p { margin-bottom: 0.21cm; }
ЛЕКЦИЯ 23. АГЛООБЖИГ. ШИХТА И ПРОДУКТЫ
Оптимальный состав шихты имеет большое значение при агломерирующем обжиге. Шихта должна удовлетворять определенным требованиям по химическому составу и физическим свойствам (крупность, влажность, газопроницаемость).
Количество сульфидов (или углеродистого топлива для спекания окисленных руд) в шихте должно быть таким, чтобы теплоты, выделяемой при их окислении, было достаточно для поддержания нужной температуры при обжиге и спекании.
Установлено, что 6–8 % сульфидной серы в шихте агломерирующего обжига достаточно для ведения процесса. В редких случаях, когда топлива в виде сульфидов недостаточно, в шихту обжига добавляют в небольшом количестве углеродистое топливо (коксовую мелочь, каменный уголь и т. п.). К такому же приему прибегают и в случае необходимости сохранения сульфидной серы шихты для образования сульфидного расплава при последующей плавке агломерата на медный или медно-никелевый штейн.
Шихта агломерации должна иметь определенный гранулометрический состав: быть не крупнее 6–8 мм для сульфидного и 10–12 мм для окисленного сырья. Для создания хорошей газопроницаемости мелкие (~ 0,1 мм) флотационные концентраты тщательно перемешивают с относительно крупными флюсами, оборотными агломератами, шлаками, предварительно измельченными до крупности 5–6 мм. При наличии в шихте кусков руды или флюсов крупностью 20–30 мм невозможно равномерно распределить шихту по ширине паллеты и обеспечить равномерный просос воздуха.
Перед агломерацией шихту всегда увлажняют. Влажность шихты обратно пропорциональна ее крупности. Содержание влаги в шихте изменяется от 4–6 до 20–22%. Увлажненная шихта более пориста, вследствие чего легче и равномернее проникает воздух для окисления сульфидов или углерода. Вода также защищает шихту от распыления, выполняет роль терморегулятора.
Для снижения содержания сульфидной серы, проведения обжига в одну стадию в шихту агломерации вводят оборотный агломерат. Он также уменьшает усадку и улучшает газопроницаемость шихты.
Доля оборотного агломерата в шихте изменяется от 25–30% (для окисленных никелевых руд) до 200–250% (для сульфидных свинцовых концентратов).
В цветной металлургии используют агломерационные машины двух типов: с прососом воздуха через слой шихты сверху вниз и продувом шихты воздухом снизу вверх.
Общий вид ленточной агломерационной машины с прососом показан на рис. 2.36. Обжиг и спекание шихты происходит на спекательных тележках (паллетах) (рис. 2.37). Паллета представляет собой стальной или чугунный короб с днищем из чугунных колосников. Каждая паллета опирается на четыре ходовых ролика, которые в верхней части катятся по горизонтальному рельсовому пути, в нижней – по направляющим, наклоненным под углом 3–5° к горизонту. Подъем и перемещение паллет производится с помощью приводных звездочек. Нижние края паллет плотно прижаты к бортам стальных вакуумных камер, соединенных с эксгаустером. Разрежение в камерах 1,5–8 кПа.
Шихта агломерации поступает в бункер над аглолентой, с помощью маятникового питателя ее загружают на движущиеся паллеты. Зажигание шихты осуществляется под горном при прососе воздуха. Окончание спекания совпадает с прохождением паллетой последних вакуум-камер, над которыми просасываемый воздух охлаждает спек. На закругленной направляющей разгрузочного участка тележка переворачивается, ударяется о предыдущую и от общего массива агломерата отрывается кусок, равный длине паллеты. Выпавший спек попадает на колосниковый грохот, затем поступает в дробилку и вновь на грохот. Верхний продукт грохота крупностью +20 – 100 мм является готовым агломератом и идет в плавку. Нижний продукт грохота измельчают и вводят в шихту как оборотный агломерат.
В отечественной цветной металлургии наибольшее распространение получили агломерационные конвейерные машины марок АКМ-50 и АКМ-75.
Техническая характеристика этих машин:
-
АКМ-50
АКМ-75
Размеры рабочей поверхности, м:
длина
25
30
ширина
2
2,5
площадь спекания, м2
50
75
количество вакуум-камер, шт.
13
15
скорость движения паллет, м/мин
1,1–4,36
1,5–4,5
вакуум в камерах разрежения, кПа
4–8
7–9
максимальная высота слоя шихты, мм
300
300
масса с электрооборудованием, т
295
457
Производительность по годному агломерату для агломашин определяется зависимостью
Q=60Rг B · h · V · ρ, т/ч,
где Rг– коэффициент выхода годного агломерата; Rг = 0,3–0,5 для свинцового агломерата; Rг=0,5–0,7 для агломерата медных и никелевых руд; В – ширина шихты на паллете, м; h – высота слоя шихты, м; V – скорость паллет на горизонтальном участке, м/мин; ρ –насыпная масса, ρ =2,5–3,0 т/м3.
Скорость паллет
V= Lc/h,
где L – длина ленты, м; с – скорость спекания, м/мин.
Удельная производительность агломерационных машин изменяется от 8–10 т/(м2·сут) (для свинцовых концентратов) до 20–25 т/(м2·сут) (для медного и никелевого сырья).
Расход топлива на зажигание шихты составляет 1,5–2,0%; затраты углеродистого топлива на спекание окисленного рудного сырья 8–12 % от массы шихты.
Существенный недостаток агломерационных машин с прососом для спекания сульфидного сырья – сильное разубоживание обжиговых газов воздухом. Вследствие этого среднее содержание SO2 в отходящих газах не превышает 1,5–3,0 %. Особенно разубоживаются обжиговые газы в хвостовых вакуумных камерах.
Для предотвращения разбавления богатые серосодержащие газы отбирают из головных камер и направляют на производство серной кислоты, а бедный газ из хвостовых камер либо используют как оборотный, либо выбрасывают.
Недостатком агломерации с прососом воздуха являются получение рыхлого, недостаточно прочного агломерата и приваривание спека к колосникам.
Отмеченные недостатки в значительной степени устраняются при использовании агломерационных машин с подачей дутья снизу вверх. Схема работы такой машины показана на рис. 2.38. Вся рабочая часть агломашины оборудована укрытием (колпаком) для сбора серосодержащих газов. Пространство в колпаке условно разделено на зоны богатого и бедного (в хвостовой части) газа. Под зоной богатого газа расположено 9 дутьевых камер, куда вентилятором нагнетается воздух с давлением 3– 4 кПа, в области бедного газа – 6 камер с отдельным вентилятором.
Газы из-под колпака отсасываются раздельно двумя вентиляторами, разрежение под колпаком около 20 Па.
Богатые газы с 5–7 % SО2 направляют в сернокислотное производство, бедные – с 2–2,5 % SО2 или возвращают на дутье в первые 9 камер (работа с рециркуляцией), или после пылеочистки выбрасывают.
Дутьевые агломашины имеют три бункера: для постели, зажигательного слоя и основной шихты. Высота слоя постели (оборотный агломерат крупностью 8–15 мм) 15–20 мм, зажигательного слоя (мелкая фракция шихты)
20–25 мм и основного слоя 200–250 мм.
Зажигательный горн расположен между питателями зажигательного слоя и основной шихты, под ним находится одна вакуумная камера (разрежение в ней 1–1,5 кПа). На зажженный слой загружают основную массу шихты, при этом меняется направление дутья, нижний горящий слой поджигает шихту, и ее горение перемещается снизу вверх.
Агломерационные машины с дутьем по сравнению с обычными машинами имеют в 1,5–2 раза более высокую удельную производительность, устраняют припекание шихты к колосникам, уменьшают коррозию в газоходах и камерах, позволяют повысить степень использования серы из газов до 85–90 %.
Однако агломерационные машины любых типов являются сложными и громоздкими, требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Агломерация не всегда обеспечивает получение качественного спека. Этот процесс приводит к серьезному загрязнению окружающей среды.
Поэтому на новых предприятиях вместо агломерации используют окатывание.