Способ производства железорудных окатышей

Производство железорудных окатышей в обжиговой печи

Сушка и обжиг окатышей напоминают процесс агломерации. Отличие заключается в том, что энергия при окомковании подается вне слоя шихты, а температурный режим при этом более низкий.

Преимущество процесса окускования материала состоит в том, что оно позволяет спекать микроскопические элементы концентрата (сотые доли миллиметра). Кроме того, этот процесс выгоден тем, что окатыши получаются довольно прочными, потому они не разрушаются при транспортировке.

В то же время процесс агломерации позволяет удалить из шихты некоторые примеси (например, серу, мышьяк и карбонаты) и получить пористый офлюсованный агломерат. Подытоживая, можно отметить высокое теплотехническое совершенство как агломерации, так и окомкования.

На второй стадии окатыши отправляются в печи разной конструкции: шахтные, конвейерные и комбинированные. Несмотря на то что шахтные устройства отличаются простотой эксплуатации, отсутствием движущихся деталей, невысокой себестоимостью и незначительным расходом топлива (15-25 кг у. т./т окатышей), они получили ограниченное распространение. Это объясняется наличием важного минуса, а именно невозможностью точного регулирования температурного режима. Как следствие, происходит переоплавление гранул, в результате чего они склеиваются в целые грозди. Кроме того, такие агрегаты обладают недостаточной производительностью.

Как правило, термическая обработка окатышей выполняется на конвейерных печах. Сначала смешивается шихта из возврата, концентрата, бентонита (мелкодисперсной глины как связующего вещества) и известняка, затем отправляется в гранулятор тарельчатого типа, где и происходит увлажнение шихты. Гранулятор – это наклоненный диск размером 5,5-7 м. При его вращении из смеси материалов образуются гранулы. Те, что в диаметре составляют от 1 до 2 см, выгружаются и через колосниковый конвейер попадают в обжиговую печь для окатышей.

Колосниковая лента имеет донную и бортовую «постели». Их толщина – 6-10 см. Высота бортовой составляет до полуметра. Подобные элементы необходимы для защиты металлических деталей от агрессивного действия пламени горелок. Сырые окатыши выкладываются на «постель» слоем толщиной, равной высоте борта.

В обжиговой печи гранулы сначала подсушиваются при температуре 300-600 °С, после чего обжигаются при показателях 1200-1350 °С. Машина для окомкования существенно отличается от используемой для агломерации. Печи для окатышей имеют несколько зон, таких как сушка, подогрев, обжиг, рекуперация и охлаждение. В местах, где комочки измельченного рудного концентрата подогреваются и обжигаются, установлены горелки. В процессе горения топлива образуются дымные газы, которые пропускаются через слой шихты, отдавая ей свою теплоту. На выходе температура этих газов составляет 225-450 °С.

Для повышения прочности окатышей их нагревают до 1000-1300 °С. В таком режиме мелкие элементы Fe2O3 собираются в более крупные. При воздействии высокой температуры (1200-1350 °С) окатыши дополнительно упрочняются благодаря переходу легкоплавких фракций (СаО•Fe2O3 и др.) в жидкую фазу. На стадии охлаждения они застывают внутри окатышей. Отдельные гранулы такие шлаки связывают слабо, поскольку площадь контакта при этом незначительна.

Далее, обожженные окатыши охлаждаются. С этой целью сквозь слой гранул пропускается холодный воздух. Слишком быстро снижать температуру готовой продукции запрещено (максимальная скорость – 100 К/мин.), иначе возможно возникновение термических напряжений, отчего прочность окатышей снижается. На выходе из зоны охлаждения они имеют температуру 90-375 °С.

В целом процесс обработки окатышей длится от 30 до 40 минут. На изготовление одной тонны продукции расходуется 25-35 кг у. т. Это значение может отличаться в печах разной конструкции в зависимости от температурного режима работы, состава шихты и требуемой концентрации в железорудном материале. Таким образом, расход топлива может повышаться до 60 кг у. т./т окатышей.

Возможны следующие направления уменьшения потребления горючего вещества:

1. Нагревание воздуха от горячих гранул.
2. Подбор оптимальных температурных режимов обработки шихты в ходе изучения теплообменных процессов в разных зонах обжиговой печи.
3. Использование технологии частичного восстановления сырья (металлизация гранул).

Ориентировочные материальный и тепловой балансы получения окатышей в машинах конвейерного типа приведены в таблицах. Данные составлены по начальным и конечным состояниям материалов и газовоздушных потоков. Тепловой баланс указан для обжига офлюсованных окатышей с повышенным содержанием серы.

Источник

Как делают ГБЖ и окатыши

В первой части я рассказал про добычу железной руды — Как добывают железную руду

Это вторая часть, будет еще продолжение.

Затем руду везут на обогатительную фабрику, где железистые кварциты подвергаются дроблению и происходит процесс отделения пустой породы методом магнитной сепарации: руду измельчают, потом отправляют на магнитный барабан (сепаратор), к которому в соответствии с законами физики все железное прилипает, а не железное – смывается водой. После этого из полученного железорудного концентрата делают окатыши и ГБЖ, которое затем используется для выплавки стали.

На фото мельница, перемалывающая руду.

В цехах стоят такие поильники, все-таки тут жарко, а без воды никак.

Масштабы цеха, где в барабанах дробится руда впечатляют. Руда перемалывается естественным образом, когда камни бьются друг о друга в процессе вращения. В барабан с семиметровым диаметром помещается около 150 тонн руды. Существуют и 9-метровые барабаны, их производительность больше чуть ли не вдвое!

Зашли на минуту в пульт управления цехом. Здесь довольно скромно, но напряжение чувствуется сразу: работают диспетчеры и контролируют рабочий процесс на пультах управления. Все процессы автоматизированы, поэтому любое вмешательство — будь то остановка или запуск какого либо из узлов проходит через них и с их непосредственным участием.

Следующей точкой маршрута стал комплекс третьей очереди цеха по производству горячебрикетированного железа — ЦГБЖ-3, на котором как вы уже догадались, производится горячебрикетированное железо.

Комплекс ЦГБЖ-3 занимает территорию в 19 гектаров, и в него входит около 130 объектов: станции грохочения шихты и продукта, тракты и транспортировки окисленных окатышей и готовой продукции, системы обеспыливания нижнего уплотнительного газа и ГБЖ, эстакады трубопроводов, редукционная станция природного газа, станция уплотнительного газа, электрические подстанции, реформер, компрессор технологического газа и другие объекты. Сама шахтная печь высотой 35,4 м, размещается в восьмиярусной металлоконструкции высотой 126 метров.

Производство ГБЖ сегодня является самым экологичным способ получения железа. При его производстве не образуются вредные выбросы, связанные с производством кокса, агломерата и чугуна, кроме того нет и твёрдых отходов в виде шлака. По сравнении с производством чугуна энергозатраты на производство ГБЖ ниже на 35%, выбросы парниковых газов — ниже на 60%.

Производится ГБЖ из окатышей при температуре около 900 градусов за счёт прямого восстановления природным газом (металлизации) окатышей.

В последующем через пресс-форму или как ее еще называют “брикет-пресс” образуются железные брикеты.

Источник

Технология производства железорудных окатышей: новые возможности

Технология окомкования железнорудных материалов в ходу уже несколько десятилетий. Основные принципы здесь остаются неизменными, однако возможности усовершенствования процесса всё же возможны. Подробнее об этом рассказали эксперты HAVER NIAGARA: руководитель отдела продаж Методи Златев и специалист по комкованию Ян Лампке.

Технология окомкования получила наибольшее распространение именно для железорудных концентратов. Как вы полагаете, растет ли её популярность со временем и почему?

Ян Лампке: Постоянный спрос на железную руду приводит к необходимости сокращения даже некачественных месторождений. Снижение качества природных ресурсов компенсируется экономическими, экологическими и технологическими ограничениями, которых требует переработка железной руды.

Обогащение железной руды может быть достигнуто путём разделения. Такое решение представляет собой значительный технологический шаг в производстве стали. Во время обогащения большая часть жильной массы отделяется. Это снижает транспортные расходы и увеличивает темпы производства в доменной печи. Поскольку концентрат железной руды пылеобразный и не подлежит транспорту, его необходимо агломерировать.

Какое оборудование необходимо для подготовки руды к окомкованию и самого процесса?

Ян Лампке: В процессе окомкования используется шихта (в основном), которая состоит из железорудного концентрата, известняка, бентонита. Возможно использование органических добавок. Соответственно, необходимо дробильно-размольное оборудование для подготовки известняка, бентонита, дозаторы для реагентики, смесители для приготовления шихты, конвейеры для подачи сырья и шихты, роликовый грохот для отбора окатышей по нужному классу, роликовый укладчик, обжиговая машина, как правило, охладитель, а также грохот для обожжённых окатышей.

Одинаково ли подходят к процессу организации такого производства специалисты из разных стран?

Методи Златев: Тенденции, в основном, одинаковы. За последние 5-7 лет большинство построенных окомковательных фабрик созданы по стандартной технологии. Существенное отличие можно увидеть в применении чашевых окомкователей.

Именно их и поставляет HAVER NIAGARA?

Методи Златев: Да, наша компания поставляет на заказ чашевые окомкователи с диаметром чаши до 7500 мм и производительностью до 150 т/час. Гранулированию в чашевом окомкователе подвергаются рудные материалы, химикаты, биомассы, кормовые массы и прочие материалы.

Если говорить о железной руде, то окомкователь служит для производства окатышей из мелкой фракции с размером гранул в диапазоне от 9 до 15 мм. Сырьё, поступающее на окомкователь, состоит из пылевидной руды или тонкоизмельченных концентратов (

Есть ли у HAVER NIAGARA опыт установки такого оборудования на российских предприятиях?

Ян Лампке: HAVER NIAGARA GMBH совместно с эксклюзивным партнёром выполнил поставки двух единственных в мире чашевых окомкователей с изменяемой высотой борта для получения узких классов окатышей с повышенными прочностными характеристиками для FERREXPO (Полтавский ГОК, г. Комсомольск) и Мetinvest Holding (Центральный ГОК, Кривой Рог). При этом производительность машин составляет до 150 т/ч.

Сегодня оборудование уже запущено в работу?

Ян Лампке: На ЦГОКе окомкователь пущен в эксплуатацию, на ПГОКе идут строительно-монтажные работы по установке окомкователя для промышленных испытаний. В приоритете закупка 10 окомкователей для реконструкции фабрики окомкования. Окомкователи поставлялись с системой видеоконтроля за грансоставом окатышей и локальной автоматической системой управления.

Вы упомянули, что речь идёт об эксклюзивном решении. Почему компания-заказчик выбрала именно его?

Методи Златев: Чашевый окомкователь с изменяемой высотой борта, системой видеоконтроля за грансоставом окатышей и локальной автоматической системой управлений действительно поставлялся впервые. Выбор пал на SCARABAEUS 7500, так как комплекс оборудования, поставляемый с самим окомкователем, позволяет ему работать полностью в автоматическом режиме и производить тот класс окатыша, который задается технологами фабрики. Окатыш получается более однородным, что повышает газопроницаемость слоя на обжиговой машине и улучшает ход процесса в доменных и шахтных печах. Так как процесс окомкования при повышенных требованиях со стороны технологов фабрики очень сложный и необходимо учитывать много параметров для обучения математической модели работы окомкователя, пришлось выполнить привязку оборудования цеха к локальной системе управления окомкователем. Специалисты HAVER NIAGARA GmbH имеют сущесвенный опыт по установке, наладке и пуску в эксплуатацию новейшего окомкователя.

Есть ли у компании в работе другие столь же необычные проекты?

Методи Златев: На данный момент HAVER NIAGARA GMBH совместно с эксклюзивным партнером по Украине ООО «НПО «РАКУРС» (Кривой Рог) выполнил поставки двух единственных в мире чашевых окомкователей с изменяемой высотой борта для получения узких классов окатышей с повышенными прочностными характеристиками для «FERREXPO» (Полтавский ГОК, г. Комсомольск) и «METINVEST Holding» (Центральный ГОК, Кривой Рог). При этом производительность машин составляет до 150 т/ч. На ЦГОКе окомкователь пущен в эксплуатацию, на ПГОКе идут строительно-монтажные работы по установке окомкователя для промышленных испытаний. В приоритете закупка 10 окомкователей для реконструкции фабрики окомкования. Окомкователи поставлялись с системой видеоконтроля за грансоставом окатышей и локальной автоматической системой управления.

На правах рекламы

HAVER & BOECKER Niagara GmbH,
Robert-Bosch-Str.6, 48153 Muenster, Germany

Источник

Технологический процесс производства окатышей

Курсовая работа по дисциплине: «Основы технологических процессов металлургии»

Студентка группы ЭУ-02 Русс Е.А.

Московский Государственный Вечерний Металлургический Институт

К концу нынешнего века благополучно затихли споры о соперничестве различных схем металлургии, где часто пророчили упадок доменному производству. Однако, доменная печь была и остаётся чрезвычайно эффективным агрегатом для производства чугуна, а для достижения стабильных высоких результатов требуется подготовленное сырьё. В России доля окатышей в общем объёме окускованного сырья составляет в среднем 30%. Высок интерес стран с развитой металлургией к железорудным окатышам, как к одному из основных видов сырья для доменного производства, так, например, в Швеции до 100% окатышей составляют железорудную часть доменной шихты, в США и Канаде – 70-80%.

Сейчас металлурги рассматривают железорудные окатыши с точки зрения качественного сырья, приближающегося по однородности свойств к агломерату, а также с позиций перспективности сырья, способного транспортироваться на любые расстояния без потерь ими металлургических свойств. С другой стороны, фабрики по производству окатышей испытывают трудности, связанные с отсутствием или низким качеством бентонита, повышающего свойства сырых окатышей и их термостойкость.

Окатывание (или производство окатышей) является сравнительно новым, быстро развирающимся способом окускования рудных материалов. Окатыванием называют процесс получения окатышей из влажных концентратов в окомкователях с последующей сушкой и упрочняющим обжигом окатышей в обжиговых агрегатах.

Окатыши – рудный материал, полученный из мелкой (пылевидной) руды или тонкоизмельченных концентратов, в виде шарообразных гранул диаметром 2-3 до 30 мм (обычно 10-15 мм). Железнорудные окатыши применяются главным образом в доменной плавке.

Технология производства окатышей.

Окатыши – твердые шарообразные тела, полученные путем окомкования тонкоизмельченных рудных материалов с добавкой связующих веществ с флюсами или без них с последующим упрочнением способами обжига, цементации или автоклавирование.

По соотношению содержания основных и кислых пород (основности) окатыши разделяют на отфлюсованные (частично или полностью) и неотфлюсованные (окисленные). Производство окисленных окатышей включает окомкование шихты (получение сырых окатышей) в барабанных, тарельчатых или чашевых окомкователях и упрочнение их обжигом или безобжиговыми методами. В зависимости от использования добавок различают железнорудные, железномарганцевые, железноникелевые и другие окатыши. Железнорудные окатыши, в которых часть оксидов железа (до 95%) восстановлена до металла, называются металлизированные (используются, главным образом, в электросталеплавильных печах для получения качественной стали).

Качество окатышей выражают большим перечнем показателей, отражающих их свойства и функциональные признаки. Обычно их группируют на следующие четыре признака: 1) химико-минеральный состав; 2) механические свойства; 3) физико-химические свойства и 4) стабильность качественных параметров.

По химико-минеральному составу окатыши делят на неотфлюсованные, отфлюсованные и доломитизированные.

Параметрами качества, выражающих механические свойства окатышей являются: крупность, прочность на разрушаемость и истираемость, содержание лимитируемого класса Технология производства окатышей.

Основные операции технологического процесса следующие:

Подача пульпы концентрата с обогатительной фабрики

Сгущение и усреднение концентрата в жидком виде

Дозирование компонентов шихты

Смешивание компонентов шихты

Окомкование шихты (получение сырых окатышей)

Грохочение сырых окатышей

Сушка и предварительный нагрев сырых окатышей

Грохочение обожженных окатышей

Охлаждение обожженных окатышей

Складирование и отгрузка готовых окатышей Для производства окатышей в цехе используют железорудный концентрат, доломитизированный известняк, глину бентонитовую, активированный торф и газообразное топливо. Подготовка концентрата. Пульпа подается по пульпопроводу, магнитно флокируется и поступает в сгустители, где. взвешенные твердые частицы (с содержанием твердого 30. 45%) осаждаются на дно и сгребаются к центру разгрузочной воронки. Сгущенный продукт-пульпа с плотностью 55 . 65 %. удаляется со дна сгустителя насосами и размагничивается. Затем перегоняется в резервуары с механическими мешалками для усреднения. Из резервуаров насосами пульпа перегоняется в распределитель принудительной подачи. Для поддержания постоянного давления в распределителе приводы насосов имеют бесступенчатую регулировку. Подача пульпы на фильтр регулируется автоматически, так чтобы количество поступающей пульпы соответствовало производительности фильтра. Для каждой технологической линии предусмотрено 10 фильтров, в том числе один резервный. Влажность кека составляет 9.5%. Концентрат подается в дозировочные бункера, а распределение по бункерам производится при помощи плужковых сбрасывателей. Дозирование и смешивание компонентов шихты. Концентрат, известняк, бентонит и торф при помощи автоматических весодозаторов выдаются на сборный конвейер в заданной пропорции. Смешивание осуществляется в роторном смесителе, установленном на ленте, а затем однородная шихта поступает в барабанные окомкователти. Окомкование шихты. За счет перекатывания материалов и поверхностного натяжения воды, которая впрыскивается для регулирования процесса окомкования в барабане. Рост размера гранул прекращается, когда в барабане не остается мелких частиц. Дальнейшее перекатывание материала в окомкователе обеспечивает механическое уплотнение окатышей, для транспортировки, загрузки на решетке и тепловой обработки на ней без разрушения. Для получения нео6ходимой влажности шихты, предусматривается подача воды в окомкователь. После окомковання окатыши проходят грохочение на роликовом грохоте с разделением на 2 класса: минус 9,5мм и плюс 9,5мм. Окатыши с размером менее 9,5мм ленточными конвейерами возвращаются в окомкователь для дальнейшей доработки. Сырые окатыши размером крупнее 9,5 мм. подаются на роликовый грохотукладчик с помощью которого производится дополнительно отделение мелочи и укладка кондиционных окатышей на колосники движущейся решетки равномерным слоем высотой около 180 мм. Мелочь после роликового укладчика возвращается на конвейер концентрата после фильтров. Сушка и предварительный нагрев окатышей осуществляется на движущейся колосниковой решетке. Окатыши проходят три зоны: сушка в восходящем потоке, сушка в нисходящем потоке и предварительный подогрев в нисходящим потоком. При сушке в восходящем потоке горячие газы с температурой 400oС нагнетаются в слой окатышей снизу, выпаривают из окатышей влагу и нагревают слой до средней температуры примерно 230oС. Увлажненные газы, покидающие слой после сушки в восходящем потоке, охлаждаются в слое приблизительно до 93oС и после очистки пыли до санитарных норм выбрасываются в атмосферу. При сушке в нисходящем потоке газы с t 400oС просасываются через слой сверху вниз. Целью этой операции является обеспечение удаления влаги с верхнего слоя окатышей для предотвращения разрушения их в зоне предварительного нагрева. При предварительном нагреве газы с температурой 1040. 1050 oС просасываются через слой сверху вниз. Целью этой операции является получение необходимой прочности окатышей, при которой они могут быть подвергнуты обжигу во вращающейся печи без заметного разрушения. Средняя температура окатышей после решетки -980 oС. Тепловая обработка окатышей на решетке осуществляется горячими газами, отходящими из вращающейся печи. Перекачка газов по зоне решетки осуществляется тремя технологическими вентиляторами, из которых два просасывают газ сверху вниз через слой окатышей в зоне предварительного нагрева, сушки нисходящим потоком и подают его в зону сушки восходящим потоком и один вентилятор отсасывает газ из колпака указанной зоны. Схемой предусмотрена возможность сброса излишков газа, поступающего из вращающейся печи в зону предварительного нагрева и подаваемого в зону восходящим потоком (байпасная система). Решетка оснащена промежуточной сухой газоочисткой, установленной перед вентиляторами зоны предварительного нагрева (циклоны), мокрой очистки (скруббер) перед сбросным вентилятором зоны сушки восходящим потоком. Обжиг окатышей осуществляется во вращающейся печи диаметром –

6700 мм, длинной – 45720 мм. Для обжига применяется природный газ, который сжигается в торцевой горелке, установленной на разгрузочном конце печи. Обжиг окатышей в печи происходит за счет излучения факела горелки и раскаленной футировки печи, а также конвекционного теплообмена между газовым потоком циркулирующим противопотоком, через печь, огнеупорной футировкой и поверхностью слоя окатышей. Печь оборудована вентилятором для подачи воздуха на сжигание газа и газорегуляторной станцией, обеспечивающей давление газа перед горелкой не более 2кг/cм2. Окатыши перемещаются вдоль печи за счет ее вращения, при этом происходит постоянное пересыпание слоя окатышей и равномерный их обжиг при оптимальной температуре 1260 + 15-30 oС. После печи окатыши попадают на станционный охлажденный грохот, с помощью которого удаляются спеки окатышей или настыли с вращающейся печи крупностью 200 мм и более. После грохочения окатыши подаются на охлаждение в кольцевой охладитель. Кольцевой охладитель представляет собой решетку в форме кольца шириной 3111.5 мм и средний диаметр (полу суммой внешнего и внутреннего диаметров) 20116.8 мм. В загрузочной части охладителя установлена разравнивающая стенка для формирования равномерного слоя окатышей высотой 762 мм. Охладитель имеет привод бесступенчатой регулировки скорости, за счет чего осуществляется автоматическая регулировка высоты слоя окатышей. Охладитель вращается в горизонтальной плоскости и конструктивно разделен на три зоны: рабочая зона, где происходит охлаждение окатышей, составляет 303 градуса окружности; загрузочная зона — дуга в 25 градусов, разгрузочная зона-дуга в 32 градуса. Охлаждение окатышей осуществляется продувом холодного воздуха снизу вверх. Рабочая зона подразделяется, в свою очередь, на две зоны: зона рекуперационного охлаждения, в которой от окатышей отбирается 70. 80 % тепла и зона окончательного охлаждения, в которой температура окатышей доводится до 120 oС. Из зоны рекуперационного охлаждения нагретый воздух передается во вращающуюся печь частично через загрузочный желоб охладителя и частично по отдельному газопроводу, соединяющему свод рекуперационной зоны охлаждения с разгрузочной частью печи. Из зоны окончательного охлаждения газы сбрасываются в атмосферу без предварительной очистки с содержанием пыли не более 60 мг/м3. Забор охлаждающего воздуха осуществляется с атмосферы. Работу кольцевого охладителя обеспечивают два охлаждающих вентилятора, по одному на каждую зону охлаждения. Охлажденные окатыши подаются на вибропитатель-грохот, где производится отделение класса плюс 50 мм, который убирается пластинчатым конвейером через специальный желоб, за пределы цеха в открытый штабель. Класс минус 50 мм (кондиционные окатыши), системой ленточных конвейеров транспортируется на склад или на отгрузку. Схемой грузопотоков предусматривается возможность подачи окатышей на склад, непосредственно на погрузку в баржи или в железнодорожные вагоны, а также одновременная подача окатышей на погрузку непосредственно с фабрики и со склада в железнодорожные вагоны или в баржи. Укладка готовых окатышей на склад и отгрузка его со склада осуществляется соответственно одноконсольным штабелеукладчиком и роторным заборщиком напольного типа на рельсовом ходу импортной поставки.

Машины и агрегаты фабрик по производству окатышей.

Устройство фабрики по производству окатышей.

Фабрика по производству железорудных окатышей состоит из отделений подготовки шихты, окомкования и обжигового. Транспортная связь между машинами и агрегатами отделений осуществляется ленточными конвейерами. Основным компонентом для производства окатышей является тонко измельченный влажный концентрат. Перевозка его обычным железнодорожным транспортом сопряжена с существенными трудностями при разгрузке, особенно в зимнее время. Поэтому фабрики окатышей стремятся располагать непосредственно поблизости от обогатительных фабрик, что позволяет выдаваемый ими концентрат направлять на окомкование конвейерным транспортом.

Источник