Predavanje 10 Tehnoloski Proces Sinteriranja

PRIPREMA MINERALNIH SIROVINA OSNOVI AGLOMERIRANJA

M. Petrović

1

4.5 TEHNOLOŠKI PROCES SINTERIRANJA Raspored osnovnih tehnoloških jedinica u jednoj suvremenoj tvornici sintera prikazan je na slici 160 a na slici 161 prikazana je principijelna tehnološka shema proizvodnje sintera na osnovu predhodno dobivenih peleta iz sitnozrne željezne rude. Upravljanjem postrojenjem i procesom aglomeriranja vrši se sa jednog mjesta u vrijeme normalnog rada, dok za slučaj revizije, remonta i ostalih zastoja, ostaje uvijek mogućnost tzv, reparaturnog pogona za svaki stroj posebno. Na središnjem upravljačkom mjestu dispečer putem video nadzora ostvaruje uvid u cjelokupni tehnološki proces i prema potrebi vrši određene korekcije na tehnološkim shemama. Prema potrebi, dispečer poziva određenu tehnološku shemu na monitoru pri čemu ima mogućnost pozivanja pojedinih elemenata u sklopu tehnološke sheme odnosno upravljanja pojedinim strojevima. Središnje upravljačko mjesto povezano je interfonima s važnim mjestima u procesu kako bi se informacije što je brže moguće izmjenjivale između dispečera i osoblja koje se nalazi na postrojenju.

Legenda: 1.Prijem i istovar sirovina, 2.Prijemni bunker za koks, 3. Pretovarna petlja,4. Raspodjela materijala, 5. Depo željeznih ruda, 6.Depo vapnenaca, 7.Depo mangana, 8.Depo goriva (koksa), 9.Primarno usitnjavanje rude, 10. Bunkeri, 11.Primarno usitnjavanje goriva, 12. Sekundarno usitnjavanje rude, 13. Sekundarno usitnjavanje goriva, 14. Primarna zona miješanja, 15. Sinteriranje, 16. Baterija ciklona, 17. Plinska turbina, 18. Odjeljenje hlađenja, usitnjavanja i klasiranja sintera Slika 161. Raspored osnovnih tehnoloških jedinica u jednoj suvremenoj tvornici sintera


M. Petrović

2

HOMOGENI-ZIRANJE HOMOGENIZIRANJE HOMOGENIZIRANJE

VISOKOPECNI KOKS

HOMOGENI-ZIRANJE

ANTHRACIT 10+0 mm

KOKS -10+0 mm

ZELJEZONOSNI MATERIJALI

VAPNENAC -60+0 mm

HOMOGENIZIRANJE

PROSIJAVANJE

-40 +10 mm

-10 +0 mm

DROBLJENJE ggk 15 mm

B1 B2

H2O

SINTERIRANJE

1

2

3 4

5

6

7

89

10

10

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

OTPRAŠIVANJE

U atmosferu

H2O

PULPA

ZGUŠNJAVANJE KEK

SINTER ZA VISOKU PEĆ Visoka peć

HLAĐENJE

Slika 160; Tehnološka shema pripreme, peletiranja i

sinteriranja željezonosne rude

DROBLJENJE ggk. 3 mm

+3 mm - 3 mm

PROSIJAVANJE


PROSIJAVANJE

+3 mm - 3 mm

B3


-150+6 mm

-6+0 mm

PROSIJAVANJE

-12+0 mm

-150+12 mm

PROSIJAVANJE

-12+6 mm

-6+0 mm

PROSIJAVANJE

FILTRIRANJE

ŽELJEZO

VAPNENAC

SINTER

POVRATNA VODA

PELETI


M. Petrović

3

4.5.1 PRIJEM I USKLADIŠTENJE SIROVINA

Za navedeni tehnološki proces sinteriranja koriste se željezonosne sirovine, gorivo i topitelj koji se dopremaju željezničkim vagonima do prijemne stanice gdje se vrši istovar. Stanica za istovar vagona je opremljena odgovarajućim brojem rotacijskih vagonoprevrtača, koji svojim kapacitetom trebaju zadovoljiti potrebe cjelokupnog procesa s tim da se kapacitet istih mijenja u ovisnosti o tipu vagona i vrsti sirovina (slika 162).

Istovarene sirovine se otpremaju na skladište za homogeniziranje, a metalurški koks na skladište visoke peći. Tehničkim rješenjem je omogućeno da se, ukoliko je potrebno, sirovine izravno dopremaju u bunkere visoke peći. Dimenzije skladišta za homogeniziranje trebaju osigurati učinkovito ujednačavanje sitnih željezonosnih sirovina, krupnog vapnenaca, sitnog koksa i antracita. Suvremena tehnologija sinteriranja, čijom se primjenom osigurava dobivanje sintera zahtjevne kvalitete, podrazumijeva korištenje željezonosnih sirovina klase krupnoće od -8+0 mm.

Legenda: 1) Rotacijski vagonoprevrtač, 2) Elektro lokomotiva, 3) Hranilica, 4)Lančasti

transporter, 6) Mostni kran

Slika 162. Prijem i istovar materijala

4.5.2 HOMOGENIZIRANJE

Iz literature je poznato da je dobro pripravljen zasip uvjetovao

mogućnost izgradnje visokih peći velikih zapremina uz istodobno povećanje proizvodnosti. Daljnji razvoj metalurgije, a osobito visokopećne proizvodnje, u znatnoj mjeri je određen razinom pripreme rudnih sirovina za topljenje.


M. Petrović

4

Ravnomjernost sastava visokopećnog zasipa prije svega utječe na stabilnost toplotnog režima taljenja metala, a samim tim i na povećanje proizvodnosti visoke peći. Za dobivanje visokokvalitetnog sintera, komponente mješavine moraju biti dobro homogenizirane. Na osnovu literaturnih podataka dozvoljene varijacije sadržaja željeza u sinteru ne smiju izaći iz granica, ± 0,75%, a pri tome maksimalno kolebanje SiO2 u željezu mora biti u granicama ± 0,20%. Ukoliko se željezo koristi za proizvodnju čelika u konvertorima, zahtjevi su strogi i kolebanje sadržaja SiO2 u željezu mora se nalaziti u granicama ± 0,1, pa čak i do ± 0,0 5% uz istodobno odstupanje sadržaja željeza u sinteru do ± 0,20. Da bi se ispunili traženi zahtjevi, neophodno je suziti kolebanje kvalitete željezonosnih komponenti mješavine za sinteriranje. Prema podacima B.F.Gončarova, smanjenje odstupanja sadržaja željeza u sinteru od 0,1 do 0,2 % uvjetuje smanjenje utroška koksa za 2÷3 %, pri čemu se proizvodnost visoke peći povećava za 4÷5%. Na skladištu za homogeniziranje se nalazi određeni broj (najčešće tri) piramida željezonosnih sirovina, koje sadrže do 8 % sitnog vapnenca i do 5 % dolomita (slika 163). Masa piramide može iznositi i do 70.000 t. Svaka od piramida se nalazi u fazi formiranja ili oduzimanja materijala. Za odlaganje i oduzimanje sirovine koriste se dva neovisna portalna krana. Materijal se odlaže u horizontalnim slojevima. Broj slojeva u piramidi se kreće od 50 do 90 i debljine do 15 cm.

Slika 163. Homogeniziranje rude za sinteriranje

S formirane piramide materijal koji je homogeniziran oduzima se oduzimačem s vedricama. Oduzimanje materijala se vrši pod određenim kutom u odnosu na slojeve. Debljina rezanja materijala pri oduzimanju se vrši po čitavoj visini piramide istodobno. Strojevi za odlaganje i oduzimanje materijala, kao i primijenjena tehnologija homogeniziranja, omogućuju da se formira velik broj slojeva i da nastane piramida s povoljnim odnosom zapremine prema površini.


M. Petrović

5

Učinak homogeniziranja se ocjenjuje koeficijentom homogeniziranja koji predstavlja smanjenje raspona varijacija promatrane kvalitete. Učinkovitost homogeniziranja se izražava standardnim odstupanjem prije i nakon homogeniziranja. Koeficijent homogeniziranja se izračunava prema obrascu:

po

pre

SS

K = (4.15)

gdje je: K–koeficijent homogeniziranja, Spre–standardno odstupanje feruma prije homogeniziranja, Spo–standardno odstupanje feruma nakon homogeniziranja.

4.5.3 PRIPREMA SIROVINA

Sa skladišta za homogeniziranje, sirovine se izuzimaju i sustavom traka dopremaju u odjeljenje za pripremu (slike 164, 165). Homogenizirana ruda s piramide se izravno doprema u dozirne bunkere, a topitelj i gorivo se predhodno usitnjavaju. Priprema goriva (drobljenje i prosijavanje) prikazana je na slici 164.

Legenda: 1) tračni transporter, 2) magnetni odvajač, 3) sito, 4) bunker za podrešetni proizvod, 5) konusna drobilica, 6) nadrešetni proizvod, 7) tračni transporter.

Slika 164. Odjeljenje za pripremu sirovine za sinteriranje


M. Petrović

6

Tehnološki proces sinteriranja uvjetuje gorivo krupnoće –15+0 mm. Topitelj–vapnenac klase krupnoće –60+30 mm se usitnjava čekićnim, reverzibilnim drobilicama s centralnim hranjenjem kapaciteta 100÷120 t/h. Klasiranje vapnenaca se obavlja na inercionim sitima, koja rade u zatvorenom ciklusu s drobilicama. Sita su dimenzije 1750×3500 mm, kapaciteta do 400 t na sat, s otvorima na mreži za prosijavanje 3,5 mm. Iz literature i prakse je poznato da za proces sinteriranja sadržaj klase –3+0 mm treba iznositi 95 do 97 %.

Legenda: 1) tračni transporter, 2) bunker, 3) elektro magnetni dodavač, 4) drobilica, 5) inerciono sito,

6) tračni transporter

Slika 165. Odjeljenje za pripremu topitelja

4.5.4 PROIZVODNJA SINTERA Usitnjen topitelj i gorivo se transportiraju i odlažu u bunkere dozirnog

odjeljenja. Tanjurastim dodavačima se iz doziranih bunkera preko tračnih vaga doziraju na zbirni transporter u određenom odnosu: homogenizirana željezonosna mješavina, gorivo i tpokuselj. Tanjurasti dodavači su promjera 2 m s promjenljivim brojem obrtaja. U dozirnom odjeljenju postoje dvije paralelne linije s po 12 bunkera za željezonosnu mješavinu, tri bunkera za topitelj i tri bunkera za gorivo.


M. Petrović

7

Suvremena tehnologija sinteriranja zahtijeva da dozvoljena odstupanja od zadanih doziranih količina kreće u granicama ± 1%. Pripravljena mješavina se iz bunkera preko tanjurastog dodavača dozira u sekundarni mješač peletizator (slika 166).

Slika 166. Industrijski tanjurasti peletizator

U sekundarnom mješaču mješavina se vlaži da bi se čestice materijala

slijepile i na taj način okrupnile. Sekundarni mješač ima mogućnost promjene broja obrtaja i kuta nagiba, a dimenzija je 2800×800 mm (slika 167).

Slika 167. Industrijski cilindrični peletizator


M. Petrović

8

Broj obrtaja i kut nagiba ovisi o vrsti sirovina, odnosno mogućnosti peletiranja. Sadržaj vlage ovisi o vrsti sirovina, granulometrijskom sastavu i drugim fizikalnim svojstvima materijala. Optimalna vlažnost je u granicama od 7,5 do 8,5 %. Odstupanje od optimalne vlažnosti dovodi do pogoršanja plinopropustljivosti mješavine, naglog smanjenja proizvodnosti sinter stroja i pogoršanja kvaliteta gotovog sintera. Izmiješana, ovlažena i okrupljena mješavina iz sekundarnog mješača preko ljevkastog raspoređivača i protočnog bunkera pomoću bubnjaste hranilice se zasipava na sinter stroj (slike 168 i 169). Visina sloja se mijenja u ovisnosti o strukturi sirovine koja ulaze u sastav mješavine, i najčešće iznosi od 200 do 300 mm.

Pomoću peći površine 5,6 m2 sa šest gorionika, postavljenih u dva reda po tri, potpaljuje se gorivo u mješavini. Neophodno je dovesti dovoljnu količinu toplote za iniciranje potpaljivanja do dubine sloja koja omogućava dalje sagorijevanje goriva. Potpaljivanje čvrstog goriva u sinter mješavini postiže se mješavinom prirodnog i visokopećnog plina u odnosu 1:4. Utrošak topote za potpaljivanje u procesu sinteriranja kreće se od 21 do 29·105 KJ/t sintera. Mješavina se potpaljuje ravnomjerno po čitavoj površini, a temperatura potpaljivanja se održava u rasponu 1200 do 1250°C. Za uspješno potpaljivanje potrebno je da toplinska vrijednost mješavine plina iznosi 544÷628·105 KJ/Nm3. Za stvaranje podtlaka na sinter stroju postavljen je ekshaustor koji stvara podtlak 9806 do 10876 (Pa) kapaciteta 6.500 m3/min. Pogon ekshaustora ostvaruje se preko elektro motora snage 2000 KW i broja obrtaja rotora 1500 o/min. Temperatura izlaznih plinova ispod aglostroja kreće se u intervalu 130 do 180 °C, i ovi plinovi sadrže 1÷4 g/m3 prašine u kojima je 40÷50 % željeza u obliku spoja. 4.5.5 HLAĐENJE SINTERA

Hlađenje je završna faza sinteriranja. Nakon završetka procesa sinteriranja, dobiveni sinter u obliku «pogače» se drobi jednovaljčanom nazubljenom drobilicom, do veličine komada od 150 mm. Cilj usitnjavanja je stvaranje uvjeta za hlađenje sintera zrakom i dobivanje neophodnog granulometrijskog sastava. Usitnjeni sinter se podvrgava procesu prosijavanja na samobalansirajućem situ, pri čemu se izdvajaju klase –150+6 mm, i -6+0 mm. Nakon klasiranja topli sinter se hladi u kružnom (slika 170) ili linijskom hladnjaku (slika 171). Kružni hladnjak je kapaciteta 70÷100 t/h s brojem obrtaja 0,6÷0,86 o/min. Promjer hladnjaka je 10 m. Temperatura sintera koji dolazi na hlađenje je 700÷750°C, dok srednja temperatura ohlađenog sintera ne prelazi 80÷100°C. Brzina hlađenja ne smije biti veća od 30÷70 °C/min, jer bi prevelika brzina hlađenja uzrokovala štetna unutarnja naprezanja u sinteru.


M. Petrović

9

Legenda: 1,2) Tračni transporter, 3) Prijemni bunkeri za peletizacijsku mješavinu, 4) Dvoredni transporter, 5) Tanjurasti dodavač, 6) Tračni transporter, 7) Bubnjasti peletizator, 8) Bunker za gorivo, 9) Čunasti raspoređivač, 10) Protočni bunker, 11) Bubnjasti dodavač, 12) Usmjeravajući lijevak za postavljanje posteljice, 13) Pećnica za prženje, 14) Pločasti čelični transporter, 15) Valjkasta nazubljena drobilica, 16) -Sito, 17) Rotacijski hladnjak, 18) Pločasti čelični transporter

Slika 168. Odjeljenje sinteriranja


M. Petrović

10

Legenda: 1) Peletizator u obliku čaše, 2) Bunker za mješavinu, 3) Trakasti transporter, 4) Bunker bentonita, 5) Rotorni mješač, 6) Tračni transporter, 7) Sito, 8,9) Tračni transporter, 10) Čelični transporter, 11) Povratni bunker, 12) Regenerator - rolna, 13) Stroj za žarenje, 14) Bunker, 15) Sito, 16) Hladnjak. 17) Transporter, 18, 19) Ventilator, 20) Elektrofilter, 21,22,23) Cikloni, 24,25) Dimnjak

Slika 169. Odjeljenje peletiranja i žarenja peleta


M. Petrović

11

Slika 170. Hlađenje sintera u kružnom hladnjaku

Slika 171. Hlađenje sintera u linijskom hladnjaku

Temperatura ohlađenog sintera, kod linijskih hladnjaka, uvjetovana je

kapacitetom sinter stroja, temperaturom aglomerata prije ulaska u hladnjak i krupnoćom aglomerata. Temperatura ohlađenog aglomerata, granulacije -50+0 mm, iznosi 60÷125 oC, granulacije -150+50 mm, 80÷150 oC, a za granulacije veće od 150 mm, ova temperatura iznosi 275÷360 oC. Ohlađeni sinter odlazi na drugi stupanj klasiranja u cilju izdvajanja klase –12+0 mm na samobalansnom situ. Sinter klase krupnoće –150+12 mm odgovara zahtjevima visokopećnog procesa i upućuje se u bunkere visoke peći. Klasa –12+0 mm se ponovno klasira na inercionom situ, radi izdvajanja posteljice krupnoće –12+6 mm i frakcije –6+0 mm.


M. Petrović

12

4.5.6 PROČIŠĆAVANJE DIMNIH PLINOVA

Pročišćavanje odlazećih plinova sa sinter stroja i zraka koji se koristi za hlađenje sintera prije njihovog izbacivanja u atmosferu ostvaruje se u baterijskim ciklonima. Uhvaćena prašina iz apsorpcijskih sustava, ispiranje podova i prostorija presipa s transportera, radi boljih sanitarnih uvjeta, hidrotransportom se odvodi na filtriranje, gdje se izdvaja čvrsta faza koja se ponovno vraća u proces.

Za otprašivanje na transportnom putu – drobilica, klasiranja aglomerata, presipu gotovog aglomerata, presipu posteljice i povratka, instaliran je elektro-filter a nasisavanje zraka se vrši ventilatorom instaliranim između elektrofiltera i dimnjaka. Kontrola učinka elektofiltera, odnosno mjerenje sadržaja prašine u zraku nakon pročišćavanja, vrši se kontinuirano uz registriranje na mjestu između elektrofiltera i ventilatora. Prašina sakupljena u elektrofilteru se kontinuirano, zatvorenim sustavom transportera otprema i pomoću dvostruke zaklopke otprema u bunker za uskladištenje posteljice.


M. Petrović

13

Slika 172. Baterija ciklona a) odjel baterijskih ciklona, b) ciklon

Documents

Predavanje 10 Tehnoloski Proces Sinteriranja