Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Агломерация (англ. Sintering, agglomeration, укр. Агломерація)

Агломерация - термический процесс окускования мелких материалов (руды, рудных концентратов, содержащих металлы отходов и др.) — составных частей металлургической шихты путем их спекания с целью придания формы и свойств, необходимых для последующей плавки.

Спекание - непосредственной слипание отдельных нагретых частиц шихты при поверхностном их размягчении либо в результате образования легкоплавких соединений, связывающих частицы при остывании агломерата. Тепло для спекания возникает от горения углеродистого топлива, добавляемого в количестве 6-7 мас. % к аглошихте, либо от окисления сульфидов, если агломерации подвергаются сернистые рудные концентраты.

Основными исходными материалами для агломерации являются: мелкая сырая руда (8-10 мм) и ее концентрат, а также топливо (коксовая и антрацитовая мелочь до 3 мм), флюс (известняк и доломит до 3 мм), в отд. случаях - мелкие отходы (колошниковая пыль, окалина и др.). Агломерацию чаще ведут на колосниковых решетках с просасыванием воздуха сверху вниз сквозь шихту на решетке при последовательном горении топлива в ее слоях. Для устойчивого процесса горения и получения качественного агломерата шихта должна быть максимально однородной и газопроницаемой. Более 95 % агломерата используется в черной металлургии для плавки в ферросплавных и доменных печах. В цветной металлургии агломерат применяется в А1-, Ni-, Pb-производствах. Впервые промышленное производство железорудного агломерата было освоено в начале XX в. (США).

Существуют различные варианты реализации процесса агломерации:

агломерация на комбинированном топливе [sintering with combined fuel] — с дополнительным обогревом спекаемого слоя нагретым воздухом или пламенем газовых горелок, установленных на первой трети длины аглоленты непосредственно за зажигательным горном (разработана В. Шумахером в 1916 г., Германия). Улучшается качество верхней части пирога агломерата. Возможна замена части дефицитной коксовой мелочи дешевым газовым топливом;

агломерация под давлением [pressure sintering] — агломерация с подачей сжатого воздуха сверху к спекаемому слою (предложена В. В. Лизуновым в 1929 г.). Резкое увеличение скорости фильтрации воздуха позволяет интенсифицировать горение твердого топлива и теплопередачу, повышая производительность аглоустановки в 8-10 раз. Обеспечивается возможность спекания слоев шихты высотой до 1,5 м. Процесс отработан в лабораторных условиях: существует несколько проектов конвейерных и карусельных машин для спекания под давлением. Недостатком метода являются высокие энергетические затраты на сжатие подаваемого к аглоустановке дутья;

агломерация с пульсирующим вакуумом [pulsatile vacuum sintering] - агломерация с ритмическим изменением вакуума для турбулизации движения газового потока в спекаемом слое (предложена А. Харитоновым в 1967 г.). В горловине вакуумкамеры устанавливают вращающиеся «мотыльки», изменяющие сечения прохода газов с частотой 1,5-4 Гц. Производительность установки увеличивается на 8-10 %, объем вредных выбросов снижается на 30 %;

двухзонная агломерация [two-zone sintering] - технология агломерации руд, предложенная А. П. Николаевым (1929 г.), заключающаяся в укладке на колосниковую решетку слоя шихты и его зажигании газовой горелкой, затем в укладке верхнего слоя шихты и его зажигании, что позволяет осуществить одновременное движение двух зон горения твердого топлива и увеличить производительность установки. В действительности, нижяя зона горения, получая сверху газы, содержащие лишь 3— 4 % О2, гаснет из-за нехватки кислорода. Дополнительное обогащение воздуха кислородом до > 40% О2, предложенное Е. Ф. Вегманом (1968 г.), увеличивает производительность установки в 3—3,5 раза;

кислородная агломерация [oxygen sintering] — агломерация с подачей к спекаемому слою обогащенного кислородом воздуха. Первые опыты проведены Е. Войсом и Р. Уайддом в 1952 г. (Англия). Применение кислорода вместо воздуха при однозонном спекании увеличивает производительность аглоустановки в два раза, а при двухзонном — в 3—3,5 раза.