процесс гранулирования железа

Окомкование железной руды: Обзор процесса и его значение

Окомкование железной руды – это важнейший процесс агломерации, который преобразует мелкую, низкосортные железорудные концентраты в закаленные, сферические шарики, известные как гранулы. Эти окатыши служат превосходным сырьем для доменных печей и установок прямого восстановления., предлагая значительные преимущества по сравнению с сырой мелочью или агломератом. Процесс был разработан для эффективного использования огромных запасов мелких железных руд, образующихся в ходе обогащения.. За счет улучшения физических и металлургических свойств загружаемого материала., гранулирование повышает эффективность печи, снижает потребление энергии, и снижает общие выбросы при производстве стали. В этой статье подробно описан процесс гранулирования., сравнивает свои ключевые технологии, представляет реальный практический пример, и отвечает на распространенные вопросы.

Схема процесса гранулирования

Современный процесс окомкования железной руды обычно включает четыре основных этапа.:

1. Подготовка & смешивание: Тонкоизмельченный железорудный концентрат (обычно ниже 45 микроны) смешивается со связующими веществами и добавками. Первичным связующим является Бентонитовая глина (0.5-1.0%), который обеспечивает зеленую силу. Добавки, такие как известняк или доломит, включены в качестве флюса для регулирования основности конечных окатышей. (Соотношение CaO/SiO₂) для оптимальной работы печи.
2. Формирование мяча (Баллинг): Влажная смесь подается в устройства для окомкования, чаще всего вращающиеся диски или барабаны. По мере вращения оборудования, мелочь агломерируется в мягкую, влажный "зеленые пеллеты" с единым размерным рядом 9-16 мм в диаметре за счет механизма зарождения и роста.
3. Уплотнение (закалка): Это наиболее ответственный этап термической обработки, на котором сырые окатыши затвердевают при высоких температурах.. Система отверждения решает три ключевые задачи: Сушка, Предварительный нагрев, и стрельба (Спекание). Во время обжига при температуре от 1250°C до 1350°C., гематит (Fe₂O₃) зерна рекристаллизуются и образуют прочные шлаковые связи., придание гранулам постоянной механической прочности.
4. Охлаждение & Умение обращаться: Обожженные пеллеты охлаждаются контролируемым образом, чтобы предотвратить тепловой шок и восстановить тепло для повторного использования в процессе.. Окончательно затвердевшие окатыши затем сортируются и транспортируются на хранение или отгрузку..

Ключевые технологии отверждения: Сравнение

Сердцем любого завода по производству окатышей является система отверждения.. Были разработаны две доминирующие технологии.: тот Система колосниковой печи и Система прямой решетки. Существует также третий гибридный вариант..

Особенность	Система колосниковой печи	Система прямой решетки
Схема процесса	Три отдельных предмета оборудования: передвижная решетка для сушки/предварительного подогрева, вращающаяся печь для обжига, и кольцевой охладитель для охлаждения.	Одиночный, машина с непрерывно движущейся решеткой, на которой все этапы процесса (Сушка, Предварительный нагрев, стрельба, Охлаждение) происходить на одной бесконечной нити.
Источник тепла	Обжиг происходит во вращающейся печи через горелку.; тепло от охладителя рекуперируется на решетке и в печи.	Розжиг происходит в зонах на самой колосниковой решетке через горелки, расположенные в колпаках над слоем пеллет.; более холодный воздух рециркулирует.
Типичный продукт	Отлично подходит для производства как доменной печи (лучший друг) и прямое сокращение (ДР) гранулы сорта с высокой прочностью и однородным качеством.	В основном используется для производства высококачественных окатышей марки БФ.; исторически менее распространен для DR-класса.
Преимущества	Высокая гибкость в управлении температурным профилем; эффективная рекуперация тепла; может обрабатывать более широкий спектр исходных материалов; высокая производительность на линии (>6 Мтпа).	Более простая механическая конструкция с меньшим количеством движущихся частей.; меньшее пылеобразование в зоне обжига; Проверенная надежность.
Недостатки	более высокие капитальные затраты; более сложная механическая система с вращающейся печью, требующая обслуживания.	Менее гибкий контроль температуры по профилю кровати.; потенциал для более высокого расхода топлива, если не оптимизировано.

Третья технология – гибридная. Колосниковая печь-охладитель, которая объединяет аспекты обеих, но остается менее распространенной, чем две основные системы..

Практический пример из реальной жизни: Завод LKAB MK3 в Швеции

Ярким примером передовой технологии гранулирования является установка Malmberget компании LKAB. (МК3) завод на севере Швеции. Соблюдение строгих экологических норм и стремление производить пеллеты сверхвысокого качества для прямого восстановления. (ДР), LKAB вложил значительные средства в свой процесс.

• Испытание: Производите высокометаллизированные DR-пеллеты стабильного качества, сводя к минимуму энергопотребление и воздействие на окружающую среду..
• Решение: LKAB реализовал оптимизированный Система колосниковой печи. Ключевые особенности включают в себя:
  • Передовые системы управления процессом для точного управления температурными профилями во время сушки, Предварительный нагрев, обжиг печи, и этапы охлаждения.
  • Высокоэффективная рекуперация тепла из более холодных выхлопных газов для предварительного нагрева воздуха для горения и технологических газов., значительное снижение чистого расхода топлива.
  • Использование биомасла вместе с другими видами топлива в горелках печи в рамках стратегии сокращения выбросов углекислого газа..
• Результат: Завод МК3 производит премиальные ДР-окатыши с отличной восстанавливаемостью и высокой прочностью на холодное сжатие. (>350 кг/пеллету). Завод работает с лучшими в отрасли показателями энергоэффективности и более низкими удельными выбросами CO₂ по сравнению с традиционными конструкциями..

Этот случай подчеркивает, как современные заводы по производству окатышей объединяют сложную термическую технику с автоматизацией для удовлетворения конкретных требований к качеству продукции и одновременно достижения целей устойчивого развития..

---

Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы)

1. Зачем использовать бентонит в качестве связующего? Можно ли заменить?
Бентонитовая глина предпочтительнее из-за ее превосходных связующих свойств при увлажнении. ("зеленая сила") и его способность сохранять структурную целостность во время сушки перед началом спекания.. Однако, он добавляет кремнезем (SiO₂) к химическому составу окатышей — нежелательная примесь, которая требует дополнительного флюса на более поздних стадиях производства стали, таких как образование шлака внутри доменных печей или электродуговых печей после процессов прямого восстановления, где содержание пустой породы имеет значительно большее значение, чем в традиционных операциях доменной печи, поскольку во время самого восстановления не образуется отдельный слой шлака, а скорее на стадии послевосстановительной плавки, где примеси должны быть удалены посредством реакций шлакования, требующих дополнительных флюсов, увеличивающих общий объем шлака, таким образом, потребление энергии на тонну произведенной жидкой стали, если также присутствует начальное содержание пустой породы. высокая добавка бентонита особенно проблематична при производстве железа прямого восстановления DRI/HBI, где низкое содержание пустой породы (<2%) существующие спецификации стимулируют исследования органических связующих веществ, крахмалов, производных целлюлозы, синтетических полимеров и т. д., которые полностью выгорают во время отверждения, оставляя минимальное количество остаточных примесей, но достижение достаточной прочности в сыром состоянии остается технико-экономической проблемой, ограничивающей широкое коммерческое внедрение за пределами пилотных демонстраций, поэтому бентонит остается отраслевым стандартом, несмотря на недостатки.

2 От чего зависит производство окатышей доменной марки БФ или прямого восстановления ДР??
Различия в спецификациях обусловлены различными химико-физическими требованиями, которые включают в себя ключевые параметры каждого последующего процесса.:

• химия: Для класса DR требуется очень высокое содержание железа. >67% Fe очень низкие уровни кислой пустой породы, обычно SiO₂+Al₂O₃ <2-3% низкое содержание фосфора серы, тогда как марка BF допускает немного более низкое содержание Fe, ~62-65% более высокое содержание пустой породы, компенсируемое регулировкой основности
• Физические свойства: Оба требуют высокой прочности на холодное сжатие. >250 кгс/пеллету, но для класса DR зачастую требуется еще более высокий уровень >350 кгс правильная обработка транспортировка несколько передач перед использованием первостепенное значение восстанавливаемость DR-окатыши должны быстро и эффективно восстанавливать псевдоожиженный слой шахтной печи, следовательно, минералогия пористости тщательно контролируется

3 Как окомкование способствует экологической устойчивости сталелитейного производства?
Гранулирование дает ряд экологических преимуществ.:

• Позволяет использовать мелкие руды: Позволяет экономично использовать мелкие концентраты, которые в противном случае не могут быть переработаны, сокращая отходы горнодобывающей промышленности.
• Повышает эффективность доменной печи: Однородный размер и форма проницаемости обеспечивают более плавную работу, снижение расхода кокса, снижение выбросов CO₂ на тонну жидкого металла.
• Облегчает прямое сокращение: Процессы DR с использованием водорода в природном газе производят значительно меньшие выбросы CO₂ по сравнению с традиционными процессами доменной печи-конвертерного производства, использующими пеллеты премиум-класса.
• Современный дизайн растений: Включает обширную систему рекуперации тепла с закрытыми водяными контурами, системы пылеулавливания, сводящие к минимуму общее воздействие на окружающую среду по сравнению с альтернативным методом агломерации.