Длядоменного процесса требуется прочное, неспекающееся твердое топливо, котороеслужит не только горючим для нагрева шихты и ее расплавления, но и химическимреагентом для восстановления железа из руды. Естественные виды топлива необладают необходимыми свойствами, так как они спекаются и недостаточно прочны.Поэтому для доменной плавки применяют твердое топливо – кокс.
Подготовкаруд к доменной плавке.
Производительность доменной печи, расход коксаи качество получаемого чугуна зависят от состава исходных материалов для плавки – железной руды, кокса, и флюсов.При увеличении содержания железа в руде, применении кокса определенной иравномерной кусковатости повышаетсяпроизводительность доменной печи, снижается расход кокса. Установлено, что вшихтовых материалах для доменной плавки оптимальное содержание железа должнобыть 60 – 61 %. Однако содержание железа в добываемых рудах значительно ниже;кроме того, многие из них содержат вредные примеси, ухудшающие качество чугунаи стали, например серу, фосфор. Поэтому перед плавкой железные руды подвергаютспециальной подготовке, цель которой состоит в увеличении содержания железа вшихте, повышении ее однородности по кустоватости ихимическому составу. Основные методы подготовки руды к плавке следующие:дробление и сортировка по крупности; обогащение; окускование. Метод подготовкируды зависит от ее качества.
Дробление и сортировка руд покрупности необходимы для получения кусков руды определенной величины,оптимальной для плавки. Куски руды дробят и сортируют по крупности наспециальных агрегатах – дробилках и классификаторах.
Руды обогащают дляповышения содержания железа в шихте. В результате обогащения руду подразделяютна концентрат с высоким (более 60%) содержанием железа и хвосты – отходы снебольшим содержанием металла. Способы обогащения руд основаны на использованииразличия физических свойств минералов, входящих в состав руды: плотностей еесоставляющих, магнитной восприимчивости, физико–химическихсвойств поверхностей минералов.
Промывка рудыводой позволяет отделить плотные составляющие рудных минералов от пустой рыхлойпороды (песка, глины).
Гравитация (отсадка)основана на отделение руды от легкой пустой породы при пропускании струи водычерез дно вибрирующего сита, на котором лежит руда. При этом легки зерна пустойпороды вытесняются в верхний слой и уносятся водой, я тяжелые, содержащиерудные минералы, опускаются вниз. Применяют также гравитационное обогащение втяжелых средах: тяжелую руду погружают в жидкость, плотность которой вышеплотности пустой породы. Рудный минерал осаждается на дно, а пустая породавсплывает и удаляется.
Магнитная сепарацияоснована на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частицпустой породы. Измельченную руду подвергают действию магнита, притягивающегожелезосодержащие минералы, отделяя их от пустой породы. Этим способом обогащаютмагнетитовые руды. Для обогащения бурых железняков их подвергаютмагнетизирующему обжигу 600-800 0С в печах с слабовосстановительнойатмосферой. В результате слабомагнитная окись железа Fe2O3 переходит вмагнитную закись – окись Fe3O4. После такого обжигаруду направляют на магнитную сепарацию.
Окускованиепроизводят для переработки концетратов, полученныхпосле обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. Использую дваспособа окускования: агломерацию и окатывание.
Агломерация заключается вспекании шихты, состоящей из железной руды (40 – 50 %), известняка (15 – 20%),возврата мелкого агломерата (20 – 30 %), коксовой мелочи (4 – 6 %), влаги (6 –9%). Спекание выполняют на агломерационных машинах при 1300 – 1500 0С.В процессе спекания из руды удаляются вредные примеси (сера, частично мышьяк),карбонаты разлагаются и получается кусковой пористый офлюсованный материал – агломерат.
Окатывание применяют для обработкитонко измельченных концентратов. Шихта, состоящая из измельченных концентратов,флюса, топлива, увлажняется и при обработке во вращающихся барабанах,тарельчатых чашах (грануляторах) приобретает формушариков – окатышей диаметром до 30 мм. Окатыши высушивают иобжигают при 1200 – 1350 0С на специальных машинах. После обжигаокатыши приобретают высокую прочность при достаточной пористости.
Использованиеагломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса – известняка в доменнуюпечь при плавке, так как флюс в необходимом количества входит в их состав. Этоулучает работу доменной печи, повышает ее производительность, снижает расходкокса.