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

стекла и снятие внутренних напряжений в агломерате приводят в ходе термообработки к значительному упро­ чнению продукта (рис. 117). По С. Ясенской и М. Колодзиескому [235], исследовавшим влияние термообра­ ботки на прочность офлюсованного агломерата из кри­ ворожских гематитовых руд, пятиминутный отжиг сни­ зил выход фракции (—5 мм) после барабанного испы­ тания с 26 до 10%.

По данным П. Цоку и И. Трипша [236], выход фрак­ ции (+ 5 мм) после барабанного испытания для термо­ обработанного агломерата из 25% криворожской руды, 25% индийской руды и 50% концентрата (6% С в ших­ те) был на 12% выше, чем для обычного продукта. По­

[237] уменьшали выход фракции (—5 мм) после бара­ банного испытания с 42 до 21%, т. е. в 2 раза. Термооб­ работка повышает также прочность агломерата на сжа­ тие в 1,5—Зраза [238].

при раскристаллизации стекла растет пористость агло­ мерата и его восстановимость. Термообработка позво­ ляет удалить до 40% остаточной серы агломерата.

Термообработка может быть осуществлена непосред­ ственно на хвостовой части агломерационных лент (ав­ торское свидетельство № 161041) пламенем газовых го­ релок. В этой зоне ленты коэффициент избытка воздуха при спекании велик, что позволяет проводить термооб­ работку, не замедляя спекания. Над хвостовой частью агломашины могут быть установлены для термообра­ ботки также беспламенные горелки с обогревом верхне­ го слоя инфракрасными лучами (авторское свидетельст­ во СССР, кл. 18а, ‘/іо № 223106, 27 февраля 1964 г.). Предложено проводить термообработку агломерата воздухом, нагретым в стороне от ленты в кауперах (ав­ торское свидетельство № 201440) или непосредственно над лентой с помощью электронагревателей (В. А. Со­ рокин, 1966 г.).

В промышленных условиях термическая обработка впервые была использована на Руставском металлурги­ ческом заводе, где над хвостовой частью ленты были установлены газовые горелки (расход газа 400 м3/ч, температура пламени 1070° С, длительность термообра­

265

ботки 3 мин). Барабанный показатель пирога агломера­ та при снижении расхода топлива на спекание с 6,5 до 5,5% снизился с 34,7 до 32,4%, степень обессеривания агломерата возросла с 29 до 53,8%. Производительность ленты (62 м2) повысилась на 8%, так как при равной вертикальной скорости спекания увеличился выход год­ ного.

Технология термической обработки агломерата ис­ пользуется на четырех аглолентах Коммунарского ме­ таллургического завода (по 75 м2), последняя треть которых по длине оборудована горелками [239]. Тем­

содержание фракции (■—5 мм) в скиповом агломерате снизилось с 14,8 до 11,8%. Длительная плавка на тер­ мообработанном агломерате в крупных доменных печах (50—75% шихты) позволила получить прирост произ­ водительности на 1,5% и снижение удельного расхода кокса на 2%. Технология термической обработки была использована также на Енакиевском металлургическом заводе [240].

Значительное влияние на качество агломерата ока­ зывает метод его охлаждения. Резкое охлаждение ведет к росту величины внутренних напряжений в кусках аг­ ломерата. Недопустимо охлаждение агломерата водой. Крайне неудачно также технология охлаждения агло­ мерата на хвостовой части ленты, обслуживаемой спе­ циальными дымососами. В этом случае, воздух прохо­ дит через пирог агломерата по порам в его структуре, по которым только что отсасывались газы, что приводит к ускоренному охлаждению пирога (до 100°С/мин), ухудшению его качества, измельчению агломерата. Ис­ следования влияния скорости охлаждения агломерата на его прочность показывают, что особенно медленно следует охлаждать агломерат до 600° С. Лишь при тем­ пературах ниже 300° С допустима высокая скорость охлаждения продукта.

Охлаждение пирога агломерата на хвостовой части аглоленты вынуждает охлаждать вместе с годным агло­ мератом также возврат, который можно было бы просто залить водой. С другой стороны, аглофабрики лишают­ ся горячего возврата и возможности подогреть шихту.

266

Вместе с пирогом агломерата охлаждается и паллета, увеличивается объем непроизводительной работы для охлаждающего агента, ухудшается стойкость колосни­ ковой решетки.

Однако главным недостатком схемы охлаждения на хвостовой части аглоленты является то обстоятельство, что охладительный конец ленты исключает применение многих технологических новинок на спекательной части ленты. В частности, не могут быть использованы совре­ менные методы интенсификации спекания (высокое дав­ ление, подогрев шихты, ферритные смеси, комкующие добавки и т. п.), так как все эти меры увеличивают вертикальную скорость спекания, требуют ускорения движения паллет, скорость перемещения которых стро­ го ограничена условиями теплообмена и охлаждения пирога агломерата на хвостовой охладительной части ленты. В этих условиях ускорение движения паллет приводит к горению резинового конвейера, транспорти­ рующего продукт в доменный цех; равным образом, нельзя повысить тепловой уровень процесса, увеличив расход твердого топлива, установив горелки для термо­ обработки, так как все это повышает температуру пи­ рога агломерата. О производстве металлизованного аг­ ломерата на таких лентах не может быть и речи. Не исправляют положения и попытки подключения охла­ дительных концов к вакууму с использованием этих площадей для целей спекания. Такое подключение тре­ бует одновременного пропорционального повышения мощности эксгаустера. Это требование практически редко выполняется и съем агломерата с единицы пло­ щади машины уменьшается. Правильное решение во­ проса заключается в охлаждении агломерата на специ­ альных охладителях после дробления пирога и отделе­ ния горячего возврата. В этом случае воздух просасыва­ ется главным образом между кусками агломерата, что обеспечивает гораздо более мягкий режим его охлажде­ ния. Наиболее распространенными типами охладителей агломерата являются чашевые, линейные, а в последнее время и секционные карусельные охладители. В послед­ них каждая секция снабжена снизу автоматически от­ крываемым через полный оборот охладителя затвором.

Особенно прочный агломерат может быть получен при замедленном охлаждении пирога, например, при подаче к центральной и хвостовой части ленты горячего

267

(500—600° С) воздуха или продуктов горения, обеспечи­ вающих охлаждение пирога со скоростью не свыше 10— 15° С/мин [205]. Столь низкие температуры подаваемых к ленте газов не обеспечивают, конечно, термической обработки агломерата, но отсутствие термических на­ пряжений само по себе значительно упрочняет продукт. Аналогичное предложение выдвигал в 1959 г. Стэпльтон

(патент США, кл. 75—5, 3057715, 1959 г.), рекомендо­ вавший подавать теплые или слабонагретые продукты горения газа к охладителю агломерата, замедляя темп охлаждения продукта.

В последние годы все большее внимание уделяется исследованиям поведения агломерата при нагреве в токе восстановительного газа под нагрузкой. Многочис­ ленные экспериментальные установки такого рода ими­ тируют постепенное опускание кусков агломерата в до­ менной печи, их нагрев по S-образной температурной кривой, характерной для доменных печей, а также их восстановление газом, состав которого меняется в со­ ответствии с изменениями состава реального доменного газа при его движении от заплечиков и распара к ко­ лошнику печи. В ряде случаев имитируется также и постепенное увеличение давления столба шихты на ку­ сок восстанавливаемого материала.

Опыты показывают, что существует большая разни­ ца между прочностью агломерата вне и внутри домен­ ной печи.

Общая картина изменения прочности агломерата в зависимости от степени их восстановления представле­

чальной прочности. Максимальное разупрочнение соот­ ветствует для разных агломератов степени восстановле­ ния в 25—45 %• Дальнейшее восстановление несколько упрочняет продукт в связи с образованием каркаса из металлического железа.

Одной из наиболее важных причин разупрочнения агломерата является перестройка кристаллических ре­ шеток окислов железа в ходе восстановления. При на­ личии первичного и вторичного гематита в агломерате схему таких перестроек можно представить следующим образом. По экспериментальным данным, на первой стадии тригональная решетка гематита (а-РегОз) пе­

268

На следующей стадии восстановления кубической (или тетрагональной) маггемит с плотностью 4,4—4,74 г/см3

Рис. 118. Изменение прочности агломератов на раздавли­ вание в зависимости от степени восстановления в смесях СО—СОг—N2 при четырехчасовом нагреве с ростом тем­ пературы от 300 до 1200° С [241]:

/ — качканарский агломерат (CaO+MgO) : ( S 1O 2 + A I 2O 3 ) ** =0,87, 14, 33% FeO; 2 — стабилизированный тульский аг­ ломерат, основность 0,98, 13,14% FeO

Эта картина изменения объема фаз при восстановлении была недавно подтверждена специальным исследовани­ ем С. Т. Ростовцева [242]. Было установлено, что пере­

приводит к уменьшению объема образца на 1,5—2,5%. Следующие стадии восстановления связаны с появле­ нием кубического вюстита, а затем кубического железа. На этих стадиях процесса объем фаз уменьшается соот­

ветственно на 8,7— 17,7% и на 31,1—39,6%.

Таким образом, процесс восстановления в целом ха­ рактеризуется значительным уменьшением объема вос­ станавливаемой фазы. В действительности, однако, про­ цесс восстановления идет с образованием пор (губчатое железо) и трещин. Появление трещин связано с возник­ новением значительных по величине внутренних напря­ жений, причиной которых являются различия в удель­ ных объемах фаз, анизотропия кристаллов окислов же­ леза, восстанавливающихся по разным направлениям

269