Агломерація залізної руди і тонких концентратів перед доменної плавкою дозволяє істотно поліпшити техніко-економічні показники роботи доменних печей, збільшити їх продуктивність. Значні капітальні витрати на будівництво фабрик агломерації рудної сировини і витрати на їх експлуатацію порівняно швидко компенсуються економією коксу і зростанням виплавки чавуну на попередньо окускованного сировину. В даний час промисловістю використовуються два методу окускования: агломерація руд і концентратів і виробництво окатишів з концентратів.
Процес агломерації ( «Agglomeration» - від франц. Англ. Окускование, спікання, укрупнення), винайдений в 1887 р англійцями Ф. Геберлейном і Т. Хантінгтоном, спочатку використовувався в кольоровій металургії для випалу і окускования сульфідних руд, сірка яких служила паливом для процесу спікання.
Процес спікання залізної руди здійснюється спочатку в чашевие установках періодичної дії. Продування спікається шару в чаші від низу до верху пов'язана з рядом технологічних незручностей, що обмежують продуктивність установок. Головними з них є висока запиленість цехів і перехід при напорі вище 5 кПа до режиму киплячого шару. У 1906 р А. Дуайт і Р. Ллойд запропонували принцип вакуумної агломерації з просмоктуванням повітря через спікається шар зверху вниз.
Малюнок 1. Схематичний розріз чашевие агломераційної установки в різні моменти після початку спікання
а - кінець запалювання шихти полум'ям газового пальника (у верхній зоні загорілася коксовий дріб'язок, а під зоною горіння зона підігріву шихти);
б - через 1-2 хв після закінчення запалювання (пальник вимкнена і відведена в сторону; в чашу засмоктується повітря; над зоною горіння вже утворився шар готового агломерату);
в - через 8-10 хв після початку спікання (зона горіння пройшла вже більше половини шляху до колошниковой решітки; шар готового агломерату з кожною хвилиною зростає);
г - перед закінченням процесу (зона горіння в крайньому нижньому положенні). Показано також розподіл температур по висоті спікається шару: 1 - зона горіння твердого палива; 2 - зона сушіння і підігріву шихти; 3 - зона сирої шихти; 4 - ліжко; 5 - зона готового агломерату
При цьому вакуум (до 20 кПа) під колосникових гратами створюється за допомогою відсмоктує вентилятора - ексгаустера. Хід процесу спікання руд і концентратів в чашевие установці, експлуатованої, як це прийнято зараз, в вакуумному режимі, відображений на малюнку. Першим на колосникові грати укладають шар ліжку - агломерату розміром 10-20 мм без палива. Постіль перешкоджає пробудженню шихти через зазори між колосниками (до 6 мм), зменшує винос пилу. Крім того, шар ліжку на кінцевій стадії процесу агломерації оберігає колосникові грати від впливу високих температур, підвищуючи її стійкість і запобігаючи приварювання пирога готового агломерату до колосникових гратах.
Середній склад шихти металургійних заводів чорної металургії Росії
Агломераційна руда і шлихи сухої магнітної сепарації
2 близька до 30 м 2.
Величезна поверхню теплообміну і значна здається теплоємність холодною і вологою агломераційної шихти зумовлюють високу інтенсивність теплообміну між шихтою і газом. Останній, рухаючись в шихті на шляху 20-30 мм, охолоджується до 800-850 "З, т. Е. До температури нижче температур займання коксового дріб'язку в продуктах згорання, що містять 5-10% O2.
Таким чином, тільки в цій вузькій по висоті зоні (зоні горіння твердого палива) частки коксового дріб'язку нагріті до температури спалаху і мають можливість горіти. Частинки палива, розташовані в шихті нижче ізотерми 800-850 "С, не горять, так як ще не нагріті до температури спалаху, і омиваються які надходять зверху продуктами згоряння коксового дріб'язку, що містять всього 3-4% O2. А для стійкого горіння коксового дріб'язку в газовій фазі повинно міститися не менше 5-6% O2. Для запалювання коксового дріб'язку достатньо 45-60 с, і запальну пальник відводять в сторону.
Малюнок 1. Матеріальний баланс однієї з металургійних заводів ФРН (кількість матеріалів, т / год). За даними Ф. Каппеля і Г. Вендеборна, 1973 г.
Надалі все необхідне для процесу агломерації тепло виділяється при горінні частинок коксового дріб'язку в спекаемом шарі. Під зоною горіння, нижче ізотерми 800-850 ° С, розташовується зона підігріву та сушіння шихти, куди зверху надходять продукти згоряння. Тут частинки твердого палива поступово нагріваються і запалюються, якщо в продуктах згоряння міститься достатня для горіння кількість кисню, що рівносильно переміщенню фронту горіння вниз. Оскільки до цього моменту розташовувалися вище частки коксового дріб'язку вигорають, то зона горіння твердого палива повільно рухається до колосникових гратах, кілька збільшуючи свою товщину і маючи перед собою зони підігріву та сушіння шихти. Нижче розташовуються зони сирої шихти і ліжку.
Температура в зоні горіння твердого палива висока (1200-1500 ° С) і достатня для плавлення речовини шихти. Після переміщення зони горіння вниз починається кристалізація розплаву з утворенням агломерату. Готовий агломерат, таким чином, є продукт кристалізації залізистого розплаву. У міру руху зони горіння твердого палива товщина шару готового агломерату безперервно збільшується і до кінця процесу агломерат займає весь об'єм чаші. Показники спікання і якості агломерату на аглофабриках СРСР в 1984 р
Середнє значення по аглофабрики
Вертикальна швидкість спікання, мм / хв