Горение топлива и окислительно-восстановительные процессы при агломерации железных руд.
Условия сжигания топлива в этом процессе весьма совершенны, так как топливо находится в тесном контакте с нагретыми уже частичками руды и к тому же сгорает в воздухе, подогретом теплом верхних слоев агломерата, которые при этом охлаждаются. В зоне горения температура достигает 1500° С. Продукты сгорания отдают свое тепло нижним слоям и уходят с температурой около 60— 150° С. Топливо сгорает до окиси углерода по реакции С + О2 = С02; СО2 + С = 2СО. Образующаяся окись углерода восстанавливает окислы железа по реакциям: 3Fe2О3 + СО = 2Fe3О4 + СО; Fe3О4 + СО - 3FeO + СО2. В зоне высоких температур магнитная окись железа восстанавливается также углеродом: Fe304 + С = 3FeO + СО. Закись железа обычно реагирует с кремнеземом, образуя легкоплавкие соединения — файялит (2FeO + SiО2 = Fe2SiО4) с температурой плавления 1205° С и сплавы переменного состава Fe2SiО4 — FeO — Si02 с двумя эвтектиками, температура плавления которых составляет около 1180° С. Известняк разлагается по реакции СаСО3 = СаО + СО2, а полученная СаО вытесняет FeO из файялита (FeO)2 SiО2 + 2CaO = (CaO)2 SiО2 + 2FeO. Освобождающаяся закись железа образует твердый раствор с Fe3О4 (вюстит), который при взаимодействии с кислородом воздуха, проходящего через готовый раскаленный агломерат, в значительной мере окисляется до Fe2О3. Поэтому восстановимость офлюсованного агломерата более высокая по сравнению с обычным, так как в офлюсованном агломерате меньше трудновосстановимых силикатов железа. Образовавшиеся легкоплавкие соединения и в первую очередь файялит находятся в жидкой фазе, способствующей растворению кремнезема, глинозема и других трудноплавких окислов шихты. Полученная масса остывает с выделением новых минералов и образованием пористого пирога агломерата. Образующаяся жидкая фаза пропитывает твердые частицы и химически взаимодействует с ними. Когда зона горения опустится ниже мест образования жидкой фазы, просасываемый сверху воздух охлаждает массу, пропитанную жидкой фазой, и последняя затвердевает, в результате чего образуется твердый пористый продукт - агломерат. Поры возникают в результате испарения влаги и просасывания воздуха. Продвижение через слой шихты сверху вниз зоны, в которой происходит горение топлива и формирование агломерата (т.е. спекаемого слоя), длится 8-12 мин и заканчивается при достижении постели. В процессе агломерации выгорает 90-98 % сульфидной серы, а сульфатной 60-70 %. Нижний предел относится к офлюсованному агломерату, а верхний к неофлюсованному. Протекает много реакций взаимодействия между оксидами шихты, в результате чего образуются десятки различных химических соединений.
|
