Цель и методы подготовки сырья к плавке

В течение сотен лет существования доменного производства в плавку шли относительно богатые железные руды, лишь раздробленные до кусков, размер которых позволял загружать их в печь. Никакой другой предварительной подготовки сырых материалов практически не проводилось.

Однако с развитием металлургии, особенно в двадцатом веке, положение существенно изменилось. Резкое увеличение производства черных металлов потребовало значительного роста объема добычи сырья. В настоящее время большая часть богатых железных руд уже выработана, и в металлургический передел вынуждены вовлекать бедные руды. В то же время металлургическое производство при этом должно обладать высокой производительностью и экономичностью работы технологических агрегатов. Одновременно в сильной степени повысились требования к качеству металла, особенно в отношении его чистоты по вредным примесям.

Добываемое на горнорудных предприятиях сырье (железные и марганцевые руды, флюсовые известняки) по своим физическим и химическим свойствам не отвечают требованиям, выработанным теорией и практикой современной металлургии. Как правило, исходные руды содержат железа (или марганца) меньше требуемых величин и, соответственно, слишком много пустой породы, что обусловливает необходимость загрузки в доменную печь повышенного количества флюсов. В результате из-за высокого выхода шлака доменная плавка бедных руд характеризуется низкой производительностью и высоким удельным расходом кокса. При добыче руды открытым способом, в зависимости от расстояния между шпурами для закладки взрывчатки и размера ковша экскаватора, величина крупных глыб руды может достигать 1000-1500 мм. При подземной добыче максимальный размер кусков не превышает обычно 350 мм. Во всех случаях добытые руды имеют большое количество мелких, пылеватых фракций. Проплавка таких руд также сопровождается низкими технико-экономическими показателями работы доменных печей. Многие руды содержат повышенное количество серы; из-за ухудшения качества металла и больших затрат на борьбу с ней использование таких руд в доменной плавке в неподготовленном виде экономически нецелесообразно.

С целью устранения этих и других недостатков почти все руды и флюсы перед использованием в доменных печах подвергают тем или иным видам предварительной подготовки: крупнокусковые руды и флюсы дробят, мелкие окусковывают, бедные руды обогащают, из сернистых удаляют серу. Практика показала, что удаление из руд значительного количества пустой породы в результате механических процессов обогащения и серы при высокотемпературных процессах окускования оказалось экономически более выгодным, чем в ходе доменной плавки. Экономия, обусловленная повышением производительности доменных печей и снижением расхода самого дорогого компонента доменной плавки – кокса, при переработке подготовленного сырья значительно превышает затраты, связанные с дроблением, обогащением, усреднением и окускованием руд.

Высокая экономическая эффективность, достигнутая в результате развития техники рудоподготовки, способствовала созданию целой подотрасли металлургического производства – подготовки железорудного сырья к доменной плавке. Динамика развития добычи железной руды и производства товарной (подготовленной руды, концентратов, агломерата и окатышей) представлена в таблице 20.

Из приведенных данных видно, что при быстром увеличении добычи железной руды в послевоенные годы и постоянном снижении содержания в ней железа также быстро росло и производство товарной руды, в том числе окускованных железорудных материалов – агломерата и окатышей, содержание железа в которых увеличивалось за счет развития глубокого обогащения добываемых руд с получением богатых концентратов.

Подготовка железорудного сырья, и в частности его окускование, имеет важное значение для сталеплавильного и электрометаллургического производств. Применение высокоосновного прочного агломерата в мартеновских печах и конвертерах, а также агломерата и окатышей в электросталеплавильных и ферросплавных печах существенно улучшает показатели их работы.

Таблица 20

Развитие обогащения и окускования железорудных материалов в СССР и СНГ

Показатели	Годы
Добыча железной руды, млн.т/год		43,2	141,5	355,4	496,7	556,2	583,6
Производство товарной руды, млн.т/год	28,7	39,6	105,9	195,5	243,7	248,0	261,8
В т.ч.: агломерата	н.д.	12,0	65,1	137,8	151,3	147,0	134,0
окатышей	-	-	-	10,6	50,9	67,9	86,1
Содержание железа в руде, %:
добываемой	55,0	51,0	44,5	37,3	34,7	33,3	33,5
товарной	57,3	55,7	54,4	58,8	58,8	60,7	61,0

В общем комплексе процессов подготовки сырья главными являются обогащение и окускование, однако осуществить их можно только после ряда дополнительных операций. Поэтому вся подготовка шихтовых материалов состоит из следующих видов их обработки: дробление и измельчение, грохочение и классификация, обжиг, обогащение, усреднение и окускование. Некоторые из этих видов подготовки могут иметь и самостоятельное значение, например, сортировка кокса и агломерата перед загрузкой в печь, дробление и сортировка по крупности руд, используемых в доменных печах без обогащения и т.д.

В последние десятилетия на стадии предварительной подготовки железорудных материалов к плавке во все возрастающем масштабе осуществляется предварительная металлизация их (восстановление железа из оксидов) с целью снижения удельного расхода кокса и повышения производительности доменных печей. Металлизованное сырье с высокой степенью металлизации широко используется в электросталеплавильном производстве. Этот процесс приобретает важное значение в связи с перспективами развития бескоксовой металлургии.

В зависимости от физико-химических свойств добываемой руды и требований технологии металлургического передела используют либо отдельные методы, либо весь комплекс операций по предварительной подготовке руд и флюсов к плавке.

Дата добавления: 2015-07-21