Spiekalnia
Spiekalnie spiekalni aglomerują drobne cząstki rudy żelaza (pyły) z innymi drobnymi materiałami w wysokiej temperaturze, tworząc produkt, który można stosować w wielkim piecu . Produkt końcowy, spiek , to mała, nieregularna bryłka żelaza zmieszana z niewielkimi ilościami innych minerałów. Proces zwany spiekaniem powoduje, że materiały składowe łączą się, tworząc pojedynczą porowatą masę z niewielką zmianą właściwości chemicznych składników. Przeznaczeniem spieku jest wykorzystanie go do przekształcenia żelaza w stal .
hutnictwie metali nieżelaznych . Około 70% światowej ołowiu pierwotnego jest nadal produkowane przy użyciu kombinacji spiekalni i wielkiego pieca, a ta kombinacja była wcześniej często używana do wytapiania miedzi ( na przykład w hucie elektrolitycznej rafinacji i wytapiania w Wollongong w Nowej Południowej Walii ).
Historia
Wiele krajów, w tym Indie , Francja i Niemcy , posiada podziemne złoża rudy żelaza w postaci pyłu (niebieski pył). Takiej rudy żelaza nie można bezpośrednio załadować do wielkiego pieca . Na początku XX wieku opracowano technologię spiekania do przekształcania miału rudy w materiał zbrylony, który można wsadowywać w wielkich piecach. Technologia spiekania potrzebowała 30 lat, aby zdobyć akceptację w dziedzinie produkcji żelaza, ale teraz odgrywa ważną rolę. Początkowo opracowany do wytwarzania stali, obecnie jest sposobem na wykorzystanie odpadów metalurgicznych wytwarzanych w stalowniach w celu usprawnienia działania wielkiego pieca i zmniejszenia ilości odpadów. Największa spiekalnia znajduje się w Chennai w Indiach i zatrudnia 10 000 osób.
Proces
Przygotowanie rud
Głównym wsadem do spiekalni jest mieszanka bazowa, która składa się z miału rudy żelaza, miału koksowego i miału topnikowego (wapienia). Oprócz mieszanki podstawowej, miał koksowy, miał topnikowy, miał spiekany, pył żelazny (zebrany z systemu odpylania zakładu i elektrofiltru) oraz odpady roślinne są mieszane proporcjonalnie (wagowo) w bębnie obrotowym, często nazywanym bębnem mieszającym i granulującym . Wapno kalcynowane stosuje się jako spoiwo zmieszanego materiału wraz z wodą (wszystko w określonych proporcjach wagowych) do utworzenia spieku paszowego o wielkości około 5 do 7 mm. Te globulki spieku są podawane do maszyny do spiekania i spalane w niej w celu wytworzenia spieku wsadowego do wielkiego pieca.
Spiekanie materiału
Materiał nakładany jest na spiekarkę w dwóch warstwach. Dolna warstwa może mieć różną grubość od 30 do 75 milimetrów (1,2 do 3,0 cala). Stosowana jest frakcja spieku o grubości od 12 do 20 mm, zwana również warstwą trzonu. Druga warstwa pokrywająca składa się z mieszanych materiałów, co daje całkowitą wysokość złoża od 350 do 660 milimetrów (14 do 26 cali). Zmieszane materiały są nakładane za pomocą podajników bębnowych i podajników rolkowych, które rozprowadzają bryły na określonej głębokości w całej maszynie do spiekania. Górna warstwa jest wygładzana za pomocą niwelatora. Materiał, zwany także wsadem, wchodzi do pieca zapłonowego w rzędy palników wieloszczelinowych. W przypadku jednego zakładu pierwsza strefa (zapłonu) ma jedenaście palników. Następne (namaczanie/ wyżarzanie ) typowo oferuje 12 palników. Powietrze jest zasysane z dna złoża wymieszanego materiału w całej maszynie do spiekania. Ogień stopniowo wnika w wymieszany materiał, aż dotrze do warstwy paleniska. Ten końcowy punkt spalania nazywany jest punktem przepalenia (BTP). Warstwa paleniska, która jest niczym innym jak spiekiem o mniejszych rozmiarach, ogranicza przyklejanie się gorącego spieku do palet. BTP osiąga się w określonej strefie spiekarki, aby zoptymalizować proces, za pomocą kilku przyrządów do pomiaru temperatury umieszczonych w całej spiekalni. Po zakończeniu wypalania mieszanka zamienia się w spiek, który następnie rozbija się na mniejsze rozmiary za pomocą łamacza spieku. Po rozbiciu na małe rozmiary schładza się w chłodnicy (liniowej lub kołowej) za pomocą wymuszonego przepływu powietrza. Na wylocie chłodnicy spieku temperatura spieku jest utrzymywana na tak niskim poziomie, że gorący spiek może być transportowany przez gumowy przenośnik taśmowy. Podejmowane są niezbędne środki ostrożności w celu wyśledzenia ewentualnego pożaru w taśmie, a konieczne gaszenie odbywa się przez rozpylanie wody. Następnie produkt ten przechodzi przez kruszarkę szczękową, gdzie rozmiar spieku jest dalej rozdrabniany (~ 50 mm) na mniejsze rozmiary. Następnie cała mieszanina przechodzi przez dwa sita. Najmniejsze cząstki spieku (< 5 mm) są przechowywane w pojemnikach dozujących i ponownie wykorzystywane do ponownego przygotowania spieku poprzez mieszanie i granulowanie bębna oraz podawane do spiekarki w celu wypalenia. Część mniejszego (5 – 20 mm) jest wykorzystywana na warstwę trzonu w spiekalni, a reszta wraz z największymi spiekami trafia do wielkiego pieca.
Temperatura jest zwykle utrzymywana między 1150 a 1250 ° C (2100 a 2280 ° F) w strefie zapłonu i między 900 a 1000 ° C w strefie wygrzewania, aby zapobiec nagłemu hartowaniu spieczonej warstwy. Górne 5 mm z sit trafia na przenośnik przenoszący spiek do wielkiego pieca i wraz ze spiekiem wielkopiecowym trafia albo do bunkrów do przechowywania spieku, albo do bunkrów BF. Spiek wielkopiecowy składa się z cząstek o wielkości od 5 do 12 mm oraz 20 mm i większych.
Zalety
Istnieją pewne zalety stosowania spieków w przeciwieństwie do stosowania innych materiałów, które obejmują recykling miału i innych produktów odpadowych, w tym pyłu spalinowego, zgorzeliny walcowniczej, pyłu wapiennego i szlamu. Przetwarzanie spieku pozwala na wyeliminowanie topnika surowego, który jest materiałem wiążącym stosowanym do aglomeracji materiałów, co oszczędza materiał opałowy, koks i poprawia wydajność pieca.
Ulepszenia i wydajność można uzyskać dzięki wyższej temperaturze mięknienia i węższemu mięknięciu w strefie topienia, co zwiększa objętość strefy ziarnistej i zmniejsza szerokość strefy spoistej. Niższa zawartość krzemionki i wyższa temperatura surówki przyczyniają się do większego usuwania siarki.