Файл: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник.pdf

ОБОРУД ОВАНИЕ ДЛЯ АГЛ ОМ ЕРАЦ И И

§ 65. Общие сведения

Сущность процесса агломерации заключается в спекании мелкой рудной шихты, состоящей из концентрата (или мелко раздробленной руды) кокса, оборотных и других материалов, в крупнокусковой пористый агломерат. Для переплавки в шахтных печах крупность агломерата должна составлять около 25 мм.

Агломерации подвергают все рудное сырье свинцового производ­ ства. Применяют агломерацию в металлургии никеля, меди и в пиро­ металлургии цинка. В последнее время агломерация широко исполь­ зуется в черной металлургии.

Рудное сырье, поступающее на агломерацию, предварительно обрабатывают: подвергают шихтовке, перемешиванию, увлажнению, дроблению и грохочению. Наряду со спеканием (окускованием) в процессе агломерации происходит полное или частичное выжигание

серы.

На современных заводах применяют непрерывный процесс спека­ ния на ленточных (преимущественно) или круглых агломерационных машинах. Периодическое спекание применяют только на небольших старых заводах, где оно осуществляется на специальных решетках и агломерационных чашах.

Ленточная агломашина (рис. 193) представляет собой непрерывно движущийся конвейер, составленный из большого числа не связанных между собой спекательных тележек (палет) 3. Верхняя горизонталь­ ная часть машины 4 является рабочей. Над ней установлено загру­ зочное устройство 1 и зажигательный горн 2. Тележки, наполненные

шихтой, проходят под зажигательным горном и над вакуум-каме­ рами 7. Вакуум-камеры постоянно находятся под разрежением, создаваемым эксгаустером, который устанавливают в отдельном помещении обычно рядом с агломашинами.

В зоне действия зажигательного горна происходит подсушивание верхнего слоя шихты на тележке и последующее горение. По мере продвижения тележек горение распространяется на нижние слои шихты. Верхний спекшийся слой шихты в это время начинает охла­ ждаться просасываемым эксгаустером воздухом. Кислород, содер­ жащийся в воздухе, поддерживает горение шихты в нижних слоях. Самый нижний слой шихты расположен на колосниковой решетке палеты. Толщину слоя шихты устанавливают практически в зависи­ мости от качества шихты, ее физико-химического состава, процесса спекания и размера машины. Обычно она колеблется в пределах

250—350 мм.

По способу поступления воздуха к спекательным тележкам агло­ мерационные ленточные машины разделяют на машины с просасыва-

365

нием воздуха через шихту и машины с подачей сжатого воздуха под колосники так называемые машины с нижним дутьем. Эти машины начали применять сравнительно недавно, в 50-х годах, при агломе­ рации свинцовой шихты.

Спекание концентратов и руд цветных металлов протекает при 900—1100° С. Скорость спекания (скорость передвижения слоя горе-

Рис. 193. Схемы спекательных машин:

а — ленточная: б — круглая

ния внутри шихты) связана со скоростью передвижения тележек таким образом, чтобы процесс спекания всего слоя шихты заканчи­ вался в конце последней вакуум-камеры. Скорость спекания при­ нимают в пределах 15—30 мм/мин, а скорость движения ленты — от 0,5 до 2,5 м/мин. Скорость спекания зависит от химического состава шихты, ее пористости, содержания-серы, а также от величины разрежения в вакуум-камерах (характера дутья сжатого воздуха). Обычно величина разрежения колеблется от 1,5 до 7 кН/ма (от 150 до 700 мм вод. ст.). В крупных агломашинах с мощными эксгаусте­ рами разрежение достигает 12 кН/м2 (1200 мм вод. ст.).

366

Движение тележек по горизонтальному участку пути заканчи­ вается за последней вакуум-камерой. При переходе тележки на криво­ линейный разгрузочный участок 6 от общего массива несколько

охлажденного агломерата отламывается кусок длиной, равной длине тележки. Этот кусок, отделяясь от тележки, сбрасывается с нее ударом подающей тележки о предыдущую. При агломерации свинцо­ вого материала для создания необходимой величины удара число тележек устанавливают с таким расчетом, чтобы при плотном их расположении на всей длине пути оставался ударный разрыв между тележками в пределах 250—350 мм. Сброшенный агломерат проходит через дробилку, а затем поступает на колосниковую решетку (гро­ хот) 5, после чего агломерат крупного сорта, предварительно охла­

жденный, поступает в бункер металлургической печи. Мелкий агло­ мерат подвергают дроблению в четырехвалковых дробилках для использования его в качестве компонента (оборотного материала) при составлении шихты.

Порожние тележки, пройдя разгрузочную кривую, заходят на наклонную холостую ветвь пути 8, установленную под небольшим

углом (около 3°) к горизонту. Тележки в опрокинутом положении катятся под действием силы тяжести к головной части машины, где подхватываются звездочками 9 и криволинейной направляющей 10

поднимаются вверх и выталкиваются на горизонтальный участок. Здесь тележки вновь загружаются шихтой, проходят под горном, шихта спекается и процесс агломерации повторяется.

Круглая агломашина (рис. 193, б) по принципу действия сходна

сленточными машинами, но конструктивно резко отличается от них. Машина состоит из непрерывно вращающегося круга (карусели) 16

срешетчатой (колосниковой) рабочей поверхностью, разделенной радиальными перегородками на несколько камер. Загрузка машины осуществляется через загрузочное устройство 12, имеющее шаблон для изменения толщины слоя шихты. Под зажигательным горном 11

верхний слой шихты зажигается.

Воздух для процесса спекания просасывается через решетчатую поверхность и слой шихты эксгаустерами. Трубами 15 каждая камера соединена с распределительной коробкой 14. Коробка плотно сопря­ жена с центральной отсасывающей трубой 17, которая является

одновременно центральной осью вращения решетчатого круга. Между скоростью вращения и скоростью спекания в этой машине так же, как и в ленточной, существует определенная зависимость — процесс спекания всего слоя должен закончиться перед подходом той или иной секции к разгрузочному устройству. Нож 13, расположенный

под некоторым углом к направлению движения круга, сгребает с решеток спекшийся агломерат на коробчатый конвейер. Для облег­ чения разгрузки устанавливают перед ножом специальные диски, разрезающие Слой агломерата, а рабочую поверхность решеток делают ровной и гладкой.

Приводной механизм машины 18 состоит из электродвигателя,

двух закрытых редукторов и открытой цилиндрической или кони? ческой зубчатой передачи, венец которой закреплен в нижней части

367

решетчатого круга. Машина работает со скоростью 1 об за 45—90 мим. Чтобы изменить скорость, заменяют ведущую шестерню открытой передачи.

Машины этого типа имеют карусели диаметром в пределах 5—8 м и колосниковую решетку шириной 1000—1500 мм. Производитель­ ность при работе на цинковой шихте составляет 60—120 т/сутки. Достоинством машины является хорошая герметичность в соедине­ ниях секций, коробки и отсасывающих труб, позволяющая работать с минимальным избытком воздуха, засасываемого только через слой шихты. Поэтому отходящие газы содержат необходимое количество серы и используются для получения серной кислоты. В то же время этой машине по сравнение с ленточной присущ ряд крупных недо­ статков: малая производительность на 1 м2 занимаемой площади; невозможность достигнуть большой единичной (в одном агрегате) мощности вследствие чрезмерно большого диаметра карусели и труд­ ности разгрузки агломерата; разгрузка ножом создает значительную одностороннюю нагрузку на машину — для снятия агломерата, пригорающего к колосникам и оплавляющего их, усилия ножа бывает недостаточно; конструкция машины (несмотря на то, что одновременно в работе находятся почти все секции решетчатого круга) — металлоемкая и сложная в изготовлении и эксплуатации; невозможность регулировать скорость вращения без остановки ма­ шины; ручная трудоемкая уборка просыпи из секций. Поэтому круглые машины используют только на цинковых заводах с днстилляционным процессом плавки, где требуется легко рассыпающийся агломерат, содержащий значительное количество невыжженной серы. В Советском Союзе круглые машины сохранились на Беловском цинковом заводе. За рубежом они работают на многих пнрометаллургических цинковых заводах.

§66 . Л ен точ ны е спекательны е машины

Общий вид ленточной машины с прососом воздуха через слой шихты показан на рис. 194. Машина состоит из каркаса 1, приводного механизма 2 и 3, загрузочного устройства 4, зажигательного горна 5, спекательных тележек 6 и вакуум-камер 8.

Каркас машины представляет собой жесткую пространственную раму прямоугольного поперечного сечения. На нем расположены все детали машины и направляющие рельсовых путей для движения тележек. Загрузочное устройство представлено двумя, расположен­ ными один над другим, питателями — маятниковым и барабанным. Оба питателя работают от общего привода, состоящего из электро­ двигателя и закрытого редуктора. Шихта поступает к питателям из смесительного отделения.

Зажигательный горн 5 расположен рядом с питателями. Приме­

няют горны, работающие на газе, жидком и твердом топливе. Наи­ более распространены газовые горны, так как газ обладает высокой теплотой сгорания и позволяет получить температуру зажигания 1200—1300° С. Горн состоит из каркаса, опорных конструкций,

368

обмуровки и оснащен горелками или форсунками й вспомогательной арматурой. Низ горна, открытый, обращен к спекательным тележкам.

ровку выполняют огнеупорным кирпичом. Газ и воздух подаются раздельно через камеру для смешения, откуда газо-воздушная смесь подается к горелкам. Подачу воздуха и газа регулируют автомати­ чески специальными задвижками.

Вакуум-камеры представляют собой плотные сварные стальные коробки. Стенки делают с большим уклоном для уменьшения оседа-

cfl—fon

ния агломерационной мелочи. Каждая вакуум-камера подключена к общему газопроводу, соединенному с эксгаустерами. Между маши­ нами и эксгаустерами обязательно устанавливают пылеулавливаю­ щие устройства в виде циклонов и мультициклонов. Очистка агломе­ рационных газов от пыли является одним из основных средств повы­ шения срока службы эксгаустеров. На каждом газоотводящем па­ трубке перед сборным газопроводом устанавливают задвижку для отключения камер и регулирования количества засасываемого воз­ духа.

При работе машины материал несколько просыпается особенно в разгрузочном конце в момент опрокидывания тележки. Для отвода этой просыпи устанавливают воронки 7. Уборка просыпи под маши­ нами механизирована: установлены ленточные конвейеры и скрепер­ ная тележка со скрепером; смыв осуществляется водой.

Для регулирования процесса спекания приводной механизм должен обеспечить движение тележек с переменной скоростью, что достигается в современных конструкциях машин двумя способами: применением приводных двигателей постоянного тока с регули­

руеМым числом оборотов или двигателей переменного тока и дисковых ленточных вариаторов. Отечественные машины оборудуют приводами с двигателями постоянного тока как наиболее совершенными и надеж­ ными. Источником получения постоянного тока служит система Леонарда мотор—генератор, которую размещают обязательно в от­ дельном помещении аглоцеха, надежно защищенном от проникнове­ ния пыли. Привод 9 рассматриваемой машины состоит из электро­

двигателя, редуктора закрытого и открытой зубчатой передачи, приводящей в движение зубчатый венец 10.

Производительность агломерационной машины зависит от ка­ чества шихты, скорости движения ленты, высоты слоя шихты и параметров машины. Ориентировочно ее можно определить по фор­ муле

Q = 60/CB/ty v т/ч,

где Q — производительность машины по годному агломерату, т/ч;

вшихте, принимается в пределах 0,5—0,75;

В— ширина ленты, м;

h — высота слоя шихты на ленте, м;

у— объемная масса материала, т/м3;

v— скорость движения ленты, м/мин.

Зависимость скорости движения ленты от скорости спекания выражается следующей формулой:

где L — рабочая длина ленты, м;

с— скорость спекания, мм/мин; для концентратов и руд цветных металлов ее принимают равной 20—30, а для железных

руд 30—40 мм/мин.

Производительность машины регулируют двумя способами: изме­ нением скорости движения ленты или толщины слоя шихты, для чего перемещают шибер перед питателями и изменяют число качаний маятникового или число ходов челнокового питателя. Такие изме­ нения вызывают необходимость регулировки количества поступаю­ щего воздуха в слой шихты, что достигается соответствующим пово­ рачиванием задвижек на газоотводящих патрубках.

Производительность машины, отнесенная к 1 м2 рабочей площади, принимается при работе на свинцовой шихте 25—30 т шихты или 10— 15 т годного агломерата в сутки (при одинарном спекании шихты). Расход условного топлива (с теплотой сгорания 29 КДж/кг, или 7000 кал/кг) составляет 1—1,5% от массы шихты. Количество воздуха обычно принимают в пределах 1— 1,1м3/с на 1 м2 рабочей площади машины. Расход электроэнергии на спекание колеблется в широких пределах и зависит от состава перерабатываемой шихты,

370