ВОПРОС: Обжиг шихтовых материалов

Первоначальной целью обжига руды было удаление влаги из бурых железняков и летучих веществ из сидеритов, удаление серы, улучшение восстановимости руды вследствие повышения пористости и растрескивания. Однако, с появлением и быстрым развитием агломерации такой обжиг стал ненужным, так как при спекании руд все эти задачи выполнялись вместе с окускованием.

В настоящее время производят обжиг известняка, который в дальнейшем используется в процессе агломерации.

СаСО₃ → СаО + СО₂ – 177,988 МДж.

Так же проводят магнитизирующий обжиг с целью повышения магнитных свойств, для последующего обогащения.

Восстановительный, или магнетизирующий, обжиг – это перевод слабомагнитных минералов железных руд в магнитные с целью последующего обогащения магнитной сепарацией. Такой обжиг проводится в восстановительной атмосфере, т.е. при сжигании топлива с коэффициентом избытка воздуха меньше единицы, или с помощью вводимого со стороны восстановительного газа. Восстановителем при магнетизирующем обжиге являются оксид углерода (СО) и водород, получаемые при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива, или природный газ, содержащий метан. Восстановление протекает по реакциям:

3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂;

3Fe₂O₃ + Н₂ = 2Fe₃O₄ + Н₂О.

Технология такого обжига имеет свои закономерности, поскольку при чрезмерном развитии восстановительных процессов появляется опасность «перевосстановления», т.е. дальнейшего восстановления магнетита и потеря им магнитных свойств. Поэтому обжиг нужно организовать так, чтобы скорость процесса восстановления не превышала скорости диффузионных процессов, т.е. поступления восстановителя к фронту реакции и отвода газообразных продуктов восстановления (СО₂, Н₂О). Такие условия достигаются при большой скорости газов (>1 м/с), небольшой крупности частиц материалов (<5 мм), невысоких температурах и концентрации восстановителя (температура ниже 800 °С, концентрация меньше 10%). Обожженный материал при охлаждении нужно изолировать от кислорода, иначе он окислится и потеряет приобретенные магнитные свойства.

Для магнетизирующего обжига руд применяются трубчатые печи, печи с кипящим слоем (реакторы) и шахтные печи.

Трубчатые печи являются наиболее освоенными агрегатами и практически единственными, нашедшими промышленное применение (рисунок 4.20). Печь представляет собой длинную вращающуюся трубу, в которой, пересыпается руда. Навстречу потоку руды движется поток восстановительных газов, подаваемых с торца и вдоль печи.

Печь футерована внутри шамотным кирпичом. На внутренней поверхности ее могут быть вмонтированы пересыпные лопасти из жаростойкой стали, которые, однако, способствуют быстрому износу футеровки и интенсивному пылеобразованию.

1 – загрузочная головка; 2 – бандаж; 3 – венцовая шестерня; 4 – периферийные горелки; 5 – разгрузочная головка; 6, 9 – соответственно разгрузочный и загрузочный пороги; 7,8 – соответственно опорный и упорный ролики.

Рисунок 4.20 – Схема трубчатой вращающейся печи (50х3,6 м) для магнетизирующего обжига руды

Печь устанавливается с наклоном 3° и вращается со скоростью 0,68–1,36 об/мин. Она отапливается природным газом 12-ю периферийными горелками, расположенными по спирали, что обеспечивает определенное распределение температуры по длине печи. К горелкам с помощью специальных устройств подведены газ и воздух.

Частицы исходной руды крупностью 0–25 мм с добавкой небольшого количества твердого восстановителя в виде бурого угля подаются весовым дозатором в печь. Перемешиваясь в печи в течение 1,5–2 ч, руда нагревается до 700–800 °С и обрабатывается восстановительными газами.

Обожженная руда выгружается в специальный охладительный барабан с водой, где охлаждается без контакта с кислородом. Производительность такой печи составляет до 1000 т руды в сутки. Преимуществами трубчатых печей являются возможность обжига в них руд с различной крупностью частиц, применения разнообразного топлива и сравнительно низкий его расход – 4,5–5,5% у.т. от массы руды.

Более совершенными в технологическом отношении являются печи кипящего слоя, основным элементом которых служит горизонтальный под с большим количеством отверстий специальной конструкции. Если через слой мелкой руды, помещенной на такую решетку, снизу вверх продувать газ, то при достижении определенной скорости его движения слой переходит во взвешенное состояние. При этом сыпучий материал приобретает некоторые свойства жидкости: поверхность слоя всегда горизонтальна, материал может «переливаться» через перегородки. По внешнему виду из-за интенсивного взаимного перемещения частичек слой материала напоминает кипящую жидкость, поэтому его называют «кипящим».

1 – зона подогрева; 2 – зона обжига; 3 – зона охлаждения; 4 – питатель; 5 – переточные устройства; 6 – пылеуловитель 7 – исходный материал; 8 – газ-восстановитель; 9 – холодный газ (воздух); 10 – обожженный материал; 11 – очищенный газ; 12 – пыль Рисунок – 4.21 – Схема печи кипящего слоя

Большая поверхность контакта твердого материала и газа обусловливает высокую интенсивность протекания химических реакций, теплообмена; температура материала по высоте слоя практически одинаковая.

Для повышения экономичности печи кипящего слоя делают обычно многоподовыми, или многозонными (рисунок 4.21).

Поток газа в них проходит последовательно несколько слоев – зон. Сыпучий материал с помощью специальных переточных устройств «перетекает» ему навстречу сверху вниз из одной зоны в другую. Печи кипящего слоя не нашли пока широкого распространения в черной металлургии, они находятся в стадии конструктивных доработок и промышленного освоения.

Несмотря на то, что магнетизирующий обжиг позволяет получать железорудные концентраты высокого качества, этот способ подготовки из-за своей высокой стоимости применяется только в тех случаях, когда другие способы обогащения не дают удовлетворительных результатов.

Поиск по сайту: