Лекция 2

Качественная подготовка исходного сырья оказывает решающее влияние на конечные технико-экономические показатели металлургического производства.

В металлургическую переработку, как правило, поступает не один металлсодержащий материал, а смесь разных сортов рудного сырья с флюсами и добавками. Смесь поступающих в переработку материалов (без топлива) называется шихтой. Общие требования к качеству металлургических шихт сводятся к следующим:

1)постоянство химического состава;

2)однородность по химическому, минералогическому и гранулометрическому составу;

3)оптимальная крупность компонентов шихты;

4)оптимальная влажность.

Первые два требования не нуждаются в пояснении, т.к. работа металлургического агрегата в устойчивом режиме возможна лишь при поступлении на переработку материала постоянного состава. В условиях металлургических предприятий это обеспечивается равномерностью подачи сырьевых материалов и хорошим смешиванием шихтовых материалов друг с другом.

Оптимальная крупность перерабатываемой шихты определяется видом применяемого процесса и требованиями к нему. Так, для проведения шахтной плавки нужна шихта крупностью 30-100 мм, в отражательной печи перерабатывается шихта с крупностью частиц 2-5 мм. Гидрометаллургическая технология и автогенные процессы, где требуется распыление твердых материалов, требуют шихту с крупность не более 100-200 мкм.

Влажность поступающей шихты так же является функцией технологии. Так, гидрометаллургические технологии не ограничивают влажность исходного материала. В пирометаллургических технологиях влажность может варьироваться от 0,1 до 8%, не более.

Различают два вида подготовительных операций: механический и химический.

К механической подготовке относят:

-дробление и измельчение

-сортировка по крупности (грохочение)

-обогащение руды

-складирование и хранение шихтовых материалов

-приготовление шихты

-обезвоживание или увлажнение шихты

-укрупнение мелких шихтовых материалов

В процессе механической подготовки элементный и минералогический составы остаются неизменными. Подвергается изменению лишь соотношения между количествами ценных минералов и пустой породы, крупность или влажность шихтовых материалов и т.д.

Химическая подготовка сопровождается изменениями его химического и фазового составов. Характер и вид такой подготовки диктуется требованиями последующего металлургического процесса. Зачастую такая подготовка проводится пирометаллургическими методами. Например, окислительный обжиг cульфидных материалов проводится либо перед выщелачиванием (перевод соединений металлов в растворимую форму), либо перед плавкой в отражательной или электропечи (удаление избытка серы).

Большой объем перерабатываемых на металлургических предприятиях материалов требует хорошей организации приемки, опробования и складирования, а так приготовления шихты.

Первостепенное значение имеет запас сырьевых материалов. Он должен учитывать как транспортные возможности своевременной и достаточной доставки компонентов шихты и топлива, так и время для отбора проб, их химического анализа и самого приготовления шихты. Для предприятий цветной металлургии запас материалов должен обеспечивать 10-30 дней бесперебойной работы предприятия.

Сырьевые материалы поступают на предприятия чаще всего по железной дороге в открытых саморазгружающихся вагонах (думпкарах), контейнерах особой конструкции или в автомобилях-самосвалах.

Первичная обработка сводится к складированию, сортировке и усреднению состава, грохочению и дроблению крупных кусков. Поступившее сырье разгружают в открытых рудных дворах или складах закрытого типа.

Одной из лучших систем подготовки, хранения и подачи шихты считается послойное штабелирование в механизированных шихтарниках.

Такой шихтарник представляет собой склад закрытого типа, оборудованный транспортными системами подачи шихтовых материалов и разгрузки готовой шихты. Разгрузка материалов производится в специальном отсеке послойно, один слой шихтовочного материала загружается на другой. Штабель шихты в длину составляет около 60-70 м, шириной 16 м и высотой 5-6 м. В штабеле помещается около 8000т шихты.

Разгрузка штабеля производится специальной шихторазгрузочной машиной, которая перемещается вдоль штабеля и специальной бороной разрыхляет шихту и сбрасывает ее на транспортер. Далее шихта усредняется и подается на металлургическую переработку.

Работа шихтарника организована таким образом, что в нем всегда присутствуют 3 штабеля шихты. Один из них укладывают, другой опробывают, а третий разгружают.

Другим распространенным способом приготовления шихта является бункерная шихтовка. Этот метод предусматривает хранение шихтовочных материалов в специальных бункерах, расположенных над транспортерной лентой. При подготовке шихты нужное количество материалов высыпается из бункера на ленту.

Основным недостатком такой системы является малый запас шихтовочных материалов, чаще всего на одну смену.

Увлажнение или сушка шихты проводится в соответствии с требования дальнейшего металлургического передела.

Глубокое обезвоживание очень влажных (ж:т до 3:1) материала проводится в три стадии: сгущение, фильтрация и сушка. При сгущении содержание влаги снижается до 40-50 %, при фильтровании – до 10-20 %, при сушке до 2 % и менее.

Сгущением называю процесс обезвоживания путем естественного осаждения твердых частиц из пульпы под действием силы тяжести в относительно спокойных условиях. Его осуществляют в аппаратах, называемых сгустителями. Происходит разделение на кек и осветленный раствор. Кек направляют на фильтрацию.

Фильтрование проводят на фильтрах различной конструкции. В качестве фильтрованных материалов используют фильтрованное полотно, пористую керамику и другие фильтрующие поверхности.

Сушка может проводится как при нормальной температуре, так и при повышенной. Сушку проводят следующими способами: высушивание материала на поду (подовые сушилки); высушивание во вращающихся трубчатых печах путем постоянного перемешивания и нагрева горячими газами (наклонная трубчатая вращающаяся печь); испарение влаги во взвешенном состоянии при подаче материала противоточно движению горячего газа (вертикальные трубы-сушилки).

Процесс увлажнения шихты проводят одновременно с усреднением и перемешиванием в барабанных смесителях.

Укрупнение материала проводят по требованию последующего металлургического передела, когда переработка мелкого материала невозможна. Укрупнение проводят тремя способами: брикетирование, окатывание и агломерация. Агломерация позволяет не только укрупнять материал, но проводить химическую подготовку.