Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Влияние различных факторов на процесс агломерации

Качество готового агломерата зависит как от исходного сырья, так и от условий спеканий, т. е. от температурно-временных параметров процесса, на которые существенное влияние оказывают такие факто­ры, как величина расхода воздуха, фракционный состав шихты, соде^ жание в ней твердого топлива и возврата и т. п. Рассмотрим влияния на процесс агломерации основных из них.

Расход воздуха зависит как от аэродинамического сопротивленрч слоя шихты, меняющегося по мере спекания агломерата, так и от разрежения в вакуум-камерах. Наиболее низкой газопроницаемостью обладает зона плавления, а сама шихта под действием вакуума дает усадку, что также приводит к ухудшению ее газопроницаемости. В то же время образование и дальнейший рост высоты слоя пористого го­тового агломерата способствуют увеличению газе проницаемости слоя и, начиная с некоторого момента времени после начала процесса, этот фактор является доминирующим.

Увеличение расхода воздуха при неизменном содержании в ших­те топлива ведет к возрастанию скорости перемещения горячей зоны, причем абсолютный уровень максимальных температур на всех гори­зонтах слоя снижается (рис. 15.5). В свою очередь, это ведет к ухуд­шению качества агломерата, и при повышенных расходах воздуха сле­дует повышать расход топлива.

Расход топлива влияет не только на температурно-временные условия агломерации, но и на металлургические свойства агломера­та. При малых расходах топлива (<1,5% С) движение высокотемпе­ратурной зоны вниз после зажигания сопровождается довольно рез­ким снижением температуры (рис. 15.6, а). С увеличением содержания углерода в шихте крутизна спада температурных максимумов умень­шается (рис. 15.6, б), а при некотором содержании углерода кривая Т_mаx = /(<) имеет максимум (рис. 15.6, в). На верхних горизонтах слоя снижение температурных максимумов определяется тем, что по­нижение уровня температуры вследствие расширения горячей зоны не компенсируется выделением теплоты при сгорании топлива. На ниж­них горизонтах накопление теплоты вследствие регенерации при определенном слжержания топлива начинает превышать потери тепла в смежные слои и имеет место увеличение максимальной температуры.

Рис.15.6. Влияние содержания углерода, % (а – 0; б – 1,5; в – 2,5) на изменение температуры шихты во время на разных горизонтах слоя, мм 1 – 0; 2 – 100; 3 - 200

По данным Е. Ф. Вегмана максимальные температуры в зоне го­рения имеют место при содержании в шихте 10-15% С (рис. 15.7). Снижение температуры при дальнейшем росте содержания углеро­да обусловлено большими затратами теплоты на эндотермические ре­акции восстановления оксидов железа. При содержании в шихте >7-8% С начинается металлизация агломерата, достигающая 60-80% при 30% С.

Рис. 15.7. Влияние содержания топлива

на максимальную температуру в слое,

степень металлизации и время спекания

агломерата

Большое влияние на качество агломерата оказывает распределе­ние твердого топлива по высоте слоя. При равномерном распределе­нии топлива на верхних горизонтах слоя ощущается нехватка тепло­ты, в то время как в нижней части спекаемого слоя картина обратная. В верхней части слоя готовый агломерат содержит много включений шихтовых материалов, характеризующихся пониженной прочностью. Значительная часть верхней зоны пирога после первичного дробления и грохочения переходит в возврат. Избыток теплоты в нижней части приводит к излишнему переоплавле­нию агломерата, перерасходу топли­ва, снижению восстановимости про­дукта.

Выходом из этого положения мо­жет быть использование двух- (или более) слойной загрузки, при которой содержание углерода в нижней части слоя уменьшают до требуемого уров­ня. Однако техническая реализация этого способа встречает значительные трудности. В связи с этим наиболее доступным является метод комбинированного нагрева, при котором нижняя часть слоя также со­держит необходимое количество топлива, а недостаток теплоты в верх­ней части компенсируется дополнительным нагревом и просасыванием через слой шихты продуктов сгорания газообразного или жидкого топ­лива.

Фракционный состав шихты существенно влияет как на газодина­мику, так и на теплообмен в слое. Уменьшение размера частиц шихты ведет к снижению газопроницаемости слоя, уменьшению (при неизмен­ном вакууме) количества просасываемого воздуха и в соответствии с формулой (15.6) к снижению вертикальной скорости спекания. Кроме того, уменьшение размеров частиц "увеличивает насыпную плотность и, следовательно, объемную теплоемкость шихты С_ш, _v, что также ве­дет к снижению вертикальной скорости спекания, т. е. производитель­ности установки. Чем мельче частицы слоя, тем меньше их массив­ность и выше удельная поверхность. Газообразный теплоноситель ин­тенсивно отдает тепло, нагревая материал до высоких температур на всех горизонтах слоя (рис.15.8,a). Чем крупнее частицы, тем быстрее нагревается их поверхность (больше Вi), и воспринимаемый от газа тепловой поток уменьшается. В результате крупные частицы прогре­ваются хуже, а температура газа повышается (рис. 15.8, б).

Количество возврата в шихте неоднозначно влияет на процесс агломерации. С одной стороны, возврат улучшает газопроницаемость шихты-.и, следовательно, увеличивает расход просасываемого возду­ха и вертикальную скорость спекания. С другой стороны, — снижает производительность установки, уменьшая выход годного агломерата. Зависимость производительности установки от содержания возврата в шихте носит экстремальный характер (рис. 15.9). Ввод возврата в шихту оказывает влияние и на качество агломерата. Содержание углерода в возврате редко превышает 0,5%, и возврат всегда являет­ся потребителем теплоты. При 25% возврата в шихте затраты тепла на его нагрев составляют лишь 7-8% от общего расхода теплоты, а поскольку в нем уже в готовом виде содержатся легкоплавкие соеди­нения, эвтектики, активизирующие процессы размягчения, смачива­ния и растворения шихты первичным расплавом, то до определенного предела возврат способствует улучшению качества агломерата. Од­нако при достаточно большом содержании возврата в шихте затраты теплоты на его нагрев таковы, что начинают влиять на температур­ный уровень процесса, ухудшая качество агломерата (см. рис. 15.9). В связи с этим, работая с максимальной производительностью (точка А), получили агломерат пониженного качества (точка В). Для полу­чения высококачественного агломерата (точка С) необходимо снизить производительность установки (точка О). Обычно доля возврата на аглофабриках составляет 15-30%.

Рис. 15.8. Влияние крупности частиц, мм

(а — 3-5; б — 5-8) на изменение температуры шихты во времени на разных

горизонтах слоя, мм: 1 — 0; 2— 100; 3 — 200

Рис. 15.9. Влияние содержания возврата в шихте на производительность установки и качество агломерата