Обогащение железных руд

Таким образом, для улучшения процесса окомкования необходимо: а) применять  материалы, хорошо смачиваемые водой; б) вводить в состав шихты тонкоизмельченные  материалы; в) создавать в окомковательном  устройстве оптимальную влажность; г) вводить в шихту коллоидные добавки или применять руды с  глинистой пустой породой; д) увеличивать  длину окомковательного барабана.

 

3 Влияние  основности на прочностные характеристики  агломерата 

 

Минералогический  состав агломерата в значительной степени  влияет на его металлургические свойства. Определяется он не только составом шихты, но и процессом спекания: при одинаковом ее химическом составе изменение параметров процесса приводит к образованию совершенно разного по минералогическому составу агломерата. Важнейшей характеристикой шихты является ее основность, а главным технологическим параметром процесса – расход топлива.

Изменение основности агломерата приводит к резкому  изменению его минералогического  состава – повышается массовая доля ферритов и силикатов кальция, снижается  доля гематита, магнетита и вюстита.

 

1 – магнетит в вюстит; 2 – ферриты кальция; 3 – силикаты кальция; 4 – стекловидные фазы; 5 – гематит;   6 – фаялит  и  железокальциевые  оливины

 

Рисунок 3.1 – Изменение минералогического состава агломерата при изменении его основности (А, Б – области основности агломератов соответственно для доменного и сталеплавильного производства)

 

На рисунке 3.1 схематически показаны эти изменения для агломератов, спеченных при нормальном (4–6%) количестве топлива в шихте. Из рисунка видно, что с повышением основности агломерата количество магнетита и гематита снижается из-за обеднения шихты и связывания гематита известью в ферриты кальция. Силикаты кальция начинают образовываться при основности агломерата около 0,5, затем их содержание непрерывно возрастает до 20–30% в зависимости от состава пустой породы. Естественно, что большие количества кремнезема в пустой породе увеличивают массовую долю силикатов кальция в структуре агломерата.

Образование фаялита и других железокальциевых оливинов по мере повышения основности агломерата замедляется и при основности около 2,5 они исчезают, так как кремнезем связывается в силикаты кальция.

Наконец, ферриты кальция начинают появляться при основности агломерата около 1,5, затем их образование непрерывно увеличивается и при основности около 5,0 их может быть в агломерате 20–40%. Ферриты кальция, содержащиеся в жидких фазах, при спекании низкоосновных  агломератов реагируют с частицами  руды, содержащийся в них гематит  восстанавливается и они превращаются в железокальциевые оливины. Повышение  основности агломерата до 1,0–1,5 приводит к увеличению количества стекловидных фаз в структуре агломерата. С  дальнейшим ростом основности их количество уменьшается и при основности 3,0 стекловидные фазы в структуре  агломерата полностью исчезают. Объясняется  это тем, что возрастающее содержание извести вызывает указанные изменения  кристаллизационной способности расплава. Это имеет важное практическое значение, так как наличие стекловидных фаз снижает прочность агломерата. Поэтому при основностях агломератов, необходимых для доменного производства, прочность агломерата наиболее низкая. Важным является и то, что наиболее прочным минералом, кроме гематита и магнетита, является феррит кальция, но он в доменных агломератах, почти отсутствует, а в агломератах для сталеплавильного производства его содержание высоко.

 

4 Расчет агломерационной шихты и состава агломерата

4.1 Исходные  данные:

аглоруда  Михайловская – 5%

бакальский  сидерит – 11%

руда Михайловская – 14%

концентрат  Михайловский – 70%.

Заданная  основность 1,10. Химический состав шихтовых материалов представлен в таблице 1.

4.2 Условные  обозначения, метод расчета

Расчет состава агломерата представлен  в таблице 2.

В = CaO / SiO₂ - основность

М_р = - масса руды кг/т

М_р.е.в. =

М_р.c. = ,

где М _р.е.в. – масса руды естественной влажности

      М _р.с. – масса сухой руды

      W_e.р. – естественная влажность руды

М_пр = – масса прокаленной руды,

где п.п.п. – потери при прокаливании

М_изв.c. = ,

где М _{изв.е.в.} – масса известняка естественной влажности

      М _изв.с. – масса сухого известняка

      W_e.изв. – естественная влажность известняка

М_пр = – масса прокаленного известняка

М_доб.c. = ,

где М _{доб.е.в.} – масса добавок естественной влажности

      М _доб.с. – масса сухих добавок

      W_e.доб. – естественная влажность добавок

М_пр = – масса прокаленных добавок

М_к.c. =

где М _{доб.е.в.} – масса кокса естественной влажности

      М_к.с. – масса сухого кокса

      W_e.к. – естественная влажность кокса

М_пр = – масса прокаленного кокса

 

Химический  состав компонентов руды, известняка, добавок, кокса 

Fe = ; SiO₂ = ; Al₂O₃ = ; CaO = ;

MgO = ; TiO₂ = ; MnO = ; P = ;

S =

М_р.с – масса сухой руды (сидерит, руда, концентрат)

 

Fe = ; SiO₂ = ; Al₂O₃ = ;

CaO = ; MgO = ; MnO = ;

P = ; S =

М _изв.с – масса сухого известняка

 

Fe = ; SiO₂ = ; Al₂O₃ = ;

CaO = ; MgO = ; TiO₂ = ;

MnO = ; P = ; S =

М_р.с – масса сухих добавок

 

Fe = ; SiO₂ = ; Al₂O₃ = ; CaO = ; 

MgO = ; MnO = ; P = ; S =

М_р.с – масса сухого кокса

Fe_р, Fe_изв, Fe_доб, Fe_к - содержание Fe в руде, известняке, коксе, добавках

SiO_2р, SiO_{2 изв}, SiO_2к, SiO_{2 доб} - содержание  SiO₂ в руде, коксе, известняке, добавках

Al₂O_{3 р}, Al₂O_{3 изв}, Al₂O_{3 к}, Al₂O_{3 доб} - содержание Al₂O₃ в коксе, известняке, руде, добавках

CaO_р, CaO_изв, CaO_доб, CaO_к - содержание CaO в коксе, известняке, руде, добавках

MgO_р, MgO_изв, MgO_доб, MgO_к - содержание MgO  в коксе, известняке, руде, добавках

 TiO_{2 р}, TiO_{2 доб} – содержание TiO₂ в руде, добавках

 MnO_р, MnO_р, MnO_р, MnO_р - содержание MnO в коксе, известняке, руде, добавках

 P_р, P_изв, P_доб, P_к - содержание Р в коксе, известняке, руде, добавках

S_р, S_изв, S_доб, S_к – содержание S в коксе, известняке, руде, добавках

М_ш = Ʃ(М_р + М_изв + М_доб + М_к) – масса шихты, кг/т

М_ш.с. = Ʃ(М_р.с. + М_изв.с. + М_доб.с. + М_к.с.) – масса сухой шихты

М_ш.пр. = Ʃ(М_р.пр. + М_изв.пр. + М_доб.пр. + М_к.пр.) – масса прокаленной шихты  

Fe_ш = Ʃ(Fe_р + Fe_изв + Fe_доб + Fe_к) - содержание Fe в шихте

SiO_2ш = Ʃ(SiO_2р + SiO_{2 изв} + SiO_2к + SiO_{2 доб}) - содержание SiO₂ в шихте

Al₂O_{3 ш} = Ʃ(Al₂O_{3 р} + Al₂O_{3 изв} + Al₂O_{3 к} + Al₂O_{3 доб}) - содержание Al₂O₃  в шихте

CaO_ш = Ʃ(CaO_р + CaO_изв + CaO_доб + CaO_к) - содержание CaO в шихте

 MgO_ш = Ʃ(MgO_р + MgO_изв + MgO_доб + MgO_к)·0,87 - содержание MgO в шихте

TiO_{2 ш} = Ʃ(TiO_{2 р} + TiO_{2 доб})·0,87 - содержание TiO₂ в шихте

MnO_ш = Ʃ(MnO_р + MnO_изв + MnO_доб + MnO_к) - содержание MnO в шихте

P_ш = Ʃ(P_р + P_изв + P_доб + P_к) - содержание Р в шихте

S_ш = Ʃ(S_р + S_изв + S_доб + S_к) - содержание S в шихте

 

CaO руды (сидерит, руда, концентрат)

CaO_p =

SiO_{2 р} руды (сидерит, руда, концентрат)

SiO_{2 p} =

 

CaO известняка

CaO_изв =

SiO₂ известняка

SiO_{2 изв} =

CaO добавок

CaO_доб = Ʃ CaO_доб.

SiO₂ добавок

SiO_{2 доб} = Ʃ SiO_{2 доб.}

 

Состав агломерата

Fe = ; SiO₂ = ; Al₂O₃ = ; CaO = ; MgO = ;

TiO₂ = ; MnO = ; P = ; S =

 

((5·(100 - 3,8)·(100 - 5,82)) + (11·(100 - 1,58)·(100 - 34,37)) + (14·(100 - 8)·  (100 - 1,25)) + (70·(100 - 7,2)·(100 - 2,64))) / 1000000 = 0,876

 

((100 - 0,96)·(100 - 41,8)) /10000 = 0,576

15,97 + 4,26 + 3,98 + 5 + 5 + 5 + 3,33 + 5,61 = 48,2

 

((5·(100 - 3,8)·1,5) + (11·(100 - 1,58)·4,06) + (14·(100 - 8)·0,71) + (70·(100 - 7,2)·1,29)) / 1000000 = 0,014-CaO руды

((100 - 0,96)·54) /10000 = 0,535- CaO известника Аккерман.

15,19 + 0,28 + 0,29 + 0,06 + 0,06 + 0,67 + 0,67 + 0,45 + 0,42 = 18,02- Ʃ CaO_доб

((5·(100 - 3,8)·14,3) + (11·(100 - 1,58)·3,02) + (14·(100 - 8)·10,5) + (70·(100 - 7,2)·4,63)) / 1000000 = 0,054- SiO₂ руды

 

((100 - 0,96)·1,7) /10000 = 0,017- SiO₂  известника Аккерман.

0,04 + 0,30 + 0,28 + 0,14 + 0,46 + 0,46 + 0,41 + 2,59 = 4,679- Ʃ CaO_доб

Y = (0,014·18,02 - 0,014·1000 - 18,02·0,876 + 1,1·0,054·1000 - 1,1· 0,054 · 48,2 + 1,1·4,679·0,876) / (0,014·0,576 + 0,535·0,876 + 1,1·0,054·0,576 - 1,1· 0,017· 0,876)·1,05 = 65,5

X = ((100 – 0,576·65,5 – 48,2) / 0,876 = 1043,5

агло/руда Михайловская                     Бакальский Седирит 

5·1043,5 / 100 = 52,2                (кг/т) 52,2·(100 – 3,8) / 100 = 50,19  (сухих) 50,19·(100 – 5,82)/100 = 47,27(прок) 50,19·50,40/100 = 25,3              (Fe) 50,19·14,30/100 = 7,18             (SiO2) 50,19·1,03/100 = 0,52              (Al2O3) 50,19·1,50/100=0,75                (CaO) 50,19·0,40/100=0,20                (MgO) 50,19·0,022/100=0,011            (TiO2) 50,19·0,046/100= 0,023           (MnO) 50,19·0,023/100=0,012               (P) 50,19·0,420/100=0,211              (S)   Руда Михайловская(агл)	11·1043,5 / 100 = 114,8 114,8·(100 – 1,58) / 100 = 113,0 113,0·(100 – 34,37)/100 = 74,1 113,0·30,00/100 = 33,89 113,0·3,02/100 = 3,41 113,0·1,00/100 = 1,13 113,0·4,06/100 =4,45 113,0·10,80/100 =12,20 113,0·0,107/100 =0,121 113,0·0,041/100 =0,046 113,0·0,034/100 =0,038 113,0·0,138/100 =0,156   Концентрат Михайловский
14·1043,5 / 100 = 146,1              (кг/т) 146,1·(100 – 8,0) / 100 = 134,40(сухих) 134,40·(100 – 1,25)/100 = 132,72(прок) 134,40·50,60/100 = 68,01           (Fe) 134,40·10,50/100 = 14,11          (SiO2) 134,40·0,70/100 = 0,94           (Al2O3) 134,40·0,71/100 =0,95                  (CaO) 134,40·0,43/100 =0,58             (MgO) 134,40·0,035/100 =0,047            (TiO2)  134,40·0,026/100 =0,035           (MnO)  134,40·0,039/100 =0,052             (P)  134,40·0,157/100 =0,211            (S)   Известняк Аккермановский	70·1043,5 / 100 = 730,5 730,5·(100 – 7,2) / 100 = 677,9 677,9·(100 – 2,64)/100 = 660,0 677,9·60,25/100 = 408,4 677,9·4,63/100 = 31,38 677,9·1,34/100 = 0,52 677,9·1,29/100=8,74 677,9·0,89/100=6,03 677,9·0,018/100=0,122 677,9·0,140/100=0,949 677,9·0,020/100=0,136 677,9·0,290/100=0,390   Известь
65,5·(100 – 0,96) / 100 = 64,85 (сухих) 64,85·(100 – 41,8)/100 = 37,74 (прок) 64,85·0,175/100 = 0,11               (Fe) 64,85·1,70/100 = 1,10             (SiO2) 64,85·0,50/100 = 0,32              (Al2O3) 64,85·54,0/100 = 35,02             (CaO)	20,0·(100 – 0,20) / 100 = 19,96 19,96·(100 – 19,99)/100 = 15,97 19,96·0,353/100 = 0,07 19,96·0,21/100 = 0,04 19,96·1,02/100 = 0,20 19,96·76,10/100 =15,19

64,85·0,70/100 = 0,45               (MgO)   19,96·1,20/100 =0,24                       

64,85·0,15/100 = 0,097             (MnO)   19,96·0,190/100 =0,038

64,85·0,013/100 =0,008               (P)      19,96·0,017/100 =0,003

64,85·0,016/100 =0,010               (S)      19,96·0,018/100 =0,004

 

Шлам  КОШ                                          Шлам с полигона

5,0·(100 – 5,50) / 100 = 4,73    (сухих) 4,73·(100 – 9,80)/100 = 4,26    (прок) 4,73·51,5/100 = 2,43                   (Fe) 4,73·6,31/100 = 0,30                 (SiO2) 4,73·1,02/100 = 0,05                (Al2O3) 4,73·6,03/100 = 0,28                 (CaO) 4,73·1,66/100 = 0,08                 (MgO) 4,73·0,174/100 = 0,008             (TiO2) 4,73·0,380/100 =0,018              (MnO) 4,73·0,025/100 = 0,001                (P) 4,73·0,260/100 =0,012                 (S)   Шлам прокат. производства	5,0·(100 – 7,30) / 100 = 4,64 4,64·(100 – 14,10)/100 = 3,98 4,64·47,70/100 = 2,21 4,64·6,09/100 = 0,28 4,64·1,27/100 = 0,06 4,64·6,20/100 =0,29 4,64·2,70/100 =0,13   4,64·0,500/100 =0,023 4,64·0,022/100 =0,001 4,64·0,300/100 =0,014   Отсев окатышей
5,0·(100 – 0) / 100 = 5,00         (сухих) 5,0·(100 – 0)/100 = 5,00           (прок) 5,0·66,30/100 = 3,32                  (Fe) 5,0·2,72/100 = 0,14                   (SiO2) 5,0·0,49/100 = 0,02                   (Al2O3) 5,0·1,28/100=0,06                     (CaO) 5,0·1,17/100=0,06                     (MgO) 5,0·0,072/100 =0,004               (TiO2) 5,0·0, 870/100 =0,044              (MnO) 5,0·0,034/100 =0,002                  (P) 5,0·0,122/100 =0,006                  (S)       Отсев Агломерата	5,0·(100 – 0) / 100 = 5,00 5,0·(100 – 0)/100 = 5,00 5,0·50,2/100 = 2,51 5,0·9,20/100 = 0,46 5,0·1,78/100 = 0,09 5,0·13,30/100 =0,67 5,0·3,04/100 =0,15 5,0·0,300/100 =0,015 5,0·0,360/100 =0,018 5,0·0,030/100 =0,002 5,0·0,075/100 =0,004       Колошниковая  пыль
5,0·(100 – 0) / 100 = 5,00         (сухих) 5,0·(100 – 0)/100 = 5,00           (прок) 5,0·50,2/100 = 2,51                    (Fe) 5,0·9,20/100 = 0,46                   (SiO2) 5,0·1,78/100 = 0,09                  (Al2O3) 5,0·13,30/100 =0,67                  (CaO)    5,0·3,04/100 =0,15                    (MgO) 5,0·0,300/100 =0,015                (TiO2) 5,0·0,360/100 =0,018                (MnO) 5,0·0,030/100 =0,002                  (P) 5,0·0,075/100 =0,004                   (S)       Кокс (зола)	5,0·(100 – 9,90) / 100 = 4,51 4,51·(100 – 26,0)/100 = 3,33 4,51·34,60/100 = 1,56 4,51·9,07/100 = 0,41 4,51·1,76/100 = 0,08 4,51·10,00/100 =0,45 4,51·2,23/100 =0,10 4,51·0,154/100 =0,007 4,51·0,640/100 =0,029 4,51·0,028/100 =0,001 4,51·0,320/100 =0,014

50,0·(100 –  4,10) / 100 = 47,95(сухих)

47,95·(100 –  88,30)/100 = 5,61(прок)

5,61·8,51/100 = 0,48                  (Fe)

5,61·46,20/100 = 2,59               (SiO₂)

5,61·17,20/100 = 0,96              (Al₂O₃)

5,61·7,40/100 =0,42                 (CaO)

5,61·3,11/100 =0,17                 (MgO)

5,61·0,710/100 =0,040             (MnO)

5,61·0,327/100 =0,018                (P)

5,61·1,370/100 =0,077                (S)

 

5% + 11% + 14% + 70% = 100% -руды

Расход  руды и добавок кг/т

52,2 + 114,8 + 146,1 + 730,5 + 65,5 + 20 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 50 = 1209

Материал  вносит,кг/т агломирата сухих

50,19+113,0+134,40+677,9+64,85+19,96+4,73+4,64+5+5+5+4,51+47,95 = 1137

Материал  вносит,кг/т агломирата прокаленных

47,27+74,1+132,72+660,0+37,74+15,97+4,26+3,98+5+5+5+3,33+5,61 = 1000

Материал  вносит,кг/т агломирата Fe

25,30+33,89+68,01+408,4+0,11+0,07+2,43+2,21+3,32+2,51+2,51+1,56+0,48 = =550,8

Материал  вносит,кг/т агломирата SiO₂

7,18+3,41+14,11+31,38+1,10+0,04+0,30+0,28+0,14+0,46+0,46+0,41+2,59=61,87

Материал  вносит,кг/т агломирата  Al₂O₃

0,52+1,13+0,94+9,08+0,32+0,20+0,05+0,06+0,02+0,09+0,09+0,08+0,96=13,55

Материал  вносит,кг/т агломирата CaO

0,75+4,59+0,95+8,74+35,02+15,19+0,28+0,29+0,06+0,67+0,67+0,45+0,42=68,08

Материал  вносит,кг/т агломирата MgO

0,20+12,20+0,58+6,03+0,45+0,24+0,08+0,13+0,06+0,15+0,15+0,10+0,17=17,88

Материал  вносит,кг/т агломирата TiO₂

0,011+0,121+0,047+0,122+0,008+0,004+0,015+0,015+0,007=0,304

Материал  вносит,кг/т агломирата  MnO

0,023+0,046+0,035+0,949+0,097+0,038+0,018+0,023+0,044+0,018+0,018+

+0,029+0,040=1,378

Материал  вносит,кг/т агломирата  P

0,012+0,038+0,052+0,136+0,008+0,003+0,001+0,001+0,002+0,002+0,002+

0,001+0,018=0,276

Материал  вносит,кг/т агломирата  S

0,211+0,156+0,211+0,390+0,010+0,004+0,012+0,014+0,006+0,004+0,004+

+0,014+0,077=1,112

Состав  агломерата:

1,112/10=0,011- S

0,276/10=0,028- P

1,378/10=0,138- MnO

0,304/10=0,030- TiO₂

17,88/10=1,79- MgO

68,08/10=6,81- CaO

13,55/10 = 1,36- Al₂O₃

61,87/10 = 6,19- SiO₂

68,08/10 = 6,81 -CaO

550,8/10 = 55,08- Fe

6,81/6,19 = 1,10-основность