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

объем воздуха, пропускаемого через слой, сохраняется постоянным, но вследствие повышения плотности возду­ ха резко увеличивается весовое количество продуваемо­ го воздуха.

Наконец, возможен и комбинированный вариант с увеличением перепада давлений в слое и абсолютного давления над и под спекаемым слоем. Этот вариант, вероятно, является оптимальным. В табл. 4 показано влияние абсолютного давления и перепада давлений на производительность чашевой аглоустановки при спека­ нии металлизованного агломерата из оленегорского магнетитового концентрата [60].

Т а б л и ц а 4

Влияние давления и перепада давлений на показатели агломерации при спекании металлизованного агломерата [60]

дает увеличение вертикальной скорости спекания в 2,8 раза. Очевидна перспективность новой технологии, од­ нако до настоящего времени не удавалось создать агло­ машину для спекания под давлением. На рис. 44 пред­ ставлена возможная схема машины такого типа. Вся машина заключена в герметичный кожух. Загрузка ших­ ты на машину и выгрузка готового агломерата осуще­ ствляется через системы конусов и воронок (или через систему клапанов). В зоне высокого давления распола­ гаются бункер шихты, барабанный питатель и зажига­ тельный горн. Предполагается, что машина будет рабо­ тать без эксгаустера, имея давление газов 0,2—0,3 ат под спекаемым слоем и до_3 ат над ним. Машина снаб­ жена специальным уплотнением {авторское свидетельст­ во СССР, кл. 18а, 1/18, № 280500, 23 апреля 1969 г.) из эластичных лент, движущихся со скоростью паллет и плотно прикрывающих стык паллета — камера отвода

56

газов. Агломерация под давлением— это новинка, кото­ рой, без сомнения, принадлежит будущее в технологии спекания руд и концентратов.

Интенсификация спекания может быть осуществлена также путем обогащения воздуха кислородом. И в этом случае при постоянном объеме воздуха оказывается

Агломерат на дробилку, \ грохот и охладитель

Рис. 44. Агломерационная лента для агломерации под давлением [61]:

/ — приемная воронка; 2 — верхний конус загрузочного устройства; 3 — межко­ нусное пространство; 4 — нижний конус загрузочного устройства; 5 — герметич­ ный кожух машины; 6 — барабанный питатель; 7— зажигательный горн; 8 — го­ релки дополнительного обогрева спекаемого слоя; 9 — ввод сжатого воздуха в рабочее пространство кожуха машины; 10 — паллеты; 11 — камеры для отвода продуктов горения твердого топлива; 12 — сборный газоотвод продуктов горе­ ния; 13 — приводные звездочки агломерационной машины; 14 — верхний конус устройства для выдачи агломерата; 15— нижний конус устройства для выдачи агломерата; 16 — межконусное пространство; 17— регулировочные дроссели на патрубках камер отвода продуктов горения; 18— бункер шихты над машиной

возможным пропустить через спекаемый слой больше кислорода по массе в единицу времени. Более подробно технология спекания под воздухом, обогащенном кисло­ родом, будет рассмотрена ниже в разделе, посвященном горению твердого топлива.

Значительные успехи достигнуты в последние годы и в области автоматического контроля и регулирования

57

газодинамических характеристик агломерационного процесса. В производственных условиях влажность ших­ ты колеблется в широких пределах из-за изменений дав­ ления воды в водопроводе, изменений массы аглошихты, проходящей через барабан-окомкователь в единицу вре­ мени и по многим другим причинам. Кроме того, посто­ янно меняется минералогический и гранулометрический составы сырья, а вместе с ними и величина оптимальной влажности шихты, соответствующей максимальной ее газопроницаемости. Автоматическая система должна поэтому не только с большой частотой определять абсо­ лютную влажность шихты, но должна также с помощью электронного оптимизатора искать новое значение опти­ мальной влажности, характерное для спекаемой в дан­ ный момент шихты.

Влажность шихты может быть определена по ее элек­ тросопротивлению на ленте или в бункере шихты [62], а также с помощью нейтронного влагомера с у-коррек- тором, учитывающим плотность аглошихты [63] и обес­ печивающего точность замера влажности до ±0,5% [64] . По предложениям Б. Вейландта, Н. Петруша (па­

№ 1169471, 30 июня 1962 г.) влажность аглошихты мож­ но определять по влажности и количеству отходящих га­ зов. Вредные подсосы не влияют на точность метода, так как, меняя количество отходящих газов, они одно­ временно в той же пропорции меняют их влажность. А. А. Волков предложил и опробовал в промышленных условиях метод бесконтактного определения электро­ проводности спекаемой шихты по величине вихревых токов Фуко, возникающих в слое под действием первич­ ного магнитного поля катушки, подвешенной над слоем. С увеличением толщины слоя готового агломерата его электропроводность падает. Разность показаний двух датчиков такого типа, установленных над лентой на не­ котором расстоянии друг от друга, позволяет определить фактический прирост толщины слоя готового агломера­ та, т. е. вертикальную скорость спекания. Зная скорость спекания, можно регулировать влажность шихты.

Подбор оптимальной влажности шихты возможен при одновременном замере вакуума на машине или путем прямых замеров газопроницаемости шихты в бункере [65] .

58

Оригинальный метод непрерывного замера газопро­ ницаемости шихты предложен Н. 3. Плоткиным [66]; в слой шихты с торца аглоленты вводят измерительные трубки ^(рис. 45), показания которых сравниваются с ве­ личиной вакуума в первой вакуум-камере. О газопрони-

о — кривые изменения разности давлений в слое и в первой вакуум-камере

цаемости судят по величине перепада давлений, измеряемого дифференциальным манометром.

В заключение упомянем метод регулирования хода процесса спекания, предложенный в 1962 г. А. Франкау (патент ФРГ, кл. 31а, 21/06, № 1143334, 3 апреля 1962 г.). Фиксируя с помощью термопар положение максимума температур отходящих газов по длине ленты, регулиру­ ют режим спекания не скоростью движения паллет, как это делается обычно, а числом оборотов ротора эксгаус­ тера. В частности, при перемещении максимума темпе­ ратур отходящих газов в сторону головной части маши­ ны (по отношению к заранее заданному положению на длине ленты) автоматическая система увеличивает чис­ ло оборотов ротора эксгаустера. Метод позволяет регу­ лировать ход процесса агломерации даже на мишинах устаревших конструкций, работающих с постоянной ско­ ростью движения паллет.

59

4. ДИССОЦИАЦИЯ КАРБОНАТОВ ШИХТЫ

Агломерационная шихта всегда содержит некоторое количество карбонатов. В рудной части шихты, кроме сидерита (FeC03) и анкерита (2CaC03-MgC03-FeC03),

часто присутствуют твердые растворы магнезита в сиде­ рите, среди которых выделяют сидероплезит (5—30% MgC03 и 95—70% FeC03 в твердом растворе), пистоме-

зит (30—50% MgC03 и 70—50% FeC03), мезитит (50— 70% MgC03 и 50—30% FeC03) и брейнерит (>70% MgC03 и <30% FeC03). Марганцевые руды содержат родохрозит (МпС03). В состав флюсов входят тригональный кристаллический кальцит, мел, мрамор и из­ вестняк (СаСОз), ромбический арагонит (СаС03), а так­ же магнезит (MgC03) и доломит CaMg(C03)2.

В ходе спекания в зонах подогрева шихты и горения твердого топлива активно идут процессы диссоциации карбонатов. Кальцит, магнезит и доломит диссоциируют по схемам:

СаС03= С а 0 + С 0 2; MgC03= M g 0 + C 0 2;

CaMg(C03)2 = СаС03 + MgO + С 02;

СаС03 = СаО + С 02.

Природа продуктов диссоциации сидерита зависит от состава окружающей газовой фазы. В вакууме [67] про­

цесс идет с одновременным образованием вюстита и маг­ нетита:

27FeC03 = 12FeO + 5Fe30 4 + 22С02 + 5СО;

(FeO : Fe30 4 = 2,4 : 1).

По данным В. Люйкена и Л. Кребера [68], продук­ тами диссоциации шпатового железняка, содержавшего 75,9% FeC03 и 15,7% МпС03, в атмосфере азота были

(FeMn)O и (FeM n)0-Fe20 3. На воздухе и в кислороде твердыми продуктами диссоциации сидерита являются магнетит и гематит. При агломерации, когда гематит шихты восстанавливается и диссоциирует до магнетита, -продуктом диссоциации FeC03, вероятно, оказывается ■только магнетит. По данным А. Вайеля и П. Обергофе-

ра [69], при диссоциации родохрозита образуется Мпз04 (гаусманит).

Химическая прочность карбоната характеризуется величиной его упругости диссоциации (рСо2), являю­

-60

щейся функцией температуры. При чрезвычайно сильном измельчении карбоната упругость диссоциации может возрастать и при неизменной температуре. Однако отно­ сительная грубость помола известняка в практических условиях позволяет пренебречь влиянием этого фактора.

Начало процесса диссоциации карбоната относится к той температуре, при которой его упругость диссоциа­ ции становится выше парциального давления С 02 в окружающей карбонат газовой фазе. При последую­ щем нагреве процесс разложения карбоната значитель­ но интенсифицируется. Если упругость диссоциации кар­ боната превысит общее давление в окружающей газо­ вой фазе, начинается так называемое «химическое ки­ пение». Скорость разложения карбоната в этом случае существенно возрастает.

Опубликованные до настоящего времени эксперимен­ тальные данные о скорости разложения карбонатов не могут быть, к сожалению, непосредственно использованы применительно к процессу спекания руд. Большая часть исследований касается закономерностей разложения крупных кусков известняка при медленном нагреве, ха­ рактерном для доменной плавки. Обстоятельное иссле­

дено при скоростях газа, почти в 10 раз меньших, чем это имеет место при агломерации.

Отсутствие опытных данных может быть до некото­ рой степени восполнено анализом хода разложения кар­ бонатов при агломерации. Рассмотрим условия диссо­ циации карбонатов при спекании офлюсованных шихт.

сасываемой через слой шихты, расположенный вблизи постели. Очевидно, что здесь условия для разложения карбонатов оказываются лучшими, чем в любой другой точке спекаемого слоя шихты. Общее давление газов (Робщ) условно принято постоянным (0,9 атм). Измене­ ние температуры в слое с течением времени нанесено на диаграмму на основании опытных данных А. А. Сигова и В. А. Шурхалн [17], полученных при исследовании хо­ да процесса спекания офлюсованной шихты из криво­ рожских железных руд.

На диаграмме пунктиром показана предположитель­ ная концентрация С 02 в зоне горения (эта величина

-61