Техника и технология сушки горной массы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Виды воды в горной массе

1.1 Химически- связная вода

1.2 Физико-химически связная вода

1.3 Физико-механически связная вода

2. Условияя протекания процессов сушки

3. Тепло- и масообмен при сушке горной породы

4. Поверхностное подсушивание кусков горной массы

5. Техника и технология сушки горной массы

5.1 Брикетирование

5.2 Агломерация руды и обжиг окатышей

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

СУШКА (а. mineral drying; н. Minera- lientrocknung; ф. sechage des mineraux utiles; и. desecamiento de minerales, secadura de minerales, secado de minerales) -- процесс обезвоживания материала путём испарения влаги.

Сушка -- широко распространённый, хотя и вспомогательный процесс, при обогащении твёрдых полезных ископаемых. Сушка -- последняя стадия обезвоживания (как правило, после сгущения и фильтрации) твёрдых материалов.

Сушка также осуществляется, когда потребители ограничивают содержание влаги в твёрдом материале, чтобы исключить транспортировку балласта, смерзаемость в зимнее время при перевозках и хранении и др. Применяется сушка, как и подготовительная операция, при сухих методах обогащения (например, электростатическом и пневматическом).

Сушка -- процесс, сопровождающийся тепло- и массообменом между сушильным агентом (теплоносителем) и влагой высушиваемого материала. В качестве теплоносителя используются топочные газы, нагретый воздух, их смесь и др. При сушке скорость испарения воды из влажного материала зависит главным образом от пористости. При естественной сушке (свободное испарение) в отсутствие принудительного движения теплоносителя процесс идёт относительно медленно. При искусственной сушке процесс ускоряется. При нагревании твёрдого материала давление паров жидкости на его поверхности возрастает и пары диффундируют в поток сушильного агента. Возникающий при этом градиент концентрации влаги в материале заставляет её перемещаться из глубины слоев к поверхности со скоростью, зависящей от характера связи влаги с материалом. Для сушки используют сушилки различных типов: с непосредственным контактированием материала и теплоносителя (сушилки барабанные, кипящего слоя, турбинные и трубы-сушилки) и с косвенным нагревом материала через разделительную стенку (шнековые сушилки и сушилки с вращающимся барабаном).

1. Виды воды в горной массе

СВЯЗАННАЯ ВОДА -- часть подземных вод, физически или химически удерживаемая твёрдым веществом горной породы.

Связанная вода в отличие от свободной воды (гравитационной) неподвижна или слабо подвижна. Она подразделяется на воду в твёрдом веществе породы и воду в порах. К связанной воде в твёрдом веществе относится вода, входящая в структуру твёрдого вещества: кристаллизационная, конституционная, цеолитная.

Связанная вода в порах (прочносвязанная и рыхлосвязанная), содержащаяся вместе со свободной водой в порах породы, обволакивает твёрдые частицы (зёрна) породы. Прочносвязанная вода на поверхности горных пород образует два слоя: один сравнительно тонкий слой (толщиной в несколько молекул), прилегающий непосредственно к поверхности частицы, и второй (значительно больший по толщине) -- слой рыхлосвязанной воды. Удерживаются эти два вида связанной воды за счёт электростатических сил, возникающих между твёрдой поверхностью частиц и молекулами воды. Соотношение свободной и связанной воды в порах породы зависит от размера зёрен, слагающих породы (дисперсности породы). В крупнозернистых породах объём связанной воды по сравнению со свободной водой очень мал; с уменьшением размера частиц, а следовательно, размера пор доля связанной вода в общем объёме поровой воды возрастает.

Энергетические затраты на сушку горной массы зависят от типа воды в ней и энергии связи. С позиции сушки горной массы содержащуюся в ней воду разделяют на химически связную (вода, входящая в узлы кристаллической решетки минералов), внутреннюю (физически связная вода, содержащаяся в микропорах и агрегатных кусков горной массы) и гравитационную (стекающую под действием сил гравитации).

Энергия связи воды с твердой поверхностью кусков горной массы зависит от типа связи. В зависимости от природы связи и её абсолютной величины различают химические, физико-химические и физико-механические связи воды с поверхностью кусков горной массы.

1.1 ХИМИЧЕСКИ СВЯЗНАЯ ВОДА

Химически связная вода -- это та, которая входит в кристаллическую решетку минералов. Химически связная вода удерживается в узлах кристаллической решетки ионными и молекулярными связями и при естественной сушке не удаляется. Ее количество в минералах может быть изменено только в результате химической реакции или же при нагреве свыше 150--200 °С. Энергия связи этого типа воды составляет 500--700 Дж/моль.

В. И. Вернадский (1937 г.) различает химически связанные воды следующих видов: 1) конституционную, наиболее прочно связанную с кристаллической решеткой минерала и выделяющуюся скачкообразно лишь при очень высоких и притом вполне определенных для каждого минерала температурах (несколько сотен градусов); выделяется в количествах, строго определенных для каждого минерала; 2) кристаллизационную, менее прочно связанную с кристаллической решеткой минерала и выделяющуюся скачкообразно при более низких, также вполне определенных для каждого минерала температурах; 3) цеолитную, связанную с минералом наименее прочно и выделяющуюся непрерывно по мере нагревания минерала при более низких и неопределенных температурах; часть цеолитной воды выделяется при температуре ниже 100°.

1.2 ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИ СВЯЗНАЯ ВОДА

Адсорбированная и осмотическая влага, удерживаемая на поверхности минералов молекулярными силами, относится к воде с физико-химической связью и представляет собой пленку толщиной не более одного микрона на поверхности кусков горной массы. У этого типа воды плотность и вязкость соответственно в 1,5 и 9 раз больше, а теплопроводность и поверхностное натяжение соответственно в 2 и 3 раза меньше, чем у обычной воды.

Теплота смачивания водой с физико-химической связью, отнесенная к 1 кг воды, характеризуется постоянной величиной, равной 335,2 Дж/кг.

1.3 ФИЗИКО - МЕХАНИЧЕСКИ СВЯЗНАЯ ВОДА

Физико-механической связью с горной массой удерживается капиллярная вода и вода смачивания. Этот тип связи оценивается коэффициентом поверхностного натяжения и капиллярным давлением. В зависимости от склонности минералов к смачиванию жидкостью они делятся на гидрофобные и гидрофильные.

Вода, удерживаемая в горной массе силами физико-механической связи, в целом называется адгезионной. По мере перехода адсорбированной воды на поверхности минералов в адгезионную происходит уменьшение энергии связи, а свойства связной воды приобретают свойства свободной воды.

2. Условия протекания процессов сушки

Способность горной массы поглощать пары воды называется гигроскопичностью. Горная масса будет поглощать пары воды до тех пор, пока относительная влажность окружающего воздуха будет больше относительной влажности воздуха в непосредственной близости от поверхности кусков горной массы. При равенстве указанных влажностей наступает равновесное состояние, соответствующее максимальной гигроскопической влажности горной массы. Если же относительная влажность воздуха у поверхности кусков горной массы будет больше относительной влажности окружающего воздуха, то происходит сушка горной массы.

Изменение влажности и температуры горной массы во времени при ее сушке характеризуется кривыми сушки.

Различают два периода при сушке горной массы. В первый -влажность горной массы во времени изменяется по линейному закону. В этом случае кривая сушки имеет вид прямой линии, скорость сушки постоянна, а температура поверхности кусков горной массы не изменяется и равна температуре мокрого термометра; Этот период продолжается до тех пор, пока влажность горной массы не станет равной критической, при высушивании ниже которой температура поверхности кусков горной массы начинает повышаться, а скорость сушки уменьшается. Начиная с этого момента прямолинейный участок кривой сушки переходит в кривую, асимптотически приближающуюся к равновесной влажности. Это второй период сушки.

Существуют режимы мягкой и жесткой сушки. При режимах мягкой сушки температура и скорость движения теплоносителя низкие, а его влажность сравнительно высокая. При жестких -- скорость и температура теплоносителя высокие, а его влажность сравнительно низкая.

При режиме мягкой сушки в первый период скорость сушки постоянна, а температура поверхности частиц горной массы соответствует температуре мокрого термометра. При режиме жесткой сушки в первый период скорость сушки постоянна, а температура поверхности частиц повышается.

Процесс сушки горной массы при любых режимах будет происходить до тех пор, пока относительная влажность (или парциальное давление пара) в окружающей среде не станет равной относительной влажности воздуха (или парциальному давлению пара) непосредственно над поверхностью горной массы. В этом случае влажность горной массы достигнет равновесного значения, а температура станет равной температуре теплоносителя.

3. Тепло- и массообмен при сушке горной породы

В процессе сушки горной массы происходит теплообмен (перенос тепла) и массообмен (перенос влаги). При тепло- и массо-обмене коэффициент теплообмена выше на 20 %, чем при чистом теплообмене, при прочих равных условиях. В период постоянной скорости сушки коэффициент теплообмена является постоянной величиной, а по мере снижения скорости сушки во втором периоде он уменьшается, стремясь к коэффициенту чистого теплообмена. Удельный тепловой поток при тепло- и массообмене в процессе сушки горной массы определяется выражением

q=б (TT-TM),

где б -- коэффициент теплообмена, Вт/(м2-К); Тт -- температура теплоносителя, К; Тм -- температура мокрого термометра, К.

По аналогии с удельным тепловым потоком удельный поток влаги

qm кг/(м2-с), с поверхности горной массы при ее сушке, согласно закону Дальтона, будет

qm= бm(Pнac-Pc),

где ат -- коэффициент массообмена, кг/(Н·с); Рнас -- парциальное давление насыщенных паров жидкости над поверхностью горной массы при ее сушке, Па; Рс -- парциальное давление паров жидкости в окружающей среде, Па.

Перенос массы при сушке происходит за счет движения жидкости и ее паров. Перемещение жидкости осуществляется диффузией, капиллярным впитыванием и фильтрацией в направлении от высшего потенциала к низшему.

Удельный поток влаги qm, кг/(м2-с), в горной массе по аналогии с удельным потоком тепла можно представить в виде

q'm = лm ?U,

Где кт--коэффициент влагопроводности, кг/(м-с); ?U-- градиент влагосодержания, обусловленный испарением влаги с поверхности, 1/м; U-- влагосодержание горной массы, кг/кг.

Для оценки удельного потока влаги при сушке капиллярно-пористых тел по аналогии с уравнением теплопроводности Фурье можно записать:

q'm = amг?U,

где ат -- коэффициент диффузии (потенциалопроводности) влаги, м2/с;

г -- плотность твердой фазы горной массы, кг/м3.

Выражения (18.6) и (18.7) справедливы в том случае, когда

перемещение влаги вызвано неравномерным ее распределением в заданном объеме. Движение влаги может происходить не только при наличии градиента влажности в объеме горной массы, но и в результате перепада температур. Это явление называется термодиффузией влаги или термовлагопроводностью. Оно было открыто А. В. Лыковым в 1934 г. Термоградиентный удельный поток влаги направлен от мест с более высокой температурой материала к местам более холодным. Он равен

q”m =amгдт?T;

где ?T-- градиент температуры, К/м; дт -- коэффициент термо-влагопроницаемости (термоградиентный коэффициент).

4. Поверхностное подсушивание кусков горной массы

Необходимость в поверхностном подсушивании кусков горной массы возникает при разработке роторными комплексами связных пород, склонных к интенсивному налипанию на конвейерные ленты и рабочие поверхности перегрузочных узлов. В этом случае поверхностное подсушивание агрегатных кусков горной массы является эффективным средством для предотвращения ее налипания на конвейерные ленты и узлы перегрузок.

По конструктивным соображениям поверхностное подсушива ние агрегатных кусков горной массы может быть осуществлено в месте перегрузки ее с роторного экскаватора на забойный конвейер.

Подсушивание агрегатных кусков горной массы с поверхности необходимо производить на такую глубину 1\, при которой за время ее транспортирования конвейерами в отвалы влажность на поверхности каждого куска не увеличилась бы выше влажности начального прилипания за счет диффузии влаги из внутренних слоев.

Считая задачу одномерной (так как размер кусков горной массы несоизмеримо выше hc), определение необходимой толщи ны подсушивания можно свести к решению дифференциального уравнения диффузии влаги для полупространства.

5. Техника и технология сушки горной массы

Для сушки горной массы на горно-обогатительных предприятиях, коксохимических и металлургических заводах применяют сушилки следующих типов: газовые барабанные, газовые трубы-сушилки, сушилки кипящего слоя.

Наибольшее распространение получили газовые барабанные сушилки. В них можно осуществлять сушку мелкодисперсной и крупнокусковой горной массы с размером кусков до 300 мми Газовая барабанная сушилка представляет собой наклоненный < под небольшим углом к горизонтальной плоскости вращающийся барабан, внутри которого размещены лопатки для пересыпки горной массы (рис. 1). Влажная горная масса с помощью питателя подается в верхний конец барабана. При вращении барабана в нижней его части происходит заполнение лопаток j горной массой, ее подъем и пересыпка.

Начиная с момента осыпания горной массы с лопатки и до падения на дно барабана она находится во взвешенном состоянии. В это время процесс сушки горной массы прямоточными или противоточными высокотемпературными газами наиболее эффективный. Скорость высокотемпературного газового дутья обеспечивают та..ой, чтобы она не превышала скорости витания частиц горной массы заданной фракции. В противном случае будет происходить интенсивный вынос фракций мельче заданной вместе с отработанным высокотемпературным газом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В настоящее время применяются газовые барабанные сушилки диаметром 2,8; 3,25 и 3,5 м и длиной соответственно 14, 20 и 27 м. Наклон барабана изменяется от 1/15 до 1/50. Угловая скорость барабанных сушилок диаметром меньше 2,5 м не превышает 0,8 рад/с (7,64 мин-1), а при диаметре больше 2,5 м -- 0,63 рад/с (6,01 мин.)

"При сушке горной массы, представленной связными породами, внутренние лопатки барабана отсутствуют. В них подъем и взвешивание горной массы осуществляются центробежной силой. Скорость вращения таких барабанных сушилок выбирают такой, чтобы за счет центробежной силы куски горной массы, достигнув верхних участков, отрывались от внутренней поверхности барабана и падали на его дно.

Перемещение горной массы вдоль сушильного барабана происходит за счет его вращения и наклона, а также в незначительной степени за счет сноса твердых частиц высокотемпературным газовым дутьем.

В сушильном барабане часть горной массы находится на лопатках, часть в завале, а часть во взвешенном состоянии.

Число лопаток Л/с, с которых происходит осыпание горной массы, определяется из выражения

Nc =No6m = (цк -цн)/360, (18.36)

где No6m -- общее число лопаток в сушильном барабане; цн и цк -- углы соответственно начала и конца ссыпания горной массы с лопаток; цн = ? --в”+ в'+90; цк =270+в”+ в'+ ?; ?-- угол естественного откоса горной массы; в' -- угол между радиусом барабана и полкой лопатки (рис. 18.2); в”--угол раствора лопатки.

Суммарная поверхность частиц горной массы, находящихся во взвешенном состоянии и наиболее активно участвующих в теплообмене с высокотемпературным газом, зависит от числа лопаток, диаметра барабана и скорости его вращения. Теплообмен частиц горной массы, находящихся во взвешенном состоянии, с высокотемпературным газовым теплоносителем примерно в 70 раз эффективнее, чем с горной массой, находящейся на лопатках и в завале.

Производительность промышленных газовых барабанных сушилок при сушке угля составляет 40 55 т/ч при его сушке от влажности 25% до 7%. Количество испаренной влаги составляет 7--10 т/ч, удельный расход тепла на испарение влаги -- 3800--3900 кДж/кг.

Недостатками газовых барабанных сушилок являются низкий коэффициент использования рабочего объема сушильного барабана, его громоздкость и высокая металлоемкость.

5.1 Брикетирование

БРИКЕТИРОВАНИЕ (а. briquetting; н. Brikettierung; ф. agglomeration briquetage; и. briqueteado) -- процесс переработки сырья (в основном минерального) в куски однородного состава и геометрически правильной формы, т.н. брикеты. Брикетирование углей предложено в России в 30-х годах 19 века А. П. Вешняковым, который разработал метод получения брикетов из каменноугольной мелочи и древесного угля, назвав эти брикеты карболеином. В 1858 в Германии пущена первая буроугольная брикетная фабрика, через несколько лет -- каменноугольная фабрика на каменноугольном пеке. Брикетирование рудной мелочи впервые осуществлено в Швеции в 80-х годах 19 века (по патенту Г. Грёндаля). В дореволюционной России рудные брикетные фабрики появились в начале 20 века при многих металлургических заводах (Керченском, Таганрогском, Енакиевском, Кувшиновском и др.).

Брикетирование повышает теплоту сгорания каменноугольной мелочи, антрацитовых штыбов, бурых углей, торфа, улучшает кпд сжигания, транспортабельность, условия хранения и использования этих видов топливного сырья. Кроме того, брикетирование создаёт дополнительные сырьевые ресурсы для производства малодымного и бездымного топлива, а также рудного и нерудного сырья благодаря утилизации отходов различных производств (колошниковая пыль, металлические стружка, окалина, шлаки, отходы промышленности нерудных строительных материалов, ряда химических производств и др.), расширяет сырьевую базу коксования за счёт использования в коксовых шихтах недефицитных марок каменных углей. Мировое производство брикетов свыше 200 млн. т в год, в т.ч. около 40% буроугольных (1980).

В зависимости от свойств исходного сырья брикетирование производится без связующих веществ (молодые бурые угли, торф) при давлении 100-250 МПа и со связующими (каменноугольная и рудная мелочь, антрацитовый штыб и др.) при давлении 20-80 МПа. При брикетировании без связующих веществ происходит постепенное заполнение пустот между частицами, затем уплотняются и деформируются сами частицы, между ними возникают силы молекулярного сцепления. Повышение давления и длительности пребывания материала под ним приводит к снижению величин упругих деформаций и переходу их в пластические, вследствие чего структура брикета упрочняется. Брикетирование молодых бурых углей без связующих (рис. 1) производится для коммунально-бытовых нужд.

Молодые бурые угли (Wp до 60%) дробят до крупности 0-6 мм и сушат в паровых трубчатых сушилках или газовых трубах-сушилках до оптимальной влажности 15-20%. Сушонка (подсушенный уголь) охлаждается до 40-50°С, прессуется (см. Брикетный пресс) под давлением 100-150 МПа в штемпельных прессах, реже при давлении 200-500 МПа в кольцевых прессах, брикеты охлаждаются в охладительных желобах (барабанах) до 40-45°С и отгружаются на склад требований потребителя, со связующими углей для технологических целей (коксование, полукоксование и др.) дополнительно вводятся додрабливание сушонки после первой стадии сушки и повторная сушка (обычно в паровых трубчатых сушилках) для выравнивания влагоразности в углях различных классов с целью повышения их физико-механических свойств. Масса буроугольных брикетов 300-600 г. Технологическая схема производства торфяных брикетов отличается от буроугольной в основном применением иного сушильного оборудования с сохранением последовательности всех операций. Для сушки высоковлажного торфа (Wp 60%) до влажности 15-20% служат пневмопароводяные, парогазовые, пневмогазовые, шахтномельничные (разновидность пневмогазовой) сушилки. Брикеты прессуют на штемпельных прессах под давлением до 100 МПа.

Физико-химические параметры процесса брикетирования со связующими веществами зависят от способа брикетирования, свойств исходного сырья, применяемых связующих, условий упрочнения брикетов, а также от скоростей полимеризации связующих и образования различных цементирующих веществ в структуре брикетов. Брикетирование каменных углей в этом случае (пек, нефтебитумы и др.) включает подготовку каменноугольной мелочи обычно крупностью 0-6 мм, её сушку до влажности 2-4%, дозировку и смешивание с жидким или твёрдым связующим (крупность от 0-1 до 0-3 мм) (рис. 2).

Шихта подаётся в механический паровой смеситель, где при 100-150°С (в зависимости от вида связующего) тщательно пропаривается и перемешивается; охлаждается (~на 20°С) и прессуется в вальцовом брикетном прессе (20-80 МПа); готовые брикеты охлаждаются и складируются. Масса каменноугольных брикетов 30-360 г.

Брикетирование руд и концентратов чёрных и цветных металлов производится по различным технологическим схемам в зависимости от свойств исходного сырья и требований потребителя, со связующими (известь, сульфитно-спиртовая барда, цементы, жидкое стекло и др.) или без связующих. Получило распространение производство рудных брикетов по т.н. методу горячего брикетирования. По этой технологии рудная мелочь нагревается в большинстве случаев в различных аппаратах кипящего слоя до 800-1100°С и брикетируется в закрытых вальцовых прессах (до 100 МПа); готовые брикеты охлаждаются и складируются. Эта технология используется для подготовки сырья к процессам прямого получения железа из руд и утилизации различных металлургических отходов. Брикетируются (в основном со связующими) медные, марганцевые, хромовые, никелевые, молибденовые, цинковые и другие руды и концентраты.

Общие требования к брикетам -- их высокие физико-механические свойства (в т.ч. термо- и водостойкость). По химическому составу к угольным коммунально-бытовым брикетам предъявляются требования, соответствующие качеству исходного сырья в данном угледобывающем районе страны, однако их зольность не должна превышать 20%. Для торфяных брикетов зольность не более 15%, влажность на рабочую массу не более 16%, теплота сгорания 15-20 МДж/кг. Дополнительные требования к рудным брикетам охватывают металлургические и некоторые физические свойства (восстановимость, газопроницаемость, пористость, термомеханическую прочность и др.).

Перспективы развития брикетирования связаны с расширением сырьевой базы коксования путём использования в шихтах повышенных количеств слабоспекающихся, неспекающихся, молодых бурых углей и подготовкой различного металлургического сырья в чёрной и цветной металлургии и в первую очередь для процессов прямого получения железа из руд, производства ряда ферросплавов (силико-марганец, ферросилиций и др.), утилизации различных промышленных отходов и др. Брикетирование повышает экономическую эффективность ряда производств (например, интенсификация ряда процессов в чёрной металлургии связана с увеличением контактной поверхности окислов металлов с углеродом-восстановителем, что обеспечивает более быстрое протекание процессов восстановления и достигается путём совместного брикетирования руд или концентратов с восстановителем). Себестоимость 1 т рудных брикетов примерно на 20-50% ниже себестоимости агломерата и на 10-30% ниже себестоимости окатышей с обжигом. Угольные и торфяные брикеты используют в качестве коммунально-бытового топлива, сырья для получения бездымного топлива и для расширения сырьевой базы коксования.

5.2 Агломерация руды и обжиГ окатышей

Процесс агломерации руды и концентратов заключается в подготовке шихты, состоящей из руд (с размером кусочков менее 6 мм) или же концентрата, коксовой мелочи, флюсовых добавок и возврата, и ее спекании в специальных агломерационных печах. После получения агломерата, его дробят, куски размером 5--40 мм направляют в доменный передел, а более мелкие фракции (возврат) вводят как составную часть шихты при последующей агломерации.

Окомкованию подлежат только концентраты в барабанных или тарельчатых окомковательных машинах. Образующиеся окатыши размером 15--20 мм в последующем подвергают обжигу в специальных обжиговых печах с движущимся подом.

Агломерацию руды и концентратов производят в ленточной агломерационной машине. Она представляет собой (рис. 3) секционный конвейер, состоящий из спекательных тележек, в которые укладывается шихта. Дно тележек выполнено в виде колосниковой решетки, на которую вначале укладывается постель из частиц возврата размером 5 15 мм, а затем -- основная масса шихты.

На верхней рабочей ветви агломерационной машины паллеты проходят над вакуумом-камерами, соединенными с эксгаустером. Это обеспечивает тягу сверху вниз и способствует перемещению фронта спекания шихты в этом же направлении.

Топливом при спекании шихты служит коксовая мелочь (размер кусочков <3 мм), антрацитовый штыб и угольная пыль. Расход топлива в среднем составляет 4--8 % массы шихты.

Функции постели заключаются в предотвращении просыпания шихты через зазоры колосниковой решетки. Процесс агломерации начинается с зажигания шихты продуктами горения газа с температурой 1200--1400°С. Тепло высокотемпературных газов поглощается тонким поверхностным слоем шихты, где вначале происходит испарение влаги и при нагреве до 700 "С начинается горение коксовой мелочи шихты, что приводит к повышению температуры до 1100--1300 "С. После зажигания шихты, которое длится около минуты, зажигательные горелки гасят, и дальнейший процесс спекания шихты поддерживается за счет выделения тепла, образующегося при сгорании кокса.

Газообразные продукты горения под действием вакуума перемещаются вниз, подогревая нижележащий слой шихты. По мере прогрева шихты по высоте до температуры 700 °С начинается горение все более нижних ее слоев. Таким образом, спекание шихты происходит в узком слое по высоте, в котором поглощается почти 5/6 общего кислорода воздуха, расходуемого на спекание шихты. Поэтому ниже слоя горения имеет место недостаток кислорода. Это приводит к тому, что горение кокса в шихте идет очень медленно даже в том случае, когда шихта прогреется выше температуры 700 °С. Перемещение зоны горения по всей высоте слоя шихты в паллетах происходит за 10- 12 мин. Скорость перемещения зоны горения по вертикали (мм/мин) называется скоростью спекания. Этот параметр определяет удельную производительность агломерационной машины, т. е. ее производительность в расчете на 1 м2 площади колосниковой решетки паллет, находящихся над вакуум-камерами.

Холодный воздух, поступающий сверху, проходит через слой готового агломерата и охлаждает его. Нагреваясь при этом, воздух поступает в зону горения. Температура газов в зоне горения достигает 1200--1400 "С, а по мере продвижения вниз через слой шихты понижается и на колосниковой решетке составляет около 50 °С. По мере приближения зоны горения к колосниковой решетке температура над ними постепенно повышается, и после того, как выгорание кокса закончится и в самых нижних слоях шихты, температура в этом районе резко понижается. Это является сигналом окончания процесса спекания.

После выгрузки готового агломерата из паллет его дробят и сортируют по классам крупности. Куски размером 5--40 мм направляют в доменные цеха, для постели отсеивают фракции 5--15 мм, а частицы <5 мм идут в возврат.

Размещено на http://www.allbest.ru/

При окомковании окатышей в шихту добавляют 0,5--1 % бентонита -- высокодисперсной глинистой породы, состоящей в основном из монтмориллонита и бейделлита. Бентонит обладает высокими вяжущими свойствами и его наличие в шихте позволяет значительно увеличить сцепление минеральных частиц при окомковании и тем самым повысить прочность сырых окатышей.

Сушка и обжиг окатышей протекают сравнительно медленно для предотвращения их растрескивания и разрушения. В процессе обжига до температуры 1300--1400°С прочность окатышей возрастает из-за спекания частиц концентрата.

Процесс спекания состоит из нескольких стадий. Вначале происходит округление частиц концентрата и сглаживание рельефа их поверхности. Затем отдельные частицы объединяются путем образования перешейков в месте контактирования. Одновременно с этим происходит уменьшение пористости окатышей. На заключительной стадии спекания объединение частиц перешейками происходит во всем объеме окатышей.

Некоторое упрочнение окатышей происходит в результате окисления соприкасающихся частиц магнетитового концентрата, в результате чего между частицами образуются гематитовые «переходные мостики». При обжиге окатышей на основе гемати-тового концентрата окислительные процессы не происходят и упрочнение окатышей осуществляется только за счет спекания.

В процессе обжига окатышей образуется незначительное количество расплава как внутри, так и на их поверхности. Расплав растворяет в себе часть концентрата и флюса, что способствует уплотнению окатышей и повышению их прочности. Наибольшая прочность окатышей после обжига наблюдается в том случае, когда в них содержится 3--4 % Si02, что способствует образованию связки, представленной стеклом.

Наибольшую ценность имеют металлизованные окатыши, которые приготавливают из магнетитового концентрата с добавкой 10--12% угля или коксовой мелочи. В процессе обжига таких окатышей за счет горения угля или коксовой мелочи удается металлизовать до 30--40 % их объема.

Обжигают окатыши в основном в обжиговых машинах кон вейерного типа. Одна из таких машин представлена на рис. 3. Обжиг ведут за счет тепла, выделяемого при сжигании газа, нефти или антрацитовой пыли, которой опудривают поверхность окатышей.

горная масса порода сушка

Список использованной литературы

Арене В. Ж- Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнология). М., Недра, 1986.

Дмитриев А. П., Гончаров С. А- Термодинамические процессы в горных породах. М., Недра, 1983.

Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. М., Энергоиздат, 1983.

Насонов И. Д., Федюнин В. А., Шуплик М. Н. Технология строительства подземных сооружений. М., Недра, 1983.

Трупак И. Г. Замораживание грунтов при сооружении вертикальных шахтных стволов. М., Недра, 1983.

Филиппов В. А. Технология сушки и термоаэроклассификации углей. М., Недра, 1987.

Шувалов Ю. В., Гсндлер С. Г. Моделирование тепловых процессов. Л., ЛГИ, 1981. Щербань А. Н., Брайчева Н. А., Черняк В. П. Методы расчета температуры вентиляционного воздуха подземных сооружений. Киев, Наукова думка, 1981

Размещено на Allbest.ru