Железорудное сырье

Чем опасна для организма шихта

Основным источником негативного воздействия на здоровье человека выступает SiO₂. Двуокись кремния – это кварцевый песок, выступающий базовым компонентом стекольной шихты. Наибольшую опасность в производстве стекла представляют операции с высокой запыленностью: сушка, дробление и просев. Уровень пыли в них достигает 50, а при ручном просеве 100 мг/м3. Сама пыль не так страшна, как опасна свободная двуокись кремния. Она составляет 75% пылевой завесы и способна вызывать силикоз у рабочих.

Также работа с шихтой связана с риском – нужно строго соблюдать технологию подготовки шихты, а также требуется надзор техники безопасности. Что бывает, когда такой контроль ослабевает смотрите на видео.

Видео – взрыв печки при неправильной загрузке шихты:

Железорудные окатыши

Железорудные окатыши – рудный материал, получаемый из мелкой (пылевидной) руды и тонкоизмельченных концентратов путем окомкования и упрочнения обжигом либо безобжиговым методом. Доменные окатыши с содержанием железа не менее 62% используются для производства чугуна в доменных печах. Окатыши под металлизацию из дообогащенного концентрата имеют содержание железа не менее 66% и используются прежде всего для производства железа прямого восстановления (DRI, HBI).

Производство

Обжиговая тележка OK-552 (Lurgi, Германия) в музее горной техники СевГОКа (Кривой Рог)

Как правило, для производства окатышей используются небогатые железом руды, различные железосодержащие отходы. Для удаления минеральных примесей исходную (сырую) руду мелко измельчают и обогащают различными способами.

Процесс изготовления сырых (необожжённых) окатышей часто называют окомкованием (или окатыванием). Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина), увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах или барабанах-окомкователях (грануляторах).

Сырые окатыши должны обладать достаточной прочностью во избежание деформации и разрушения при их доставке к обжиговому агрегату (обычно обжиговая машина), а также хорошей термостойкостью, то есть способностью не разрушаться при обжиге. Для усиления этих свойств в шихту окатышей вводят связующие добавки (главным образом бентонит, а также его смесь с водой, известь, хлористый кальций, железный купорос).

Наибольшее распространение в производстве нашел бентонит, который в количестве 0,5-1,5 % вводят в шихту перед окомкованием. Бентонит — это глины, отличающиеся тонкой дисперсностью, ионообменной способностью, высокой степенью набухаемости при увлажнении, связностью, способностью постепенно выделять воду при нагреве. Бентонит в основном состоит из монтмориллонита (AI, Mg)_2-3(OH)₂•(Si₄O₁₀)•nH₂O и близких к нему по составу минералов. При увлажнении бентонит интенсивно поглощает воду, увеличиваясь в объеме в 15 — 20 раз. Выбор бентонита обусловлен его способностью при увлажнении образовывать гели с чрезвычайно развитой удельной поверхностью (600—900 м2/т), которая примерно в 7 раз больше поверхности частиц других сортов глины. Бентонит увеличивает пористость сырых окатышей, что благоприятно сказывается на скорости удаления влаги во время сушки окатышей без снижения их прочности.

Схема материальных потоков при производстве окатышей

В результате окатывания в специальных агрегатах — грануляторах получают близкие к сферическим частицы диаметром 1÷30 мм. Они высушиваются при температурах 150÷200 °C и обжигаются при температурах 1200÷1300 °C на специальных установках — обжиговых машинах. Обжиговые машины (обычно конвейерного типа) представляют собой конвейер из обжиговых тележек (палет), которые движутся по рельсам. В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Различают обжиговые машины с охлаждением окатышей непосредственно на машине и с выносным охладителем.

Факторы, влияющие на качество сырых окатышей:

• влажность поступающей на окомкование шихты;
• ее гранулометрический состав, связанный с суммарной площадью поверхности частиц;
• качество смешивания компонентов шихты;
• постоянство шихты по влажности, крупности и нагрузке на окомкователь.

Целью обжига сырых окатышей является придание им прочности, обеспечивающей:

• минимальное разрушение и образование мелочи при транспортировке окатышей от фабрики до потребителя, при этом учитывается возможность складирования окатышей на открытом складе, что связано с дополнительными перегрузками и воздействием атмосферных осадков;
• минимальное разупрочнение и разрушение окатышей в условиях восстановительной плавки в доменной печи.

В процессе обжига сырых окатышей происходит ряд физико-химических превращений:

• удаление влаги (гидратной и гигроскопической);
• разложение карбонатов (MgCO₃; CaCO₃);
• окисление магнетита (Fe₃O₄);
• спекание (обжиг);
• диссоциация гематита.

В результате этих превращений окатыши приобретают необходимую прочность. Также при обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений.

В мировой науке не прекращаются работы по поиску новых добавок и технологических приёмов изготовления окатышей.

История

Железорудные окатыши

В связи со снижением доли богатой добываемой руды и постоянным увеличением доли руды, подвергаемой обогащению, в металлургический передел вовлекается все больше железорудного сырья, содержащего 80-90 % и более фракции <0,07 мм, а в ряде случаев и <0,05 мм. Как правило, горно-обогатительные предприятия находятся на значительном расстоянии от металлургических комбинатов. При агломерации тонкоизмельченных (при глубоком обогащении) железорудных концентратов заметно уменьшается скорость процесса (из-за резкого снижения газопроницаемости шихты). Возить влажный концентрат на металлургические заводы для последующей его агломерации невыгодно из-за издержек, связанных с перевозкой воды, и затруднительно из-за смерзания концентрата в зимнее время. Изготовление агломерата непосредственно на горно-обогатительных комбинатах нецелесообразно из-за его недостаточной механической прочности.

Удачным решением проблемы окускования тонких железорудных концентратов стало производство железорудных окатышей, впервые предложенное в 1912 г. Андерсоном (Швеция) и в 1913 г. Браккельсбергом (Германия). Производство железорудных окатышей развивалось в начале 20 века во многих странах мира высокими темпами и к началу 2000-х годов превысило 300 млн т/год.

Схемы получения окатышей представляют собой комбинацию двух этапов формирования окатышей путем окомкования влажной шихты в специальных аппаратах — окомкователях (производство сырых окатышей) и упрочнения гранул (обжиговым или безобжиговым способами) для придания окатышам прочности, необходимой для хранения, транспортировки к доменным цехам и проплавки их в печах.

Сырые окатыши формируются при окатывании тонкодисперсного железорудного материала, увлажненного до определенной степени. Тонкоизмельченный железорудный порошок относится к гидрофильным дисперсным системам, характеризующимся интенсивным взаимодействием с водой. В такой системе стремление к уменьшению энергии реализуется путем снижения величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз (при взаимодействии с водой) и укрупнения частиц (в результате их сцепления). Можно считать, что в целом дисперсная система железорудный материал—вода обладает определенным термодинамическим стремлением к окомкованию.

Процесс формирования гранул из увлажненного железорудного концентрата представляет собой совокупность различных явлений смачивания, капиллярного насыщения, осмоса, набухания, поверхностного диспергирования и др. Наиболее стройную систему формирования гранул разработал В. И. Коротич.

Шихта для производства хрома

Прекурсор используется в производстве металлического Cr. Составными материалами выступают:

• концентрат и окись хрома;
• натриевая селитра;
• порошок из первичного Al.

Окись хрома

Аналогично этому составляется шихта для плавки ферросплавов фнх или азотированного феррохрома. Дополнительным ее компонентом выступает хромистый шлак. Материал измельчают до фракции 0.3 – 0.8 мм и применяют как балласт при выплавке.

Флюс под такую шихту выбирается на основе трех условий:

• повышение активности окиси хрома, способствующее его извлечению;
• снижение вязкости глинозема;
• улучшение кинетики процесса.

Этим требованиям соответствует известь, с содержанием СаО более 90%. Ее предварительно измельчают до фракции 3 мм.

Производство

Обжиговая тележка OK-552 (Lurgi, Германия) в музее горной техники СевГОКа (Кривой Рог)

Как правило, для производства окатышей используются небогатые железом руды, различные железосодержащие отходы. Для удаления минеральных примесей исходную (сырую) руду мелко измельчают и обогащают различными способами.

Процесс изготовления сырых (необожжённых) окатышей часто называют окомкованием (или окатыванием). Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина), увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах или барабанах-окомкователях (грануляторах).

Сырые окатыши должны обладать достаточной прочностью во избежание деформации и разрушения при их доставке к обжиговому агрегату (обычно обжиговая машина), а также хорошей термостойкостью, то есть способностью не разрушаться при обжиге. Для усиления этих свойств в шихту окатышей вводят связующие добавки (главным образом бентонит, а также его смесь с водой, известь, хлористый кальций, железный купорос).

Наибольшее распространение в производстве нашел бентонит, который в количестве 0,5-1,5 % вводят в шихту перед окомкованием. Бентонит — это глины, отличающиеся тонкой дисперсностью, ионообменной способностью, высокой степенью набухаемости при увлажнении, связностью, способностью постепенно выделять воду при нагреве. Бентонит в основном состоит из монтмориллонита (AI, Mg)_2-3(OH)₂•(Si₄O₁₀)•nH₂O и близких к нему по составу минералов. При увлажнении бентонит интенсивно поглощает воду, увеличиваясь в объеме в 15 — 20 раз. Выбор бентонита обусловлен его способностью при увлажнении образовывать гели с чрезвычайно развитой удельной поверхностью (600—900 м2/т), которая примерно в 7 раз больше поверхности частиц других сортов глины. Бентонит увеличивает пористость сырых окатышей, что благоприятно сказывается на скорости удаления влаги во время сушки окатышей без снижения их прочности.

Схема материальных потоков при производстве окатышей

В результате окатывания в специальных агрегатах — грануляторах получают близкие к сферическим частицы диаметром 1÷30 мм. Они высушиваются при температурах 150÷200 °C и обжигаются при температурах 1200÷1300 °C на специальных установках — обжиговых машинах. Обжиговые машины (обычно конвейерного типа) представляют собой конвейер из обжиговых тележек (палет), которые движутся по рельсам. В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Различают обжиговые машины с охлаждением окатышей непосредственно на машине и с выносным охладителем.

Факторы, влияющие на качество сырых окатышей:

• влажность поступающей на окомкование шихты;
• ее гранулометрический состав, связанный с суммарной площадью поверхности частиц;
• качество смешивания компонентов шихты;
• постоянство шихты по влажности, крупности и нагрузке на окомкователь.

Целью обжига сырых окатышей является придание им прочности, обеспечивающей:

• минимальное разрушение и образование мелочи при транспортировке окатышей от фабрики до потребителя, при этом учитывается возможность складирования окатышей на открытом складе, что связано с дополнительными перегрузками и воздействием атмосферных осадков;
• минимальное разупрочнение и разрушение окатышей в условиях восстановительной плавки в доменной печи.

В процессе обжига сырых окатышей происходит ряд физико-химических превращений:

• удаление влаги (гидратной и гигроскопической);
• разложение карбонатов (MgCO₃; CaCO₃);
• окисление магнетита (Fe₃O₄);
• спекание (обжиг);
• диссоциация гематита.

В результате этих превращений окатыши приобретают необходимую прочность. Также при обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений.

В мировой науке не прекращаются работы по поиску новых добавок и технологических приёмов изготовления окатышей.

Производство

Обжиговая тележка OK-552 (Lurgi, Германия) в музее горной техники СевГОКа (Кривой Рог)

Как правило, для производства окатышей используются небогатые железом руды, различные железосодержащие отходы. Для удаления минеральных примесей исходную (сырую) руду мелко измельчают и обогащают различными способами.

Процесс изготовления сырых (необожжённых) окатышей часто называют окомкованием (или окатыванием). Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина), увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах или барабанах-окомкователях (грануляторах).

Сырые окатыши должны обладать достаточной прочностью во избежание деформации и разрушения при их доставке к обжиговому агрегату (обычно обжиговая машина), а также хорошей термостойкостью, то есть способностью не разрушаться при обжиге. Для усиления этих свойств в шихту окатышей вводят связующие добавки (главным образом бентонит, а также его смесь с водой, известь, хлористый кальций, железный купорос).

Наибольшее распространение в производстве нашел бентонит, который в количестве 0,5-1,5 % вводят в шихту перед окомкованием. Бентонит — это глины, отличающиеся тонкой дисперсностью, ионообменной способностью, высокой степенью набухаемости при увлажнении, связностью, способностью постепенно выделять воду при нагреве. Бентонит в основном состоит из монтмориллонита (AI, Mg)_2-3(OH)₂•(Si₄O₁₀)•nH₂O и близких к нему по составу минералов. При увлажнении бентонит интенсивно поглощает воду, увеличиваясь в объеме в 15 — 20 раз. Выбор бентонита обусловлен его способностью при увлажнении образовывать гели с чрезвычайно развитой удельной поверхностью (600—900 м2/т), которая примерно в 7 раз больше поверхности частиц других сортов глины. Бентонит увеличивает пористость сырых окатышей, что благоприятно сказывается на скорости удаления влаги во время сушки окатышей без снижения их прочности.

Схема материальных потоков при производстве окатышей

В результате окатывания в специальных агрегатах — грануляторах получают близкие к сферическим частицы диаметром 1÷30 мм. Они высушиваются при температурах 150÷200 °C и обжигаются при температурах 1200÷1300 °C на специальных установках — обжиговых машинах. Обжиговые машины (обычно конвейерного типа) представляют собой конвейер из обжиговых тележек (палет), которые движутся по рельсам. В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Различают обжиговые машины с охлаждением окатышей непосредственно на машине и с выносным охладителем.

Факторы, влияющие на качество сырых окатышей:

• влажность поступающей на окомкование шихты;
• ее гранулометрический состав, связанный с суммарной площадью поверхности частиц;
• качество смешивания компонентов шихты;
• постоянство шихты по влажности, крупности и нагрузке на окомкователь.

Целью обжига сырых окатышей является придание им прочности, обеспечивающей:

• минимальное разрушение и образование мелочи при транспортировке окатышей от фабрики до потребителя, при этом учитывается возможность складирования окатышей на открытом складе, что связано с дополнительными перегрузками и воздействием атмосферных осадков;
• минимальное разупрочнение и разрушение окатышей в условиях восстановительной плавки в доменной печи.

В процессе обжига сырых окатышей происходит ряд физико-химических превращений:

• удаление влаги (гидратной и гигроскопической);
• разложение карбонатов (MgCO₃; CaCO₃);
• окисление магнетита (Fe₃O₄);
• спекание (обжиг);
• диссоциация гематита.

В результате этих превращений окатыши приобретают необходимую прочность. Также при обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений.

В мировой науке не прекращаются работы по поиску новых добавок и технологических приёмов изготовления окатышей.

История

1967 год — Правительством СССР принято решение о начале проектирования горно-обогатительного комбината для разработки Костомукшского железорудного месторождения.

1973 год — подписано советско-финляндское соглашение о совместном строительстве комбината.

26 августа 1978 года начались вскрышные работы в карьере Костомукшского ГОКа.

14 сентября 1978 года — Председатель Совета Министров СССР А. Косыгин и президент Финляндии У. Кекконен закладывают первый камень в фундаменте первого корпуса комбината.

27 мая 1982 года введена первая очередь комбината и получена первая пробная партия концентрата.

2 июля 1982 года Новолипецкому металлургическому комбинату отправлен первый эшелон с пробной партией 2800 тонн железорудного концентрата.

3 сентября 1983 года начались поставки окатышей в Финляндию.

15 марта 1993 года Костомукшский горно-обогатительный комбинат прошёл процесс приватизации, и получил наименование Открытое акционерное общество «Карельский окатыш».

С 1999 года входит в горнодобывающий (сырьевой) дивизион горно-металлургической компании «Северсталь». Предприятие занимает первое место в России по объему производства железорудных окатышей – производит третью часть всех российских окатышей..

В разные годы комбинатом руководили И. А. Гетало, Н. П. Ершов, А. И. Поляков, Н. Л. Вяткин, А. М. Капурин, О. Ю. Михайлов, В. И. Гриненко, В. В. Васин, М. А. Воробьёв.

Окислители

Для интенсификации окислительных про­цессов в металл необходимо вводить кислород. Источниками кисло­рода служат железная руда, окалина и агломерат. Широкое распро­странение получила продувка металла газообразным кислородом.

Железную руду применяют при выплавке стали методом полного окисления. Присадка руды небольшими порциями обеспечивает дли­тельное равномерное кипение металла без повышения его темпера­туры, так как присаживаемая руда постоянно охлаждает металл. Это имеет особое значение для эффективного удаления фосфора.

Руду используют в завалку и в окислительный период. Руда, присаживаемая в окислительный период через шлак, должна быть в кусках определенного размера, желательно 50— 100 мм в диаметре.

Мелкая руда растворяется в шлаке, а крупные куски вызывают бурное вспенивание металла и шлака. Кроме соответствия требованиям, касающимся определенного раз­мера кусков, руда должна удовлетворять и требованиям по хими­ческому составу: в ней должно содержаться много окислов железа и мало кремнезема, серы и фосфора (таблица 1). Наиболее богатой яв­ляется криворожская руда, но в ней содержится довольно много фосфора и серы. Чистая по сере и фосфору бакальская руда харак­теризуется повышенным содержанием пустой породы, что вызывает понижение основности шлака, увеличение его количества и требует дополнительных затрат электроэнергии.

Иногда вместо руды используют заменители — агломерат и ока­лину от проката. Окалина от проката углеродистых сталей является наиболее чистым окислителем, но вследствие малого удельного веса она задерживается в шлаке. Необходимо учитывать также, что про­катная и кузнечная окалина может содержать легирующие элементы, которые целесообразно использовать.

Для интенсификации окисления углерода во время окислитель­ного периода плавки на свежей шихте, а также для быстрого повыше­ния температуры металла, окисления избыточного углерода и со­путствующих примесей при переплаве легированных отходов широко применяют продувку металла кислородом. Газообразный кислород чистотой около 99,5% подают в ванну под давлением 1—2 МПа (10— 12 ат).

Основное требование, предъявляемое к газообразному кислороду, низкое содержание влаги (не более 1 г/м3). Поэтому перед продув­кой кислород должен быть осушен в специальных поглотителях влаги.

Производство

Обжиговая тележка OK-552 (Lurgi, Германия) в музее горной техники СевГОКа (Кривой Рог)

Как правило, для производства окатышей используются небогатые железом руды, различные железосодержащие отходы. Для удаления минеральных примесей исходную (сырую) руду мелко измельчают и обогащают различными способами.

Процесс изготовления сырых (необожжённых) окатышей часто называют окомкованием (или окатыванием). Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина), увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах или барабанах-окомкователях (грануляторах).

Сырые окатыши должны обладать достаточной прочностью во избежание деформации и разрушения при их доставке к обжиговому агрегату (обычно обжиговая машина), а также хорошей термостойкостью, то есть способностью не разрушаться при обжиге. Для усиления этих свойств в шихту окатышей вводят связующие добавки (главным образом бентонит, а также его смесь с водой, известь, хлористый кальций, железный купорос).

Наибольшее распространение в производстве нашел бентонит, который в количестве 0,5-1,5 % вводят в шихту перед окомкованием. Бентонит — это глины, отличающиеся тонкой дисперсностью, ионообменной способностью, высокой степенью набухаемости при увлажнении, связностью, способностью постепенно выделять воду при нагреве. Бентонит в основном состоит из монтмориллонита (AI, Mg)_2-3(OH)₂•(Si₄O₁₀)•nH₂O и близких к нему по составу минералов. При увлажнении бентонит интенсивно поглощает воду, увеличиваясь в объеме в 15 — 20 раз. Выбор бентонита обусловлен его способностью при увлажнении образовывать гели с чрезвычайно развитой удельной поверхностью (600—900 м2/т), которая примерно в 7 раз больше поверхности частиц других сортов глины. Бентонит увеличивает пористость сырых окатышей, что благоприятно сказывается на скорости удаления влаги во время сушки окатышей без снижения их прочности.

Схема материальных потоков при производстве окатышей

В результате окатывания в специальных агрегатах — грануляторах получают близкие к сферическим частицы диаметром 1÷30 мм. Они высушиваются при температурах 150÷200 °C и обжигаются при температурах 1200÷1300 °C на специальных установках — обжиговых машинах. Обжиговые машины (обычно конвейерного типа) представляют собой конвейер из обжиговых тележек (палет), которые движутся по рельсам. В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Различают обжиговые машины с охлаждением окатышей непосредственно на машине и с выносным охладителем.

Факторы, влияющие на качество сырых окатышей:

• влажность поступающей на окомкование шихты;
• ее гранулометрический состав, связанный с суммарной площадью поверхности частиц;
• качество смешивания компонентов шихты;
• постоянство шихты по влажности, крупности и нагрузке на окомкователь.

Целью обжига сырых окатышей является придание им прочности, обеспечивающей:

• минимальное разрушение и образование мелочи при транспортировке окатышей от фабрики до потребителя, при этом учитывается возможность складирования окатышей на открытом складе, что связано с дополнительными перегрузками и воздействием атмосферных осадков;
• минимальное разупрочнение и разрушение окатышей в условиях восстановительной плавки в доменной печи.

В процессе обжига сырых окатышей происходит ряд физико-химических превращений:

• удаление влаги (гидратной и гигроскопической);
• разложение карбонатов (MgCO₃; CaCO₃);
• окисление магнетита (Fe₃O₄);
• спекание (обжиг);
• диссоциация гематита.

В результате этих превращений окатыши приобретают необходимую прочность. Также при обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений.

В мировой науке не прекращаются работы по поиску новых добавок и технологических приёмов изготовления окатышей.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.