Производство окатышей

Производство окатышей - при агломерации тонкоизмельченных железорудных концентратов заметно уменьшается скорость процесса (из-за резкого снижения газопроницаемости шихты). Технология производства окатышей представляет собой комбинацию двух этапов формирования окатышей путем окомкования влажной шихты в специальных аппаратах - окомкователях (производство сырых окатышей) и упрочнения гранул (обжиговым или безобжиговым способами) для придания окатышам прочности, необходимой для хранения, транспортировки к доменным цехам и проплавки их в печах. Получение сырых окатышей происходит при окатывании тонкодисперсного железорудного материала увлажненного до определенной ступени. Тонкоизмельченный железорудный порошок относится к гидрофильным дисперсным системам, характеризующимся интенсивным взаимодействием с водой. В такой системе стремление к уменьшению энергии реализуется путем снижения величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз (при взаимодействии с водой) и укрупнения частиц (в результате их сцепления). Можно считать, что в целом дисперсная система железорудный материал-вода обладает определенным термодинамическим стремлением к окомкованию.

Процесс формирования гранул из увлажненного железорудного концентрата представляет собой совокупность различных явлений смачивания, капиллярного насыщения, осмоса, набухания, поверхностного диспергирования и др.

Ведущим фактором, определяющим прочность сцепления частичек во влажном состоянии, является удельная поверхность материала, которая чем больше, тем выше содержание наиболее мелких фракций. Однако величина суммарной поверхности частиц шихты и конечные показатели процесса производства окатышей имеют между собой сложные связи. Так, рост удельной поверхности вызывает рост оптимальной влажности концентрата (-1, 25% на каждые дополнительные 100 см²/г), что приводит к снижению производительности машин для обжига окатышей примерно на 1, 2%. С одной стороны, более плотные сырые окатыши вызывают снижение скорости и конечной степени окисления, что отрицательно влияет на производительность обжиговых машин и качество окатышей.

С другой стороны, из переизмельченного концентрата получить прочные окатыши затруднительно, так как при этом невозможно достичь максимально возможной плотности. В связи с этим для каждого вида шихты существует оптимальная величина поверхности частиц (при нижнем уровне 1300-1500 см²/г).

Другим важным фактором, влияющим на окомкование, является содержание влаги в шихте, которое определяют экспериментально. Сырые окатыши должны обладать достаточной прочностью во избежание деформации и разрушения при их доставке к обжиговому агрегату, а также хорошей термостойкостью, т.е. способностью не разрушаться при обжиге. Для усиления этих свойств в шихту окатышей вводят связующие добавки (главным образом бентонит, а также его смесь с водой, известь, хлористый кальций, железный купорос, гуминовые вещества).

2.5. Расчет расхода железорудного концентрата и известняка в агломерационной шихте

Примем следующие обозначения: X, Y, Z – расходы соответственно концентрата, известняка и кокса при агломерации, кг/100 кг агломерата. Запишем уравнение основности агломерата:

В=1, 11

Z=48 кг/т = 4, 8 кг/100кг агломерата

1, 227*X + 54, 2*Y + 0, 56*Z = 1, 11*(2, 711*X + 2, 4*Y + 6, 6*Z)

58, 165*Y – 4, 083*X = 62, 248

Составляем общее уравнение материального баланса процесса спекания. Сначала посчитаем потери массы каждого компонента аглошихты, учитывая выгорание из шихты углерода (С_{нелет .}), удаление летучей коксовой мелочи (V_{лет .}), гидратной влаги и углекислоты (), которые для руды (концентрата) объединены параметром ППП. При этом также удаляется 50 – 70 % сульфатной серы (, доли ед.). Расчет ведется на 100 кг агломерата. Таким образом, потерю массы каждого компонента () можно вычислить из общего уравнения:

.

Выведем общее уравнение материального баланса процесса спекания. Пусть - соответственно потери массы концентрата, известняка и кокса при спекании, кг/100 кг соответствующего компонента шихты.

(), (), () – соответственно массы концентрата, известняка и коксовой мелочи, проходящие при спекании в агломерат, в расчёте на 100 кг агломерата.

С учётом сказанного уравнение материального баланса спекания в расчёте на

100 кг агломерата приобретает вид:

- соответственно массы концентрата, известняка и коксовой мелочи, переходящие при спекании в агломерат, в расчете на 100 кг агломерата.

С учетом сказанного уравнение материального баланса спекания в расчете на 100 кг агломерата приобретает вид:

= ППП + * , выберем =0, 5

= 2, 253 + 0, 5*7, 046 = 5, 776

= + *

= 43, 1 + 0, 5*0, 06 = 43, 13

=

= 87, 9 + 1, 1 + 0, 5*0, 09 = 89, 045

0, 942*Х + 0, 568*Y = 99, 109

Запишем систему уравнений:

Из системы двух уравнений (основности и материального баланса спекания) с двумя неизвестными определяем расходы железорудного концентрата и известняка для производства агломерата, кг/100кг агломерата:

Выразим из первого уравнения Х:

X = -15, 233+14, 233Y

И подставим его во второе уравнение для нахождения Y:

13, 787Y=112, 583 Y=7, 91 - расход известняка для производства агломерата, кг/100кг агломерата

X=97, 35 - расход концентрата для производства агломерата, кг/100кг агломерата