Усреденение руд и концентратов перед агломерацией

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

КРИВОРОЖСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Реферат по предмету:

«Окомкование руд черных металлов»

НА ТЕМУ: «Усреднение руд и концентратов перед агломерацией»

Выполнила:                                                                                                                  студентка группы ЗЗКК-03-02

Белоус О.И.

Принял:

Профессор, доктор технических наук

Губин Г.В.

Кривой Рог

2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение.  

2. Усреднение исходного сырья.

2.1. Методы усреднения и их преимущества.

2.2. Штабелеукладчики.

2.3. Способ забора материала.

2.4. Оценка усреднительных операций.

2.5. Забор материала из штабеля.

2.6. Усреднение в шихтовых бункерах.

2.7. Оценка и выбор усреднительной техники.

3.Список используемой литературы.

1. введение

Окускование пылеватых руд и тонких концентратов перед доменной плавкой позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели работы доменных печей, увеличить их производительность. Процесс агломерации можно условно разбить на  следующие периоды:

   подготовка шихты;

   дробления и дозирование;

   смешивание и окомкование;

   спекание;

   дробление агломерата.

Подготовка шихты. Сырье, поступающее на рудный двор для усреднения, разгружают консольному пути равномерно по фронту выгрузки формируемого штабеля. Штабель формируют путем послойного складирования сырья. В качестве сырья используются: аглоруды, концентраты, шламы, колошниковая пыль, окалина, марганцевая руда, отходы графитового производства, известь, известняк и топливо для агломерации. Сырье, забранное из-под консольного пути, рассыпают грейферным краном по ширине рудного двора равномерным слоем, пока не образуется гребень высотой до 1 метра. Гребни последующих слоев укладывают между гребнями нижних слоев до окончания формирования штабеля, высота которого около 15 метров.

Дробление и дозирование. Рудная смесь, известняк, известь и топливо поступают на приемные бункера. Основное назначение дозирования и дробления - обеспечить получение агломерата заданного качества с фиксированным химическим составом. Шихта составляется из следующих компонент:

   рудная смесь и известь;

   марганцевая руда;

   известняк;

   топливо;

   горячий возврат.

Крупность топлива не должна превышать 25 мм. Наибольшие отклонения массы выдаваемых материалов от заданного не должны превышать для рудной смеси 3% , для извести 2%. Коксовую мелочь и топливо дробят до фракции 0-3 мм не менее 95%; известняк - 0-3 мм не менее 97%.

В схему дробления топлива включен питатель-классификатор; предварительное разделение топлива по крупности перед его дроблением реализует возможность управления его гранулометрическим составом и сокращает содержание частиц 0,5 мм  на 8-10%.

Дозирование извести производят автоматически по заданному весовому соотношению руда-известь. Весовое количество известняка определяют по заданной основности агломерата, весовым качествам и составу рудной смеси. Расход топлива устанавливают исходя из условия получения прочного агломерата при высокой производительности агломашины. Выдача материалов из бункеров дозировочного отделения производится после получения данных о химсоставе. Дозирование производится автоматически и непрерывно. Дозирование рудной смеси осуществляется с двух бункеров. Точность дозирования контролируют не менее трех раз в смену.

Смешивание и окомкование. Назначение смешивания, увлажнения и окомкования шихты - получение однородной массы всех шихтовых материалов высокой газопроницаемости в процессе спекания. Смешивание, увлажнение и окомкование шихты   осуществляют в две стадии: в первичном и вторичном смесителе. При этом процесс ведут таким образом, чтобы  достичь максимальной газопроницаемости шихты. Оптимальное содержание влаги в шихте составляет от 8 до 9%. При уменьшении крупности шихты содержание влаги в ней необходимо увеличить, а при увеличении крупности соответственно уменьшить. Увлажнение шихты производят во втором смесительном барабане. При увеличении массового расхода шихты на агломашины пропорционально увеличивают объемный расход воды. Содержание влаги в шихте определяют по внешним признакам. Сжатая в руках шихта должна сохранять свою форму. Окомкованную шихту укладывают на спекательные тележки, зажигание шихты происходит при прохождении тележки под зажигательным горном. Расход шихты из бункера на аглоленту регулируется с помощью шибера. Он меняет этот расход таким образом, чтобы обеспечивались оптимальные параметры при подаче шихты на аглоленту. Иногда этот расход регулируется с помощью тарельчатого вибропитателя.   

Рис. 1. Технологическая схема агломерационной фабрики: 1 — конвейер для подачи шихтовых материалов со склада или из приёмных бункеров; 2 — бункера шихтового отделения; 3 — конвейер; 4 — весы; 5 — смесительный барабан; 6 — бункера шихты спекательного отделения; 7 — бункера топлива; 8 — смеситель-окомкователь; 9 — бункер постели; 10 — распределитель-укладчик шихты; 11 — агломерационная машина; 12 — эксгаустер; 13 — горн; 14 — камера горячего воздуха; 15 — дробилка; 16 — грохот; 17 — охладитель; 18 — приёмные бункера возврата; 19 — дымососы; 20 — мультициклоны; 21 — дымовая труба; Г — газ; ГВ — горячий воздух; П. — материал для защиты колосников от действия высокой температуры (постель); В — возврат

          На современных агломерационных фабриках приём сырья, дозировка и подготовка шихты, укладка её на агломерационные машины, а также обработка готового агломерата полностью механизированы и в значительной степени автоматизированы.                                                                                              

Руда, концентрат, колошниковая пыль, а также другие добавки, не требующие дробления, подаются в шихтовое отделение из приёмных бункеров или со склада конвейерами. Коксовая мелочь и известняки поступают в отделение измельчения, а затем в шихтовое отделение. Сюда же направляется возврат (мелочь, отсеянная от готового агломерата). Шихтовое отделение оборудовано бункерами, ёмкость которых обеспечивает работу агломерационных машин, а течение 8-10 час. Из шихтовых бункеров заданные количества каждого из компонентов шихты дозировочными питателями выдаются на сборный конвейер, который передаёт шихту в барабаны первичного смешивания и затем в бункера шихты агломерационных машин, расположенные в спекательном отделении. Перед загрузкой на агломерационную машину шихта подвергается вторичному смешиванию, увлажнению и частичному окатыванию в окомковательных барабанах.

При разгрузке с машины агломерат дробится и сортируется с удалением из него мелочи (возврата), вновь используемой в шихте. Затем агломерат охлаждается и сортируется. Отходящие газы через газовый тракт и газоочистительное устройство отсасываются эксгаустером и через дымовую трубу удаляются в атмосферу.

2. УСРЕДНЕНИЕ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ

Интенсификация процессов производства чугуна на печах большого объема, повышение их производительности и снижение расхода кокса настоятельно требуют решения ряда проблем, важнейшей из которых является усреднение исходного сырья.

Усреднение шихтовых материалов представляет собой сложный процесс, начинающийся при добыче руд и заканчивающийся в шихтовых бункерах доменных пе­чей. Уменьшение отклонений от среднего содержания железа в шихте от ±1 до +0,5% способствует повышению производительности доменной печи на 2,8%, снижению расхода кокса на 2,2%, выхода шлака на 2,8%, колебания кремния в чугуне на 39%. Таким образом, рудоусреднительные устройства на складах сырья являются неотъемлемой частью современного металлургического завода.

2.1. МЕТОДЫ УСРЕДНЕНИЯ И ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА

В мировой практике усреднения сырья накоплен большой опыт и выработана определенная система для установления эффективности усреднительных систем, основные из которых приводятся ниже.

1. Максимальный экономический эффект можно получить, если свести к минимуму колебания физического и химического соотношений состава шихты, однако вы­сокая механизация добычи не позволяет долго пользоваться этим способом. Очевидно, подбор шихт с целью получения минимальных колебаний качества необходимо сводить к усреднению руд различного состава.

2. В большинстве случаев для агломерационных и доменных шихт на заводах используют руды различных рудников, что приводит к неоднородности сырья. Рудные базы, имеющие современные усреднительные комплексы, решают проблему использования различных рудников и обеспечивают снабжение металлургических заводов однородной рудой

3.  Усреднительные склады позволяют создать буферный запас сырых материалов, что также снижает сезонные колебания и другие срывы в снабжении заводов.

4.  Высокая мощность оборудования на рудоусреднительных складах способствует не только быстрой разгрузке материалов, поступающих на склад, но и успешному снабжению потребителя.

Результатом усреднительного процесса является однородность, соответствующая некоторой физической и химической пропорции, отражающей среднюю величину качества сырых материалов.

Одним из методов усреднения является выгрузка материалов различного состава в отдельные бункера с последующей их дозировкой на конвейере до получения средне заданной величины. Этот метод имеет несколько существенных недостатков:

1)                        состав материала, находящегося в одном бункере, редко оказывается однородным;

2)                        большие размеры бункера создают проблему извлечения материала;

3)                        в определенных случаях большое число бункеров требует значительных затрат для их создания;

4)                        по мере забора материала из бункера на химический состав материала начинает влиять сегрегация.

В связи с этим наиболее эффективным способом усреднения является послойный метод укладки материала. В последнее двадцатилетие этот способ был значительно усовершенствован. Современные послойные усреднительные установки могут осуществлять как укладку, так и забор материала.

2.2. ШТАБЕЛЕУКЛАДЧИКИ

В настоящее время разработаны различные типы машин для укладки материала. По конструктивным особенностям штабелеукладчики делятся на одноконсольные, двух консольные и с поворачивающейся консолью. Во всех случаях установка оборудована ленточным питателем под углом 90° к заборному устройству.

Несмотря на большое число конструкций укладочных машин, в их основу заложены всего два метода закладки материала в штабель: «рукавный» и «рассеивающий». В первом случае точка разгрузки консоли штабелеукладчика в любом положении проходит через ось штабеля. Во втором питатель укладывает тонкий слой материала по всей ширине поля. Оба метода обусловливают постоянство укладки. Окончательная форма штабеля может быть конусообразной, почкообразной, прямоугольной и с кратным числом прямоугольников.

Конусообразный штабель ограничен в массе своего объема и, следовательно, не дает возможности многих вариаций укладки. При такой форме штабеля происходит интенсивная сегрегация материала, поэтому к усреднению руд этот способ не применяется. Вариацией конусообразного штабеля является почкообразный штабель, состоящий из нескольких конусов, в некоторой мере лимитирующих сегрегацию. Наиболее широко при формировании штабеля применяются прямоугольная форма базы и треугольная форма поперечного сечения. При таком штабеле, более мощном по объему, чем предыдущие, можно использовать автоматический режим укладки и забора руды. Вариацией последнего штабеля является штабель с широким трапецеидальным сечением, который по объему мощнее, чем штабель с треугольным сечением, а сегрегация в нем при правильной укладке сводится к минимуму.

При «рукавной» укладке, когда формируемый штабель состоит из треугольных элементов, наблюдается сегрегация материала по высоте штабеля в состоянии покоя, когда его частицы находятся в массе штабеля.

«Рассеивающая» укладка сводит сегрегацию материала к минимуму, но имеет существенный недостаток, выраженный в том, что незначительная корректировка укладки слоев ухудшает усреднение, так как материал неровно укладывается по всему штабелю. Этот недостаток легко устраняется при «рукавной» системе.

В ЧССР создан комбинированный метод укладки «VZKC», позволяющий свести к минимуму сегрегацию материала, сформировать штабель большой мощности на небольшой площадке, обеспечить высокую степень укладки.

2.3. СПОСОБЫ ЗАБОРА МАТЕРИАЛА

Качественное формирование штабеля не является окончательной целью производства. Необходимо при за­боре руды сохранить достигнутую степень однородности материала, для чего используют рудозаборные машины, работающие по принципу одновременного забора материала из всех точек поперечного сечения штабеля.

Рудозаборной системой с полным перекрытием забоя является система «Мессистер» (США). Большая борона сгребает материал вниз на скребковый конвейер, установленный под углом 90° к сформированному штабелю.

Роторные заборные машины получили развитие в конструкции с ротором барабанного типа, в котором роторный заборщик заменен длинным барабаном, позволяющим производить забор по всему разрезу штабеля. Барабанный тип машины в сочетании с системой «Мессистер» позволяет получать высокую производительность.

Сегрегацию можно ликвидировать полностью при заборе материала с помощью конвейера (типа элеватора) по всему сечению штабеля, причем материал можно срезать как вниз, так и вверх. Это так называемый приставной тип забора шихты.

2.4. ОЦЕНКА УСРЕДНИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

В течение двух лет был исследован усреднительный комплекс, созданный конструкторами Южно-Уральского завода тяжелого машиностроения (ЮУМЗ). Усреднительный комплекс представляет собой склад сырых материалов, состоящий из открытой горизонтальной площадки, которая разбита на 12 полей. Каждое поле имеет форму прямоугольника, ширина между осями рельс 27,5, длина 200 м. Разгрузка прибывающего сырья осуществляется роторным вагоноопрокидывателем производительностью 25—30 вагонов в час. Из бункеров вагонноопрокидывателя материал подается на склад ленточными конвейерами. Для усреднения поступающего сырья склад оборудован усреднительной установкой 600, которая представляет собой взаимосвязанный комплекс трех машин — напольного двухконсольного штабеле­укладчика, передаточной тележки и усреднителя. Для укладки материала в штабель применяется штабелеукладчик Ш2К750-1, техническая характеристика которого следующая: производительность 750 м3/ч; высота 20,86, ширина 9,8 м; расстояние между осями рельс 8000 мм; максимальная высота штабеля 1200 мм; длина пути перемещения машины 200 м.

Штабелеукладчик с двумя консольными ленточными конвейерами в сцеплении с разгрузочной тележкой совершает непрерывное возвратно-поступательное движение вдоль питающего конвейера и при этом формирует штабель с любой стороны машины. Для совершения возвратно-поступательного движения вдоль укладываемого штабеля и наезда штабелеукладчика на передаточную тележку при переходе на следующий питающий конвейер предусмотрен механизм передвижения. Подача материала и закладка его в штабель производятся консольными конвейерами, состоящими из двух отдельных ленточных конвейеров одинаковой производительности. Таким образом, один конвейер обеспечивает возможность закладки только одного штабеля с любой стороны машины. В процессе работы угол наклона консольного конвейера меняется по мере увеличения высоты штабеля до 15° вниз от горизонтального положения и до 16° вверх с помощью механизма подъема. Изменение рабочего угла наклона конвейера производится автоматически при помощи специального следящего устройства, установленного в головной части консоли. Скорость ленты консольного конвейера составляет 1,85 м/с.

Можно считать, что усреднительная установка 600 работает по принципу «рукавной» укладки. Формируемый штабель имеет прямоугольное основание и треугольную форму поперечного сечения. Укладка руды в штабель производится послойно. При средней емкости штабеля 40 000 т укладчик проходит в челночном режиме 645 раз вдоль всей длины. При равномерной нагрузке усредняемого материала на ленте консоли формирование штабеля происходит равными по толщине элементарными слоями.

2.5. ЗАБОР МАТЕРИАЛА ИЗ ШТАБЕЛЯ

Забор руды из штабеля после окончания его формирования производится усреднителем типа У2Р600-1 (рис. 2), предназначенным для «выработки» послойно уложенного штабеля руды и подачи ее на отводящий конвейер склада. Техническая характеристика усреднителя следующая: производительность 200—600 м3/ч; габариты машины 35050Х21820ХЮ910 мм; мощность приводов и вспомогательных устройств 194,1 кВт; общая масса машины 252047 кг. Режим работы усреднителя непрерывный (20 ч).

Усреднитель состоит из механизма передвижения, привода конвейера, привода передвижения кареток роторов и механизма подъема разрыхлителя.

Забор руды осуществляют в разрез штабеля. В течение рабочего цикла машины бороны рыхлят материал по всему сечению штабеля. Каретка совершает возвратно-поступательные движения, а роторы одновременно с кареткой повторяют это движение и совершают его вокруг своей оси. При движении роторы врезаются в штабель на определенную толщину, зависящую от времени работы двигателя надвига (0,1—0,3 с). Двигатель надвига включается в работу в тот период, когда каретка достигает крайнего положения. Руда забирается от по­дошвы штабеля вверх, до высоты 2,5 м, а верхние ее слои осыпаются от действия сил, приложенных зубьями бороны. Зубья установлены с таким расчетом, чтобы происходило взаимное перекрытие следа на наклонной плоскости штабеля. В период опускания материала верхние слои смешиваются с нижними. Скорость опускания верхних слоев зависит от угла наклона бороны, который колеблется от 35 до 41°.

Рис. 2. Усреднительная машина:

1 — рама;  2 — штабель;  3 —тележка;    4 — канаты;   5 — механизм,

приводящий в движение раму;  6 — скребковый транспортер;   7 —

приемная воронка; 8 — ленточный транспортер вдоль штабеля; 9 —

электродвигатель

Распределение железа и среднего диаметра, руды по наклонному сечению штабелей происходит также неравномерно. Агломерационная руда по гранулометрическому составу в разрезе штабеля распределяется следующим образом. Например, в штабелях № 9 и 10 средний диаметр куска у основания соответственно равен 5,24 и 4,72, в центре 3,7 и 4,0, при вершине 3,94 и 4,37 мм. Такие колебания среднего диаметра куска руды в момент забора объясняются тем, что в основание штабеля в большем количестве попадает руда крупной фракции.

ТАБЛИЦА 1

ИЗМЕНЕНИЕ  КОЭФФИЦИЕНТА УСРЕДНЕНИЯ  К  В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ

В центре штабеля с поперечным сечением в виде треугольника сосредоточивается более однородная по гранулометрическому составу руда. В табл. 1 приведены коэффициенты усреднения для штабелей № 9, 11 при скорости надвига 1,2 м/с и угле наклона бороны 37°.

Рис. 3. Выход руды из бункера        

в зависимости от ее крупности и химического состава. Произ- водительность бункера  Q, т/ч:

1 — 40; 2 — 30

Рис. 4. Схема   окускования руды по мере   выработки   бункера.   Цифры   у              кривых —угол наклона плоскости руды оси бункера.

Коэффициенты усреднения для этих случаев соответственно равны 4,5 и 3,7. С увеличением скорости надвига и угла наклона бороны коэффициент усреднения резко снижается. Это объясняется тем, что при малых скорости надвига и угле наклона не происходит самопроизвольного обрушения материала: ссыпание происходит в результате работы зубьев бороны. Кроме того, в данном случае угол наклона бороны 37°меньше угла естественного откоса руды, т. е. руда самопроизвольно не обрушивается.

2.6. УСРЕДНЕНИЕ В ШИХТОВЫХ БУНКЕРАХ

Материал по пути следования в шихтовое отделение претерпевает ряд перегрузок, приводящих к его дополнительному перемешиванию и усреднению.

Как показывает анализ, проведенный авторами, на пути следования от заборной машины до шихтовых бункеров число случаев отклонения от среднего значения при работе рудозаборной машины в оптимальном режиме увеличивается на 10,2%.

Усреднение шихтовых материалов в значительной степени происходит в бункерах шихтового отделения. На рис. 3 показано колебание гранулометрического и химического составов руды по мере опорожнения бун­керов. Как видно из рис. 3, вначале из бункеров выходит более крупная фракция, так как в процессе загрузки бункера крупные фракции скатываются к стенкам под действием сил инерции и в результате сегрегации интенсивнее мелких. По гранулометрическому составу средний диаметр поступающих частиц руды колеблется в течение 3,5 ч в пределах 3,8—4,4 мм (для бункера емкостью 100 м3), затем (до 5,5 мм) высыпаются частицы большего диаметра.

Для уяснения картины явлений, происходящих во время забора руды, на рис. 4 приведено расположение руды в бункере. Опережение опускания руды центральной части происходит в течение 100 мин (время интенсивной сегрегации), после чего угол наклона плоскости руды к центру бункера становится равным 31°30' (при угле естественного откоса руды 34°), т. е. сегрегация руды прекращается и в течение 3 ч гранулометрический состав поступающей руды равномерный. Из рис. 4 видно, что дополнительная загрузка руды в бункер может частично сгладить явление сегрегации.

Проведенные замеры усреднения руды в бункерах при соблюдении технологии их выработки и заполнения показывают, что если коэффициент усреднения до бункера равен 1,8, то после бункера коэффициент усреднения возрастает до 2,4.

2.7. ОЦЕНКА И ВЫБОР УСРЕДНИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Наличие большого вида разнообразного   оборудования для усреднения руд требует индивидуального выбора его для каждого склада. При этом необходимо учитывать влияние таких факторов, как:

1)     время доставки сырых материалов;

2)     различие физических и химических свойств материалов;

3)     степень использования усредненного материала;

4)     необходимый объем запаса материала;

5)     количество сырых материалов, подвергаемых усреднению;

6)     физическая характеристика усредняемого материала;

7)     климатические особенности.

Система «Мессистер», например, не является идеальной для тонких материалов при температурах ниже 0°С. Так, при организации усреднительных складов перед выбором нужных механизмов необходимо исследовать экономический эффект. Экономия в каждом проекте рудоусреднительных предприятий должна в определенной степени устанавливать объем штабелей, способ укладки и заборную норму материала, обусловленную технологией предприятия. Размер установки усреднения руд регулируется специальным коэффициентом, учитывающим интересы предприятия. Один из параметров, определяющих запас руды, должен учитывать время, требуемое для усреднения, и зависеть от расстояния между складом и источником сырья. Для малых расстояний склад должен обеспечивать запас десятидневной нормы, а при больших расстояниях запас должен быть увеличен до тридцатидневного. Например, для доменного цеха на предприятии производительностью 6000 т/сут (Англия) при формировании штабеля из четырех руд запасы составляют от 310 до 500 тыс. т, а для штабеля из шести руд 450—750 тыс. т.

Если в переработке участвует один вид руды, то минимально возможное количество руд, подвергаемое обработке, должно составлять не менее 100 тысяч тонн. Рассмотренные выше системы укладки руды лишены такого недостатка, как сегрегация материала при его укладке в штабель.

Большинство конструктивных решений заборных машин сводится к двум типам: материал либо сгребается, либо подрезается, т. е. обрушенный материал забирается от основания штабеля.

В последние годы широкое применение нашли машины вращающегося (роторного) действия, однако они приводят к сегрегации, так как частицы усредняемого материала, имеющие различные объем и плотность, скатываются по откосу штабеля с неодинаковой скоростью и ухудшают усреднение. Попытка свести к минимуму сегрегацию до определенной степени сделана в условиях системы «Мессистер», но и здесь имеются колебания качества материала, отгружаемого на сборный конвейер. Только забор шихты по приставному типу (ЧССР), т. е. с помощью элеватора, позволяет решить эту проблему в большей степени, чем все существующие системы. При таком заборе шихты полностью перекрывается высота штабеля при боковом движении элеватора вверх, т. е. появляется возможность забора элементарных слоев материала по всему штабелю. Так как этот метод не основан на вращении, то материал забирается так, как он уложен, т. е. сегрегация отсутствует.