1. Шихтові матеріали

До шихтових матеріалів окускування методом агломерації надходять:

1. Залізорудні матеріали (75 %):

- концентрат – продукт збагачення залізної руди, який містить близько 65 % Fe (фр. ~0,05 мм);

- аглоруда – дрібні просипи (до 10 мм), що утворюються при дробленні відносно багатих залізних руд;

- залізовмісні відходи доменного, сталеплавильного, прокатного виробництв (окалина, колошниковий пил, залізовмісні шлами, відсів агломерату й окатишів та ін.);

2. Флюси (20 %):

- вапняк СаСО₃, вапно СаО (фр. -3 мм) – використовуються при агломерації для виведення «сирих» флюсів з шихти доменної печі з метою економії металургійного коксу;

3. Паливо (5 %):

- кокс дрібний (фр. -3 мм);

- антрацитовий пил.

Крім того до аглошихти входять:

4) зворот – некондиційний дрібний (-5 мм) агломерат від попереднього спікання (20-30 %).

5) волога – вода, яку додають до аглошихти для покращення процесу її згрудкування у кількості 6-8 %.

2. Основні етапи підготовки шихтових матеріалів до агломерації

1. Підготовка з крупності.

Матеріалами, що підготовлюють по розміру, є кокс та вапняк. Ці компоненти мають бути не крупніше за 3 мм. Дроблення палива здійснюють у чотирьохвалковій дробарці, а вапно подрібнюють у молотковій дробарці. Щодо решти матеріалів, то вони досить дрібні і не потребують дроблення.

2. Дозування матеріалів.

Дозування шихтових матеріалів проводять відповідно попереднього розрахунку шихти, який має гарантувати необхідний хімічний склад агломерату – головним чином його основність.

Дозування виконується з шихтових бункерів ваговими або об’ємними дозаторами.

3. Змішування.

Змішування компонентів аглошихти виконують у барабані-змішувачі з метою надання суміші матеріалів, а згодом і агломерату, однорідного хімічного складу.

4. Згрудкування (грануляція).

Для згрудкування матеріалів у зволоженому стані використовують барабан-згрудкувач. Барабан-змішувач та барабан-згрудкувач конструкційно майже не відрізняються, але режими їхньої роботи різні. Перемішування ведуть у водоспадному, а згрудкування – у режимі перекату, тобто з нижчою швидкістю обертання. Грануляція аглошихти проводиться з метою підвищення газопроникності опікуваного шару при агломерації.

3. Процес спікання агломерату

Готову до спікання (гранульовану) шихту вкладають на колосникову решітку агломашини або аглоустановки шаром 250-400 мм, вмикають ексгаустер, який забезпечує розрідження під колосниками близько 10 кПа, при цьому повітря має проходити крізь шар завантаженої шихти. Потім виконують запалювання.

Запалювання виконують запалювальним горном при температурі 1100-1250 ^оС протягом 1-1,5 хвилин.

Після запалювання шихти у завантаженому шарі згрудкованої аглошихти виникають кілька зон: зволоження 1, сушіння 2, інтенсивного нагріву 3, горіння та формування структури агломерату 4, охолодження агломерату 5 (рис. 1.1).

Паливо у шарі шихти вигорає в досить вузькій смузі, яка переміщується у напрямку руху повітря (газу). В зоні горіння палива температура досягає 1200-1500 ^оС і є достатньою для розплавлення мінеральної частини шихти. Створення рідкої фази прискорює фізико-хімічні процеси трансформації мінералів (дисоціацію та відновлення оксидів заліза, розкладання карбонатів, твердо- та рідкофазні реакції).

Зниження температури у міру випалювання палива приводить до кристалізації рідкої фази та формування структури агломерату. Повітря, яке проходить крізь шар гарячого агломерату, нагрівається і переносить тепло в зону горіння, підвищуючи тут концентрацію тепла.

Рис. 1.1 – Схема агломераційного процесу та розподіл температури по висоті шару шихти

Гази, що виходять із зони горіння, віддають тепло шихті в зонах нагріву та сушки. Доки в шарі агломерованої шихти є волога (зона зволоження), доти температура газів під колосниковою решіткою не перевищуватиме температуру точки роси (55 – 70 ^оС). Тільки в останню мить, коли зона горіння наблизиться до колосникової решітки, температура газів, що відходять, підійметься до свого максимального значення, що й буде свідчити про закінчення процесу спікання агломерату (рис. 1.2).

Розрідження під колосниковою решіткою має найбільше значення одразу після запалювання шихти, а згодом воно знижується, оскільки в процесі спікання формується пориста структура агломерату.

Рис. 1.2 – Зміна температури та розрядження газів під колосниковою решіткою в ході спікання шихти

Годний агломерат є продуктом кристалізації залізистого розплаву. Основна його маса представлена звичайно магнетитом Fe₃O₄ та частково гематитом Fe₂O₃ первинного та вторинного походження. Кристали магнетиту скріплені зв’язкою, складеною головним чином з олівінів (СаО)_х(FeO)_2-xSiO₂, феритів кальцію СаОFe₂O₃ та залізистого скла.

Техніко-економічні показники агломераційного процесу визначаються питомою продуктивністю П та якістю агломерату:

т/м² год, (1.1)

де: Q – вихід годного агломерату, кг;

f – площа колосникової решітки, м²;

τ – час спікання, хв.

Звичайно під виходом годного розуміють агломерат крупністю більше 5 мм, отриманий після вивантаження та зруйнування холодного аглоспіку. Решта, у тому числі й неспечені частки шихти, утворюють зворот і направляються на повторне спікання.

Якість агломерату характеризується його міцністю, гранулометричним та хімічним складом, відновлюваністю та ін. і визначається показниками, розрахованими за відповідними методиками, які будуть розглянуті у наступних лабораторних роботах.