Документ. Магнитное обогащение
 Скачать 82.44 Kb.
|
|
На чем основан процесс фильтрации? Дайте определение понятиям осадок, фильтрат Объясните схему процесса фильтрации Какие виды оборудования по фильтрации Вы знаете? Из каких основных частей состоит барабанный вакуум-фильтр? Как происходит процесс фильтрации на барабанных фильтрах? Из каких основных частей состоит дисковый вакуум-фильтр? Расскажите принцип работы ленточного вакуум- фильтра Для каких целей предназначены фильтр-прессы? Расскажите принцип работы камерного фильр-пресса Что такое центрифугирование? Из каких основных частей состоит барабанная сушилка? Лекция №18 Тема: Окускование полезных ископаемых Назначение и классификация процессов окускования. Агломерация. Окомкование. Брикетирование. Основные термины: окускование, агломерация, окомкование, брикетирование, агломерат, эксгаустер, термический процесс, гигроскопическая влага, барабанный окомкователь, чашевый окомкователь, пресс-форма, вальцовой пресс 18.1. Назначение и классификация процессов окускования Окускованием называют процессы переработки мелких классов полезных ископаемых и концентратов в куски (или гранулы, комки) с целью подготовки их к дальнейшему более эффективному использованию. Операция окускования позволяет рационально использовать естественные пылевые руды, концентраты, а также некоторые шламистые отходы горно-обогатительных и металлургических производств. К процессам окускования относятся агломерация, окомкование и брикетирование. 18.2. Агломерация Агломерация -это процесс термохимического окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли путем их спекания при нагреве. Основной областью применения агломерации является окускование железорудных концентратов с целью получения агломерата заданного химического состава и металлургических свойств, как-то: прочность, пористость и восстановимость, низкое содержание вредных примесей, оптимальная основность (СаО : Si02). Производство агломерата включает большое количество разнообразных операций, которые можно свести к следующей принципиальной схеме: подготовка компоненто в и шихты к агломерации -собственно процесс агломерации -обработка спека с целью получения агломерата заданных свойств. Подготовка материалов к агломерации заключается в расчете и составлении агломерационной шихты (смеси) с целью получения агломерата заданного химико-минерального состава. Основным компонентом агломерационной шихты является рудная часть (концентрат) – 40-50 %. Обязательные компоненты шихты: топливо (мелкий кокс или антрацит)) – 4-6 % возврат (мелкий агломерат) – 20-80 %, влага – 6-9 %. Для интенсификации процесса и получения афлюсованного агломерата дополнительно в шихту можно вводить известняк, известь, доломит, мел и другие добавки. Все компоненты шихты должны отвечать определенным требованиям по гранулометрическому составу. Крупность рудной части – не более 8-6 мм, топлива и известняка – не более 8 мм. Шихту перед спеканием подвергают тщательному перемешиванию, увлажнению и окомкованию во вращающихся барабанах. Собственно процесс агломерации железных руд и концентратов осуществляют, как правило, в агломерационных машинах конвейерного типа, которые представляют собой конвейер, состоящий из отдельных тележек, перемещаемых по замкнутым направляющим. Схема агломерационного процесса показана на рис. 18.1. На колосниковую решетку установки 1 (например, на тележку аломерационной машины) загружают постель 2. После укладки постели загружают шихту слоем 250—300 мм. Рис.18.1. Схема процесса агломерации: 1-колосниковая решетка: 2-постель; 3-зона переувлажнения; 4-зона сушки; 5-зона нагрева шихты; 6-зона горения; 7-зона готового агломерата Под колосниковой решеткой эксгаустером создается разрежение порядка 7—10 кПа, в результате чего с поверхности в слой засасывается наружный воздух. После включения эксгаустера зажигают верхний слой шихты; осуществляется это просасыванием раскаленных до 1473—1513 К продуктов горения, образующихся при сгорании смеси доменного и коксового газов в горелке (или зажигательном горне). Продукты горения газа отдают тепло верхнему слою шихты, удаляя из него влагу, и создают условия для начала горения топлива шихты. Горение поддерживается воздухом, просасываемым из атмосферы. Зона горения 6 постепенно перемещается сверху вниз (до колосников) со скоростью 10—40 мм/мин. При перемещении зоны горения до постели процесс спекания заканчивается. Процесс длится 7-15 мин. Особенностью агломерационного процесса является то, что в каждый данный момент горение происходит только в узком слое шихты (не более 40 мм). Ниже зоны горения находится шихта, в которой частицы горючего не могут гореть из-за низкой температуры, недостаточной для воспламенения (менее 973 К), и малого содержания кислорода в просасываемом газе. В зоне горения топлива (коксика) протекают процессы пе-рекристаллизации минералов. Физико-химические свойства агломерата определяются температурой в этой зоне. Выше зоны горения находится готовый агломерат 7, через который просасывается воздух. Охлаждая агломерат, воздух нагревается. Тепло воздуха используется в нижележащей зоне горения топлива, где температура достигает 1673—1873 К. Зона готового агломерата 7 характеризуется законченным термическим процессом. В этой зоне имеет место частичное окисление кислородом воздуха железорудных материалов готового агломерата -переход части магнетита в гематит. За зоной горения следует зона нагрева шихты 5, в которой протекают процессы разложения карбонатов, гидратов, а также восстановительные процессы. Хотя в целом агломерационный процесс проводится с избытком воздуха, для микрообъемов, содержащих горящие частицы топлива, характерна восстановительная атмосфера. В зоне сушки 4 испаряется гигроскопическая влага шихты. При высыхании комочки шихты, частично рассыпаясь, уплотняют ее. По этой причине зона сушки представляет наибольшее сопротивление прохождению газов через шихту. Зона переувлажнения 3, лежащая над зоной постели, характеризуется повышенной влажностью. Переувлажнение происходит вследствие конденсации водяных паров, отходящих газов при их соприкосновении с более холодной частью шихты. Постель прямого участия в процессе агломерации не принимает. Она предохраняет колосниковую решетку от воздействия высоких температур, предотвращает просыпание шихты через зазоры, облегчает сход агломерата с решетки после окончания процесса. Деление на зоны процесса спекания принято условно, так как в действительности он протекает непрерывно. Температура газов, отсасываемых эксгаустером, в течение длительного времени составляет 323—333 К и только в последние минуты процесса повышается до 473—573 К. Агломерационный процесс является высокоэкономичным, так как обеспечивается почти полное использование тепла отходящих газов и значительной части тепла готового продукта. В результате спекания получают спек. Предварительно охлажденный спек дробят и направляют на грохочение для отделения горячего возврата (класс 0—8 мм). Агломерат крупностью более 8 мм поступает на охлаждение и далее на грохочение. После грохочения агломерат классов +50 и -50 +13 мм направляется в доменный цех, а класс -13 +8 мм -для использования в качестве постели на агломерационной машине. 18.3. Окомкование Окомкование – это процесс окускования увлажненных тонкоизмельченных материалов (60—80 % -0,044 мм), основанный на способности их при перекатывании образовывать гранулы сферической формы (окатыши) без применения непосредственного давления. Принцип окомкования тонкоизмельченных рудных концентратов заключается в том, что при взаимодействии с водой тонкие гидрофильные частицы концентрата ( = 0,074 мм) образуют отдельные агрегаты -«зародышевые комочки», на которые при движении материала во вращающейся поверхности аппаратов для окомкования накатываются влажные частицы, образуя сферические окатыши. Под действием давления, возникающего в точке контакта окатышей с плоскостью вращения аппаратов, происходит их уплотнение с образованием однородной структуры. Процесс получения окатышей из концентратов включает три основные стадии: подготовку компонентов шихты для окомкования; получение сырых окатышей; упрочняющий обжиг. Исходными компонентами окомкования являются концентрат, мелкая руда, известняк, связующие добавки, твердое или газообразное топливо. Предварительная подготовка к окомкованию состоит в усреднении, а при необходимости -доизмельчении концентрата, измельчении флюсующих и связующих добавок (бентонита, известняка и др.). Применение упрочняющих (связующих) добавок в практике окомкования является обязательным для повышения прочности сырых окатышей. Шихту перед окомкованием смешивают в роторных или шнековых смесителях. Окомкование осуществляется в барабанных или чашевых окомкователях. Барабанный окомкователь (рис. 18.2) представляет собой вращающийся барабан 2, внутри которого имеется скребковое устройство 6 или вращающаяся фреза для очистки гарнисажа. Исходный материал подается во внутрь барабана загрузочным конвейером 1. Окатыши из барабана разгружаются на грохот 3 для отделения мелочи. Мелочь системой конвейеров 4 возвращается в окомкователь, а готовые товарные окатыши конвейером 5 подаются на обжиг в специальные печи. Рис. 18.2. Барабанный окомкователь: 1 -загрузочный конвейер; 2 -окомкователь; 3 -грохот для отделения мелочи; 4 -система конвейеров для возврата мелочи в окомкователь; 5 -конвейер для транспортировки окатышей на обжиг; 6 -скребковое устройство или вращающаяся фреза для очистки гарнисажа Чашевый (тарельчатый) окомкователь (рис. 18.3) представляет собой вращающуюся чашу в виде диска с бортом по окружности, установленную под углом 40—60 % к горизонту. Окатывание материала происходит на днище чаши. Под действием сил слипания материал комкуется, образующиеся окатыши поднимаются на некоторую высоту и, скатываясь вниз, увеличиваются в размерах. Конечная крупность окатышей составляет 10—16 мм. Сырые окатыши должны быть достаточно прочными для возможности транспортирования их от окомкователей до обжигающих агрегатов. Окатыши считаются годными, если они не разрушаются после 5—6 сбрасываний с высоты 300 мм. Рис.18.3. Чашевый окомкователь: 1-чаша; 2-установка скребков; 3-привод чаши; 4-механизм регулирования угла наклона; 5-опора; 6-копир; 7-конечный выключатель Окатыши не должны растрескиваться в процессе их упрочняющего обжига. Для улучшения свойств сирых окатышей в концентрат вводят добавки: бентонит, повышающий сопротивление раздавливанию и растрескиванию при быстрой подсушке, известняк, который служит флюсом и увеличивает сопротивление окатышей удару при перегрузках и раздавливанию при подсушке. Бентонит представляет собой высокодисперсную глину, способную образовывать гели с очень развитой поверхностью. Упрочняющий обжиг окатышей производится после сушки и заключается в постепенном разогреве их горновыми газами до температуры 1250—1300 °С. Упрочнение окатышей из магнетитовых концентратов происходит благодаря окислению магнетита в гематит и последующей рекристаллизации частиц гематита, твердофазного спекания отдельных зерен концентрата и частичного образования шлаковой связки при размягчении пустой породы. Окатыши из гематитовых концентратов упрочняются только благодаря трем последним составляющим процессам, не связанным с окислением. Обжиг окатышей производится в шахтных печах различного типа, на конвейерных машинах, комбинированных установках, включающих движущуюся колосниковую решетку и барабанную вращающуюся печь. Охлаждение окатышей осуществляется, как правило, в этих же агрегатах. Прочность обожженных окатышей из концентратов различных типов находится в пределах 200—350 кг/окатыш. Обожженные окатыши, получаемые из тонкоизмельченных концентратов благодаря высокой степени окисления и пористости, обладают хорошей восстановимостью, высокой прочностью, однородностью по крупности и химическому составу и имеют повышенное содержание железа. Их можно складировать, перегружать и транспортировать без образования заметных количеств мелочи. Для повышения технико-экономических показателей использования окатышей в доменном производстве осуществляют их металлизацию с целью восстановления оксидов железа до металла при температуре 1493—1620 К. Способы получения металлизированных окатышей различаются составом шихты, способами обжига и применяемым оборудованием. Основным объектом окомкования являются тонкоизмельченные железорудные концентраты. Крупность концентратов, получаемых на ряде горно-обогатительных предприятий, перерабатывающих бедные железные руды, изменяется от 95 % класса -74 мкм до 95 % класса -44 мкм, что затрудняет окускование их методом агломерации и приводит к большим потерям металла при транспортировании и сушке концентрата. 18.4. Брикетирование Брикетирование -это процесс окускования порошкообразного, мелкого материала в замкнутом пространстве под воздействием механических усилий (давления). Принцип брикетирования мелких материалов заключается в том, что брикетный пресс сжимает исходный материал в пресс- форме, в результате чего мелкие частицы объединяются в крупные агрегаты-брикеты, форма которых определяется конфигурацией пресс-формы. В зависимости от способа связывания частиц в брикет различают брикетирование без связующих и с добавлением связующих веществ (известь, глина, гипс, коксующийся уголь, гудрон и т.д.). В первом случае частицы объединяются под действием молекулярных сил сцепления, возникающих при прессовании. При брикетировании со связующими веществами сцепление частиц в брикетах осуществляется благодаря склеивающей способности добавок. Процесс брикетирования включает подготовительные операции, прессование и упрочнение сырых брикетов. К подготовительным операциям относятся дробление, измельчение, грохочение, сушка, обжиг и смешивание со связующим веществом. Для собственно брикетирования применяют штемпельные, вальцовые кольцевые и револьверные прессы. По величине удельного давления прессования различают брикетные прессы низкого и среднего (20—100 Мпа), высокого (100—150 Мпа) и сверхвысокого давления (200—500 Мпа). К первой группе относятся вальцовые, столовые и ротационные прессы, ко второй – штемпельные, к третьей -кольцевые. Вальцовые прессы (рис. 18.4) предназначены для брикетирования руд и каменных углей со связующими и развивают давление до 20—25 Мпа. Рис. 18.4. Схема прессования брикетной шихты в вальцовом прессе: I -брикетная шихта; 2 -брикет; 3 -прессующие вальцы; D -диаметр вальцов; D0 -условный диаметр окружности, на которой располагаются ячейки; Р -сила нажатия вальцов; -угол направления распорных усилий между вальцами Брикетная шихта поступает на прессующие вальцы из распределительной чаши, в дне которой имеются два прямоугольных отверстия над вальцами, куда шихта направляется вращающейся в чаше лопастью. В желобе, по которому поступает шихта на вальцы, установлен щиток, перемещающийся по вертикали, для регулирования подачи шихты Производительность, т/ч, вальцового пресса определяется по формуле Q=0,006mBn, (18.1) Где m -масса брикета, г; В -число ячеек на одном бандаже; n -частота вращения вальцов, с-1. По рудному сырью на вальцовых прессах достигнута производительность до 100 т/ч. Объектами брикетирования являются угли, мелкие руды и концентраты цветных и черных металлов в тех случаях, когда непригодны агломерация и окомкование. Брикетирование бурых углей осуществляют без связующих. Угли дробят до крупности 0—6 мм, сушат в паровых трубчатых или газовых трубах-сушилках до влажности 15—20 % и прессуют под давлением 100—150 Мпа в штемпельных прессах. К буроугольным и угольным брикетам предъявляется ряд требований. Прежде всего они должны быть влагостойкими и термостойкими, что характеризует их способность не разрушаться до полного сгорания. По внешнему виду брикеты должны иметь определенную форму, массу, размер и гладкую глянцевую поверхность, свидетельствующую об оптимальной влажности высушенного продукта и оптимальных условиях его прессования. Буроугольные брикеты для коксования и полукоксования должны обладать повышенной механической прочностью, термо- и влагоустойчивостью, сопротивлением сжатию не менее 20 Мпа, влагоемкостью (при погружении на 24 ч в дистиллированную воду) не более 4 % начальной массы брикета. Брикеты, изготавливаемые со связующим веществом, не должны слипаться при хранении их в течение 3 ч в термостате при температуре 338 К под давлением, соответствующим давлению на нижние их слои в железнодорожных вагонах. В товарных брикетах, отправляемых потребителю, должно содержаться не более 10 % мелочи размером 0—25 мм. Технологическая схема получения буроугольных брикетов (рис. 18.5) определяется физико-механическими свойствами перерабатываемого угля, его гранулометрическим составом и требованиями к качеству брикетов. Рис. 18.5. Технологическая схема получения буроугольных брикетов Исходный уголь влажностью 55—-56 % после грохочения и дробления до 6 мм поступает в барабанную паровую сушилку, где высушивается до влажности 18—20 %. Для сушки бурого угля применяют барабанные паровые и газовые трубы-сушилки; в качестве теплоносителя в первых используется перегретый пар, во вторых -топочные газы. Угольную мелочь перед прессованием охлаждают до 313-323 К и брикетируют в специальных прессах под давлением 98—118 Мпа. Для брикетирования бурых углей в промышленности наибольшее распространение получили штемпельные прессы, являющиеся машинами периодического действия с открытым матричным каналом. Контрольные вопросы 1. Что такое окускование? 2. На какие виды делится процесс окускования? 3. Дайте определение понятию процесса агломерации? 4. Из каких операции состоит производство агломерата? 5. Объясните схему агломерационного процесса 6. Что такое окомкование? 7. Из каких основных стадии состоит процесс окомкования? 8. Расскажите принцип работы барабанного окомкователя 9. Как происходит процесс окомкования в чашевом окомкователе? 10. Что представляет собой процесс брикетирования? 11. Как осущестляется процесс брикетирования? 12. Какие требования предъявляются к брикетам? |