5-6 г воды. Бентонит добывается открытым способом. Содержание влаги в кусках бентонита обычно составляет 25-35 %.
Название глины – бентонит – происходит от деревни в Англии – Бентон. Месторождения высококачественного бентонита известны в штате Вайоминг (центр США) и на острове Милос (Греция).
Наиболее качественный бентонит имеется в Огланлинском месторождении (Туркмения). Украина использовала бентонит Сарыгюхского месторождения (Армения) или Даш-Салахнинского (Азербайджан). В Украине имеется мощное месторождение глин – Дашуковское (Черкасская обл.), однако, из пяти разведанных слоев глин только глины второго слоя близки к бентонитам. Они дают результаты испытаний подобные данным Закавказских бентонитов. В Крыму имеется небольшое месторождение качественных бентонитов – Инкерманское (вблизи Севастополя), но оно не разрабатывается.
4 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА РУД И ФЛЮСОВ
К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ
Добываемые на горнорудных предприятиях из недр земли железные и марганцевые руды, известняки в большинстве случаев по физическим и химическим свойствам не отвечают современным требованиям металлургии. Как правило, исходные руды содержат меньше необходимого железа (или марганца) и соответственно слишком много пустой породы. Плавка таких руд будет сопровождаться высоким выходом шлака, низкой производительностью и высоким расходом кокса. Кроме того, добываемые руды содержат либо слишком крупные куски, либо много мелких, пылеватых фракций. Для многих руд характерно повышенное количество серы.
С целью устранения этих недостатков почти все руды и флюсы перед металлургическим переделом подвергаются тем или иным видам обработки: крупнокусковые руды и флюсы дробят, мелкие окусковывают, бедные руды обогащают, из сернистых удаляют серу. Практика показала, что удаление из руд значительного количества пустой породы в результате механических процессов обогащения и серы при высокотемпературных процессах окускования экономически значительно выгоднее, чем в ходе доменной плавки. Экономия, обусловленная снижением расхода такого дорогого компонента доменной шихты, как кокс, при плавке подготовленного сырья перекрывает затраты, связанные с дроблением, обогащением, усреднением и окускованием руд.
Существуют следующие виды подготовки сырых материалов к плавке:
а) дробление и измельчение;
б) грохочение и классификация;
в) обжиг;
г) обогащение;
д) усреднение;
е) окускование.
В последние годы на стадии подготовки железорудных материалов к плавке начинают осуществлять предварительное восстановление железа из окислов с целью дальнейшего снижения удельного расхода кокса и повышения производительности доменных печей. Этот процесс имеет важное значение также в связи с перспективами развития бездоменной металлургии.
4.2 Дробление и измельчение материалов
Дроблением или измельчением называют процессы дезинтеграции (разделения) материала под воздействием внешних сил, необходимых для преодоления внутренних сил сцепления.
Цель дробления и измельчения – придание кускам материала определенной крупности или раскрытие (освобождение) зерен минерала для последующего отделения их от зерен породы при обогащении.
Шлакообразующие смеси и брикеты
1. Смесь извести с плавиковым шпатом, бокситами и т.д.
2. Офлюсованные агломераты с высокой основностью (50 и более).
Окислители
С целью ускорения процессов окисления углерода и других примесей применяют различные окислители, которые вводят в конвертер в твердом состоянии (железная руда, окатыши, агломерат, прокатная окалина и т.д.) или газообразные (сжатый воздух, кислород, смеси различного состава и т.д.).
3.2 Заменители руд и флюсов
На различных этапах металлургического производства получаются побочные материалы, содержащие железо, марганец, флюсующие оксиды, легирующие элементы. Необходимость создания безотходных технологий заставляет добиваться полного вторичного использования этих материалов. В большинстве случаев главным путем их использования является ввод в агломерационную шихту или непосредственное окускование.
Ниже дана краткая характеристика таких материалов.
Колошниковая пыль, выносимая из доменных печей, подлежит обязательной утилизации введением в агломерационную шихту. Состав колошниковой пыли определяется составом загружаемой шихты, однако она всегда беднее железом (45-50 % Fe) и вследствие выноса коксовой пыли содержит 5-10 % С. Это позволяет рассматривать ее в агломерационной шихте не только как заменитель железной руды, но и как заменитель топлива.
Шламы – это осадок твердых металлических частиц, выделяющихся при отстаивании вод, поступающих от мокрых газоочисток, промывочных устройств, обогатительных фабрик и др. Шламы газоочисток агломерационных и окомковательных фабрик, доменных и сталеплавильных цехов по составу аналогичны колошниковой пыли. Высокая влажность требует их предварительного обезвоживания и подсушки, что часто достигается добавлением к ним извести.
Конвертерный шлак содержит ряд полезных компонентов, т.е. оксидов железа и флюсующих около 70 %, а кремнезема не более 20 %. Его основность составляет 3,0-3,5. Может использоваться непосредственно в доменных печах, но в большинстве случаев предварительно обрабатывается на аглофабрике.
Сварочный шлак является отходом прокатного производства и получается в нагревательных печах прокатных цехов («сварочных» печах) при соединении оксидов железа (окалины) с футеровкой печи. Он содержит около 50 % Fe.
Окалина представляет собой оксиды железа, образующиеся на поверхности слитка при нагреве перед прокаткой. По химическому составу это почти чистый Fe3О4, физическим свойствам – мелкий сыпучий материал. Поэтому окалина подается в агломерационную шихту и спекается.
Отсевы агломерата и окатышей (возврат), получаемые при грохочении этих материалов перед загрузкой в доменную печь, по составу приблизительно соответствуют исходному материалу. Они должны полностью использоваться на агломерационных фабриках как компонент шихты.
Количество возврата определяется свойствами шихты и должно составлять от 15 до 25 %. Сходящий с паллет агломерат поступает на одновалковую дробилку, при этом крупность кусков агломерата после дробления не должна превышать 300 мм. Сортировка дробленного спека осуществляется в две стадии: сначала на стационарном грохоте с зазором 8-12 мм, установленным под стационарным. Возврат крупностью 0-12 мм поступает в барабан тушения, где охлаждается водой 80оС, после чего системой конвейеров подается в шихту на сборные конвейеры и далее – в барабаны первичного смешивания.
Массовая доля горючего углерода в возврате должна быть не более 0,8 %.
Пиритные, или колчеданные, огарки являются продуктом обжига серного колчедана FeS2 при производстве серной кислоты. В процессе обжига железо окисляется до Fe2O3 и Fe3O4, а сера удаляется с газами. Однако часть серы остается, и поэтому огарки могут содержать до 2,5-3,5 % S. Кроме того, они содержат заметные количества цветных, редкоземельных и драгоценных металлов, которые рационально предварительно извлекать и только потом подавать огарки на агломерацию.
Обычно компонентом доменной шихты являются чугунный скрап, получаемый при разливке чугуна, а также металлодобавка, получаемая со стороны. Правда, потребление последней неуклонно сокращается.
Обогащенный мартеновский шлак основностью более единицы содержит до 55 % железа, в том числе до 30 % в виде металла. Используется в агломерационном, доменном, сталеплавильном производствах.
Железосодержащие отходы металлургического производства (колошниковая пыль, сухая окалина, шлам, МОС-1, очистка вагонов МПС и отходы АГЦ) направляются на рудный двор и закладываются в штабель концентрата. Окалина из отстойников прокатных цехов закладывается в штабель аглоруды.
Все отходы должны подготавливаться по месту их образования. Окалина не должна содержать металла и масла. Ее крупность должна быть не более 8 мм, а влажность – не более 15 %. Колошниковая пыль должна иметь крупность не более 8 мм и влажность – не более 10 %.
Шлам агломерационного цеха из отстойника-ловушки подается автотранспортом на рудный двор и закладывается в штабель аглоруды.
Шлам агломерационного цеха из корпуса обезвоживания направляется в бункер шихтового отделения.
В агломерационном производстве могут использоваться шламы других цехов и производств. При этом утилизация таких шламов должна учитывать следующие требования:
– общий расход шламов в аглошихту не должен превышать 10%;
– влажность шламов не должна превышать 10 %;
– крупность шламов – не более 5 мм;
Массовая доля железа в шламах должна быть не менее 35 %.
3.3 Бентонит
Бентонит – сравнительно новый вид сырьевых материалов для металлургов, используется в небольших количествах (0,5-1%) при производстве окатышей. Бентонит – это особый сорт тонкодисперсной, высоконабухаемой глины, состоящей, в основном, из минерала монтмориллонита – 2 Al2O3 8 SiO2 n H2O. Если в ионообменном комплексе
, то это щелочной бентонит, если менее 1 – щелочноземельный. Дисперсность бентонитовой глины обычно определяется количеством зерен мельче 5 мкм (0,005 мм). Содержание этих фракций бывает в пределах 80-90 %. Набухаемость бентонита часто изменяется в пределах 12-15 раз.В связи с тонкодисперсностью бентонитовая глина очень влагоемкая – 1 г порошка бентонита адсорбирует на своей поверхности 5-6 г воды. Бентонит добывается открытым способом. Содержание влаги в кусках бентонита обычно составляет 25-35 %.
Название глины – бентонит – происходит от деревни в Англии – Бентон. Месторождения высококачественного бентонита известны в штате Вайоминг (центр США) и на острове Милос (Греция).
Наиболее качественный бентонит имеется в Огланлинском месторождении (Туркмения). Украина использовала бентонит Сарыгюхского месторождения (Армения) или Даш-Салахнинского (Азербайджан). В Украине имеется мощное месторождение глин – Дашуковское (Черкасская обл.), однако, из пяти разведанных слоев глин только глины второго слоя близки к бентонитам. Они дают результаты испытаний подобные данным Закавказских бентонитов. В Крыму имеется небольшое месторождение качественных бентонитов – Инкерманское (вблизи Севастополя), но оно не разрабатывается.
4 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА РУД И ФЛЮСОВ
К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ
4.1 Цель и методы подготовки шихты
Добываемые на горнорудных предприятиях из недр земли железные и марганцевые руды, известняки в большинстве случаев по физическим и химическим свойствам не отвечают современным требованиям металлургии. Как правило, исходные руды содержат меньше необходимого железа (или марганца) и соответственно слишком много пустой породы. Плавка таких руд будет сопровождаться высоким выходом шлака, низкой производительностью и высоким расходом кокса. Кроме того, добываемые руды содержат либо слишком крупные куски, либо много мелких, пылеватых фракций. Для многих руд характерно повышенное количество серы.
С целью устранения этих недостатков почти все руды и флюсы перед металлургическим переделом подвергаются тем или иным видам обработки: крупнокусковые руды и флюсы дробят, мелкие окусковывают, бедные руды обогащают, из сернистых удаляют серу. Практика показала, что удаление из руд значительного количества пустой породы в результате механических процессов обогащения и серы при высокотемпературных процессах окускования экономически значительно выгоднее, чем в ходе доменной плавки. Экономия, обусловленная снижением расхода такого дорогого компонента доменной шихты, как кокс, при плавке подготовленного сырья перекрывает затраты, связанные с дроблением, обогащением, усреднением и окускованием руд.
Существуют следующие виды подготовки сырых материалов к плавке:
а) дробление и измельчение;
б) грохочение и классификация;
в) обжиг;
г) обогащение;
д) усреднение;
е) окускование.
В последние годы на стадии подготовки железорудных материалов к плавке начинают осуществлять предварительное восстановление железа из окислов с целью дальнейшего снижения удельного расхода кокса и повышения производительности доменных печей. Этот процесс имеет важное значение также в связи с перспективами развития бездоменной металлургии.
4.2 Дробление и измельчение материалов
Дроблением или измельчением называют процессы дезинтеграции (разделения) материала под воздействием внешних сил, необходимых для преодоления внутренних сил сцепления.
Цель дробления и измельчения – придание кускам материала определенной крупности или раскрытие (освобождение) зерен минерала для последующего отделения их от зерен породы при обогащении.
