4 Технология металлизации и брикетирования окатышей.
Реформированный газ поступает в кольцевой трубопровод печи и распределяется по шахтной печи через несколько отверстий, расположенных по кругу в нижней части зоны восстановления, которые называются фурмами.
Окатыши содержит около 30.0% кислорода по весу. При прямом восстановлении, кислород в окатышах взаимодействует с CO и H2 при повышенной температуре, оставляя металлическое железо, CO2 и H2O (водяной пар).
CO и H2 восстанавливают оксид железа до металлического железа и известны в качестве восстановителей. Образующиеся при этом CO2 и H2O окисляют железо и известны в качестве окислителей. Восстановительная способность газа, используемого для восстановления, является отношением процентного содержания CO плюс H2 в газе к процентному содержанию CO2 плюс H2O в газе. Это известно как отношение восстановителя/окислителя газа или свойства газа, обозначенное R в формуле 1.3:
(1.3)
Для восстановления оксида железа до металлического железа отношение восстановителя/окислителя должно быть больше, чем 2 и желательно в пределах 10-12 для вновь подготовленного горячего восстановительного газа. Для достижения полного восстановления поток восстановительного газа на единицу железа должен быть достаточно большим, чтобы отходящий восстановительный газа, покидая зону восстановления печи, имел отношение восстановителя/окислителя минимум 2.Процесс Прямого Восстановления Midrex использует непрерывный поток восстановительных газов для химического удаления кислорода из окатышей. Восстановительные газы (водород и моноксид углерода) образуются в реформере и вводятся в шахтную печь при регулируемой концентрации и температуре. При противотоке по отношению к опускающейся руде, восстановительные газы нагревают, восстанавливают и науглероживают руду до заданного состава.
Верхняя часть печи называется зоной восстановления. Ниже приведены первичные химические реакции, происходящие в зоне восстановления:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (1.4)
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (1.5)
Восстановительный газ проходит вверх по направлению к линии уровня шихты, в обратном направлении к потоку окислов. При перемещении газа по направлению к линии уровня шихты моноксид углерода и водород преобразуются постепенно в диоксид углерода и водяной пар, пока загружаемый материал восстанавливается до металлического железа. Скорость, при которой происходят данные реакции, определяет время пребывания, необходимое для металлизации продукта (обычно 4-6 часов), которое устанавливает размер оборудования, требуемого для достижения заданной производительности. Данный период реакции в пределах зоны восстановления является достаточным для восстановления загружаемого материала оксида железа до равномерного уровня металлизации 92,0% или выше.
Отходящий восстановительный газ (колошниковый газ) отводится из колошника печи с температурой около 350°C - 450°C. Колошниковый газ идет к скрубберу колошникового газа, где газ охлаждается и очищается от воды и пыли до подачи в реформер. В нижней части печи расположена зона охлаждения в которая должно происходить охлаждение. В зоне охлаждения холодный поток газа поднимается в противоположном направлении к опускающемуся продукту, который выходит из нижней части печи. Но на установке горячего брикетирования материал выгружается горячим в брикет-пресс, брикетируется и затем охлаждается для предотвращения вторичного окисления.
Горячее железо прямого восстановления подается на шнековый питатель брикет-пресса через газонепроницаемую питающую трубу.
Шнековый питатель предоставляется с изолированным корпусом, включая два входных отверстия разного размера: большой для свежего материала, поменьше – через который проходит материал на повторный цикл. Вал шнекового питателя управляется гидравлическим двигателем, Поток гидронасоса регулируется клапаном автоматического регулирования. Таким образом, скорость гидравлического двигателя варьируется, что означает, что скорость шнекового питателя контролируется при помощи регулировки коэффициента подачи гидронасоса.
Шнековый питатель с определенными скоростью и усилием передает горячее железо прямого восстановления до участка между роликами брикет-пресса. Брикет-пресс включает два ролика, расположенных на антифрикционных подшипниках на раме. Каждый ролик имеет комплект сегментов. Металлизованный продукт попадая между роликами где он подвергается сжатию с определённым усилием и формуется в твердые полосы брикетов.
Для того, чтобы настроить брикет-пресс на переменную выходную мощность печи прямого восстановления, скорость роликов варьируется. Сила прессовки роликов образована за счет системы гидравлики, также спроектированной для подгонки под различные требования. Система гидравлики контролирует рабочее давление автоматически и гарантирует, кроме того, постоянную силу сжатия.
Подача уплотнительного газа предотвращает повторное окисление продукта и таким образом неконтролируемое выделение тепла, воздействующего на механизмы пресса. А так же несколько охлаждает металлизованный продукт, получившиеся брикеты и механизмы пресса.
Брикеты, выходящие из просвета валка обычно выглядят как прочная полоска, которая должна быть разделена на отдельные брикеты. Полоска направляется течкой к сепаратору, который установлен в нижней части брикет-пресса. Молотки дробилки, расположенные на роторе, разбивают полоску сначала по горизонтали, а затем по вертикали. Вал ротора управляется гидравлическим двигателем, соединенным с соответствующей гидравлической установкой, включающей гидронасос, работающий от электродвигателя. Поток гидронасоса регулируется клапаном автоматического регулирования.
Нижний фиксатор располагается прямо над полоской для сохранения ее в определенной позиции, чтобы гарантировать достаточное разделение. Скорость ротора синхронизируется со скоростью брикетной ленты при помощи местной панели управления.
Вместе с продукцией в виде брикетов, поступающих из брикет-пресса, часть мелочи незапрессованного материала проходит через устройство, перетекает в сепаратор и попадает на грохот, размещенный внизу, вместе с брикетами и чипсами из сепаратора. Здесь фракция продукта отводится из фракции мелочи и чипсов, которые могут пройти повторный цикл при помощи, например, ковшового элеватора. Продукт попадает на охлаждающий конвейер