Подготовка руд к доменной плавке. Агломерация

В шихтовых материалах для доменной плавки оптимальное содержание железа должно быть 60 - 61%. Однако содержание железа в добываемых рудах значительно ниже; кроме того, многие из них содержат вредные примеси, ухудшающие качество чугуна и стали, например серу, фосфор. Поэтому перед плавкой железные руды подвергают специальной подготовке, целью которой является увеличение содержания железа в шихте, повышение ее однородности по химическому составу. Основные методы подготовки руды к плавке следующие: дробление и сортировка по крупности; обогащение; окускование.

Окускование производят для переработки концентратов, полученных после обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. Используют два способа окускования: агломерацию и окатывание.

Агломерация заключается в спекании шихты, состоящей из железной руды мелких фракций (40 - 50%), известняка (15 - 20%), возврата мелкого агломерата (20 - 30%), коксовой мелочи (4 - 6%), влаги (6 - 9%) для улучшения их металлургических свойств. Эти материалы смешиваются с измельченным твердым топливом (коксом, углем), увлажняются и подаются в агломерационную машину. В процессе спекания при 1300 — 1500°С из руды удаляются вредные примеси (сера, частично мышьяк), разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый материал — агломерат.

Агломерационная машина ленточного типа состоит из большого числа тележек - паллет с отверстиями в днище, двигающихся по направляющим рельсам (рис. 6.2). В загруженной паллете после зажигания газовыми горелками начинается горение топлива, причем фронт горения распространяется сверху вниз. Воздух просасывается сквозь слой шихты благодаря действию специальных вакуумных устройств, называемых эксгаустерами. Температура в слое шихты достигает 1300 — 1600°С.

Рис. 6.2. Схема агломерационной машины: 1 — паллеты; 2 — шихтовый бункер; 3 — горелка; 4 — вакуум-камеры (эксгаустеры); 5 — агломерат

Агломерат имеет высокую пористость (до 50%) и хорошую восстановимость. В процессе спекания почти полностью выжигается сера, которая удаляется в виде сернистого газа. В металлургии обычно используют офлюсованный агломерат, для чего в шихту дополнительно вводят известняк.

Окатывание применяют для обработки тонкоизмельченных концентратов. Шихта, состоящая из измельченных концентратов, флюса, топлива, увлажняется и при обработке во вращающихся барабанах, тарельчатых чашах (грануляторах) приобретает форму шариков - окатышей диаметром до 30 мм. Окатыши высушивают при 200 - 400°С и обжигают при 1300 - 1400°С на специальных машинах. После обжига окатыши приобретают высокую прочность при достаточной пористости.

Применение агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса - известняка в доменную печь при плавке, так как флюс в необходимом количестве входит в их состав. Это улучшает работу доменной печи, повышает ее производительность, снижает расход дорогостоящего кокса.