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.