§ 14. Агломерация окисленной никелевой руды

14.1. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА АГЛОМЕРАЦИИ

1. Принимаем состав сырой окисленной никелевой руды*: 0,8% Ni; 8,0% MgO; 34,8% SiO₂; 6% А1₂О₃; 16% Fe; 0,8% CaO; 25,9% H₂O и 7% прочие.

* Более характерный анализ приведен в § 15.1
2. Принимаем количество добавляемого сухого коксика равным 10% от массы сырой руды. Коксик содержит 83,2% С; 0,8% S; 15,6% золы (А).
3. Определяем расход воздуха для горения коксика. Для этого принимаем, что в агломерат из коксика переходит 50% S и 8% С, т.е. получаем 0,8•0,5•0,1=0,04 кг серы и 83,2•0,08•0,1=0,66 кг углерода. В этом случае потребуется кислорода:
для сгорания углерода в СО₂ [(8,32–0,66)/12]•32=20,42 кг,
для сгорания серы в SO₂ (0,04/32)•32=0,04 кг, Всего 20,46 кг.
С кислородом поступит азота (20,46/23)•77=68,53 кг.
Теоретический расход воздуха 20,46+68,53=89,0 кг, или 89,0/1,293=68,84 м³, в том числе азота 68,84–(20,46/32)•22,4=54,52 м³. Для сжигания коксика подают воздух при α=1,5. Тогда потребуется кислорода 20,46•1,5=30,70 кг, в том числе избыток кислорода 10,24 кг. Поступит азота 68,53•1,5=102,80 кг (или 82 м³). Всего поступит воздуха 68,84•1,5=103,3 м³.
4. Определим состав отходящих газов. Коксик на агломерацию поступает с содержанием 6% влаги. Масса влажного коксика 10/0,94=10,62 кг, в том числе влаги 0,62 кг. Состав и количество продуктов от сгорания 10 кг коксика, кг:
При сгорании углерода в СО₂ [(8,32–0,66)/12,0]•44=28,06
При сгорании серы в SO₂ (0,04/32)•64=0,08
Влага руды и коксика 25,90+0,62=26,52
Углекислота руды составляет 0,63 кг (соответствует по эквиваленту 0,8 кг СаО руды). Всего СО₂ получаем 28,69 кг.
Состав и количество продуктов сгорания без газов зажигательного горна:
кг м³ % (объемн.)
СО₂ 28,69 (28,69/44)•22,4=14,34 10,50
SO₂ 0,08 (0,08/64)•22,4=0,03 0,02
Н₂О 26,52 (26,52/18)•22,4=32,93 24,09
О₂ 10,26 (10,26/32)•22,4=7,17 5,25
N₂ 102,8 (102,8/28)•22,4=82,21 60,14
Итого 136,68 100,0
Для зажигания шихты используем природный газ (расход примерно 3,7 м³/т), который необходимо сжигать в подвесном горне с избытком воздуха (в отходящих газах горна должно быть 8–12% О₂), чтобы температура пламени над шихтой не превышала 1200⁰С. Расчет горения газа дан в § 7.3. Продуктами горения природного газа пренебрегаем. Подсос воздуха до эксгаустера рекомендуется принимать в пределах 60–100% от объема газов. Для нашего примера принимаем 90% от объема газа, что составляет 136,68•0,9=123,20 м³ воздуха, в том числе кислорода 123,21•0,21=25,87 м³, или 36,97 кг, и азота 123,21•0,79=97,34 м³, или 121,86 кг. Состав и количество газов с учётом воздуха, просасываемого через щели:

	м^3	% (объемн)
СО2 SО2 Н2О О2 N2	14,34 0,03 32,93 33,02 179,55	5,5 0,01 12,66 12,69 69,14
	Итого 259,87	100

На 1 т руды при 0⁰С образуется газов около 2600 м³.
5. Состав и масса золы, образующейся при сгорании 10 кг коксика, кг: SiO₂ 50•0,156•0,10=0,78; А1₂О₃ 30•0,156•0,10=0,47; СаО 5•0,156•0,10=0,08; Fe₂O₃ 11•0,156•0,10=0,17; прочие 4•0,156•0,10=0,06. Всего 1,56 кг.
6. Составим баланс агломерации без учета оборотного агломерата (таблица 42). Потери никеля с пылью и прочие потери составляют 2%. В итоге получается следующий состав агломерата, %: 1,04 Ni; 10,7 MgO; 47,4 SiO₂; 8,6 А1₂О₃; 29,7 Fe₃O₄; 1,26 CaO; 0,88 C; 0,05 S; 0,37 прочих.

Таблица 42 Материальный баланс агломерации (на 100 кг сырой руды), кг

Статьи баланса	Всего	В том числе
		Ni	MgO	SiO2	Al2O3	Fe	CaO	H2O	O2^*	N2	C	S	CO2	прочие
Загружено: руды коксика воздуха	100,00 10,62 292,60	0,8 – –	8,0 – –	34,8 0,78 –	6,0 0,47 –	16,0 0,12 –	0,8 0,08 –	25,94 0,62 –	7,03 0,05 67,67	– – 224,93	– 8,32 –	– 0,08 –	0,63 – –	– 0,10 –
Итого	403,22	0,8	8,0	35,58	6,47	16,12	0,88	26,56	74,75	224,93	8,32	0,08	0,63	0,10
Получено агломерата газов	75,61^** 327,59	0,784 0,016	8,0 –	35,58 –	6,47 –	16,12 –	0,88 –	– 26,56	7,02 67,73	– 224,93	0,66 7,66	0,04 0,04	– 0,63	0,06 0,04
Итого	403,20	0,800	8,0	35,58	6,47	16,12	0,88	26,56	74,75	224,93	8,32	0,08	0,63	0,10

*Железо в агломерате присутствует в основном виде магнетита. С ним связано кислорода 16•232/168–16=6,1 кг. В руде железо находится в виде гидрогетита и лимонита. Кислород этих окислов в составе руды был учтен в графе «прочие». Поэтому всего поступает кислорода 74,75 кг.
** Выход агломерата уменьшается до 65-67% при значительном содержании в руде карбонатов и кристаллизационной воды (в анализе их обозначают буквами ППП).
Для составления полного баланса агломерации следует по материалам практики учесть количество оборотной пыли и оборотной мелочи агломерата, которые одновременно входят в приход и расход, а также пыль шахтных печей. Возможна подача в аглошихту известняка с целью получения офлюсованного агломерата.
Находим содержание воды в 1 м³ газов: 26,56•1000/259,87=102,1 г/м³. По таблице 20 устанавливаем, что эти газы можно охлаждать примерно до 56⁰С. Дальнейшее охлаждение приведет к образованию конденсата, смачиванию пыли и забиванию газоходов и, следовательно, опасному налипанию ее на лопатках дымососа.