Файл: Вегман, Е. Ф. Теория и технология агломерации.pdf

случаев оказывается решающим, а влияние минерало­ гического состава проявляется в меньшей степени. С переходом к спеканию офлюсованного агломерата восстановимость продукта значительно возросла и в на­ стоящее время этот показатель качества агломерата соответствует требованиям доменной плавки. Этого нель­ зя еще сказать о прочности агломерата, которая с пере­ ходом к производству офлюсованного агломерата резко ухудшилась.

Причины разрушения кусков агломерата разнооб­ разны. Простейшая из них — чрезмерная крупность ча­ стиц руды и известняка, пе позволяющая прогреть ку­ сочки шихты, растворить их в расплаве. Остатки пер­ вичных гематита, магнетита, кварца, сидерита, гидро­ окислов железа, известняка и, в особенности, извести, быстро реагирующей с водой и водяными парами с об­ разованием портландита Са(ОН)2, в дальнейшем явля­ ются центрами разрушения кусков агломерата.

Одной из причин измельчения агломерата является присутствие в нем хрупких фаз, т. е. минералогических составляющих, не способных к упругим деформациям при падениях и перегрузках готового продукта. Микро­ хрупкость составляющих агломерата может быть оцене­ на по числу трещин, образующихся вокруг отпечатка алмазной тетрагональной пирамиды на их полирован­ ной поверхности в аншлифе при постоянной нагрузке на индентор. Обычно такие трещины оказываются про­

уменьшения микрохрупкости, следуют кристаллические Ca-оливины, магнетит, однокальциевый феррит и гематит. Хрупкость 2Ca0-Fe20 3 близка к хрупкости Са-оливинов. С. А. Пикулин и Е. Ф. Вегман [227] определили в 1969— 1971 гг. микрохрупкость важнейших фаз офлюсо­ ванного агломерата. При нагрузке в 30 г наиболее хруп­ кими фазами оказались: стекло между удлиненными кристаллами Са-оливинов (бал микрохрупкости 3,81), Са-оливин (2,85), Ca2SiC>4 (2,74), ферриты кальция

(2,71), за которыми следуют гематит (0,89—-1,00), вюстит (0,80) и магнетит (0,5—0,95). Было установлено, что в крупных скоплениях стекла дендриты и зерна маг­

253

нетита резко снижают хрупкость фазы (до уровня 0,4— 0,6), являясь своеобразной арматурой в массе стекла на соответствующих участках. Таким образом, наиболее опасным является монолитное и однородное стекло ме­ жду кристаллами Ca-оливинов и фаялита. Хрупкое стекло, присутствуя в агломерате, существенно влияет

окружены со всех сторон стеклом, ферритами кальция, вюститом, магнетитом и возможности существенного увеличения их размеров при полиморфном превращении отсутствуют, в кусках агло­ мерата возникают огромные внутренние напряжения, ко­ торые быстро реализуются затем при транспортировке и перегрузках агломерата.

Полиморфное превращение СагЭіСи — одна из наи­ более важных причин снижения прочности офлюсован­ ного агломерата. Внутренние напряжения возникают также при быстрой массовой кристаллизации расплава, связанной с одновременным ростом, столкновением и разрушением огранки миллионов кристаллов. Другим источником внутренних напряжений является различие в коэффициентах термического расширения многочис­ ленных фазовых составляющих агломерата.

254

Зависимость между показателем прочности агломе­ рата и его основностью показана на рис. 111. До основ­ ности 0,5 минералогический состав и прочность агломе­ рата почти не меняются, но затем начинается резкая по­ теря прочности продукта. Здесь сказывается совместное действие многих факторов, среди которых можно выде­ лить появление двукальциевого силиката, имеющего высокий балл хрупкости и склонного к полиморфному превращению, а также увеличение общего числа фаз, присутствующих в структуре агломерата. Расчеты ва­ риантов напряженных состояний, выполненные в 1970— 1972 гг. С. А. Пикулиным, показали что наиболее не­ благоприятное, с точки зрения уровня внутренних на­ пряжений, сочетание фаз соответствует основности 1,3— 1,4. К сожалению, именно в этом интервале основ­ ностей агломерата вынуждены работать металлургиче­ ские заводы, исходя из условия полного вывода извест­ няка из шихты доменных печей. При основностях агло­ мерата > 1 ,2 — 1,4 набл"юдается постепенное увеличение прочности агломерата. Напомним, что с ростом основ­ ности уменьшается количество хрупкого стекла в гото­ вом продукте. Остатки этой фазы исчезают из агломера­ та к основности 3. На смену связки из Ca-оливинов при­ ходит ферритокальциевая связка, характеризующаяся меньшей хрупкостью. Двукальциевый силикат частично уступает место трехкальциевому силикату, не подвер­ женному полиморфному превращению. Наконец, более благоприятным оказывается при высоких основностях и

контакты между которыми обычно оказываются наибо­ лее слабыми в кусках агломерата. Собственно блоки аг­ ломерата характеризуются высокой прочностью и раз­ рушаются лишь во вторую очередь. Таким образом, про­ дуктами разрушения куска агломерата сначала являют­ ся целые блоки или группы блоков, а затем обломки, куски блоков. Как показали опыты, наиболее прочные блоки и системы блоков (т. е. куски агломерата) обра­ зуются при спекании агломерата на коксовой мелочи крупностью 1—2 мм.

255

Исходя из условий доменной плавки и баланса агло­ мерата в стране, оптимальной крупностью агломерата следует сейчас считать 5—40 мм. Реальный грануломет­ рический состав значительно отличается от оптимально­ го в худшую сторону. Скиповой агломерат на лучших заводах содержит 12— 15% мелочи (—5 мм), а во мно­ гих случаях эта цифра близка к 20—25%. Помимо тех­ нологических факторов, здесь сказывается также несо­ вершенство работы вибрационных грохотов горячего аг­ ломерата, работающих в тяжелых условиях с эффектив­ ностью грохочения в 50—60% при живом сечении гро­ хота 8— 15% и ничтожной стойкости механизма. В 1968 г. Е. Ф. Вегманом для грохочения горячего агломерата предложена конструкция стационарного грохота с ши­ рокой поперечной щелью (рис. 112), не имеюще­ го движущихся частей и эффективно отделяющего мелочь от крупных кусков агломерата. Принцип дейст­ вия грохота основан на том, что на рифленой наклонной поверхности мелкие фракции агломерата теряют уско­ рение движения в большей степени, чем крупные куски. В результате мелочь не может перескочить через широ­ кую щель грохота, в то время как для крупных кусков такая щель не является непреодолимым препятствием. Испытания модели грохота, проведенные на Коммунарском металлургическом заводе, показали, что эффектив­ ность грохочения агломерата на таком грохоте несколь­ ко меньше эффективности, обычно наблюдаемой на самобалансных вибрационных грохотах. Вариан­ том использования такого рода стационарных грохотов является установка их перед механическими грохотами. В этом случае стационарный грохот снабжается попе­ речной щелью такой ширины, что через нее могут пере­ скочить только наиболее крупные куски агломерата. Ма­ териал проваливается в щель грохота, направляется за­ тем на механический грохот, условия работы которого облегчаются, так как значительная часть крупных кус­ ков не попадает на механический грохот, не мешает гро­ хочению и не разрушает машину (крупные куски явля­ ются одновременно и наиболее горячими).

Так как только мелочь из верхней части пирога агло­ мерата достаточно охлаждена и обладает магнитными свойствами, целесообразно устанавливать (см. рис. 112) под наклонной поверхностью (/) перед широкой щелью грохота систему электромагнитов (6), с помощью кото­

256

рых оказывается возможным значительно замедлить движение пыли и мелочи, увеличивая одновременно раз­ ность скоростей мелких и крупных кусков перед щелью.

Последние перегреты выше точки Кюри магнетита и, кроме того, рас­ полагаются дальше от поверхности наклонного спуска в зонах с пони­ женной напряженностью магнитно­ го поля. Установка магнитной си­ стемы под наклонным спуском рез­ ко повышает эффективность грохо­

чения горячего агломе­ рата на установке рас­

5 ' смотренного типа.

Переходя к совре­ менным методам улуч­ шения прочности агло­ мерата, перечислим

- У'»

а$

% О«

• •

*’ ***

* •

Рис. 112. Принципиальная схема стационарного грохота с широкой поперечной щелью для отделения мелочи от горячего агломерата:

/ — наклонный спуск с рифленой поверхностью; 2— широкая по­ перечная щель грохота (А L и АН подбираются опытным путем в зависимости от требований к крупности годного агломерата и дли­

верхних пределов крупности руды и известняка, посту­ пающих на спекание, дополнительный обогрев спекае­