Производство и поставка товара покупателю

       Различают следующие стадии дробления: крупное  – получение кусков размером 1200 мм – 100 мм; среднее дробление –  от 100-350 до 40-60 мм и мелкое дробление  – от 40-60 до 6-25 мм; измельчение –  от 6-25 до 1 мм; тонкое измельчение –  менее 1 мм. Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляет в дробилках, а измельчение – в мельницах.

       Обогащение. Т.к. руды, добываемые из недр земли, часто не удовлетворяют требованиям металлургического производства по содержанию основного металла и вредных примесей, то они нуждаются в обогащении. Обогащение – процесс обработки полезных ископаемых, с целью повышения полезного компонента путем отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого. В результате получают готовый продукт – концентрат, и остаточный продукт – хвосты, бедней чем исходная руда.

       В зависимости от физических и физико-химических свойств минералов, входящих в состав руды, применяют следующие способы  обогащения:

       1. Промывка 

       2. Гравитация

       В соответствии с проектом, как основной вид обогащения применяется метод  магнитной сепарации.

       3. Магнитная сепарация – наиболее распространенный способ обогащения, с целью отделения магнитного минерала (Рисунок 1). Магнитное обогащение железных руд осуществляют методами сухой и мокрой магнитной сепарации, а также комбинированными методами. Для обогащения магнитных железных руд крупностью более 3-6 мм применяют только сухую магнитную сепарацию. Для руд крупностью менее 0,1 мм – только мокрую сепарацию. Магнитное обогащение осуществляется магнитным сепаратором.

       

       Концентрат

       Рисунок   2 – Схема  магнитного сепаратора для обогащения крупных руд

       Для обогащения слабомагнитных руд ограниченное применение находят валковые сепараторы с сильным магнитным полем.

       Дообогащение производится флотацией.

       4.Флотация – способ обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхностей различных минералов. Гидрофобные тела – минералы (в тонкоизмельченном состоянии в водной среде) не смачиваются водой, прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются, т.е. всплывают и флотируют, образуя минерализованную пену. Для повышения эффективности флотации используют флотационные реагенты трех видов: коллекторы – органические вещества, избирательно адсорбирующиеся на поверхности минерала и усиливающие их гидрофобные свойства. Регуляторы – многочисленные реагенты, которые активизируют или подавляют флотацию минералов. Вспениватели – создают обильную минерализованную пену. При прямой флотации пена представляет собой концентрат, при обратной – хвосты. Гидрофильные тела смачиваются водой, не прилипают к воздушному пузырьку и остаются в пульпе. Для флотации используются флотационные машины.

       Усреднение. Неоднородность химического и гранулометрического состава шихты крайне отрицательно влияет на показатели работы доменных печей. Необходимо постоянство железа, так как снижение его содержания приводит к разогреву печи, а повышение – к похолоданию. Поэтому приходится вести плавку с некоторым избытком топлива. Нужно чтобы в шихте отклонения по содержанию железа от среднего его содержания не превышали ±0,3 – 0,5%. А увеличение содержания мелочи в шихте (<3 мм) на 10% приводит к увеличению расхода кокса на 4 – 7%. Усреднение гранулометрического состава шихты решается путем дробления агломерата и отсева мелочи от окускованной шихты, а задача усреднения железорудных материалов по химическому составу – на механизированных складах для усреднения.

       Окускование. Окускование – процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) в кусковые необходимых размеров. Применяют два способа окускования: агломерация; окомкование.

       Агломерация – процесс окускования спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала, с целью получения агломерата. Его проводят на агломерационных фабриках. При агломерации удаляются некоторые вредные примеси (сера, частично мышьяк), разлагаются карбонаты и получается кусковой, пористый, офлюсованный материал. Составляющие агломерационной шихты – железосодержащие материалы (рудный концентрат, руда, колошниковая пыль); возврат (отсеянная мелочь ранее произведенного агломерата); топливо (коксовая мелочь); влага, вводимая для окомкования шихты; известняк для получения офлюсованного агломерата.

       

       Рисунок 3 – Схема агломерационного процесса

       а – начало процесса; б – промежуточный  момент; в – конечный момент; А – агломерат; Ш – шихта.

       Составляющие  шихты из бункеров выдают с помощью  весовых и объемных дозаторов  сначала в смесительный, а затем  в окомковательный барабан. После окомкования, шихту транспортируют к спекательной машине. На колосниковую решетку 1 конвейерной ленты загружают «постель» высотой 30 – 35 мм, состоящую из возврата крупностью 10 – 25 мм. Затем загружают шихту (250 – 350 мм). Под колосниковой решеткой создают разрежение 7 – 10 кПа, в результате чего с поверхности в слой засасывается наружный воздух. Для начала процесса, нагревают верхний слой шихты до 1200-1300^оС, топливо воспламеняется. Горение поддерживается в результате просасывания атмосферного воздуха. Зона горения постепенно продвигается сверху вниз со скоростью 20 – 30 мм/мин. В зоне горения образуется жидкая фаза, которая пропитывает твердые частицы и взаимодействует с ними. Когда пропитанная масса затвердевает, образуется твердый пористый продукт – агломерат. Поры возникают в результате испарения влаги и просасывания воздуха. Годный агломерат конвейером транспортируют в доменный цех, а мелочь в бункер возврата. Выход годного агломерата из шихты не превышает 70 – 80%.

       Окомкование – процесс окускования тонкоизмельченных железорудных концентратов (менее 0,07 мм). Процесс производства окатышей состоит из двух стадий:

       - получение сырых (мокрых) окатышей;

       - упрочнение окатышей (подсушка при  300 – 600 и обжиг при 1200 – 1350^оС).

       Исходную  шихту: возврат, концентрат и известняк  загружают в бункеры, откуда она  при помощи дозаторов поступает в смесительный барабан, а затем в гранулятор (окомкователь). Получаем шарики диаметром 10 – 20 мм, которые затем попадают на обжиговую машину. После чего, охлаждаются в зоне охлаждения подаваемым воздухом и разгружаются на грохот. Фракцию > 5 мм отправляют для доменной плавки, остальное является возвратом.

 

       

       1.2 Доменное производство

       Доменный  процесс реализуется в печах  шахтного типа и предназначен для  получения чугуна из железорудного  сырья. Шихтой доменной плавки является железная руда, топливом служит кокс, который  получают методом нагрева коксующегося угля без доступа воздуха.

       Доменный  процесс реализуется в печах  шахтного типа и предназначен для  получения чугуна из железорудного  сырья. Шихтой доменной плавки является железная руда с содержанием железа свыше 60%, агломерат, железорудные окатыши. Топливом служит кокс. Для реализации процесса горения кокса в доменной печи используют дутье.

       Загрузка  шихты и распределение  материалов на колошнике

       Шихту загружают в печь отдельными порциями — колошами. Рудную часть колоши можно загружать отдельно или  одновременно с коксом. Величину колоши и способ ее загрузки выбирают так, чтобы распределение газов в печи было наилучшим.

       В настоящее время основным железорудным материалом является агломерат, слой которого менее газопроницаем, чем слой кокса. Поэтому целесообразно, чтобы слой агломерата у стен был толще, чем в центре печи, а слой кокса — наоборот. Загрузка шихты с конуса и способность кокса располагаться в печи с меньшим углом откоса, чем угол откоса агломерата или руды, обеспечивают это требование.

         
 
 
 
 

         Рисунок 4 - распределение материалов на колошнике при загрузке их конусным аппаратом. 

       Рисунок 5 - Общий вид доменной печи

       

       

       1 – летка для выпуска чугуна; 

       2 – фурменное устройство для  подачи комбинированного дутья;

       3 – цилиндрическая часть колошника  с защитными плитами;

       4 – большой конус колошника;

       5 – малый конус колошника;

       6 – устройство для вращения  приёмной воронки;

       7 – приёмная воронка;

       8 – скип;

       9 – наклонный мост;

       10 – межконусное пространство;

       11 – летка для выпуска шлака;

       12 – площадка. 

       Всё доменное производство в рамках металлургического  комбината сосредоточено в доменном цехе, поперечный разрез которого представлен на рисунке.

       

 
 

       Рисунок 6 - Поперечный разрез доменного цеха

       1 – доменная печь;

       2 – скиповый подъёмник;

       3 – галерея коксового трансферкара;

       4 – перегрузочный вагон;

       5 – бункерная эстакада;

       6 – рудный перегружатель;

       7 – штабель железорудной шихты;

       8 – вагоноопрокидыватель;

       9 – приёмная траншея;

       10 – вагон – весы;

       11 – скиповая яма;

       12 – скип.  

       В настоящее время осуществляют подачу шихты на колошник не скипами, а транспортером  с применением засыпных аппаратов новых типов с большими возможностями регулирования газового потока перераспределением шихты по радиусу колошника.

       Чтобы судить о газопроницаемости шихты  в доменной печи и о том, насколько  хорошо протекают теплообменные и химические процессы между шихтой и газами, желательно иметь данные о температуре и составе газа по сечению.

       Нагрев  шихты, удаление влаги  и разложение углекислых соединений

       Шихта, загружаемая в доменную печь, содержит гигроскопическую влагу, а иногда гидратную влагу и карбонаты. Гигроскопическая влага легко испаряется на колошнике, и для ее удаления не требуется дополнительного тепла, так как температура колошниковых газов выше температуры испарения влаги.

       Если  в шихте находятся карбонаты  СаСО₃, MgCO₃, FeC0₃ и MnCO_3, то они будут разлагаться по эндотермической реакции

       МеСОа = МеО + СО₂.

       Разложение  СаСО₃ в доменной печи интенсивно протекает при температуре около 990 °С, разложение же крупных кусков заканчивается при еще более высокой температуре. Это приводит к затрате тепла в таких зонах печи, в которых должен интенсивно протекать процесс восстановления железа. Кроме того, обычно, процесс разложения известняка распространяется в зоны с высокой температурой, поэтому в эндотермической реакции С0₂ + С = 2СО неизбежно расходуется углерод, приход тепла в нижние зоны печи уменьшается и израсходованный по этой реакции углерод не достигает фурм.

       В последнее время стали применять  офлюсованный агломерат, что исключает  подачу карбонатов в доменную печь. Офлюсованный агломерат лучше восстанавливается по сравнению с обычным агломератом, и при его применении заметно улучшаются условия шлакообразования. В конечном итоге, применение офлюсованного агломерата приводит к заметному снижению расхода кокса.

       Восстановление  окислов железа

       В соответствии с основными закономерностями процесса восстановления окислов железа, выявленными акад. А. А. Байковым, высший окисел железа Fe₂O₃ превращается в железо последовательно через промежуточные окислы.

       Восстановителями  окислов железа в доменной печи служат углерод, окись углерода и водород. Восстановление углеродом принято называть прямым восстановлением, а газами — косвенным.

       Прямое  восстановление понимают шире, чем, непосредственное взаимодействие углерода кокса с окислами. Фактически процесс связан с газовой фазой и состоит из двух стадий: косвенного восстановления и реакции взаимодействия СО₂ с углеродом:

       МеО + СО = Me + СО₂; СО₂ + С = 2СО.