Глава 24.1 Восстановительноый обжиг железных руд

По характеру распределения тепла и, следовательно, по уровню температур и составу продуктов сгорания в помоль-но-обжиговой камере все опыты были подразделены на две серии (I и II). Из диаграммы равновесия Fe-О-С-Н реакций [4] следует, что, как в I, так и во II сериях опытов в по-мольно-обжиговом   контуре   установки   достигаются   условия для восстановительного обжига железных руд.
В I серии опытов эти условия достигались при сравнительно невысоком содержании СО, не превышающем 0,6%, и повышенной температуре процесса (860-1225° С); во II серии - при содержании СО, достигающем 6, 2%, и пониженной температуре процесса (625- 935° С). При этом во II серии опытов процесс осуществлялся без "доводки" продуктов обжига в циклоне-классификаторе (при сокращенной активной зоне помольно-обжигового контура).
Данные гранулометрического состава обожженной руды показывают, что в ходе одновременного помола и обжига достигается необходимая для эффективного обогащения степень измельчения: линейные размеры полученных частиц одного порядка с величиной рудных зерен, в то время как остатки на ситах в измельченной руде характеризуются величинами(для I серии опытов) и   (для II серии опытов).

Величина рудных зерен по данным петрографиче­ского анализа, выполненного Днепропетровским горным институтом, составляет от 50 до 220 мк.

тов опытов с теоретически возможными, определенными по стехиометрическим уравнениям (6) и (7) (рис. 2) [4], следует, что не во всех случаях удается достичь ступенчатого восстановления руды и достаточно полного извлечения железа в концентрат.
Подобный характер процесса восстановления, как показывают данные петрографического   анализа,   следует,   по-види-
мому, объяснить частичным восстановлением зерен руды из-за недостаточной концентрации восстановительного газа и ограниченного времени пребывания частиц в зоне помольно-обжиго-вого контура установки. В этом случае, как правило, магнетит образуется по периферии в виде пленки различной толщины или реже в виде пятнышек неправильной конфигурации по всему зерну.
По данным петрографического анализа, почти во всех опытах серии I наблюдались оплавленные участки, в которых среди кварцевого стекла рассеяны мелкие зерна вновь образованного магнетита. При этом наблюдались следы вторичного окисления. Оплавления способствовали соединению рудных и нерудных частиц, что приводило к ухудшению качества концентрата и, несмотря     на     достаточно высокую степень   восстановления   (0,882)   руды,   содержание железа в концентрате не превышало 53,5%.
В опытах II серии оплавлений не было и, несмотря на более низкое значение степени восстановления (0,612), качество концентрата резко возросло, и содержание железа в концентрате увеличилось до 62,4%.

Как отмечалось выше, глубина обработки материала во встречных струях зависит от размера частиц. Результаты исследования степени восстановления и обогащения руды при обжиге в зависимости от крупности частиц руды для двух характерных опытов (опыты 5 и 6) представлены на рис. 3.
Из сопоставления результатов опытов следует, что в первом случае (опыт 5) по всем фракциям удавалось достичь чет-
кого ступенчатого восстановления, в опыте 6 этой четкости нет. Степень восстановления с ростом размера зерен во всех случаях увеличивается, что подтверждает положение, высказанное в работе [8] о снижении интенсивности колебательного движения в зоне удара для мелких частиц.
Рост эффективности обогащения с увеличением размера частиц (до 135 мк) связан с полнотой восстановления зерен. Уменьшение степени обогащения с увеличением зерен руды в области размеров частиц >135 мк следует объяснить неполным раскрытием зерен и наличием сростков.
Как было показано в работе [8], время пребывания частиц обрабатываемого материала в аппарате со встречными струями при прочих равных условиях, прямо пропорционально размеру частиц. На рис. 4 представлен характер изменения основных показателей процесса магнетизирующего   обжига в зависи-
симости от крупности частиц (а в неявной форме от времени их обработки).

 Из рисунка следует, что максимальное значение коэффи­циента обогащения и лучшее качество концентрата и «хво­стов» обеспечивается при оптимальном значении степени вос­становленияС этого моментапроцесс обогащения ухудшается и начинается дальнейшее восстанов­лениедо слабомагнитногоПри этом увеличивают­ся потери железа в «хвостах».

Анализ опытов по магнетизирующему обжигу окисленных кварцитов Кривбасса при малой концентрации восстанови­тельного газапоказывает, что на газоструй­ной установке можно получить концентраты высокого каче­ства с содержаниемс хорошим извлечением железа . Полное раскрытие рудного зерна,, несмотря на зо­нальный характер процесса восстановления, связанный, как правило, с недостаточными концентрациями восстановитель­ного газа, обеспечивает высокую степень обогащения руды, достигающую 0,65.

При повышении температуры процесса до 1100—1200° С, при невысоком содержании качество концентрата ухудшается за счет оплавления и вторичного окисления готового продукта. Содержание железа в этом случае не пре­вышало  Повышение концентрации восстанови­тельного газа допри температуре процесса 830— 875° С привело к увеличению содержания железа в концентра­те до 62,4%.

Указанные результаты по восстановительному обжигу бед­ных окисленных кварцитов были получены в условиях удли­ненных газовых трактов и их неплотности, приводящих к под­сосам воздуха, а также недостаточно четкой работы класси­фикационных устройств, закрупняющих готовый продукт и при малых  концентрациях  восстановителя.

Недостаточное время пребывания мелких частиц в актив­ной зоне помольно-обжигового контура установки, как указы­валось выше, приводило также к уменьшению их степени вос­становления, что в конечном итоге сказывалось на недостаточ­ной степени восстановления готового продукта.

Дальнейшее исследование процесса обжига бедных окис­ленных кварцитов Кривбасса осуществлялось на установке (рис. 5), отличающейся большей компактностью и простотой, позволяющей получать готовый продукт необходимой дисперс­ности при достаточных содержаниях восстановителя (твердо­го и газообразного). Для увеличения степени обработки ма­лых частиц на выходе из классификатора установка была оборудована одноступенчатым теплообменником со встречны­ми струями [7, 8]. Во избежание вторичного окисления готово­го продукта разгрузка его осуществлялась в водяную ванну.

При обжиге бедных окисленных кварцитов на указанной установке содержание СО (по данным газового анализа) не превышало 4—6%, а температурный режим характеризовался следующими данными: температура по тракту — в помольно-обжиговой камере, классификаторе, теплообменнике со встречыми струями — не превышала 820—840° С, температура на выходе  из  установки — 710° С.

Результаты анализа готового продукта показывают, чт<? степень измельчения готового продукта характеризовалась При этом извлечение железа в концентрат составляло 89—93% при содержании железа в нем до 65% и в немагнитной фракции («хвостах») 4,7—6,0%.

Приведенные исследования были положены в основу со­ставления технического задания на проектирование полупро­мышленного, образца газоструйной установки для магнетизи­рующего обжига окисленных кварцитов Кривбасса производи­тельностью 5 т/час.