История агломерационного производства
История
агломерационного производства
Изобретение
агломерационного процесса связывают с именами Геберлейна и Гунтингтона, взявших
в 1887 г. Патент на «экзотермический процесс окускования
пылеватых руд в смеси с коксиком, осуществляемый путем прососа воздуха через
слой сверху вниз». Не менее важной датой в истории
агломерации является и 1911 г. - дата пуска первой ленточной агломерационной
машины Дуайт-Ллойда в Бердаборо (США). В дальнейшем процесс агломерации
железных руд получил значительное распространение, и к 1963 г. мировое
производство агломерата достигло 190 млн. т в год [1]. В
дальнейшем наблюдается тенденция к увеличению этой цифры.
Царская Россия располагала небольшими
агломерационными установками, построенными в 1906 г. на Таганрогском заводе и
в 1914 г. на Днепровском заводе. В 1925 г. в Советском Союзе был пущен первый
агломерационный цех, построенный по системе AIB, а в 1930
г. - первая ленточная машина на заводе им. Войкова в Керчи. В 1961 г. на
агломерационных фабриках Советского Союза было произведено 74,2 млн. т
агломерата, в том числе 73 млн. т офлюсованного агломерата. Доля агломерата в
рудной части шихты доменных печей Советского Союза приближалась к 80%, и эта
цифра не являлась предельной.
Цель агломерации состоит в окусковании пылеватых
руд, колошниковой пыли и отчасти концентратов обогащения руд. При загрузке этих
видов сырья в доменную печь без предварительного окускования значительная часть
пылеватых материалов выносится из печи газами. Оставшаяся часть создает в печи
весьма плотный столб шихты с минимальной газопроницаемостью. Интенсивность доменной
плавки резко снижается, ход печи делается неустойчивым.
В ходе агломерации из шихты могут быть
удалены многие вредные примеси, в том числе и сера. Эта сторона процесса может
в отдельных случаях считаться наиболее важной, так как переработка сернистой
руды в доменной печи связана с ухудшением технико-экономических показателей
плавки. Оказывается выгодным дробить кусковатую сернистую руду и вновь
подвергать ее окускованию путем агломерации, удаляя при этом из руды большую
часть серы.
Несмотря на появление многочисленных
разновидностей, и видоизменений процесса спекания руд, основная схема
агломерационного процесса практически не изменилась за 75 лет, прошедших со
времени его изобретения. Началу процесса предшествует дозировка пылеватых
компонентов, входящих в состав рудной части шихты, а также коксика, извести или
известняка. Соотношения между составляющими в шихте могут быть определены
расчетным путем. Отметим, что эффективность агломерационного процесса
значительно снижается при спекании чрезмерно мелких концентратов, если они не
подвергнуты предварительному окомкованию.
Агломерация – это процесс укрупнения
исходного сырья – рудных материалов, с целью окускования для оптимизации последующего
доменного процесса.
Переработка руды
производится сейчас с большим количеством балласта. Поэтому сырую руду перед
подачей её на переработку в металл (железо) предварительно обогащают, а затем
сепарируют. Сепарация состоит в механическом разделении железа и пустой породы.
В настоящее время
самые производительные и экономные – доменные печи. В них восстановителем
является кокс, флюсующие добавки, соли фосфора и кислот. Доменная печь
представляет собой шахтную печь, работающую в непрерывном режиме. Температура
воздуха в ней достигает 1800 °С.
Металлургический
цикл начинается с агломерационной фабрики. Агломерационную шихту, состоящую из
рудной части, флюсов, возврата и топлива, загружают на конвейерную
агломерационную машину (аглоленту), зажигают сверху и спекают, просасывая через
слой спекаемых материалов воздух.
Топливо
измельчают в четырехвалковых дробилках, известняк дробят в молотковых дробилках
или тангенциальных шахтных мельницах, и, в случае необходимости, обжигают в
кольцевых шахтных печах. Расчетное соотношение отдельных компонентов в шихте
поддерживают путем весового дозирования.
Смешивание,
увлажнение и окомкование шихты осуществляют в барабанных окомкователях. При
этом процесс ведут таким образом, чтобы достичь максимальной газопроницаемости
шихты. Окомкованную шихту
укладывают на спекательные тележки,
зажигание шихты происходит при прохождении тележки под зажигательным горном. В барабанные окомкователи,
помимо шихты, через внутренний коллектор вводится вода. Расход воды необходимо
поддерживатьтаким, чтоб влажность шихты на выходе из барабана составляла 8,3% .
Эта влажность обеспечивает максимально-возможную прочность комков увлажненной шихты.
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.
Основными показателями хода технологического
процесса агломерации (выходными величинами) является производительность
агломашины и качество агломерата. Производительность измеряют в тоннах годного
агломерата, полученного за час работы. Качество оценивают по химическому
составу, прочности и восстановимости агломерата.
В настоящее время силами лучших
предприятий и научно-исследовательского производства, предусматривающая
автоматическое управление процессами подготовки шихты. В связи с этим
первостепенное значение приобретает проблема математического описания
технологических процессов и операций на каждом из участков агломерационного
производства. Математическое описание агломерационного процесса позволяет
качественно исследовать основные его показатели и возможные регулирующие
воздействия, а в итоге разработать обоснование алгоритма управления и способы
автоматического регулирования процесса. Эффективность использования средств
управления технологическими процессами в значительной степени определяется
правильным выбором контролируемых параметров, структуры регулирующего
устройства и управляющих воздействий. Одним из серьезных недостатков в
оснащении современных агломерационных фабрик средствами автоматизации является
отсутствие датчиков и устройств переработки первичной информации, анализа и
контроля технологических процессов. Математическая модель должна
последовательно приближаться к реальному процессу.
Проведение
исследований на математических моделях значительно в итоге снижает затраты по
сравнению аналогичных исследований на физических объектах. При работе над
моделью надо учитывать, что она приближается к реальному объекту лишь частично,
и не может учитывать всех происходящих в нем процессов.