Quy trình xử lý quặng sắt nghiền
|
(1)SỔ TAY KỸ THUẬT LUYỆN GANG. 2015. Hà nội 2020. (2) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 1/275. LỜI NÓI ĐẦU Các tài liệu về Luyện gang bằng tiếng Việt phần lớn đã xuất bản cách đây gần 50 năm. Từ đó đến nay đã có nhiều thay đổi quan trọng trong khoa học – công nghệ và thiết bị lò cao luyện gang của Việt Nam và trên thế giới. Để tiếp cận với sự tiến bộ đó chúng tôi cố gắng biên tập lại các tài liệu của thế giới và thực tiễn sản xuất luyện gang lò cao của Việt Nam trong những năm gần đây thành Bộ sách “ Sổ tay Kỹ thuật Luyện gang” nhằm phục vụ công việc tra cứu và tham khảo cho những người làm trong ngành luyện kim hoặc có liên quan khi lập qui hoạch, thiết kế - thi công, quản lý và vận hành hệ thống. “Sổ tay Kỹ thuật Luyện gang” gồm 10 tập: Tập I. Đại cương về công nghệ luyện gang.. Tập II. Lý luận về công nghệ luyện gang.. Tập III. Yêu cầu nguyên vật liệu trong công nghệ luyện gang.. Tập IV. Tuyển quặng sắt dùng cho luyện gang.. Tập V. Công nghệ vê viên quặng sắt.. Tập VI. Công nghệ thiêu kết quặng sắt.. Tập VII. Thiết kế công nghệ lò cao luyện gang.. Tập VIII Thiết bị lò cao luyện gang. Tập IX. Vận hành lò cao luyện gang.. Tập X. Đầu tư xây dựng dự án khu liên hợp gang thép.. Tập V nghiên cứu về công nghệ vê viên quặng sắt dùng làm nguyên liệu trong lò cao luyện gang. Trong tập này, phần vê viên chủ yếu đi sâu vào công nghệ sản xuất quặng vê viên thiêu ôxy hóa, đây là công nghệ phổ biến trong các nhà máy sản xuất quặng vê viên ở Việt nam. Do thời gian ngắn, khối lượng kiến thức lớn nên không tránh khỏi sai sót khi biên soạn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Thay mặt những người tham gia biên soạn, Xin chân thành cám ơn những đồng nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tài liệu này. Hy vọng tài liệu này giúp ích được nhiều cho các cán bộ quản lý trong ngành luyện kim, những người trực tiếp làm việc trong ngành luyện gang. Ngày 25 tháng 12 năm 2020 TM NHÓM BIÊN SOẠN Tô Xuân Thanh. (3) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 2/275. MỤC LỤC 1.. 2.. 3.. 4.. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT. ................................................................................. 9 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3.. Mục đích của công nghệ vê viên quặng sắt. ............................................................................................. 9 Lịch sử phát triển của phương pháp vê viên quặng sắt. ............................................................................ 9 So sánh quặng vê viên và quặng thiêu kết. ............................................................................................. 12. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3.. Quặng vê viên là loại quặng tinh của lò cao. ......................................................................................... 15 Yêu cầu kết cấu liệu lò lò cao phải hợp lý. ............................................................................................. 16 Những vấn đề tồn tại của công nghệ sản xuất quặng vê viên. ................................................................. 17. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3.. Khái quát về công nghệ sản xuất quặng vê viên ..................................................................................... 18 Phân loại phương pháp sản xuất quặng vê viên. .................................................................................... 18 Một số công nghệ sản xuất quặng vê viên thông dụng............................................................................ 19. 1.4.1. 1.4.2.. Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính nhà máy vê viên. ...................................................................... 22 So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính của nhà máy vê viên. .................................................................. 23. NGUYÊN NHIÊN LIỆU DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT. ......................................... 28 2.1.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4.. Yêu cầu chung. ..................................................................................................................................... 28 Yêu cầu chất lượng của nguyên liệu chứa sắt. ....................................................................................... 28 Đối với yêu cầu chất lượng của chất kết dính. ....................................................................................... 29 Yêu cầu đối với chất lượng dung môi.................................................................................................... 30 Yêu cầu chất lượng đối với nhiên liệu. ................................................................................................... 30. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.2.5.. Quặng manhetit. ................................................................................................................................... 31 Quặng Hematit. .................................................................................................................................... 32 Quặng limolit. ...................................................................................................................................... 32 Quặng phong hóa. ................................................................................................................................ 33 Quặng siderite. ..................................................................................................................................... 33. 2.3.1. 2.3.2.. Xỉ quặng FeS2 ....................................................................................................................................... 34 Liệu phế chứa sắt trong nhà máy gang thép........................................................................................... 34. 2.4.1. 2.4.2.. Bentonite. ............................................................................................................................................. 35 Peridur ................................................................................................................................................. 39. 2.5.1. 2.5.2.. Chất phụ gia tính kiềm. ......................................................................................................................... 40 Chất phụ gia khác. ................................................................................................................................ 40. 2.6.1. 2.6.2. 2.6.3.. Nhiên liệu thể khí. ................................................................................................................................. 41 Nhiên liệu thể lỏng................................................................................................................................ 43 Nhiên liệu thể rắn. ................................................................................................................................ 44. 2.7.1. 2.7.2. 2.7.3. 2.7.4.. Yêu cầu tính năng hóa lý tinh quặng...................................................................................................... 44 Khống chế độ ẩm tinh quặng dùng cho vê viên. ..................................................................................... 45 Khống chế cỡ hạt tinh quặng vê viên. .................................................................................................... 49 Trung hòa tinh quặng. .......................................................................................................................... 55. CÔNG ĐOẠN PHỐI LIỆU VÀ TRỘN ĐỀU. .................................................................................................... 57 3.1.1. 3.1.2.. Phương pháp phối liệu dung tích........................................................................................................... 57 Phương pháp phối liệu trọng lượng....................................................................................................... 58. 3.2.2. 3.2.3.. Công nghệ trộn đều .............................................................................................................................. 61 Thiết bị trộn đều ................................................................................................................................... 62. CÔNG ĐOẠN TẠO VIÊN QUẶNG SỐNG ....................................................................................................... 64. (4) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 5.. 6.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 3/275. 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3.. Các loại khí - nước trong vật liệu .......................................................................................................... 64 Đặc tính và tác dụng của các loại nước trên bề mặt hạt quặng .............................................................. 69 Mối liên kết giữa hạt quặng tinh và nước .............................................................................................. 72. 4.2.1. 4.2.2.. Lực liên kết chính ................................................................................................................................. 75 Hành vi của quặng tinh trong quá trình thành viên ................................................................................ 75. 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3.. Ba giai đoạn của quá trình vê viên liên tục ............................................................................................ 78 Ba giai đoạn của quá trình vê viên mẻ liệu. ........................................................................................... 82 Động lực học thành viên vật liệu nghiền nhỏ ......................................................................................... 83. 4.4.1. 4.4.2. 4.4.3. 4.4.4.. Tính chất của tinh quặng ...................................................................................................................... 88 Ảnh hưởng của chất phụ gia ................................................................................................................. 89 Ảnh hưởng của thông số công nghệ máy tạo cầu ................................................................................... 89 Ảnh hưởng của điều kiện thao tác ......................................................................................................... 90. 4.5.1. 4.5.2.. Yêu cầu kỹ thuật của viên sống.............................................................................................................. 91 Phương pháp kiểm tra đo lường tính năng viên sống ............................................................................. 91. 4.6.2. 4.6.3. 4.6.4. 4.6.5. 4.6.6. 4.6.7. 4.6.8. 4.6.9.. Chủng loại máy vê viên ......................................................................................................................... 92 Kết cấu của máy vê viên mâm tròn ........................................................................................................ 95 Nguyên lý làm việc của máy vê viên mâm tròn ....................................................................................... 99 Tham số của máy vê viên mâm tròn ..................................................................................................... 105 Tính toán năng suất của máy vê viên mâm tròn ................................................................................... 108 Tính toán công suất khởi động của máy vê viên mâm tròn ................................................................... 109 Bảo trì bảo dưỡng và sử dụng máy vê viên mâm tròn........................................................................... 111 Thao tác máy vê viên mâm tròn ........................................................................................................... 115. CÔNG ĐOẠN SẤY KHÔ VIÊN SỐNG .......................................................................................................... 122 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3.. Khống chế khí hóa bề mặt ................................................................................................................... 123 Khống chế khuếch tán bên trong ......................................................................................................... 123 Tốc độ sấy khô.................................................................................................................................... 123. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.2.6.. Sự thay đổi cường độ viên sống trong quá trình sấy khô ...................................................................... 126 Nguyên nhân phát sinh nứt vỡ trong quá trình sấy khô viên sống ......................................................... 128 Cách thức nâng cao nhiệt độ nứt vỡ của viên sống .............................................................................. 129 Nhân tố ảnh hưởng đến sấy khô viên sống. .......................................................................................... 130 Sự ảnh hưởng của độ cao lớp quặng đối với quá trình sấy khô ............................................................ 132 Sự ảnh hưởng của chất kết dính đối với quá trình sấy khô ................................................................... 133. CÔNG ĐOẠN NUNG KẾT QUẶNG VIÊN..................................................................................................... 138. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3.. Ý nghĩa của ôxy hoá quặng manhetit trong nung kết quặng viên .......................................................... 139 Cơ lý ôxy hoá của quặng manhetit ...................................................................................................... 140 Loại bỏ lưu huỳnh trong quá trình nung quặng viên ............................................................................ 143. 6.3.1. 6.3.2.. Phản ứng khuếch tán pha rắn và cơ lý của nó ..................................................................................... 144 Cố kết pha lỏng .................................................................................................................................. 149. 6.4.1. 6.4.2. 6.4.3. 6.4.4.. Liên kết vi tinh thể Fe2O3 (hình 6-8a) .................................................................................................. 150 Tái kết tinh Fe2O3 (xem hình 6-8b) ...................................................................................................... 150 Tái kết tinh Fe3O4 (xem hình 6-8c) ...................................................................................................... 151 Dính kết pha lỏng (hình 6-8d) ............................................................................................................. 152. 6.5.1. 6.5.2.. Cấu tạo quặng quặng vê viên tính axit và tổ chức tế vi......................................................................... 154 Cấu tạo quặng quặng vê viên có trợ dung và tổ chức tế vi ................................................................... 158. 6.6.1. 6.6.2. 6.6.3. 6.6.4.. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung.............................................................................................................. 159 Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt ........................................................................................................... 163 Ảnh hưởng của thời gian duy trì nhiệt độ ............................................................................................ 163 Ảnh hưởng của áp suất nung ............................................................................................................... 163. (5) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 7.. 8.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 4/275. 6.6.5. 6.6.6. 6.6.7.. Ảnh hưởng của nhiên liệu đốt.............................................................................................................. 164 Ảnh hưởng của chế độ làm nguội ........................................................................................................ 166 Ảnh hưởng của cỡ hạt viên sống.......................................................................................................... 167. 6.7.1. 6.7.2. 6.7.3.. Khái quát ........................................................................................................................................... 169 Nguyên nhân của giãn nở khi hoàn nguyên quặng vê viên.................................................................... 169 Biện pháp ngăn chặn giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên .................................................................. 173. 6.8.1. 6.8.2. 6.8.3. 6.8.4.. Tính chất tự nhiên của hạt quặng ........................................................................................................ 174 Độ ẩm của phối liệu vê tròn ................................................................................................................ 174 Thành phần sàng và độ hạt của quặng ................................................................................................ 175 Quá trình công nghệ của vê tròn ......................................................................................................... 175. THIẾT BỊ NUNG VIÊN SỐNG....................................................................................................................... 177 7.1.1. 7.1.2. 7.1.3.. Tính thích ứng đối với nguyên liệu ...................................................................................................... 177 Năng lực sản xuất đơn máy của các loại thiết bị nung ........................................................................ 178 Chất lượng sản phẩm.......................................................................................................................... 178. 7.2.1. 7.2.2. 7.2.3. 7.2.4. 7.2.5.. Đặc điểm lò đứng nước ngoài ............................................................................................................. 179 Công nghệ lò đứng nung quặng vê viên ............................................................................................... 181 Tính toán cân bằng nhiệt và cân bằng vật liệu của lò đứng .................................................................. 186 Thiết bị lò đứng .................................................................................................................................. 190 Vận hành lò đứng ............................................................................................................................... 198. 7.3.1. 7.3.2. 7.3.3. 7.3.4.. Phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee – DramMen ........................................................ 207 Công nghệ nung máy nung dạng băng tải. ........................................................................................... 212 Ủ nhiệt máy sấy dạng băng tải. ........................................................................................................... 214 Thiết bị và kết cấu chính máy sấy dạng băng tải. ................................................................................. 220. 7.4.1. 7.4.2. 7.4.3.. Quá trình và tham số công nghệ máy ghi xích— lò quay ...................................................................... 222 Kết cấu thiết bị chính máy ghi xích– lò quay........................................................................................ 228 Bảo trì và thao tác lò quay. ................................................................................................................. 232. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN ................................................................ 237. 8.3.1. 8.3.2. 8.3.3.. Độ bền nén ......................................................................................................................................... 238 Cường độ trống quay .......................................................................................................................... 239 Chỉ số sàng phân ................................................................................................................................ 241. 8.4.1. 8.4.2. 8.4.3. 8.4.4.. Xác định tính hoàn nguyên quặng vê viên............................................................................................ 242 Xác định tính năng bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp quặng vê viên......................................................... 245 Xác định tỉ lệ giãn nở tự do tương đối quặng vê viên. .......................................................................... 248 Xác định tính tan chảy- mềm hóa hoàn nguyên quăng vê viên. ............................................................. 252. 9.. LỌC BỤI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG .......................................................................................................... 255. 10.. ĐÓNG BÁNH QUẶNG SẮT ............................................................................................................................ 258. 10.2.1. 10.2.2. 10.2.3. 10.2.4.. Khái quát ........................................................................................................................................... 258 Phương pháp đóng bánh không chất dính............................................................................................ 258 Phương pháp đóng bánh có chất dính kết ............................................................................................ 260 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xưởng đóng bánh.................................................................................... 260. MỤC LỤC “SỔ TAY KỸ THUẬT LUYỆN GANG” .................................................................................................. 265. (6) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 5/275. MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Cỡ hạt quặng vê viên nhà máy An sơn (Trung Quốc) ................................................................................12 Bảng 1-2: So sánh chất lượng quặng vê viên và quặng thiêu kết................................................................................13 Bảng 1-3: Kết cấu liệu lò tại một số nhà máy Trung Quốc .........................................................................................16 Bảng 1-4: Phân loại phương pháp vê viên ...................................................................................................................19 Bảng 1-5: Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên ôxy hóa tính axit của Hoa kỳ ..............................................................23 Bảng 1-6: Chỉ tiêu kỹ thuật một số nhà máy vê viên...................................................................................................24 Bảng 1-7: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sản xuất chính của các nhà máy vê viên Trung Quốc trong năm 1999 .............24 Bảng 1-8: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công nghệ lò quay - ghi xích và kiểu băng tải Trung Quốc năm 1999. ......26 Bảng 2-1: Chỉ tiêu chất lượng của quặng vê viên dùng bentonite ..............................................................................29 Bảng 2-2: Yêu cầu chất lượng của than cho lò sinh khí. .............................................................................................30 Bảng 2-3: Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu thể rắn Máy ghi xích - lò quay ...................................................................30 Bảng 2-4: Thành phần và nhiệt trị của khí lò cao khi luyện gang khác nhau .............................................................31 Bảng 2-5: Chỉ tiêu chất lượng khí lò cốc (g/m3) ..........................................................................................................31 Bảng 2-6: Tiêu chuẩn chất lượng dầu nặng ................................................................................................................31 Bảng 2-7: Thành phần hóa học của xỉ H2SO4 ..............................................................................................................34 Bảng 2-8: Thành phần hóa học chính của bụi chứa sắt nhà máy gang thép ...............................................................34 Bảng 2-9: So sánh đặc tính vật lý của đất thay đổi và đất nguyên sơ .........................................................................38 Bảng 2-10: So sánh lượng trao đổi giữa hạt ion+ trong đất tự nhiên và đất nhân tạo .................................................38 Bảng 2-11: Phân tích đầy đủ thành phần hóa học Bentonite (%)................................................................................39 Bảng 2-12: Tính năng vật lý của bentonite ..................................................................................................................39 Bảng 2-13: Điều kiện kỹ thuật của đá vôi. ...................................................................................................................40 Bảng 2-14: Thành phần cơ bản của đá đô lô mít. ........................................................................................................40 Bảng 2-15: Phạm vi dao động của thành phần khí lò cao ...........................................................................................42 Bảng 2-16: Đặc tính thành phần khí than trộn. ............................................................................................................42 Bảng 2-17: Thành phần khí thiên nhiên (%) và nhiệt trị. ............................................................................................42 Bảng 2-18: Đặc trưng chính của các loại vòi phun dầu. ..............................................................................................43 Bảng 3-1: Máy cấp quặng mâm tròn ............................................................................................................................58 Bảng 3-2: Sự cố thường thấy và phương pháp loại bỏ ................................................................................................58 Bảng 4-1: Hàm lượng nước mao mạch, nước kết hợp phân tử của các loại quặng sắt và chất phụ gia.....................71 Bảng 4-2: Chỉ tiêu tính năng chủ yếu của viên sống ...................................................................................................91 Bảng 4-3: Tham số cơ bản của máy vê viên mâm tròn .............................................................................................105 Bảng 4-4: Tham số kỹ thuật của máy vê viên mâm tròn châu Âu thường sử dụng..................................................106 Bảng 4-5: Giá trị Kc....................................................................................................................................................109 Bảng 4-6: Chỉ tiêu làm việc trước và sau khi dọn dẹp ..............................................................................................114 Bảng 5-1; Quan hệ của hàm lượng nước viên sống và nhiệt độ nứt vỡ ....................................................................132 Bảng 5-2: Nhiệt độ tầng sấy khô của xưởng vê viên lò đứng Trung Quốc (oC). ......................................................137 Bảng 6-1: Nhiệt độ bắt đầu xuất hiện chất phản ứng pha rắn ...................................................................................144 Bảng 6-2: Chất hóa hợp dễ nóng chảy và hỗn hợp eutecti chủ yếu trong vê viên....................................................152 Bảng 6-3: Cấu tạo quặng quặng vê viên tính axit/% .................................................................................................156 Bảng 6-4: Quan hệ áp lực phân giải ôxyt sắt và nhiệt độ ..........................................................................................159 Bảng 6-5: Năng lượng hoạt hoá của quặng sắt khác nhau ........................................................................................164 Bảng 7-1: Ưu, khuyết điểm chính của ba loại thiết bị nung ......................................................................................177 Bảng 7-2: Bảng cân bằng vật liệu vê viên lò đứng ....................................................................................................186 Bảng 7-3: Bảng cân bằng nhiệt vê viên của lò đứng .................................................................................................189 Bảng 7-4: Bảng cân bằng nhiệt vê viên dạng băng tải. .............................................................................................219 Bảng 8-1: Ảnh hưởng của các chất phụ gia đến đặc tính quặng viên .......................................................................237 Bảng 8-2: Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên .......................................................................................................238 Bảng 8-3: Phương pháp đo cường độ trống quay các nước ......................................................................................239 Bảng 8-4: Tham số liên quan phương pháp kiểm định tính hoàn nguyên của một số nước ....................................243 Bảng 8-5: Phương pháp xác định tỉ lệ bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp. ...................................................................246 Bảng 8-6: Phương pháp xác định tỉ lệ giãn nở tự do tương đối quặng vê viên ........................................................249 Bảng 8-7: Một số phương pháp xác định đặc tính nóng chảy và mềm hóa tải trọng quặng sắt . .............................253. (7) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 6/275. MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Lò nung quặng vê viên kiểu đứng ...............................................................................................................12 Hình 1-2: Nhà máy sản xuất quặng vê viên lò quay – máy ghi xích ..........................................................................12 Hình 1-3: Ảnh hưởng của sự biến đổi tinh thể của oxit sắt đến cường độ quặng vê viên ..........................................14 Hình 1-4: Lưu trình công nghệ vê viên kiểu lò đứng ..................................................................................................20 Hình 1-5: Lưu trình công nghệ nung sấy quặng vê viên kiểu băng tải .......................................................................21 Hình 1-6: Lưu trình công nghệ vê viên Lò quay – Ghi xích .......................................................................................22 Hình 2-1: Cấu trúc của montmorillonite ......................................................................................................................36 Hình 2-2: Máy sấy ống tròn ..........................................................................................................................................46 Hình 2-3: Lưu trình sấy nguyên liệu vê viên ...............................................................................................................48 Hình 2-4: Công nghệ nghiền nguyên liệu vê viên. ......................................................................................................49 Hình 2-5: Lưu trình nghiền quặng kết hợp sấy khô nguyên liệu tạo viên...................................................................50 Hình 2-6: Ảnh hưởng của thời gian nghiền ẩm đối với cỡ hạt ....................................................................................52 Hình 2-7: Tác dụng của thời gian nghiền đối với cường độ viên sống .......................................................................52 Hình 2-8: Ảnh hưởng của nghiền ẩm đối với lượng dùng bentonit ............................................................................53 Hình 2-9: Sơ lược trang bị máy nghiền ẩm ..................................................................................................................54 Hình 2-10: Bãi trung hòa quặng của một nhà máy vê viên. ........................................................................................56 Hình 3-1: Bản vẽ cấu tạo bàn tròn cấp liệu ..................................................................................................................57 Hình 3-2: Cấu tạo bàn tròn cấp liệu phối hợp cân băng tải. ........................................................................................59 Hình 3-3: Máy cấp liệu kiểu vít tải. .............................................................................................................................60 Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cân điện tử băng tải định lượng ...........................................................................60 Hình 3-5: Hình ảnh thực tế hệ thống phối liệu tự động dùng cân băng tải .................................................................61 Hình 3-6: Mô hình máy trộn thùng kết hợp máy sấy...................................................................................................61 Hình 3-7: Máy trộn kiểu bánh loại Pekay của Pekay Chicago Mĩ sản xuất ...............................................................62 Hình 3-8: Máy trộn cường lực. .....................................................................................................................................63 Hình 4-1: Phân loại các loại nước trong vật liệu .........................................................................................................64 Hình 4-2: Lực điện phân tử và sự sắp xếp của phân tử nước cực tính bề mặt và hạt quặng ......................................65 Hình 4-3: hiện tượng mao dẫn trong ống thuỷ tĩnh nhỏ ..............................................................................................67 Hình 4-4: Sơ đồ nước mao dẫn.....................................................................................................................................68 Hình 4-5: Thể khí trong viên sống ...............................................................................................................................69 Hình 4-6: Sơ đồ nước màng mỏng di chuyển ..............................................................................................................70 Hình 4-7: Nước nối điểm tiếp xúc giữa hạt quặng hình cầu........................................................................................73 Hình 4-8: Nước tổ ong và nước tiếp xúc giữa các hạt hình cầu. .................................................................................73 Hình 4-9: Mối liên hệ giữa độ bền viên sống với tỷ lệ điền đầy lượng nước ống mao mạch quá trình tạo viên. .....74 Hình 4-10: Bản vẽ biểu thị phương thức thay đổi kích thước hạt ...............................................................................76 Hình 4-11: Sự ảnh hưởng của nước đối với thành viên ...............................................................................................78 Hình 4-12: Tác dụng của lực mao mạch đối với liên kết hạt ......................................................................................80 Hình 4-13: Sơ đồ để tính áp suất tự trọng quặng viên tròn gây ra đối với mỗi hạt tinh quặng trong nó. ..................81 Hình 4-14: Tốc độ thay đổi đường kính trung bình của viên các giai đoạn thành viên. ............................................82 Hình 4-15: Quan hệ giữa đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn .............................................83 Hình 4-16:Mối quan hệ giữa đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn .......................................84 Hình 4-17: Ảnh hưởng của lượng nước nguyên liệu đối với viên sống lớn lên (vê viên mẻ liệu) ............................84 Hình 4-18: Sự ảnh hưởng của lượng nước nguyên liệu đối với viên sống lớn lên (vê viên liên tục) ........................85 Hình 4-19: Sự thay đổi của tốc độ viên sống lớn lên khi vê viên liệu có hàm lượng nước khác nhau. .....................85 Hình 4-20: Sự ảnh hưởng của Sodium montmorilonite đối với động lực học viên sống lớn lên. .............................86 Hình 4-21: Sự ảnh hưởng của Calcium montmorillonite đối với động lực học viên sống lớn lên ............................87 Hình 4-22: Sự ảnh hưởng của Pellido đối với động lực học viên sống lớn lên ..........................................................87 Hình 4-23: Mối quan hệ giữa chỉ số tính thành viên và lượng chất cho thêm Bentonit, Pellido. ..............................88 Hình 4-24: Máy tạo cầu mâm tròn. ..............................................................................................................................89 Hình 4-25: Sự chuyển động trên mâm tạo cầu của viên liệu.......................................................................................90 Hình 4-26: Máy vê viên mâm tròn truyền động bánh răng. ........................................................................................93. (8) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 7/275. Hình 4-27: Máy vê viên côn tròn .................................................................................................................................94 Hình 4-28: Máy vê viên kiểu côn-nón quay ................................................................................................................94 Hình 4-29: Cấu tạo máy vê viên mâm tròn ..................................................................................................................95 Hình 4-30: Truyền động vành răng ngoài của mâm tròn. ...........................................................................................95 Hình 4-31: Cấu tạo máy vê viên mâm tròn ..................................................................................................................96 Hình 4-32: Trang bị dao gạt loại cố định .....................................................................................................................97 Hình 4-33: Trang bị dao gạt loại lặp lại .......................................................................................................................98 Hình 4-34: Trang bị dao gạt loại chuyển hồi ...............................................................................................................99 Hình 4-35: Trang bị dao loại lắc ..................................................................................................................................99 Hình 4-36: Sơ đồ hiển thị quá trình tạo viên của máy vê viên mâm tròn .................................................................100 Hình 4-37: Bản vẽ hiển thị ứng suất của liệu viên trong mâm tròn ..........................................................................100 Hình 4-38: Sơ đồ phân tích hợp lực (R1, R2) của hai viên liệu có kích thước khác nhau ........................................101 Hình 4-39: Trạng thái vận động của vật liệu trong máy vê viên mâm tròn ..............................................................102 Hình 4-40: Sơ đồ phân tích ứng suất của mâm tròn ..................................................................................................110 Hình 4-41: Hình vẽ hiển thị vật liệu động và dao gạt của mâm tròn ........................................................................112 Hình 4-42: Bản vẽ hiển thị kết dính liệu đáy mâm tròn ............................................................................................113 Hình 4-43: Hiệu quả vê viên của các phương pháp gia liệu thêm nước vào khác nhau. ..........................................116 Hình 4-44: Quan hệ hỗ trợ lẫn nhau của góc nghỉ động liệu bột và góc nghiêng của mâm tròn .............................118 Hình 4-45: Phạm vi làm việc của bộ dao gạt đáy trên mâm tròn. .............................................................................121 Hình 4-46: Hình vẽ mật độ cong rãnh của 1/6 dao gạt khi góc vận tốc chênh lệch ΔФ=1o. ....................................121 Hình 5-1: Đồ thị sấy khô ............................................................................................................................................124 Hình 5-2: Đồ thị đặc tính tốc độ sấy khô ...................................................................................................................124 Hình 5-3: Mối quan hệ giữa độ bền nén và lượng nước khi sấy khô viên sống quặng manhetit tự nhiên ..............127 Hình 5-4: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ giới chất sấy đối với thời gian sấy ................................................................130 Hình 5-5: Mối quan hệ giữa tốc độ giới chất sấy với thời gian sấy. .........................................................................131 Hình 5-6: Sự ảnh hưởng của độ cao lớp quặng đối với thời gian sấy khô ................................................................132 Hình 5-7: Sự ảnh hưởng của bentonit với cường độ khô ..........................................................................................134 Hình 5-8: Sự ảnh hưởng của lượng chất kết dính đối với nhiệt độ viên sống nứt vỡ ...............................................134 Hình 5-9: Sự ảnh hưởng của các loại cao lanh khác nhau đối với cường độ viên khô ............................................135 Hình 5-10: Hành vi của tinh thể phiến cao lanh khi sấy viên sống ...........................................................................135 Hình 5-11: Sự ảnh hưởng của chất kết dính đối với cường độ viên khô ..................................................................136 Hình 5-12: Sự ảnh hưởng của vôi tôi đối với độ bền nén đơn viên khô ...................................................................136 Hình 6-1: Quá trình nung quặng vê viên ....................................................................................................................138 Hình 6-2: Độ oxy hóa của quặng manhetit tự nhiên và nhân tạo nung trong môi trường oxy hóa. .........................141 Hình 6-3: Đặc tính ô xy hóa quặng viên không dùng chất trợ dung .........................................................................142 Hình 6-4: Mối quan hệ giữa lượng sinh ra của ferrite và silicate với nhiệt độ nung ................................................145 Hình 6-5: Biểu thị cố kết khuếch tán pha rắn Fe2O3. .................................................................................................146 Hình 6-6: Mô hình dính kết khi thiêu kết hạt hình tròn .............................................................................................147 Hình 6-7: Mối quan hệ của mật độ, cường độ và nhiệt độ nung vê viên quặng manhetit ........................................148 Hình 6-8: Loại hình cố kết quặng vê viên ..................................................................................................................150 Hình 6-9: Khi nung trong nito, quan hệ của thời gian nung với cường độ vê viên ..................................................152 Hình 6-10: Fe2O3 tái kết tinh (mầu trắng). Khe lỗ (mầu đen). Phản quang x200 .....................................................155 Hình 6-11: SiO2 tồn tại độc lập trong quặng vê viên (mũi tên chỉ)...........................................................................155 Hình 6-12: Kirschsteinite (C.F.S)...............................................................................................................................155 Hình 6-13: Calcium silicate và Kirschsteinite cùng tồn tại .......................................................................................156 Hình 6-14: Fe3O4 (mầu đậm) phủ giữa Fe2O3 (mầu nhạt); mầu đen là lỗ trống .......................................................156 Hình 6-15: Magnesium Ferrite (M-F) ........................................................................................................................157 Hình 6-16: Quặng viên kết cấu dạng tầng..................................................................................................................157 Hình 6-17: Mối quan hệ giữa nhiệt độ nung đối với cường độ vê viên tinh quặng manhetit ..................................160 Hình 6-18: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ nung đối với cường độ vê viên ...................................................................160 Hình 6-19: Sự ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt đối với cường độ quặng vê viên .....................................................161 Hình 6-20: Quan hệ giữa mức độ ôxy hoá Fe3O4 với thời gian và nhiệt độ nung thiêu viên quặng........................162 Hình 6-21: Quan hệ giữa độ bền của viên quặng Manhêtít với nhiệt độ nung thiêu (không phụ gia ) ....................162. (9) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 8/275. Hình 6-22: Quan hệ giữa độ bền của viên quặng Manhêtít có trợ dung với nhiệt độ nung thiêu. ..........................162 Hình 6-23: Mối quan hệ giữa tốc độ làm mát với độ bền nén quặng vê viên ...........................................................165 Hình 6-24: Mối quan hệ giữa tốc độ làm mát với tỷ lệ lỗ khí ...................................................................................165 Hình 6-25: Vằn nứt hiển vi quặng vê viên (đường mầu đen) phản quang x 200......................................................166 Hình 6-26: Mối quan hệ giữa nhiệt độ làm mát cuối cùng và giới chất làm mát với cường độ vê viên. .................167 Hình 6-27: Mối quan hệ giữa độ bền nén đơn vị, độ bền nén nguội với đường kính...............................................168 Hình 6-28: Sự ảnh hưởng của giãn nở thể tích và tính dị hướng thể lập phương quặng hematit đối với kết cấu của nó trong quá trình hoàn nguyên ..................................................................................................................................170 Hình 6-29: Tỉ lệ giãn nở vê viên tính công nghiệp chủng loại khác nhau/% ............................................................172 Hình 7-1: Đồ thị nhiệt độ nung và hệ thống dòng khí, loại lò đứng lò 16m2, sản lượng 500.000 tấn/năm/lò .........179 Hình 7-2: Kết cấu hình lò lò đứng có buồng đốt ngoài. ............................................................................................180 Hình 7-3: Sơ đồ hệ thống bố liệu hướng ngang .........................................................................................................183 Hình 7-4: Sơ đồ đường đồng nhiệt trong lò khi sử dụng bố liệu hướng ngang ........................................................183 Hình 7-5: Sơ đồ đường thẳng bố trí liệu ....................................................................................................................184 Hình 7-6: Sơ đồ góc độ cửa phun lửa.........................................................................................................................191 Hình 7-7: Xe bố liệu ...................................................................................................................................................193 Hình 7-8: Thiết bị xả liệu thủ công lò quay và hình ảnh thực tế cửa xả liệu lò vê viên 100.000 tấn/năm ..............194 Hình 7-9: Thiết bị xả liệu bịt kín máy cấp quặng bằng động cơ rung. .....................................................................195 Hình 7-10: Hệ thống bánh răng dùng cho lò đứng ....................................................................................................195 Hình 7-11: Thiết bị bịt kín bằng dầu lót .....................................................................................................................196 Hình 7-12: Bộ làm mát kiểu đứng bằng khí ...............................................................................................................197 Hình 7-13: Nguyên lý làm việc của bộ làm mát kiểu đứng .......................................................................................198 Hình 7-14: Đồ thị sấy lò kiểu đứng ............................................................................................................................199 Hình 7-15: Đồ thị sấy lò kiểu đứng công suất lớn .....................................................................................................200 Hình 7-16: Sơ đồ lò nung dạng băng tải ....................................................................................................................207 Hình 7-17: Một trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen ..209 Hình 7-18: Hai trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee - DramMen ....209 Hình 7-19: Ba trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen.....210 Hình 7-20: Bốn trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen ..211 Hình 7-21: Máy nung quặng vê viên dùng toàn bộ bằng than, khí than hoặc dầu ...................................................211 Hình 7-22: Hệ thống bố liệu băng tải .........................................................................................................................223 Hình 7-23: Nguyên lý hoạt động của động cơ băng tải hình thoi. ............................................................................223 Hình 7-24: Máy ghi xích– lò quay. ............................................................................................................................225 Hình 7-25: Lò quay. ....................................................................................................................................................230 Hình 7-26: Các loại tình trạng của vỏ lò. ...................................................................................................................234. (10) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 9/275. 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT. KHÁI QUÁT. 1.1.1.. Mục đích của công nghệ vê viên quặng sắt. - Theo số liệu thống kê năm 1970 trên thế giới thì trữ lượng quặng sắt (có hàm lượng sắt trên 40%) đã thăm dò đạt khoảng 850 tỉ tấn, phần lớn là quặng nghèo có chứa tạp chất có hại như P, S, Pb, Zn, As. Do quặng nghèo không đáp ứng được quá trình luyện kim nên phải nghiền tuyển làm giầu, sản phẩm sau làm giầu không đáp ứng về cỡ hạt cho công nghệ lò cao là trên 5mm, vì thế quặng tinh sau làm giầu phải tạo cục để đáp ứng công nghệ luyên kim. - Trong thập kỷ 70 trở lại đây, tỉ lệ quặng chín vào lò cao của các nhà máy gang thép quy mô lớn hàng năm đều có xu thế tăng lên, đã đạt trên 95%. Với tình hình thay đổi tài nguyên quặng sắt và tính ưu việt của quặng nhân tạo, thúc đẩy kỹ thuật luyện cục quặng sắt phát triển, trong đó hai công nghệ vê viên và thiêu kết phát triển nhanh nhất. - Cũng do quặng sắt tự nhiên ngày càng nghèo và sự phát triển kỹ thuật làm giầu quặng đã cung cấp loại tinh quặng giầu nhưng cỡ hạt rất nhỏ mịn đến xưởng thiếu kết, làm cho phối liệu thiêu kết trở nên kém thông khí, năng suất máy thiêu kết bị giảm đến 50%, trong khi bản thân công nghệ thiêu kết phổ biến hiện nay vẫn chưa khắc phục được nhược điểm là: sản phẩm thiêu kết có độ bền thấp và cỡ hạt không đồng đều. Bởi vậy đã phát sinh ra phương pháp tạo cục quặng sắt mới từ tinh quặng mịn là sản xuất quặng vê viên gồm 2 công đoạn chính là tạo viên rồi nung kết quặng viên. - Do quặng vê viên có ưu điểm là hàm lượng sắt cao, lượng xỉ thấp, tính năng luyện kim tốt, cường độ cơ học cao, tính hoàn nguyên tốt...phối hợp cùng sử dụng với quặng thiêu kết có độ kiềm cao đã hình thành kết cấu liệu lò cao lý tưởng. Cùng mục đích là làm cho quặng bột thành quặng cục, nhưng phương pháp vê viên và thiêu kết mỗi loại đều có phạm vi ứng dụng riêng đối với công nghệ luyện gang lò cao và có quan hệ bổ trợ lẫn nhau, phối hợp giữa quặng vê viên và quặng thiêu kết tính toán ở tỉ lệ hợp lý. - Hiện nay phương pháp vê viên và phương pháp thiêu kết đã trở thành là những phương pháp tạo quặng nhân tạo chính, được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, còn có một phương pháp cũng đang được chú trọng là phương pháp đóng bánh, nhưng phương pháp này có nhược điểm chưa khắc phục được là cường độ ở nhiệt độ cao kém và tính hoàn nguyên không cao.. 1.1.2.. Lịch sử phát triển của phương pháp vê viên quặng sắt. - Thụy Điển tiến hành nghiên cứu phương pháp vê viên đầu tiên, năm 1912 Anderson người Thụy Điển đã lấy được bằng sáng chế này. - Cũng trong thời gian đó, ở Đức cũng tiến hành nghiên cứu phương pháp vê viên, năm 1913 Brackelsber đã lấy được bằng sáng chế ở Đức. Phương pháp đó là: quặng bột sẽ trộn đều với nước hoặc chất kết dính để tạo ra viên, sau đó sấy khô. (11) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 10/275. thành thể rắn ở nhiệt độ tương đối thấp. Qua nghiên cứu, đã chứng minh quặng vê viên hoàn nguyên nhanh hơn quặng sống và quặng thiêu kết. Năm 1926, nhà máy Rheinhausen công ty Krupp đã xây dựng thí điểm nhà máy sản xuất quặng vê viên với công suất đạt 120 tấn/ngày. Do chi phí cao, chất lượng thấp, năm 1937 nhà máy thí điểm đã bị rỡ bỏ. Giai đoạn phát triển thứ hai là từ khi giải quyết vấn đề của khu vực Mesabi là có mỏ quặng nghèo với trữ lượng lớn, hàm lượng sắt trong quặng rất thấp, phải nghiền mịn và tuyển từ với cỡ hạt 0,044mm trên 85%, hạt mịn làm giảm tính thấu khí của hỗn hợp liệu trong quặng thiêu kết. - Tại Mỹ đã bắt đầu tiến hành nghiên cứu về phương pháp vê viên tiến hành năm 1950 tại nhà máy Gang thép Ashland. Sau đó, công ty Công nghiệp Quặng Reserve đã tiến hành xây dựng 4 nhà máy vê viên sản xuất công nghiệp. Năm 1951 bắt đầu nghiên cứu máy nung dạng băng tải, năm 1955 bắt đầu đưa máy nung dạng băng tải vào sản xuất. Công nghệ máy ghi xích – lò quay, lúc đầu dùng để sản xuất xi măng, sau đó dùng trực tiếp máy ghi xích– lò quay vào sản xuất quặng vê viên. Do quặng vê viên có chất lượng tốt cho nên tốc độ phát triển sản xuất rất nhanh. - Trước năm 1960, các nước sản xuất quặng vê viên không nhiều, chủ yếu là Mỹ, Canada, Nhật Bản, Thụy Điển..., tổng sản lượng 10,6 triệu tấn/năm. Đến những năm 70, đã là hơn 20 quốc gia, sản lượng đạt 120 triệu tấn/năm và phát triển theo hướng tăng kích thước lò. Năm 1974, nhà máy Tilden Mỹ đã xây dựng nhà máy ghi lò-lò quay lớn nhất lúc bấy giờ với chiều rộng bộ ghi 5,66m, dài 64,21m, đường kính lò quay 7,62m, dài 48,77m, sản lượng 4 triệu tấn/năm. Năm 1982, tổng sản lượng cả thế giới đã đạt tới 300 triệu tấn, nhưng chưa coi trọng chất lượng hoặc giảm chi phí, mà chỉ chú trọng thúc đẩy sản lượng. - Khoảng từ năm 1975, công nghiệp gang thép giảm sút, lượng dùng quặng vê viên giảm đi càng rõ, chỉ chiếm tỷ lệ 10% liệu vào lò, chủ yếu dùng để nâng cao hệ số lợi dụng của lò cao. Vì thế, quặng vê viên từ cung không đủ cầu chuyển sang cung vượt cầu, các nhà sản xuất đã định hướng lại; từ sản xuất theo số lượng chuyển sang nâng cao chất lượng quặng vê viên, giảm chi phí và cải thiện công nghệ; gồm những phương diện sau: • Nghiên cứu thêm về các chất phụ gia: Đa số các nhà máy vê viên đều dùng. bentonite làm chất kết dính, mặc dù nó là chất kết dính hiệu quả và trong quá trình tạo viên có thể trở thành chất khống chế độ ẩm, nhưng nó lại đưa kim loại tính kiềm và tạp chất vào, ảnh hưởng không tốt đối với sự hoàn nguyên, vì thế, cần phải tìm chất kết dính mới. Hiện nay đã tìm ra một loại chất kết dính hữu cơ có hiệu quả cao và được gọi là Peridur do công ty Enka Hà Lan sản xuất chính thức. Peridur có ảnh hưởng rất lớn đối với chất lượng quặng vê viên, tỷ lệ phối của nó là 0,45÷0,73% kg/ tấn hỗn hợp liệu. Có một số nhà máy vê viên của Mỹ đã áp dụng Peridur vào làm chất kết dính. • Cải thiện tổ hợp khoáng chất của quặng vê viên: Lâu nay, sự hoàn nguyên. của quặng vê viên có tính axit đã đáp ứng yêu cầu của lò cao, tốt hơn quặng thiêu kết. Nhưng theo đà phát triển tiến bộ của kỹ thuật luyện kim, quặng vê. (12) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 11/275. viên có axit tính trước đây không đáp ứng được yêu cầu cường hóa của lò cao hiện đại. Xuất phát từ quan điểm cải thiện tính năng luyện kim, cải tiến công nghệ sản xuất quặng vê viên để sản xuất quặng vê viên có tính trợ dung. Nhật Bản là quốc gia đầu tiên chuyển quặng vê viên tính axit sang sản xuất quặng vê viên có tính kiềm bằng cách cho thêm đá vôi, tiến tới sử dụng quặng vê viên cho thêm đá đô lô mít. Trong thực tiễn đã chứng minh, loại quặng vê viên chứa Mg có thể cải thiện tình trạng lò cao. Mỹ, Thụy Điển và Đức là những quốc gia sử dụng loại quặng này, khi so sánh với loại quặng vê viên axit tính bình thường, tỷ lệ cốc đã giảm 40÷50kg. • Giảm chi phí sản xuất quặng vê viên: Thực hiện giảm động lực và đơn vị tiêu. hao nhiên liệu. Có nhiều nhà máy tiêu hao nhiên liệu giảm tới hơn 50%, tiêu hao điện năng của quạt gió công nghiệp cũng giảm. Công ty LK của Thụy Điển sử dụng máy ghi xích-lò quay có tiêu hao nhiệt năng là 27,5×104 kJ/ tấn, của Mỹ là 24,5×104 kJ/tấn. Các nhà máy xây dựng ở nước ngoài đều có hệ thống thu hồi nhiệt, do tích cực thu hồi lợi dụng nhiệt dư mà chi phí đã giảm đi đáng kể. Có một số quốc gia, để nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất quặng vê viên đã dùng than bột để thay nhiên liệu lỏng, ở Mỹ với 95% là than bột để nung quặng, 5% là khí thiên nhiên (chủ yếu là dùng để khởi động thiết bị). Nhà máy của Kakogawa của Nhật sử dụng 80% là than bột, 10% là cốc bột, 10% là khí than lò luyện cốc, nên giảm nhiều chi phí năng lượng. - Tại Trung Quốc. • Năm 1968 lò vê viên Tế Nam 8m2 đầu tiên của Trung quốc đưa vào sản xuất. và đã thành công khi đưa ra phương án “buồng sấy – vách dẫn gió” hiện đại. Do lò vê viên đứng sử dụng vôi tôi làm chất kết dính, cường độ của viên sống kém, nhiệt độ nứt vỡ thấp, ở buồng sấy có hiện tượng bị vỡ vụn nghiêm trọng, là nhân tố chính hạn chế nâng cao sản lượng lò vê viên. Hàng Cương sử dụng natri bentonite để làm chất kết dính thay thế cho vôi tôi, làm cho cường độ viên sống và nhiệt độ vỡ tăng lên, hiệu quả sấy khô được tăng lên rõ rệt, tăng tốc độ xả liệu, sản lượng tăng đạt mức 800÷1000t. Đến năm 1998, Trung Quốc có 25 lò vê viên diện tích từ 5÷16m2 hoạt động. • Năm 1978 tại Thẩm Dương mới xây dựng và thực nghiệm máy ghi xích 1,8m. X 20,5m – lò quay Φ2,5x24m; năm 1982 tại nhà máy gang thép Thừa Đức đã cho xây gian xưởng máy ghi xích 2,4m x 23,75m – lò quay Φ3,5m x 30m, sản lượng hiện nay đạt 40 vạn tấn/ năm. - Tại Việt Nam • Năm 2007 lò vê viên kiểu đứng xây dựng tại Khu liên hợp sản xuất Gang thép. tại Kinh môn - Hải dương, công suất 100.000 tấn thành phẩm/năm. Sau đó tại Gia Lai, Hải Phòng, Yên Bái… cũng đã xây những lò đứng sản xuất quặng vê viên tương tự.. (13) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 12/275. Hình 1-1: Lò nung quặng vê viên kiểu đứng • Năm 2013, Công ty CP Đầu tư Khoáng sản An Thông khánh thành Nhà máy. sản xuất quặng vê viên Hòa Phát tại Khu Công nghiệp Bình Vàng, xã Đạo Đức, huyện Vị Xuyên, Hà Giang công nghệ Ghi xích – Lò quay công suất 300.000 tấn/năm.. Hình 1-2: Nhà máy sản xuất quặng vê viên lò quay – máy ghi xích. - Hiện nay các nhà máy thép lớn như Fomosa, Hòa phát Dung Quất, Hòa phát Hải Dương…Đều đầu tư công đoạn sản xuất quặng vê viên đáp ứng cho khu liên hợp sản xuất gang thép với công nghệ lò quay lò quay – máy ghi xích. 1.1.3.. So sánh quặng vê viên và quặng thiêu kết.. a. Sản phẩm quặng vê viên có chất lượng cao hơn sản phẩm thiêu kết. - Tính hoàn nguyên của quặng vê viên tốt. Sắt hầu hết ở dạng Fe2O3 là dạng ôxits sắt dễ hoàn nguyên hơn so với các dạng Fe3O4 và 2FeO.SiO2 là các dạng ôxits sắt chủ yếu trong thiêu kết phẩm. - Độ xốp tế vi nhiều và phân bố đều (20÷30%), tạo điều kiện tốt cho sự hoàn nguyên và đảm bảo độ bền cao của quặng viên (chỉ số tang quay Rubin đạt được tới 6÷8%). - Cấu trúc vĩ mô chứa ít thể thuỷ tinh, nên khoảng biến mềm hẹp. - Cỡ hạt rất đồng đều, thí dụ một nhà máy vê viên Trung Quốc đã sản xuất quặng viên có thành phần cỡ hạt như Bảng 1-1. Bảng 1-1: Cỡ hạt quặng vê viên nhà máy An sơn (Trung Quốc). (14) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 13/275. Cỡ hạt Φ mm 10-20 > 20 < 10 Tỷ lệ % 84,6 11,7 3,7 - Quặng vê viên có hình cầu, cỡ hạt đều, nên đảm bảo tính thấu khí tốt của cột liệu trong lò cao. Hình dạng cầu nên góc đống rải quặng nhỏ (vì viên tròn rễ lăn xa) do đó mặt liệu trong lò ít mấp mô... - Trong lượng đống cao (2÷2,4 t/m3) so với quặng thiêu kết (1,1÷1,8 t/m3), nên thời gian lưu liệu trong lò cao khi sử dụng quặng vê viên có thể được phép kéo dài hơn mà không làm giảm cường độ nấu luyện lò cao. - Quặng vê viên có thể để ở ngoài trời và ít vỡ vụn trong điều kiện vận chuyển nhiều lần, ít suy giảm chất lượng khi chuyên chở bằng đường biển. - Quặng vê viên là loại phương pháp tạo cục có hiệu quả cao và lò cao, lò thổi, lò điện đều có thể sử dụng được. - Công nghệ sản xuất quặng vê viên thích hợp cho quy mô sản xuất lớn. b. So sánh về điều kiện nguyên liệu. - Quặng vê viên thích hợp khi dùng tinh quặng rất mịn sau khi tuyển khoáng. Trong khi, nếu dùng tinh quặng mịn cho thiêu kết thì làm tính thấu khí của lớp liệu rất kém, ảnh hưởng lớn đến sản lượng và chất lượng của quặng thiêu kết. Thực tế sản xuất chứng minh trong liệu thiêu kết hàm lượng vật liệu nhỏ hơn 0,074mm tăng lên, năng xuất thiêu kết sẽ giảm. - Do điều kiện tài nguyên quặng sắt, tỷ trọng quặng phải qua tuyển sạch nghiền mịn rất lớn nên phải tăng cường phát triển sản xuất quặng vê viên. Quặng cám và cám cốc có cỡ hạt thô, vẩy thép cán, bụi lò của lò cao và những phần liệu bỏ đi không thích hợp với tạo cầu, thì dùng cho sản xuất quặng thiêu kết. - Công nghệ sản xuất quặng thiêu kết có khả năng thích ứng với nguyên liệu tương đối rộng, trong khi yêu cầu nguyên liệu cho công nghệ sản xuất quặng vê viên khá khắt khe, cỡ hạt của nguyên liệu càng nhỏ càng có lợi cho tạo cầu. Ngoài ra tính chất của khoáng vật, thành phần và hàm lượng của đá vỉa đều có ảnh hưởng lớn đối với công nghệ sản xuất và chất lượng của quặng vê viên. c. So sánh về tính năng luyện kim. - Phần lớn các tính năng luyện kim của quặng vê viên đều tốt hơn quặng thiêu kết. Quặng vê viên có cỡ hạt đều hàm lượng Fe cao, hoàn nguyên tốt, cường độ nhiệt độ thấp tốt. Bảng 1-2 đưa ra các so sánh về chất lượng của quặng vê viên với quặng thiêu kết. Bảng 1-2: So sánh chất lượng quặng vê viên và quặng thiêu kết. Chỉ tiêu chất lượng Quặng thiêu kết Quặng vê viên. Chỉ số trống quay % 21÷27 16÷17. Tỷ lệ cỡ hạt(%) 10÷25 10÷40 mm mm 40÷50 80÷90 -. %FeO. Tỷ lệ lỗ khí. 18÷19 6÷7. ~50 ~30. Tỷ trọng đống T/m3 1,1÷1,2 1,5÷1,7 0,4÷0,8 2,4÷2,6 CaO SiO2. - Tuy mức độ lỗ khí của quặng vê viên nhỏ hơn một ít, nhưng do lỗ khí của nó. (15) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 14/275. nhỏ mà dầy vì thế có lợi cho việc nâng cao cường độ và tính hoàn nguyên. Nhưng độ kiềm của quặng vê viên thường thấp hơn quặng thiêu kết nên cường độ hoàn nguyên nóng kém so với quặng thiêu kết. - Kết quả thực tế nấu luyện quặng vê viên trong lò cao chứng minh rằng, sau khi dùng quặng vê viên các chỉ tiêu của lò cao nói chung đều được cải thiện; sản lượng nâng cao, tiêu hao cốc giảm thấp do điều kiện nấu luyện được cải thiện. - Cường độ ở nhiệt độ thường của quặng vê viên tốt hơn so với quặng thiêu kết nên trong quá trình vận chuyển và dự trữ lâu thì quặng vê viên ít bị vụn vỡ. - Cường độ hoàn nguyên nóng của quặng vê viên kém hơn quặng thiêu kết. Trong lò cao, quặng vê viên hoàn nguyên nhanh hơn quặng thiêu kết, độ hoàn nguyên cao nhưng mức vỡ vụn lớn hơn quặng thiêu kết. - Cường độ hoàn nguyên nóng của quặng vê viên giảm thấp có quan hệ trực tiếp với sự giãn nở của nó khi hoàn nguyên. Qua thí nghiệm, quặng vê viên và quặng thiêu kết khi gia nhiệt hoàn nguyên, đều giảm độ cứng và tăng thể tích do quá trình giãn nở làm vỡ vụn và bột hóa; nhưng nhiều thí nghiệm chứng minh quặng vê viên có tỉ lệ nứt vỡ nhiều hơn quặng thiêu kết vì trong quặng vê viên sắt có dạng Fe2O3. Sự giãn nở của quặng vê viên thường chia làm 2 bước: • Bước thứ nhất phát sinh trong giai đoạn hematít hoàn nguyên thành manhetít. (Fe2O3 Fe3O4), tỉ lệ giãn nở ở mức 20% trở xuống. Thông thường, giải thích là kết cấu từ thể 6 mặt của hematít chuyển biến thành kết cấu thể lập phương của manhetít, kết cấu tinh thể sắt oxy hóa bị phá vỡ, gây nên sự giãn nở thể tích. Tỉ lệ giãn nở lớn nhất xuất hiện ở độ hoàn nguyên là ở khoảng giữa 30%÷40%, loại giãn nở này ảnh hưởng nhưng không nhiều tới thao tác lò cao. Đối với manhetít trong quặng vê viên dính kết lạnh không có bước giãn nở này.. Hình 1-3: Ảnh hưởng của sự biến đổi tinh thể của oxit sắt đến cường độ quặng vê viên a- Bình thường, b- Bất thường, râu sắt phát triển. • Bước thứ 2 phát sinh khi sắt oxit chuyển thành sắt, thì sự giãn nở càng rõ rệt,. gọi là giãn nở bất thường, thể tích có thể tăng lên 100%, thậm chí có lúc còn tăng 300÷400%. Khi giãn nở bất thường, hạt tinh quặng sắt bị kéo dài ra phía. (16) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 15/275. ngoài bề mặt sắt oxit thành dạng giống như sợi, gọi là râu tinh thể (sắt). Râu tinh thể bị kéo dài ra gây nên lực kéo lớn, làm cho kết cấu sắt bị lỏng lẻo, gây nên giãn nở, do vậy cần sử dụng các biện pháp thích hợp khống chế độ giãn nở theo tiêu chuẩn quy định, nếu không sự giãn nở bất thường này sẽ làm cho độ thấu khí của lò cao xấu đi và có thể làm treo liệu… - Nhân tố ảnh hưởng đến giãn nở thể tích quặng vê viên bao gồm: Loại khoáng vật chứa sắt, thành phần đá vỉa, nhiệt độ nung: FeO trong vê viên càng nhiều, Fe2O3 càng ít thì tỷ lệ giãn nở thể tích sau hoàn nguyên càng nhỏ, cường độ càng cao. Vậy Fe2O3 ít, có thể làm cho Fe2O3 hoàn nguyên ra Fe3O4 ít, sự giãn nở do chuyển biến mạng tinh thể sinh ra giảm xuống. Quặng vê viên có hàm lượng SiO2 cao, sinh ra pha xỉ dính kết tương đối nhiều, có lợi cho việc nâng cao cường độ hoàn nguyên nóng của quặng vê viên. Trong quặng vê viên chứa K2O và Na2O tương đối nhiều (do có thể tăng tốc độ hoàn nguyên Fe2O3), làm cho khi hoàn nguyên giãn nở thể tích tăng lên, gây bất lợi đối với cường độ hoàn nguyên nóng. Nâng cao nhiêt độ nung thích hợp làm cho pha lỏng trong quặng vê viên tăng lên, có thể nâng cao cường độ hoàn nguyên nóng. - Hiện nay việc sử dụng 100% quặng vê viên để nấu luyện trong các lò cao cỡ lớn không còn thấy nhiều. Cùng với việc sử dụng tăng lên của quặng vê viên thì yêu cầu đối với cường độ hoàn nguyên nóng của quặng vê viên ngày càng cao. Nếu cường độ hoàn nguyên thấp, sẽ làm cho lò cao không thuận hành. - Nói tóm lại thiêu kết và vê viên đều là phương pháp tốt để tạo quặng cục, nâng cao hiệu quả nấu luyện trong lò cao. Nếu là sử dụng toàn bộ là quặng nghiền mịn, thì phương pháp vê viên có thể biểu hiện tính ưu việt càng nhiều, nhưng quặng vê viên vẫn không thay thế được quặng thiêu kết. Hiện nay sản xuất quặng thiêu kết và quặng vê viên đều đang phát triển, năng lực sản xuất và chất lượng sản phẩm không ngừng nâng cao; nhưng dùng phương pháp thiêu kết hay vê viên đều phải căn cứ vào tình hình thực tế, tiến hành phân tích cụ thể, phải xác định nguyên tắc khả thi kỹ thuật là gốc kinh tế hợp lý. Ý NGHĨA CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT QUẶNG VÊ VIÊN. 1.2.1.. Quặng vê viên là loại quặng tinh của lò cao.. a. Hàm lượng nguyên tố trong quặng sắt cao, nguyên tố có hại ít. - Đối với loại quặng nào có chứa lượng CO2 hoặc nước kết tinh lớn, trực tiếp đưa vào lò cao sẽ không kinh tế; sẽ phải nghiền vụn, sàng tuyển để sản xuất quặng vê viên; bỏ đi thành phần chất bốc, nâng cao hàm lượng sắt trong quặng của nguyên liệu vào lò, giảm nhẹ phụ tải trong quá trình luyện kim. - Trong quặng sắt khi hàm lượng các nguyên tố S, P, Cu, Pb, Zn, vượt quá một giá trị nào đó, sẽ trực tiếp ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của gang thép và làm cho thiết bị bị hư hại. Vì thế, đối với công nghệ luyện kim, càng giảm các nguyên tố có hại càng tốt. - Tuy nhiên cũng có nguyên tố như S...trong quá trình sản xuất quặng vê viên, có thể thu hồi giúp tăng hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên.. (17) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 16/275. b. Sản xuất quặng vê viên có thể mở rộng nguồn nguyên liệu. - Trong các nhà máy gang thép hoặc nhà máy hóa chất, thường có lượng sản phẩm phụ rất lớn; như là bụi lò cao, vảy cán, vảy gang, xỉ lò luyện thép và xỉ axit sunfuaric; những sản phẩm phụ này có hàm lượng Fe tương đối cao, nhưng do cỡ hạt quá bé hoặc còn chứa các nguyên tố có hại, không thể trực tiếp đưa vào lò được. Sản xuất quặng vê viên có thể dùng phụ phẩm trên và còn tiết kiệm tiêu hao năng lượng trong quá trình tạo viên, giảm giá thành sản phẩm, mở rộng nguồn nguyên liệu, biến phế thải thành có lợi. c. Sản xuất quặng vê viên có thể mở rộng nguồn nhiên liệu nung thiêu. - Trong sản xuất quặng vê viên thường dùng nhiên liệu thể khí và lỏng; theo sự tiến bộ của kỹ thuật, từng bước sử dụng than gầy để thay thế nhiên liệu trên. Ngoài việc mở rộng nguồn nhiên liệu luyện kim, còn do giá nhiên liệu thể rắn tương đối rẻ; tiết kiệm, nên có thể giảm giá thành sản phẩm. - Tóm lại, sản xuất quặng vê viên có thể căn cứ vào tính chất của các loại nguyên liệu quặng, sử dụng các phương pháp và biện pháp kỹ thuật vê viên khác nhau, để cải thiện tính chất của các nguyên liệu khi vào lò, cung cấp nguyên liệu cho lò cao có cỡ hạt đều, thành phần ổn định, đặc tính vật lý, hóa học và tính năng luyện kim tốt, đáp ứng tối đa yêu cầu của luyện kim trong quá trình cường hóa nấu luyện; sản xuất quặng vê viên đã trở thành bộ phận tổ hợp chính không thể thiếu trong công nghiệp luyện kim của thế giới hiện nay. 1.2.2.. Yêu cầu kết cấu liệu lò lò cao phải hợp lý. - Quặng thiêu kết độ kiềm cao có cường độ ở trạng thái nguội cao và tính hoàn nguyên tốt đã dùng rộng rãi trong các nhà máy gang thép; tuy nhiên do yêu cầu kết cấu của liệu để lò cao phải có phối liệu phù hợp. Quặng vê viên ôxy hóa có hàm lượng nguyên tố Fe trong quặng cao, nguyên tố có hại ít, cỡ hạt đều, cường độ ở trạng thái nguội tốt, kết cấu liệu hợp lý sẽ rất có lợi cho lò cao nấu luyện. Bảng 1-3 cho thấy, quặng thiêu kết kiềm cao phối hợp với quặng vê viên ôxy hóa sẽ làm liệu lò cao sẽ làm tăng sản lượng, tiết kiệm cốc, giảm chi phí sản xuất. Chỉ tiêu kỹ thuật sản xuất của lò cao Trung quốc cho thấy kết cấu liệu lò cao hợp lý sẽ tăng sản lượng lò trên 10% và giảm tiêu hao cốc trên 5%. Bảng 1-3: Kết cấu liệu lò tại một số nhà máy Trung Quốc. Đơn vị. Năm. Hàng Cương Bản Cương* Thái Cương Tế Cương Bảo Cương*. 1977 1979 1990 1987 1997 1990 1994. Yên Cương*. Độ kiềm quặng thiêu kết 2÷2,3 1,8 1,6 1,78 1,81 1,98 1,6÷1,7. Tỷ lệ quặng thiêu kết/vê viên 3:2 4:1 9:1 59/31 73,7/10,3 7:3 7,35:2,65. ▪ *So với năm 1985, tỷ lệ phối quặng vê viên chỉ là 5%.. Tăng Tỷ lệ cốc tiết Fe/% kiệm/% 8÷11 6÷8 4,5 5 3,1 3,5 12,41 4,5 12,41 10,11 12,21 7,7 3,2 12. (18) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 1.2.3.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 17/275. Những vấn đề tồn tại của công nghệ sản xuất quặng vê viên. - Mặc dù rất nhiều chỉ tiêu của quặng vê viên tốt hơn quặng thiêu kết, nhưng vấn đề về giãn nở luôn ảnh hưởng tới tính năng luyện kim do vậy không thể không hạn định tỉ lệ phối trộn quặng vê viên trong lò. Thực tiễn đưa ra kết luận sau: • Khi tỉ lệ giãn nở quặng vê viên nhỏ hơn 20%, thao tác lò cao rất thuận lợi. • Khi tỉ lệ giãn nở quặng vê viên từ 20%÷40%, tỉ lệ quặng vê viên cấp cho lò. không quá 65%. • Khi tỉ lệ giãn nở quặng vê viên lớn hơn 40%, thao tác lò cao trở nên bất thường,. lúc đó tỉ lệ phối trộn quặng vê viên vào lò phải nhỏ hơn 65%, đồng thời phải giảm lượng gió. - Tiêu chuẩn chỉ tiêu chất lượng quốc tế đều quy định tỉ lệ giãn nở quặng vê viên ở trong mức dưới 20%, thậm chí còn thấp hơn, nhằm đảm bảo lò cao vận hành thuận lợi. Để cải thiện tính năng luyện kim nhiệt cao của quặng vê viên, cần giải quyết vấn đề giãn nở của nó, bằng các biện pháp sau: • Nâng cao hợp lý hàm lượng SiO2 trong quặng vê viên. Hàm lượng SiO2 trong. quặng vê viên cao có lợi cho việc hình thành tạo xỉ nhiều. Có thể kìm chế sự giãn nở và tăng trưởng râu tinh thể của quặng vê viên. Quặng vê viên ở vùng Bắc Mỹ rất ít giãn nở bất thường, tỉ lệ cấp vào lò có thể đạt 100%, điều này có liên quan tới hàm lượng SiO2 của quặng đó có thể đạt 4%÷6%. • Xác định độ kiềm thích hợp cho quặng vê viên. Qua nghiên cứu lý thuyết, CaO. trong sắt oxit phân bố không đồng đều là nguyên nhân chính hình thành râu tinh thể sắt. Giải quyết sự phân bố đồng đều của CaO, sẽ liên quan đến vấn đề độ kiềm trong quặng vê viên. Qua thử nghiệm cho thấy, khi dùng quặng sắt có chứa 1÷10% SiO2 để sản xuất quặng vê viên, thì quặng vê viên có độ kiềm là 0,3÷0,4, độ giãn nở thể tích lớn nhất, khi tiếp tục tăng độ kiềm đến 0,7÷0,8, thì tỉ lệ giãn nở giảm rõ rệt. Độ kiềm tối ưu của quặng vê viên chỉ có thể thông qua thử nghiệm để xác định. • Nâng cao nhiệt độ nung quặng viên. Dưới điều kiện cho phép của thiết bị và. bề mặt tầng liệu không phát sinh nóng chảy quá mức thì việc nâng cao nhiệt độ nung thích hợp không chỉ có thể nâng cao độ bền trạng thái nguội của quặng vê viên, mà còn có thể nâng cao độ bền hoàn nguyên nhiệt của nó. Điều này do nhiệt độ cao có thể tăng sự kết cứng của xỉ, có lợi cho sự khuyếch tán Ca2+, đạt được sự phân bố đồng đều và cải thiện nguyên nhân dẫn tới điều kiện phát sinh kết tinh của quặng sắt đỏ. Cùng với việc nâng cao nhiệt độ nung, còn làm cho tầng trên và dưới của quặng vê viên được nung đồng đều. Hiện nay phổ biến lấy việc nâng cao nhiệt độ nung để thúc đẩy kết tinh xỉ giúp cải thiện tính năng luyện kim ở nhiệt độ cao của quặng vê viên. - Ngoài ra, việc tăng tỉ lệ giới hạn hạt nguyên liệu, giảm hàm lượng Fe2O3 trong nguyên liệu…cũng đạt được hiệu quả nhất định trong việc khống chế độ giãn nở của quặng vê viên.. (19) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 18/275. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT QUẶNG VÊ VIÊN 1.3.1.. Khái quát về công nghệ sản xuất quặng vê viên - Phương pháp vê viên là quá trình công nghệ sử dụng tinh quặng mịn tạo thành dạng cục có thể đáp ứng đủ yêu cầu của luyện kim. Quá trình của nó là: chuẩn bị tốt nguyên liệu (quặng tinh, chất phụ gia và chất kết dính), trộn đều theo tỷ lệ nhất định, qua chuyển động lăn trên đĩa vê viên tạo thành quặng viên sống theo kích thước nhất định, sau đó sấy khô hoặc bằng phương pháp khác khiến viên sống biến đổi tính chất vật lý hóa học mà hóa cứng thành viên. Quá trình này gọi là quá trình nung kết quặng viên, phương pháp này gọi là công nghệ vê viên. Sản phẩm đạt được gọi là quặng vê viên. - Trong quá trình sản xuất quặng viên, vật liệu không chỉ thay đổi tính chất vật lý (mật độ, độ chắc, hình dạng, to nhỏ và cường độ cơ học...), mà còn sinh ra sự thay đổi của tính chất hóa lý (thành phần hóa học, tính hoàn nguyên, tính giãn nở, tính năng hoàn nguyên hóa mềm ở nhiệt độ cao, tính năng hoàn nguyên vỡ vụn khi ở nhiệt độ thấp, tính năng nóng chảy nhỏ giọt,..), từ đó tính năng luyện kim của vật liệu có thể được cải thiện. - Căn cứ vào sự khác biệt của môi trường khí khi nung viên quặng sống và nhiệt độ tạo viên của quặng vê viên; quặng vê viên thành phẩm được chia thành quặng vê viên ôxy hóa, quặng vê viên nguội, vê viên kim loại hóa. Sau đây chủ yếu đề cập nguyên lý công nghệ và thiết bị sản xuất quặng vê viên ôxy hóa. - Dựa theo độ kiềm quặng vê viên thường chia làm 2 loại là có tính axit và có tính trợ dung. So sánh 2 loại quặng đó, quặng vê viên tính axit không khó khăn trong quá trình thao tác, mà hàm lượng sắt trong quặng lại cao, cường độ tốt, thuận lợi cho việc vận chuyển đường dài. Đồng thời do đại đa số các nhà máy thiêu kết sản xuất quặng thiêu kết có độ kiềm cao, vì thế phải sử dụng phối hợp quặng vê viên có tính axit để đáp ứng đủ yêu cầu nấu luyện của lò cao. Hiện nay các quốc gia trên thế giới đa số đều sản xuất quặng vê viên có tính axit. - Vài năm gần đây, quặng vê viên của Việt Nam sản xuất đã có sự phát triển, lò cao luyện gang của Công ty Cổ phần Thép Hòa phát Hải Dương, Hòa phát Dung Quất, Công ty TNHH Khoáng sản và Luyện kim Việt Trung, Công Ty TNHH Gang Thép Tuyên Quang, Gang Thép Hưng nghiệp Formosa Hà Tĩnh ... đã sử dụng quặng vê viên trong phối liệu cho thấy có sự cải tiến rõ rệt về tăng sản lượng và giảm tiêu hao than cốc trên tấn gang lỏng.. 1.3.2.. Phân loại phương pháp sản xuất quặng vê viên. - Phương pháp sản xuất quặng vê viên có rất nhiều loại, có thể dựa vào nhiệt độ kết cục, môi trường khí kết cục hoặc có thể dựa vào thiết bị sản xuất để chia. Phương pháp phân loại cụ thể có thể xem tại Bảng 1-4. - Hiện nay ở Việt Nam chủ yếu dùng phương pháp vê viên nung ô xy hoá kiểu lò đứng và máy ghi xích-lò sấy ống quay. Lò đứng cho công suất và chất lượng quặng viên thấp, nguyên liệu kén chọn. Còn sản phẩm quặng vê viên của máy ghi xích-lò sấy ống quay có công suất lớn và nguyên liệu cũng ít khắt khe hơn.. (20) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 1.3.3.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 19/275. Một số công nghệ sản xuất quặng vê viên thông dụng - Lưu trình công nghệ vê viên thông thường bao gồm khâu xử lý tinh quặng (thoát nước, nghiền lại tinh quặng); chuẩn bị nhiên liệu (nghiền, sàng); điều chế bentonite hoặc các chất phụ gia; phối liệu, trộn, tạo viên; sàng viên sống; lót đáy, lót biên và bố liệu viên sống; sấy, dự nhiệt, nung, giữ nhiệt, làm nguội, sàng, lưu kho quặng vê viên thành phẩm; lưu kho quặng hồi, tái gia công và phối liệu. Quá trình sản xuất quặng vê viên do các công đoạn liên tiếp tạo thành, mỗi một trình tự là một loại thiết bị khác nhau. Hình 4, 5 và 6 là ba quy trình công nghệ sản xuất quặng vê viên phổ biến. Bảng 1-4: Phân loại phương pháp vê viên. Lò sấy nung Động cơ nung dạng băng tải Nung ôxy hóa Máy ghi xích-lò sấy ống quay Máy sấy nung dạng tròn Phương pháp lò nung quay (SN/RN) Phương pháp nạp liệu liên tục lò vê viên (Midrex) Nung hoàn nguyên Phương pháp nạp liệu giãn cách lò vê viên (Armco) Phương pháp thùng đứng (HYL) Phương pháp nung dạng băng tải (D-L) Nung từ hóa Phương pháp lò vê viên Phương pháp lò vê viên Nung ôxy hóa – natri hóa Phương pháp máy ghi xích– lò quay Phương pháp lò vê viên Nung clo hóa Phương pháp lò quay Phương pháp xi măng kết dính nguội Phương pháp thủy nhiệt Phương pháp CO3 Kết cục nhiệt thấp Phương pháp kết cấu rỉ sét Phương pháp kết cấu cốc hóa Phương pháp khác. - Nhằm tạo sự ổn định thành phần hóa học trong quặng vê viên để tạo thuận lợi cho quá trình vê viên, nguyện liệu phải được trộn đều. Chất trợ dung (bentonite, vôi sống, đolomite) và quặng phải nghiền nhỏ đến độ hạt quy định để vê viên; khi bột quặng có độ ẩm cao, phải sấy khô. Chuẩn bị nguyên liệu trộn hỗn hợp quặng đầy đủ, trộn đều nước trong máy trộn, qua máy vê viên tạo thành viên quặng sống với kích thước phù hợp, và sàng phân loại ra hạt nhỏ. Viên quặng sống đạt tiêu chuẩn được bố liệu lên thiết bị thiêu thông qua máy bố liệu để tiến hành sấy khô, dự nhiệt và thiêu ở nhiệt độ cao, sau đó làm mát xuống dưới 1500C, sàng loại bỏ hạt nhỏ hơn 5mm, phân loại cỡ hạt từ 5÷10mm làm liệu rải đáy (máy thiêu dạng băng tải), đạt được quặng vê viên thành phẩm có tính năng luyện kim, độ bền tốt ở nhiệt độ thường.. (21) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Hình 1-4: Lưu trình công nghệ vê viên kiểu lò đứng. Trang. 20/275. (22) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Hình 1-5: Lưu trình công nghệ nung sấy quặng vê viên kiểu băng tải. Trang. 21/275. (23) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 22/275. Hình 1-6: Lưu trình công nghệ vê viên Lò quay – Ghi xích. - Tài liệu này nhấn mạnh giới thiệu về quặng vê viên ôxy hóa, chủ yếu sử dụng 3 công nghệ sản xuất quặng vê viên chính đó là phương pháp lò đứng, phương pháp máy nung dạng băng tải, phương pháp lò quay – ghi xích. Phần dưới đây của tài liệu này đều chỉ quặng vê viên ôxy hóa. CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT SẢN XUẤT QUẶNG VÊ VIÊN. 1.4.1.. Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính nhà máy vê viên.. a. Hệ số lợi dụng. - Hệ số lợi dụng là giá trị tỷ lệ giữa sản lượng thời gian của lò và diện tích hoặc thể tích thiết bị: tấn ) lò × thời gian Hệ số lợi dụng = Diện tích có ích (m2 ) tấn Sản lượng thời gian của lò ( ) lò × thời gian Hệ số lợi dụng = Diện tích có ích (m3 ) Sản lượng thời gian của lò (. (1 − 1). (1 − 2). (24) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 23/275. • (1-1) Kiểu tính toán máy nung, máy ghi xích, lò vê viên. • (1-2) Kiểu tính toán lò quay.. b. Hiệu suất làm việc. - Hiệu suất làm việc là phương pháp biểu thị tình trạng làm việc của thiết bị. Hiệu suất làm việc của thiết bị =. Thời gian hoạt động × 100% Thời gian lò hoạt động theo lịch. (1 − 3). - Thời gian lò hoạt động theo lịch là một hằng số, có quan hệ với số lò, thời gian: Thời gian lò hoạt động = số lò × số ngày × 24. (1 − 4). c. Tỷ lệ sản phẩm có chất lượng đạt tiêu chuẩn. - Tỷ lệ sản phẩm có chất lượng đạt tiêu chuẩn là chỉ tiêu tổng hợp đo lường sản phẩm có chất lượng xấu hay tốt, sản phẩm có tiêu chuẩn chất lượng phù hợp với quy định là sản phẩm đạt, ngược lại là sản phẩm không đạt. Tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn =. Tổng sản lượng − Lượng sản phẩm không đạt tiêu chuẩn × 100% (1 − 5) Tổng sản lượng. d. Định mức tiêu hao. - Số lượng nguyên liệu, nhiên liệu, động lực, năng lượng, vật liệu dùng để sản xuất 1 tấn quặng vê viên được gọi là định mức tiêu hao. Bao gồm nguyên liệu chứa Fe, chất kết dính bentonite, chất trợ dung, nhiên liệu, khí than, dầu nặng, nước, điện, ghi lò, băng tải, dầu bôi trơn, hơi nước... e. Chi phí sản xuất và gia công. - Chi sản xuất là chi phí cần thiết để sản xuất ra 1 tấn sản phẩm, gồm 2 phần là chi phí nguyên liệu và chi phí gia công. - Chi phí gia công là chi phí vật liệu phụ trợ cần thiết để sản xuất 1 tấn sản phẩm như Bentonite, nhiên liệu, dầu bôi trơn, ghi lò, nước và năng lượng, lương công nhân, chi phí cho nhà xưởng (bao gồm phí khấu hao, phí bảo trì...). f. Hiệu suất lao động sản xuất. - Hiệu suất lao động là chỉ mỗi một công nhân trong toàn nhà máy sản xuất ra được số tấn sản phẩm, nó thể thiện trình độ quản lý và kỹ thuật của người trưởng ca. Hiệu suất lao động = 1.4.2.. Số tấn sản phẩm Tấn ( ) Số công nhân toàn nhà máy Người × Năm. (1 − 6). So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính của nhà máy vê viên. - Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính của nhà máy vê viên tại 1-5, 1-6, 1-7 và 1-8 Bảng 1-5: Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên ôxy hóa tính axit của Hoa kỳ. (25) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Hạng mục. TFe. FeO. MgO. Ca/SiO2. %. %. %. /lần. Chỉ tiêu. 64,8. 0,62. 0,13. 0,10. Trang. 24/275. Cường Hệ số trống Tỷ lệ Nhiệt độ Nhiệt độ nén quay (-1mm) giãn hóa mềm độ chảy 10N/cái nở % ºC ºC 250. 4. 14. 1150. 1260. Bảng 1-6: Chỉ tiêu kỹ thuật một số nhà máy vê viên. Hệ số lợi dụng t/(m2.h). Tỷ lệ làm việc. Máy vê viên lò đứng. 4÷5. Máy vê viên băng tải. Nhà máy vê viên. Máy vê viên lò quay-ghi xích. Tiêu hao năng lượng Khí than (MJ/t). Điện (kwh/t). 98. 530. 23,5. 1,2. 90. 336÷1.220. 23÷35. 2,7/0,4. 90. 610÷1.018. 20÷22. Bảng 1-7: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sản xuất chính của các nhà máy vê viên Trung Quốc trong năm 1999 Chỉ tiêu. Tên xưởng. Sản lượng (t). Σ. Đạt tiêu chuẩn. Tỷ suất làm việc (%). Tỷ lệ (%) Đạt tiêu chuẩn. Loại I. Hàng Châu (1x6). 430.648 410.198. 97,38. Tề Nam (8+10). 817.677 724.855. 91,66 53,41. An Dương (2x8). 608.729. Lăng Nguyên (2x8). 530.528 499.803. Lai vu (1x8). 365.971. 365.971 100,00. Thông Hóa (2x8). 601.832. 598.405 100,00. Tưởng Hương (2x5). 224.714. Hợp cách. Thực tế. 96,11. 96,74 1.179. 95,34 95,21. 97,46 2.222. 5.167. 90,98. 4.300. 86,00 93,63. 96,97 97,54 91,61 92,11. 94,80. 91,48 38,71. 80.033. Nga Khẩu (2x8). 550.175. Bản Thế (1x16). 581.615. Tuyên Hóa (1x8). 321.940. Tân Tây (1x8). 288.652. 282.652 100,00. Trường Giã (1x8). 350.543. 93,10. 92,84 88,32 90,40. 1.533. 6.391. Tiêu hao nhiệt lò đứng (MJ/t) 791. 4.459. 1003. 5.390. 1790. 4.661. 672. 3.800. 92,34. 263. 332. 2.680. 75,25. 83,45. 810. 1076. 5.610. 86,78. 938. 4.782. 89,94 89,98 81,62 75,89. 441.354. 419.399. 95,03. 93,55. Phú Thuận (1x8). 260.384. 257.730. 99,15. 77,23. Đường Sơn (1x8). 491.812. 481.510. 97,51. 89,24 95,10. Mật Vân (1x8). 317.704. 248.508. 78,22. Tân Cương (1x8). 307.258. 249.119. Na Đan (1x8). 275.401 99.243. 1.227. 85,34. Nam Kinh (1x8). Mã An Sơn (1x8). 1649. Thực tế. 615. Lai nguyên (1x8). 99,77. Theo lịch. 94,32 1.454. 83,20 73.174. Hệ số lợi dụng [T/(m2.h)]. Theo lịch. 89,78 96,67 69,70. Sản lượng ngày (T). 82,93. 882. 980. 5.110. 632. 774. 846. 5.250. 676 568. 961. 1.089. 5.670. 1.152. 1.230. 6.406. 78,65. 4.741. 95,13 1.353. 1.423. 7.410. 84,96. 85,56. 807. 1.035. 5.250. 81,38. 89,69 84,07. 85,92. 842. 1.004. 5.220. 92,35. 89,11. 93,46. 847. 83,44. 85,75. 813. 4.610 975. 5.078. 682. (26) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 25/275. Bảng phụ 1-7 Tính năng quặng vê viên thành phẩm Tên xưởng. Năng suất lao động (t/ng). Tiêu hao than (kg/t). TFe. FeO. S. R. Cường độ chống ép. Chỉ số trống quay. Chỉ số chống mòn. Chỉ số sàng phân. %. %. %. CaO/SiO2. 10N. >6,3mm. <0,5mm. <5mm. Hàng Châu (1x6). 2.578,00. 42,21. 57,17. 0,92. 0,013. 0,28. 281. 93,79. Tề Nam (8+10). 2.485,34. 29,36. 63,30. 0,58. 0,008. 0,15. 331. 91,27. 37,35. 59,88. 0,97. 0,040. 0,26. 47,00. 62,17. 0,47. 0,013. 0,09. 33,79. 60,29. 0,61. 0,028. 0,20. 31,41. 62,26. 1,08. 0,021. 60,00. 1,27. 0,084. 0,24. 56,81. 3,70. 0,020. 0,28. 62,28. 0,40. An Dương (2x8) Lăng Nguyên (2x8). 2.357,00. Lai vu (1x8) Thông Hóa (2x8). 1.082,00. Tưởng Hương (2x5). 1.129,00. Lai nguyên (1x8) Nga Khẩu (2x8). 751,00. 37,37. 2.386,29. Bản Thế (1x16). 79,22 220. 202. 7,81. 82,71. 3,00. 166. 0,05. 208. 90,04. 9,12. 0,04. 137. 92,25. 2,00. 274. 88,00. 8,08. 200. 86,39. 62,34. 0,44. 38,58. 60,96. 3,16. 0,030. Tân Tây (1x8). 1.976,00. 67,00. 63,03. 0,61. 0,027. 0,20. Trường Giã (1x8). 1.270,10. 62,23. 1,92. 0,051. 0,33. Nam Kinh (1x8). 1.536,26. 61,85. 0,55. 0,019. 0,31. 229. 96,53. 62,06. 0,69. 0,009. 0,11. 263. 87,00. 65,91. 61,42. 0,74. 90. 91,66. 46,15. 64,65. 0,57. 45,57. 62,06. 1,40. 0,031. 0,40. 62,42. 1,36. 0,031. 0,28. 60,28. 0,97. 0,006. 0,11. Đường Sơn (1x8). 319,00. Mật Vân (1x8) Tân Cương (1x8). 2.310,00. Na Đan (1x8). 1.669,46. Mã An Sơn (1x8). Tên xưởng. 250,00. 48,00. Nhiệt độ ( C). 0,15. Gió làm mát. Hàng Châu (1x6). 1.117 534. 13.954. 20.254. 26.494. Tề Nam (8+10). 1.083. 7.934. 7.798. An Dương (2x8). 1.050 400. Lăng Nguyên (2x8) 1.045 Lai vu (1x8). 11.190. 21.023. Thông Hóa (2x8). 11.400. 15.120 12.373. Tưởng Hương (2x5) 1.050 Lai nguyên (1x8) Nga Khẩu (2x8). 1.182 612. Bản Thế (1x16). 9.495. 13.900. 9.560. 83,77 3,20. 81,60. 161. Buồng Buồng Buồng Buồng Gió trợ Khí than đốt sấy xả đốt đốt. 928. 85,15. 221. 17.505. 16.700. 4,78 90,51. 256. M3/h. M3/t. 14.004 274. 1,19. Lượng gió trợ đốt M3/h. M3/t. 12.717 249. 7.481. 186. 8.773. 6.609. 271. 9.375. 20.800. 6.794. 201. 4.458. 8.983. 4.836. 550. 5.736. 19.700. 19.500. 6.247. 181. 14.523. 14.190. 23.000. 8.326. 23.080. 1,11. 79,65. Chế độ vận hành lò vê viên Lượng khí Áp lực (kPa) than. o. 3,77. 89,16. 1.029,00. Phú Thuận (1x8). 87,00 2,22. 84,63. Tuyên Hóa (1x8). 38,00. Cỡ hạt 1016mm %. 275. 87,17. Lượng gió làm mát M3/h. M3/t. 19.763. 387. 37.985. 795. 26.356. 773. 16.942. 381. 22.415. 625. 5.548. Tuyên Hóa (1x8). 1.030 372. 6.430. 31.820. 24.930. 23.850. 7.869. 197. 7.621. 190. Tân Tây (1x8). 990. 385. 18.863. 17.972. 22.400. 15.600. 6.494. 184. 6.991. 198. 24.662. 699. Trường Giã (1x8). 913. 345. 15.580. 19.840. 23.410. 23.360. 8.337. 184. 12.562. 277. 27.325. 602. Nam Kinh (1x8). 1.021 511. 6.347. 15.370. 19.400. 17.500. 9.264. 169. 10.349. 298. 35.914. 657. Đường Sơn (1x8). 949. 390. 1.558. 2.534. 27.520. 2.204. 11.335. 193. 19.339. 329. 25.580. 435. Mật Vân (1x8). 1.150 520. 3.500. Phú Thuận (1x8) 12.000. 13.000. 37.000. (27) Sổ tay kỹ thuật luyện gang. Tân Cương (1x8). 1.031 476. Na Đan (1x8). 1.057. Mã An Sơn (1x8). 1.101 532. Tên xưởng. Hàng Châu (1x6) Tề Nam (8+10) An Dương (2x8) Lăng Nguyên (2x8) Lai vu (1x8) Thông Hóa (2x8) Tưởng Hương (2x5) Lai nguyên (1x8) Nga Khẩu (2x8) Bản Thế (1x16) Tuyên Hóa (1x8) Tân Tây (1x8) Trường Giã (1x8) Nam Kinh (1x8) Phú Thuận (1x8) Đường Sơn (1x8) Mật Vân (1x8) Tân Cương (1x8) Na Đan (1x8) Mã An Sơn (1x8). Tinh quặng. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 560. 8.218. 19.748. 22.213. 14.824. 15.260. 22.410. 16.130. 5.300. 13.700. 23.400. 21.300. 24.200. Bentonit. Nước. Điện. Kg/t 1.202 1.012 948 1.104. Kg/t 26,00 34,00 52,15 36,00. M3/t 0,85 0,23 0,76. Kwh/t 34,00 17,32 27,61 26,00. 1.056 1.160 927. 35,19 47,00 80,60 32,78 56,00 62,00 40,00 47,47 17,82 41,00 56,91 30,96 48,34 39,54 49,31. 3,75. 20,03. 6,21 1,12. 60,25 20,08 29,87 45,19 22,37 29,74 37,74 35,00 29,24 27,81 32,31 30,75 45,12. 1.137 960 1.099 1.086 1.083 1.166 1.063 999 1.044 978 1.172. 1,34 6,36 3,63 0,80 0,50 0,45 4,03. 7.238. 7.720. Trang 254. 268. 40.942. 7.540 266. 11.203. 21.353. 833. 190. 286. 26.938. 11.606. Tiêu hao và chi phí Tiền Phí lương Phí nhà gia và phụ xưởng công cấp Tệ/t Tệ/t Tệ/t 11,43 17,43 45,61 48,06. Tệ/t 362,92 346,78. 6,22. 59,44. 284,06. 60,79. 257,75. 53,07 53,39. 256,61. 15,32. 8,03. 8,31. 6,16 37,50. 8,57. 47,68. Chi phí. 26/275 980. 653. Phân tích sản xuất. 369,01 224,71 402,72 335,76 316,76 280,59 361,54 278,95 451,58. Dầu nặng 18,57 kg/t Tiêu hao than 12,06 kg/t. Bảng 1-8: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công nghệ lò quay - ghi xích và kiểu băng tải Trung Quốc năm 1999.. (28) Sổ tay kỹ thuật luyện gang. TT 1. 2 3. 4. 5. 6. 7. 8 9 10 11 12 13. 14. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Chỉ tiêu. Thiết bị thiêu kết Băng tải m2 Bộ ghi lò dài x rộng Lò quay đường kính x dài (m) Sản lượng (10000 tấn) Tỷ suất làm việc (%) Theo lịch Thực tế Sản lượng ngày (t) Theo lịch Thực tế Tiêu hao nhiên liệu thể khí Giá trị nhiệt MJ/m3 Lượng dùng M3/t Tiêu hao nhiên liệu thể lỏng Giá trị nhiệt MJ/kg Lượng dùng kg/t Tiêu hao nhiên liệu thể khí Giá trị nhiệt MJ/m3 Lượng dùng M3/t Hệ số lợi dụng t/(m2.h) Tỷ lệ đạt chuẩn (%) Tỷ lệ thành phẩm (%) Năng suất lao động t/ng Tiêu hao nhiệt MJ/t Tiêu hao đơn vị Tinh quặng kg/t Bentonit kg/t Nước M3/t Điện kwwh/t Phí gia công (tệ/t) Chi phí (tệ/t) Tiêu hao than theo trình tự làm việc (kg/t) Thành phẩm TFe % FeO % S% CaO/SiO2 Chống ép (10N/viên) Trống quay (%) Sàng phân (%). Thiêu kết An Cương 321,6. Trang. Tên xưởng Thiêu kết Thiêu kết Thành Bao Cương Cương. Vê viên Thủ Cương. 162,0 2,4x28,9 3,5x30,0. 4,0x48,0 4,7x74,0. 211,59. 114,00. 32,15. 72,23. 84,12 85,41. 89,74 89,49. 89,19 89,70. 80,07 99,46. 5797,00 6892,00. 3115,00 3480,00. 1063,00 1168,00. 1979,00 2461,00. 12,50 57,70. 10,45 207,00. 20,89 50,42 0,762 79,39. 0,93 97,16 98,61 5539 716. 0,84 96,47 3208. 1198 1552,1. 1000 13 0,198 48,25 94,56 347,5 44,18. 1041 15,02 1,02 65,9. 1025 81,37 1,009 39,43 70,86 314,66 82,66. 971 24,65 1,23 50,79 122,99 398,2 63,54. 62,93 0,52. 62,03 3,67. 55,79. 0,05 236 93,03 3,32. 0,13. 0,107 165 89,55. 64,31 7,08 0,005 0,045 165. 64,33. 87,35. 4,22. 27/275. (29) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 28/275. 2. NGUYÊN NHIÊN LIỆU DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT. - Nguyên liệu dùng trong công nghệ vê viên quặng sắt chủ yếu gồm hai loại: một là nguyên liệu chứa sắt; loại khác là dung môi kết dính và chất phụ gia. - Nhiên liệu gồm có nhiên liệu thể khí, thể lỏng và thể rắn. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU. 2.1.1.. Yêu cầu chung. - Đối với nguyên liệu khác nhau sẽ có yêu cầu kỹ thuật khác nhau, có thể tóm tắt thành những yêu cầu chung sau đây: • Hàm lượng nguyên tố có ích và đặc biệt là Fe trong quặng của tinh quặng; • Giảm mức tối đa các nguyên tố có hại như S, P, As…; • Thành phần đất chay (SiO2, Al2O3); • Tính chất vật lý của nguyên liệu (cỡ hạt, diện tích bề mặt, tỷ lệ xốp, tính ưa. nước...); • Độ ẩm nguyên liệu; • Thành phần hữu ích của nhiên liệu và dung môi, cacbon cố định trong nhiên. liệu thể rắn, nhiệt trị của nhiên liệu khí và lỏng, CaO trong đá vôi, MgO trong đá đô lô mít. 2.1.1.. Yêu cầu chất lượng của nguyên liệu chứa sắt. - Theo tiêu chuẩn quặng vê viên TFe trên 60±0,5% mới thuộc loại I, vì thế, hàm lượng nguyên tố trong tinh quặng của nguyên liệu phải đáp ứng yêu cầu quy định của các nhà máy để đảm bảo sản xuất ra được sản phẩm có chất lượng tốt. - Trong nguyên liệu sản xuất quặng vê viên hiện nay, chiếm tỷ lệ lớn nhất đó là tinh quặng manhetit (chiếm trên 50%) và tinh quặng hematit (chiếm khoảng 20%). Phạm vi dao động sắt trong tinh quặng thường là dưới ±1%. - Cỡ hạt của tinh quặng là nhân tố chính để tạo viên, tinh quặng khác nhau thì sẽ có cỡ hạt khác nhau. Cỡ hạt tinh quặng tốt có thể dùng tỷ lệ % và diện tích bề mặt của cấp độ cỡ hạt nhất định (như 0,074; 0,05; 0,044mm) để biểu thị. Diện tích bề mặt của các loại tinh quặng để tạo viên cũng không giống nhau, bình thường trong phạm vi 1500÷1900cm2/g, cỡ hạt nhỏ -0,074mm lớn hơn 80%. - Độ ẩm tốt để tạo viên thường là trong phạm vi 9÷9,5%. Đồng thời theo độ mịn của quặng nghiền tăng, giá trị độ ẩm cũng tăng theo. Để có sự tạo viên tốt, độ ẩm của tinh quặng dao động không vượt quá ± 0,2%. - Đối với việc tạo viên từ tinh quặng thì thành phần hóa học, tổ hợp khoáng chất và tính ổn định của cỡ hạt của tinh quặng là rất quan trọng. Để đảm bảo tinh quặng có sự tạo viên tốt nhất thì dao động cỡ hạt tinh quặng không vượt quá ±1,0%, dao động bề mặt riêng không vượt quá 100cm2/g.. (30) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 29/275. - Nhân tố chính ảnh hưởng tới quá trình công nghệ vê viên là khoảng nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ hóa mềm trong quá trình nung, hàm lượng chất bốc và khoảng nhiệt độ thoát chất bốc, đặc tính nhiệt vật lý của nguyên liệu (nhiệt dung, tính dẫn nhiệt). - Phạm vi dao động của khoảng nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ hóa mềm của tinh quặng khác nhau từ 1250÷1370ºC, điều này có liên quan tới các oxit tạo xỉ trong tinh quặng (như là SiO2, AlO2, CaO, MgO) nhiệt hóa mềm cao, chứng tỏ hàm lượng thành phần tạo xỉ ít. Nhiệt độ bắt đầu hóa mềm của quặng hematit cao hơn tinh manhetit (50÷100ºC). - Hàm lượng của chất bốc trong hỗn hợp liệu và sự thay đổi hàm lượng thành phần của từng loại trong hỗn hợp liệu quyết định đến tính gia nhiệt của quặng vê viên. Chất bốc ở đây bao gồm cả nước bên trong viên sống. Hàm lượng nước trong lỗ nhỏ tế vi của viên quặng sống ảnh hưởng tới thời gian sấy khô quặng sống: độ ẩm của viên quặng sống càng cao, thời gian sấy càng dài. Hợp chất nước và CO3 có độ ẩm và sự hút nhiệt phân giải của hợp chất, gây ra phản ứng và mất nhiều nhiệt lượng, như thế ảnh hưởng tới tốc độ gia nhiệt của quặng vê viên. - Điều đó cho thấy, thành phần hóa học, độ ẩm, cỡ hạt và tính ưa nước của bề mặt tinh quặng sẽ quyết định đến điều kiện tạo viên, sấy viên và đặc tính chủ yếu của chất lượng quặng vê viên. 2.1.2.. Đối với yêu cầu chất lượng của chất kết dính. - Trong quá trình sản xuất quặng vê viên, có thể dùng một số khoáng chất và chất hữu cơ để làm chất kết dính, như: bentonite, vôi tôi, bã rượu, bột lắng. Bentonite tiện dụng, hiệu quả cao, nên được dùng rộng rãi. Cỡ hạt bentonite nhỏ dưới 0,05mm chiếm 85÷90%, thường sử dụng 6÷10kg/mỗi tấn quặng vê viên, chiếm 0,5÷0,8%. Trung Quốc thường dùng là 2%, tương đương 20kg/tấn. - Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên dùng bentonite xem tại 2-1, đánh giá tham số chính của bentonite bao gồm: hàm lượng monmorilonit, tỷ lệ hút ẩm, tỷ lệ giãn nở, ion + hấp thu và lượng thay đổi, giá trị chất dẻo, hàm lượng nước và cỡ hạt cấp -0,074mm. Bảng 2-1: Chỉ tiêu chất lượng của quặng vê viên dùng bentonite. Loại Chỉ tiêu Loại 1. Loại 2. Monmorilonit /%. >60. 60÷45. Tỷ lệ hút ẩm trong 2h/%. >120. 120÷100. Thể tích giãn nở/mL/g. >12. 12÷8. Cỡ hạt (-0,074mm)/%. ≥99%. ≥99%. Độ ẩm/%. <10%. <10%. (31) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 30/275. Yêu cầu đối với chất lượng dung môi.. 2.1.3.. - Yêu cầu đối với chất lượng của dung môi: hàm lượng thành phần có ích cao, S, P thấp, cỡ hạt và độ ẩm hợp lý. • Hàm lượng vật ôxy hóa kiềm tính (CaO+MgO) phải cao. Hàm lượng CaO. trong đá vôi thường là 50÷54%; CaO+MgO trong đô lô mít đạt 42÷45%. • Hàm lượng S, P phải thấp. Trong dung môi chất lượng tốt, S thường là. 0,01÷0,08%, P 0,01÷0,03% . • Cỡ hạt và độ ẩm hợp lý. Sản xuất quặng vê viên có kiềm tính, cỡ hạt của đá. vôi phải phù hợp với cỡ hạt của tinh quặng, đồng thời đảm bảo trong quá trình nung đá vôi và tinh quặng phải tác dụng tương hỗ với nhau, đồng thời chú ý hàm lượng CaO trong đá vỉa. Độ ẩm của đá vôi, đô lô mít hoặc manhezit khi nhập về xưởng không được quá 3%, độ ẩm cao sẽ làm cho việc vận chuyển và nghiền sẽ gặp khó khăn. Yêu cầu chất lượng đối với nhiên liệu.. 2.1.4.. - Khi sấy quặng vê viền cần phải dùng đến nhiên liệu khí, lỏng và rắn. Lò vê viên và máy nung dạng băng tải sử dụng khí than từ lò sinh khí, khí lò cao hoặc khí than trộn, máy ghi xích– lò quay sử dụng dầu nặng hoặc bột than gầy, yêu cầu chất lượng xem tại 2-2 đến 2-6 Bảng 2-2: Yêu cầu chất lượng của than cho lò sinh khí.. ĐVT. Than gầy. Than mỡ. Than nâu. Chất bốc Ad;. %. ≤ 25. ≤ 20. ≤ 20. Lượng St*d;. %. ≤4. ≤ 1,2. ≤ 1,2. Điểm nóng chảy tro. o. ≥ 1200. ≥ 1200. ≥1200. -. ≤ 16. -. Hạng mục. C. Giá trị y tầng kết keo Cường độ máy (>25mm),. %. ≥ 65. ≥ 65. -. Tính ổn định nhiệt (>13mm),. %. ≥ 60. -. -. %. 6÷13 (13%). 13÷25 (15%). 25÷50 (15%). %. 13÷25 (10%). 25÷50 (12%). 50÷100 (12%). 25÷50 (8%). 50÷100(10%). Cỡ hạt (mm) và yêu cầu tỷ lệ giới hạn dưới không nhỏ hơn (%).. Bảng 2-3: Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu thể rắn Máy ghi xích - lò quay. Chất bốc Độ tro (%). (%). Điểm nóng chảy của tro (ºC). ≤ 20. ≤5. 1.430. Tên gọi Than gầy. Cỡ hạt Nhiệt trị (KJ/kg) ≥18.640. (-0.074mm,%) 7÷80. (32) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 31/275. Bảng 2-4: Thành phần và nhiệt trị của khí lò cao khi luyện gang khác nhau Thành phần khí than đỉnh lò cao Tỷ lệ cốc Nhiệt trị Loại gang (kg/t) KJ/m2 CO2 CO H2 CH4 N2 500÷750 14÷16 24÷26 1,0÷2,0 0,3÷0,8 57÷59 3352÷3771 Gang luyện thép 751÷950 10÷13 27÷30 1,0÷2,0 0,3÷0,8 57÷59 3771÷4190 630÷750 11÷14 26÷30 1,0÷2,0 0,3÷0,8 58÷60 3561÷4190 Gang đúc 751÷950 9÷12 28÷31 1,0÷2,0 0,3÷0,8 58÷59 3980÷4231 Gang Si 1720÷2160 2÷5 33÷36 2,0÷3,0 0,2÷0,4 57÷59 4609÷5028 Gang Mn 1620÷1760 4÷6 33÷36 2,0÷3,0 0,2÷0,5 57÷59 4609÷5028 Bảng 2-5: Chỉ tiêu chất lượng khí lò cốc (g/m3). NH3 H2S HCN Benzen Naphthalin Độ ẩm Max Max Max Max Max Bão hòa nhiệt độ thường 0,2÷0,3 1,0 0,03÷1,5 4÷1,5 0,06÷5 Bảng 2-6: Tiêu chuẩn chất lượng dầu nặng. TT 1. 2 3 4 5 6 7. Tiêu chuẩn chất lượng Độ nhớt, E 80ºC ≤ 100ºC Điểm chớp (mở cửa), ºC ≤ Điểm kết rắn, ºC ≤ Độ tro, % ≤ Độ ẩm, % ≤ S, % ≤ Tạpchất cơ,% ≤. Số tiêu chuẩn dầu nặng 20 60 100 200 5,0 80 15 0,3 1,0 1,0 1,5. 11,0 100 20 0,3 1,5 1,5 2,0. 15,5 120 25 0,3 2,0 2,0 2,5. 5,5÷9,5 130 36 0,3 2,0 3,0 2,5. Chú thích Điểm chớp: còn gọi là điểm cháy trong, là chỉ hơi nước và không khí trên bề mặt thể lỏng tiếp xúc lửa mà sản sinh ra nhiệt độ cháy có ngọn lửa màu xanh.. QUẶNG CHỨA SẮT. - Nguyên liệu chứa sắt để vê viên đa số đều là tinh quặng, trong đó chủ yếu là quặng manhetit, quặng hematit và quặng limonit, có lúc cũng dùng quặng phong hóa và quặng siderit. 2.2.1.. Quặng manhetit. - Là loại quặng chưa bị phong hóa hoặc ôxy hóa, nó tồn tại trong lớp trầm tích hoặc khu vực đá magma, hàm lượng sắt trong quặng này là từ 20÷50% đối với quặng taconite và 65% đối với quặng magma. - Công thức hóa học của manhetit là Fe3O4, thường cũng có thể viết là FeO.Fe2O3, hàm lượng Fe theo lý thuyết là 72,4%, trong đó FeO là 31%, Fe2O3 là 69% . - Tỷ trọng của quặng từ là 4,9÷5,2 gam/mm3 , độ cứng 5,5÷6,5, kết tinh hình lập phương, khó nghiền và hoàn nguyên. Màu sắc bề ngoài có màu xám và màu xám đen, có từ tính. - Manhetit trong tự nhiên rất hiếm gặp, do tác dụng ôxy hóa, bộ phận manhetit bị. (33) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 32/275. ôxy hóa chuyển thành quặng hematit, nhưng vẫn đảm bảo duy trì hình dạng kết tinh của quặng manhetit, vì thế được gọi là quặng giả hematit hoặc quặng bán giả hematit. - Để cân bằng mức độ ôxy hóa quặng manhetit, thường lấy giá trị tỷ lệ TFe và FeO để phân biệt, giá trị tỷ lệ càng lớn chứng tỏ mức độ ôxy hóa của quặng càng cao. • Khi TFe/FeO <2,7 là manhetit nguyên sinh; • Khi TFe/FeO = 2,7÷3,5 là quặng hỗn hợp; • Khi TFe/FeO >3,5 là quặng ôxy hóa.. - Cần lưu ý: Thành phần loại này chỉ là thành phần đơn giản của khoáng chất, quặng sắt do tổ hợp khá đơn giản từ manhetit và quặng hematit. Nếu trong quặng có hàm lượng SiFe, Fe2S3, FeO trong đó không có từ tính, nếu tính toán mà cho FeO vào sẽ xuất hiện hiện tượng giả từ. - Bình thường hàm lượng Fe trong manhetit là 30÷60%, khi hàm lượng Fe trên 55% thì cỡ hạt từ trên 8 mm có thể trực tiếp nấu luyện, nhỏ hơn 8 mm thì được tạo thành quặng thiêu kết. Khi hàm lượng Fe dưới 55% hoặc tạp chất vượt mức quy định sẽ không sử dụng trực tiếp, mà bắt buộc phải qua khâu tuyển quặng. Phương pháp thường dùng nhất đó là phương pháp tuyển từ. Tinh quặng thu được có hàm lượng Fe trong khoảng 60%, về mặt kết cấu khoáng chất sẽ tương đương với quặng nguyên khai. Nguyên liệu tạo viên về cơ bản giống như tinh quặng sau khi đã được tuyển từ. 2.2.2.. Quặng Hematit. - Quặng hematit là loại quặng phổ biến và nhiều nhất. Nó có kết tinh thô, kết tinh vừa (quặng sắt đỏ), cũng có quặng kết tinh mịn hoặc ở dạng đất. Công thức hóa học là Fe2O3, hàm lượng Fe lý thuyết là 70%, theo quan điểm tinh thể học, quặng hematit thuộc loại corundum, mạng tinh thể có hình lục phương, đồng thời có nhiều loại hình kết tinh hỗn hợp khác nhau. Có lúc quặng hematit chính là quặng từ phong hóa mà thành, cho nên luôn phản duy trì hình dạng tinh thể lập phương. - Tỷ trọng của quặng hematit là 3,8÷5,3 gam/mm3, độ cứng không giống nhau. Độ cứng của quặng hematit kết tinh là 5,5÷6,0 bột quặng có độ cứng rất thấp. Bề ngoài quặng hematit kết tinh có màu xám hoặc xám đen. Bình thường quặng hematit là loại dễ hoàn nguyên và dễ nghiền. - Quặng sắt khi khai thác ra hàm lượng sắt đạt 40÷60%; hàm lượng sắt trên 55% sẽ được làm nguyên liệu thiêu kết; hàm lượng sắt dưới 55% hoặc nhiều tạp chất sẽ phải qua xử lý tuyển quặng, thường sử dụng phương pháp tuyển trọng lực, nung từ hóa, đãi quặng hoặc lưu trình liên hợp, nhằm đạt được tinh quặng hematit có phẩm vị cao để làm nguyên liệu vê viên.. 2.2.3.. Quặng limolit. - Quặng limolit loại quặng Fe2O3 chứa nước kết tinh, công thức hóa học có thể. (34) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 33/275. dùng mFe2O3.nH2O, trên thực tế nó là quặng gơtit ( Fe2O3.H2O), quặng hematit ngậm nước (2Fe2O3.H2O), Fe(OH)3. Trong tự nhiên quặng limolit đều tồn tại ở dạng 2Fe2O3.3H2O. - Tỷ trọng của quặng limolit là 3,0÷4,2 gram/mm3, độ cứng 1÷4. Bề ngoài có màu nâu vàng, nâu tối hoặc màu đen. Không có từ tính, do quặng limolit được hình thành từ nhiều loại quặng khác nhau phong hóa mà thành, vì thế có kết cấu yếu, chứa nhiều nước. - Trong tự nhiên, quặng giàu limonit tương đối ít, hàm lượng sắt khoảng 37÷55%, đá vỉa chủ yếu của nó là oxit nhôm và oxit silic. Chứa hàm lượng S, P, As tương đối cao. Khi hàm lượng nguyên tố trong quặng dưới 35%, phải tiến hành tuyển quặng, thông thường dùng hai phương pháp tuyển quặng là tuyển trọng lực và nung từ tính. - Hiện nay có một số nhà máy vê viên, như là Robe River của Úc, Sidor của Venezuena sử dụng quặng limolit làm nguyên liệu chính. Nhà máy gang thép Bằng Tường–Trung Quốc cũng sử dụng quặng limolit làm nguyên liệu vê viên. 2.2.4.. Quặng phong hóa. - Quặng phong hóa làm nguyên liệu vê viên về mặt số lượng sẽ có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Hiện nay, một số mỏ quặng loại này nổi tiếng nhất được phân bố tại Canada, Tây Phi, Brasil, Venezuena, Ấn độ và Tây Úc. Quặng nguyên sinh do đá vỉa có tính phong hóa cao, phần lớn đều bị trôi hết, cho nên thành phần sắt tàn dư tăng cao. Như quặng Brasil hàm lượng đá vỉa thấp dưới 1%. - Đặc trưng điển hình của quặng phong hóa đó là thành phần hóa học không đều, trong phạm vi rất ngắn nhưng lại có dao động rất lớn. Tỷ lệ hàm lượng chứa sắt của tất cả các loại quặng như là quặng manhetit, quặng hematit, quặng limolit có phạm vi dao động rất lớn. Khi dùng những loại quặng này làm nguyên liệu vê viên, phải được xử lý qua hệ thống trung hòa và trộn đều, nếu không, khi thao tác sản xuất sẽ gặp rất nhiều khó khăn.. 2.2.5.. Quặng siderite. - Thành phần hóa học của quặng siderite là FeCO3, hàm lượng sắt lý thuyết là 48,2%, FeO là 62,1%, CO2 là 37,9%. - Trong tự nhiên ta thường gặp là quặng siderite ở dạng rắn cứng, dễ phân giải thành quặng limolit, trong tự nhiên được phân bố tương đối rộng, tạp chất gồm đất sét và bùn cát. - Quặng sedirite thường lẫn tạp chất là muối MgCO3, MnCO3, CaCO3. Quặng sideritecos hàm lượng Fe khoảng 30÷40%, sau khi nung sẽ phân giải và mất đi CO2, làm cho hàm lượng sắt được tăng lên rõ rệt, quặng tơi xốp, dễ nghiền và tính hoàn nguyên tốt hơn. NGUYÊN LIỆU CHỨA SẮT LẦN 2. - Trong quá trình sản xuất quặng vê viên còn sử dụng một số nguyên liệu chứa sắt. (35) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 34/275. lần 2 như là xỉ quặng FeS2 và liệu phế chứa sắt của nhà máy gang thép. 2.3.1.. Xỉ quặng FeS2 - Xỉ quặng sunphua còn được gọi là “xỉ sunphua” là sản phẩm phụ sau khi thiêu quặng FeS2 để điều chế H2SO4. Xỉ sunphua thường có màu hồng hoặc đen, thô hoặc mịn. Màu đỏ là quặng hematit, hàm lượng Fe thấp dưới 35%), cỡ hạt tương đối thô (0,1÷3mm), được tạo ra từ lò hơi, có thể dùng làm chất trợ dung cho xi măng. Cỡ hạt mịn dưới 0,1mm là bụi quặng do lọc bụi gió xoáy phân ly ra, có thể dùng để chế biến quặng vê viên. - Xỉ sunphua có tỷ lệ xốp cao, hàm lượng S= 0,5%÷2%, tổ hợp xem bảng 2-7. Bảng 2-7: Thành phần hóa học của xỉ H2SO4. TT. TFe. S. SiO2. Cu. Pb. Sn. Chú thích. 1. 48÷50 1÷1.5 14÷17 -. -. -. Quặng. tro. 2. 31. 0,3. 41. -. -. -. Quặng. xỉ. 3. 47. 0,5. 15. 0.16. 0.07 -. Quặng. tro. 4. 48÷50 0,92. 18,6. 0,069 -. -. Tro, hỗn hợp xỉ. - Trong xỉ sunphua thường có chứa kim loại màu (Cu, Pb, Zn) hoặc As, cho nên lượng dùng cần có giới hạn. Tại Nhật Bản, Mỹ, Canada, Ý, Romania, Trung Quốc có nhà máy vê viên chuyên xử lý xỉ sunphua làm nguyên liệu vê viên và trong quá trình sản xuất quặng vê viên, sẽ thu hồi Cu, Pb, Zn và các loại kim loại khác. Ngoài ra, có một số nhà máy sử dụng xỉ sunphua để tuyển quặng để có được tinh quặng, TFe ≥ 60%, cỡ hạt -0.074mm có thể đạt khoảng 80%. 2.3.2.. Liệu phế chứa sắt trong nhà máy gang thép. - Liệu phế chứa sắt trong nhà máy gang thép bao gồm: Bụi lò cao, bụi lò thổi, vảy cán, xỉ lò thổi, xỉ lò bằng, thành phần hóa học xem tại 2-8. Bảng 2-8: Thành phần hóa học chính của bụi chứa sắt nhà máy gang thép. Tên gọi Bụi lò cao. TFe. Thành phần hóa học (%) SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO. 34,80 10,20 2,70. Bụi lò thổi 64,10 1,80. 0,20. S. 1,10. 1,20. 1,20. 0,40. 5,20. 0,60. 1,50. 0,10. Xỉ lò thổi. 12,00 20,50 6,40. 42,50 3,50. 4,20. 0,60. Vảy cán. 64,80 4,30. 0,60. 0,10. 0,10. 0,80. 0,90. CHẤT KẾT DÍNH QUẶNG VÊ VIÊN. - Chất kết dính có thể cải thiện tính năng tạo viên của nguyên liệu, đặc tính của. (36) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 35/275. viên khô và nung viên. Trong quá trình phát triển quặng vê viên, đã từng thực nghiệm với rất nhiều loại vật chất hữu cơ và vô cơ nhằm nghiên cứu tính thực dụng của chất kết dính. Hiện nay, chất kết dính phổ biến nhất chính là bentonite, cũng có một số ít nhà máy sử dụng vôi tôi. Vài năm gần đây còn nghiên cứu ra một loại được gọi là chất kết dính hữu cơ (Peridur). 2.4.1.. Bentonite. - Bentonite là đá có khoáng thủy tinh bị phong hóa mà tạo thành bentonite. Thành phần khoáng chất chính của bentonite là montmorillonite, đồng thời còn chứa 1 lượng khoáng chất đất sét (cao lanh) và khoáng chất phi sét (thạch anh, felspar, cri-to-ba-lit). - Bentonit là một đất sét phyllosilicat nhôm hút nước, bao gồm chủ yếu là montmorillonit. Nó được Wilbur C. Knight đặt tên năm 1898 theo hệ đá phiến sét Benton kỷ Phấn trắng gần Rock River, Wyoming. - Các loại bentonit khác nhau được đặt tên theo nguyên tố chi phối tương ứng, chẳng hạn như kali (K), natri (Na), canxi (Ca), và nhôm (Al). Bentonit thường hình thành từ phong hóa tro núi lửa, thường xuyên nhất với sự hiện diện của nước. Đối với các mục đích công nghiệp, hai lớp chính của bentonit tồn tại là bentonit natri và bentonit canxi.. a. Kết cấu của montmorillonite. - Montmorillonite có kết cấu phân tử là: (Na,Ca)0,33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2.nH2O ; nH2O biểu thị lớp giữa hút nước. Nếu không tính tầng nước, công thức lý thuyết của nó là Al(Si4.O16)(OH)2, thành phần lý thuyết là Al2O3 28,3%,SiO2 66,7%, H2O 5%. Trên thực tế thì tổng thành phần hóa học lại không giống với giá trị lý thuyết, vì trong lớp kết tinh của montmorillonite có hiện tượng thay thế đồng hình, tức là một phần nhỏ Si4+ trong thể tứ diện SiO2 (không vượt quá 15%) bị Al3+ thay thế, một phần nhỏ Al3+ trong thể lục giác Al2O3 bị Mg2+,Fe2+,..thay thế. Kết cấu này không thay đổi vị trí đồng hình của ion dương giá trị khác nhau, nên kết cấu có điện tích âm. - Hàm lượng nước trong montmorillonit là không cố định và nó tăng mạnh về thể tích khi hấp thụ nước. Về mặt hóa học nó là hydroxit silicat magiê nhôm canxi natri hydrat hóa. Kali, sắt và các cation khác là các thay thế phổ biến, tỷ lệ chính xác của các cation phụ thuộc vào nguồn. Nó thường xuất hiện ở dạng trộn lẫn với clorit, muscovit, illit, cookeit và kaolinit. b. Tính năng của montmorillonite - Có tính năng hút và trao đổi ion dương. • Do hiện tượng thay thế đồng hình mà mang đến điện tích âm, mỗi một lớp đơn. vị tinh thể sẽ có khoảng 0,66 điện tích dư, dựa vào ion dương hấp thu giữa các lớp tinh thể để cân bằng. Montmorillonite có thể ở giữa mỗi lớp đơn vị tinh thể hấp thu 0,66 ion dương hóa trị 1 M+ hoặc 0,33 ion dương hóa trị 2 M2+ để cân bằng. • Trong tự nhiên montmorillonite hấp thu ion dương đó là Ca2+, Mg2+,Na+, kế. (37) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 36/275. đến là K+, trong đó Ca2+ là nhiều nhất. Bentonite hấp thu Na+ chỉ có một số nơi như: Mỹ, Hy Lạp, Ý, Ấn độ, Nga và Trung quốc. Bentonite của Trung Quốc hấp thu Mg2+. Bentonite chất lượng cao có thể
hấp thu K+ hiếm gặp. • Ion dương trong tứ diện SiO2 của montmorillonite là cố định. Điện tích âm. trong thể bát diện của Al2O3 chiếm ưu thế, để cân bằng điện tích này mà các hạt ion dương sẽ hấp thụ trên bề mặt của tinh thể. Trong tình trạng tồn tại nước, ion dương bị hấp thụ sẽ biến thành hydrat, trở thành ion “có thể trao đổi”. Cũng có thể nói, khi tồn tại nước, chúng có khả năng thay thế các ion dương khác, đồng thời tiến hành thay thế theo các bước đây: ▪ Ion dương có nồng cao sẽ thay thế
ion có nồng độ thấp. ▪ Nồng độ ion tương đương, ion cao có thể thay thế ion thấp. • Vì. thế, trình tự trao đổi ion+ thường gặp của bentonite là:. Li+ (38) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 37/275. • Do ion lớp kết tinh giữa của bentonite có tính trao đổi, do đó bentonite sẽ biến. dạng. Công thức phản ứng là: Ca2+ (Bentonite) +Na2CO3 CaCO3 +2Na+ (Bentonite) Ca2+ (Bentonite) +2Na(OH)2 Ca (OH)2 +2Na+ (Bentonite) • Cũng có thể dùng NaPO3 kết hợp với bentonite Ca2+: Ca2+ (Bentonite) + (NaPO) 5O6Na2[CaNa(PO3)6]+ 2Na+ (Bentonite) • Phản ứng này thu được Na+ liền hấp thu lớp tinh thể bentonite gần đó tạo. thành bentonite natri. Bentonite sau khi thay đổi sẽ có tính năng gần tương đương với bentonite natri tự nhiên. • Từ công thức phản ứng ở trên có thể thấy, Na2CO3 có hiệu quả cao, bởi vì. phản ứng của nó sinh ra CaCO3 kết tủa, phản ứng không ngừng diễn ra. - Có tính hút nước cực mạnh: • Montmorillonite có tính hút nước rất mạnh, bởi vì Montmorillonite ngoài hút. ẩm bề mặt ra, còn tồn tại lớp trong hút nước nữa. Độ dầy lớp nước giữa có tính chất hút ion dương bên cạnh và có quan hệ mật thiết với độ ẩm của môi trường xung quanh. Khi độ ẩm tương đối là 50%, nước của lớp tinh thể giữa sẽ làm cho ion dương bị hydrat hóa, lúc này ion Na mà Montmorillonite natri hấp thu chính là 1 phân tử nước, khoảng cách của lớp tinh thể là 1,25nm; nếu ion Ca là hydrat hóa, sẽ có 2 lớp phân tử nước, khoảng cách của lớp kết tinh là 1,55nm. Lớp kết tinh Montmorillonite ngoài khả năng hấp thu ion dương hydrat hóa ra, còn hấp thu các phân tử nước, làm cho khoảng cách lớp tinh thể càng lớn. • Lớp giữa tinh thể Montmorillonite, có liên hệ thu hút phân tử, lực liên kết yếu,. ion dễ men theo lớp tinh thể để thâm nhập vào, làm cho lớp tinh thể bị tách ra, ion dương bị hydrat hóa, thể tích tăng, độ ẩm tiếp tục tăng, thể tích không ngừng giãn nở, cuối cùng là bề mặt của lớp gốc SiO2 sản sinh ra lực tĩnh điện. Nhưng Montmorillonite canxi hấp thu nước, khoảng cách lớp tinh thể tăng lên đến 2,14nm thì không tăng nữa. Trong khi Montmorillonite natri lại không ngừng giãn nở cho đến khi hoàn toàn phân ly, trở thành lớp đơn màng cực mỏng, xuất hiện tính chất thể keo mạnh. Đây chỉ ra tính phân tán của bentonite natri tốt hơn bentonite canxi • Hiệu suất hút nước và tốc độ hút nước của bentonite có liên quan tới loại hình.. Hiệu suất hút nước của bentonite natri cực đại là 600÷700%, nhưng thời gian phải 60÷70 phút mới hoàn thành, mà hiệu suất hút nước của bentonite canxi chỉ được 200÷300% nhưng tốc độ lại nhanh, chỉ cần 10 phút là hoàn thành. - Đánh giá tham số chất lượng thường dùng của bentonite. • Giá trị Ehslin-Wert: Tính giãn nở của bentonite dùng hiệu suất hút nước để. biểu thị, mỗi 1gram bentonite hấp thu được số ml nước. Thời gian kiểm tra sẽ là 15s, 30s, 45s, 1p, 2p, 5p, 10p, 20p, 30p, 1h, 2h....24h.. (39) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 38/275. • Bội số của chất kết dính, giãn nở: là chỉ tính năng giãn nở sau khi hút nước. • Hàm lượng Montmorillonite. • Dung lượng và tính trao đổi ion dương kim loại.. c. Gia công bentonite. - Xử lý nghiền nhỏ: Gia công bentonite chủ yếu là nghiền hoặc tán, sau đó sấy khô, do độ ẩm bình quân 30% (25÷50%) khô đến 7÷8%. Để duy trì hoạt tính của bentonite, nhiệt độ sấy không được quá 150ºC. Sau khi sấy khô hoặc trong quá trình sấy, sẽ nghiền mịn xuống -0,044mm và chiếm 90%, tương đương với diện tích bề mặt là 8000mm2/gram. - Xử lý biến đổi Natri hóa của bentonite. Bảng 2-9: So sánh đặc tính vật lý của đất thay đổi và đất nguyên sơ Khả năng Hàm Lần Giá hấp thu lượng trị Phương pháp Phương pháp giãn màu xanh montmori nở PH tiêu chuẩn so sánh 3g /100g llonite 15g mẫu mẫu 72 24 11 35,7 80,8 Giới chất dính%. Loại đất Đất nguyên sơ Cừu Phương pháp khô sơn (1 để thay đổi đât lớp) Phương pháp ẩm để thay đổi đất Đất nguyên sơ Đất nguyên sơ Hắc Phương pháp khô Sơn để thay đổi đât (mới) Phương pháp khô để thay đổi đât ▫. Hiệu suất hút nước Min. Độ mịn 0,074 Max mm/%. 130. 132. 96. >100. 99. 11. 34,7. 78,9. 10. 157. 281. 95. >100. 100. 78. 34,7. 78,9. 10. 262. 316. 97,5. 100. 24. 15. 32. 72. 152. 158. 98,5. >100. 99. 49. 31. 70,5. 10,3. 243. 330. 97,5. >100. 100. 85. 31. 70,5. 10,4. 162. 331. 99. Trong mẫu thực nghiệm có hạt mịn Na2CO3.. • Phương pháp khô: Cho 3% Na2CO3 vào bentonite, trộn đều là có mẫu thực. nghiệm khô. Phương pháp ướt: trộn bentonite và nước theo tỷ lệ 1:2, khuấy đều thành vữa, cho 3% Na2CO3 vào, lại trộn đều, đợi 24h sau khi có tác dụng hydrat hóa, sấy khô ở 95÷105ºC, kết thành cục, lại nghiền mịn, như thế ta có mẫu thực nghiệm ướt. So sánh và tiến hành thực nghiệm phương pháp khô và ướt của hai loại bentonite, kết quả được phân ra như hình 2-9, 2-10. Bảng 2-10: So sánh lượng trao đổi giữa hạt ion+ trong đất tự nhiên và đất nhân tạo Loại đất ΣEc EK+ ENa+ ECa2+ EMg2+ K Đất tự nhiên 67,3 2,9 1,0 58,6 8,8 0,06 Cừu sơn Đất thay đổi phương pháp khô 68,7 4,5 44,5 11,6 6,6 2,69 (1 lớp) Đất thay đổi phương pháp ướt 73,9 5,0 52,4 12,7 2,6 3,75 Đất tự nhiên 69,5 4,3 1,4 50,8 14,37 0,08 Hắc Sơn Đất thay đổi phương pháp khô 67,0 2,2 32,8 15,4 13,2 1,22 (mới) Đất thay đổi phương pháp ướt 71,1 2,6 52,4 10,5 3,5 3,93. - Kết quả cho thấy: • Đất thay đổi khi dùng phương pháp khô, cơ bản hiệu quả tương đương với. bentonite khi chưa biến dạng. Có thể do nạp thêm Na2CO3 mà làm mất tính đều đặn, làm cho chất lượng quặng vê viên xuất hiện dao động. Vì thế, phương. (40) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 39/275. pháp biến dạng khô tạo viên không hiệu quả. Khi kiểm tra đất thương phẩm, nên chú ý điểm đó. • Đất thay đổi khi dùng phương pháp ướt, làm cho chất lượng của quặng vê viên. tăng lên, chỉ tiêu quặng vê viên sống và quặng vê viên khô được cải thiện. Khả năng chống nén của quặng vê viên khô tăng cao, cường độ chống nén đạt 6,7÷7,9kg/viên; hệ số chống mài mòn đạt 74÷77%, đều có chỉ số rất tốt, đối với sản xuất quặng vê viên đều rất có lợi. • Tác dụng của hydrat hóa là điều kiện bắt buộc để xử lý natri hóa, cũng là sự. khác biệt giữa phương pháp biến đổi khô và biến đổi ướt. Từ góc độ hiệu quả tạo viên cho ta thấy, chỉ có phương pháp ướt là có hiệu quả. Nhưng do thao tác phức tạp, lưu trình công nghệ sản xuất phải tiến bộ. - Sản xuất quặng vê viên thường dùng có mấy loại bentonite và tính hóa học, vật lý của bentonite, xem tại bảng 2-11 và 2-12. Bảng 2-11: Phân tích đầy đủ thành phần hóa học Bentonite (%) Tên. Thiêu hỏng. SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 P2O5 MnO H2O. Cảnh Xương, An Huy. 66,26 12,78 1,46. 2,08 0,67 0,48 1,96. 0,280 0,099 0,050. Cừu Sơn, Triết Ging. 65,57 16,14 4,13. 1,89 3,46 0,57 0,40. 0,120 0,010 0,040 5,65 7,51. Bình Sơn, Triết Giang 1. 72,19 14,50 1,29. 1,43 2,15 1,65 2,01. 0,060 0,020 0,010 3,40 4,44. Hắc Sơn Lưu Ninh. 68,40 13,95 1,69. 1,51 2,48 0,90 0,45. 0,080 0,019 0,026. 8,94. Bình Sơn, Triết Giang 2. 68,64 15,48 1,08. 1,47 2,43 1,26 1,79. 0,080 0,021 0,031. 7,55. Wyoming (US state). 60,40 20,50 6,76. 1,00 2,59 0,42 2,29. 0,120 0,070 0,004. 6,74. 10,02. Bảng 2-12: Tính năng vật lý của bentonite Giới chất dẻo (%). Tên. Hàm Tỷ lệ hấp thụ Số Lượng lượng nước (%) lần mặt montm giãn bích (g orilloni 2h 24h nở /100g) te (%). Lượng trao đổi ion dương (mg đương lượng /100g) EMg2+. EK+. ECa2 +. ENa+. Hệ số tính kiềm. Cảnh Xương, An Huy. 100. 29. 38,2. 84,6. 185 230. Cừu Sơn, Triết Ging. 72. 11. 35,7. 80,8. 130 132. Bình Sơn, Triết Giang 1 98. 18. 25,0. 56,6. 147. Hắc Sơn Lưu Ninh. 100. 15. 32,0. 72,7. 152 158. Bình Sơn, Triết Giang 2 100. 16. 29,0. 66,0. 124 223. 2,60 1,7 21,9 44,0. 1,81. Wyoming (US state). 92. 33,0. 75,0. 224 467. 1,88 2,0 10,0 50,0. 4,33. 2.4.2.. 100. Giá trị PH. 9,0 8,80 2,9 58,6 1,0. 0,06. 1,00 1,2 18,7 39,1. 1,96. 14,40 4,3 50,8 1,4. Cỡ hạt -0,074. Ghi chú. 100,0 97,0. Ca. 98,0. Na. 98,5. Ca. 10,0. 98,5. Na. 9,7. 100,0. Na. 9,8. 0,08. Peridur - Peridur là dạng xenlulo (là loại vật liệu phức hợp tự nhiên). Xenlulo là loại đa phân tử đường C6H12O6, trong đó xuất hiện trùng lặp đơn đường glucozo không nước lấy B-1, có quan hệ với đai glycosidic. Peridur thông qua phương thức. (41) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 40/275. thích hợp lấy 3 nguyên tử hy-dro của đường glucozo không nước để tạo thành. Peridur không độc, mà không có nguyên tố có hại cho luyện kim và môi trường là lưu huỳnh, phốt pho,… Peridur là sản phẩm của công ty Enka Hà Lan. Hiệu quả kết dính của nó cao hơn Bentonite, mà lượng dùng chỉ bằng 1/5÷1/10 của Bentonite. CHẤT PHỤ GIA. 2.5.1.. Chất phụ gia tính kiềm. - Trong sản xuất quặng vê viên, thường dùng đá vôi, đá đô lô mít, vôi tôi để làm chất phụ gia có tính kiềm, nhằm nâng cao độ kiềm của quặng vê viên.. a. Đá vôi. - Theo lý thuyết có hàm lượng CaO là 56%, CO2 là 44%. Trong tự nhiên, đá vôi đều có Mg, Fe, Mn, Si, Al...vì thế đá vôi trong tự nhiên CaO có hàm lượng thấp hơn hàm lượng lý thuyết, bình thường hàm lượng CaO ở mức 50÷55%. - Đá vôi có trạng thái cục, dễ nghiền vỡ. Màu sắc có 2 loại là trắng xám và xanh đen, chất lượng trắng xám tương đối cao. Đá vôi trước khi được làm nguyên liệu vê viên phải được nghiền mịn, đạt diện tích bề mặt là 2500÷4000cm2/gram. Yêu cầu kỹ thuật đá vôi xem tại bảng 2-13. Bảng 2-13: Điều kiện kỹ thuật của đá vôi. Cấp độ CaO(%) MgO(%) I ≥52 ≤3,5 II ≥50 ≤3,5 III ≥49 ≤3,5. SiO2(%) <1,75 <3 <4. Tạp chất không tan(%) <2,15 <3,75 <5. P2O5(%) SO3(%) ≤0,02 ≤0,25 ≤0,04 ≤0,25 ≤0,06 <0,35. b. Đá đô lô mít: - Tổ hợp lý thuyết là 54,2%CaCO3; (30,41% CaO) và 45,8% MgCO3 (21,87% MgO). Quá trình chuyển đổi giữa đá đô lô mít và đá vôi được gọi là sự xen lớp. Căn cứ vào hàm lượng MgO phân ra thành đá vôi xen lớp (MgO dưới 6%) và đô lô mít xen lớp (MgO: 6÷16%). Đá đô lô mít cũng phải được nghiền mịn. - Thành phần cơ bản của đá đô lô mít Việt Nam xem 2-14. Bảng 2-14: Thành phần cơ bản của đá đô lô mít. Tổ hợp CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 CO2 Hàm lượng (%) 26÷35 17÷24 1÷5 0,5÷3,0 0,1÷3,0 43÷46. c. Vôi tôi: - Vôi tôi là đá vôi qua quá trình nung nhiệt ở khoảng 900ºC, sau đó tôi nước tạo thành. Công thức hóa học của vôi tôi là Ca(OH)2, nó vừa là chất phụ gia có tính kiềm vừa lại là chất kết dính, ngoài ra còn cải thiện tính tạo viên của nguyên liệu. 2.5.2.. Chất phụ gia khác. - Nếu trong nguyên liệu tạo viên có chứa kim loại màu như là Cu, Pb, Zn, cần phải cho thêm CaCl2, NaCl hoặc FeCl2..., tiến hành nung clo hóa.. (42) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 41/275. - Nếu vê viên không dùng cách nung kết nhiệt cao để kết cục, mà lại dùng cách kết cục nguội thì bắt buộc phải thêm một số chất phụ gia đặc thù, như xi măng, bi tum, axit humic. Để dễ dàng kết cục khi hạ hoặc tăng nhiệt độ. NHIÊN LIỆU. 2.6.1.. Nhiên liệu thể khí.. a. Khí lò cốc. - Khí lò cốc trước khi được làm sạch có màu vàng, nhưng khi được sạch hóa nó chuyển sang không màu. Do hàm lượng khí CO trong khí lò cốc khoảng 6%, vì thế khí lò cốc là dạng thể khí độc. - Hàm lượng H2 trong khí lò cốc tương đối cao, đạt khoảng 60%. Hàm lượng thể khí trơ tương đối ít, do đó tốc độ cháy nhanh, ngọn lửa ngắn, nhiệt trị cao. Do nhiệt độ điểm cháy thấp, dễ bắt lửa, dễ kết hợp với không khí tạo ra thể khí cháy nổ. Trong khí than có hàm lượng dầu cốc, dễ làm tắc đường ống, thậm chí còn bị gỉ sét. - Khí lò cốc là do hỗn hợp thể khí tạo thành. Thành phần có thể cháy (% thể tích) gồm H2 (55÷60), CO (5÷8), CH4(23÷28), CmHm(2÷4), benzen (0.5÷1); thành phần không thể cháy (%thể tích) bao gồm N2(3÷5), CO2(1.5÷3), H2O (hơi) (4÷5%) (30ºC), O2(0,4÷0,8). b. Khí lò cao. - Khí lò cao là sản phẩm phụ của lò cao luyện gang, là nhiên liệu thể khí quan trọng trong khu liên hợp gang thép. Thành phần có thể cháy chính của nó là gồm lượng nhỏ CO, H2 và CH4, đa số là N2 và CO2, vì thế nhiệt trị thấp, thường chỉ có 3.000÷3.800kj/m3. - Lò cao là nơi tiêu hao nhiên liệu rất lớn trong sản xuất luyện kim, lượng nhiệt nhiên liệu lò cao khoảng 60% được chuyển vào trong khí lò, mỗi 1 tấn cốc tiêu hao có thể sản sinh ra được 3.000÷4.000m3 khí lò cao. Lợi dụng khí lò cao có hiệu quả sẽ có ý nghĩa làm giảm tiêu hao năng lượng và tiết kiệm nhiên liệu. Trong quá trình sản xuất luyện kim, khí lò cao thường được dùng đơn độc (hoặc trộn cùng một lượng nhỏ khí lò cốc) dùng cho lò gió nóng (chiếm 40÷55%), lò cốc và lò hơi; có thể trộn cùng với khí lò cốc, để có được khí than trộn có nhiệt trị 4.605÷8.373 kj/m3. - Nhiệt độ cháy của khí lò cao theo lý thuyết là 1.400÷1.500ºC, trong phần lớn tình huống đều phải trộn không khí với khí than để dự nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ cháy của nó, mới có thể đáp ứng yêu cầu của bên hộ dùng. - Do hàm lượng thành phần khí có thể cháy trong khí lò cao chưa đến 30%, do đó tốc độ cháy chậm, ngọn lửa dài. - Khí than từ lò cao có hàm lượng bụi lớn, bình thường 60÷80g/m3 hoặc hơn. Bụi này ngoài khả năng làm tắc đường ống khí và làm hỏng thiết bị, còn làm kết xỉ ở gạch chịu lửa trong buồng bi lò gió nóng dẫn tới khả năng dẫn nhiệt kém đi. Vì thế, khí lò cao bắt buộc phải được xử lý mới được cấp và sử dụng: Lò hơi <. (43) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 42/275. 0,5g/m3, lò gió nóng - gia nhiệt < 20÷50mg/m3, lò cốc <10mg/m3. - Mức độ làm sạch bụi trong khí than, nên căn cứ vào yêu cầu về chất lượng khí than của bên hộ dùng và điều kiện kỹ thuật có thể đạt được. Đối với thao tác cao áp lò cao, yêu cầu hàm lượng khí than không quá 10mg/m3; thao tác thường áp lò cao hàm lượng bụi sẽ không vượt quá 10÷20mg/m3. Ngoài ra, để giảm lượng nước bão hòa trong khí lò cao, còn phải yêu cầu nhiệt độ khí than sạch không quá 40ºC; độ ẩm trong khí lò cao phải được loại bỏ. Trong điều kiện bình thường không dùng quạt tăng áp, áp lực sẽ phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo lò cao và chế độ theo tác; áp lực khí lò cao cấp cho nhà máy vê viên ở mức 2.500÷3.000 mmHg. - Thành phần khí lò cao có liên quan tới chủng loại nhiên liệu, tỷ lệ cốc, loại gang mà lò cao sử dụng và các chế độ thao tác, thành phần xem tại 2-4. Trong những điều kiện bình thường, khi sử dụng cốc để nấu luyện thì dao động thành phần khí than sẽ trong khoảng phạm vi như bảng 2-15. Bảng 2-15: Phạm vi dao động của thành phần khí lò cao. Thành phần. CO2. CO. CH4. H2. N2. Phạm vi (%) 9,0÷15,5 25÷31 0,3÷0,5 2,0÷30 55÷58 c. Khí than trộn. - Khí than trộn là do khí lò cốc và khí lò cao hỗn hợp tạo thành. Nhiệt trị của nó phụ thuộc vào tỷ lệ trộn của khí lò cốc và khí lò cao, bình thường ở mức 4.800÷12.000kj/Nm3. Đặc tính khí than trộn thông thường xem tại 2-16. Bảng 2-16: Đặc tính thành phần khí than trộn.. Thành phần. CO2. Phạm vi. CO. CH4. H2. N2. 11,2÷5,5 25,2÷13,5 2,8÷16,8 7,8÷38,6 52,7÷23,8. d. Khí thiên nhiên. - Khí thiên nhiên là loại khí đốt có nhiệt trị rất cao, vật chất chính có thể cháy là khí metal (CH4), hàm lượng đạt 90% trở lên, nhiệt trị 32.000÷36.000kj/Nm3. - Khí thiên nhiên từ những mỏ khí đốt có hàm lượng chất khoáng lớn, phải được làm sạch sau đó mới cung cấp cho đơn vị sử dụng. Đặc tính khí thiên nhiên tại một số khu vực Trung quốc như bảng 2-17. Bảng 2-17: Thành phần khí thiên nhiên (%) và nhiệt trị.. TT. CH4. C2H6 C3H8 CO. 1. 96,70. 0,63. H2. N2. 0,26 0,13 0,07 1,30. Giá trị phát nhiệt kj/m3 33.948. (44) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 2. 95,84. 1,50. 0,41 0,02 0,10 0,92. 34.312. 3. 95,13. 1,46. 2,19. -. - 0,12. 36.784. 4. 84,36. 8,86. 4,54. -. -. 40.544. -. 43/275. Nhiên liệu thể lỏng.. 2.6.2.. a. Đặc điểm của dầu nặng. Bảng 2-18: Đặc trưng chính của các loại vòi phun dầu. TT. Hạng mục. Pép phun thấp áp. 1 Tỷ lệ điều tiết 1:5÷1:8 Áp lực chất 2 4,9-9,8kPa hóa sương Lượng tiêu hao Lượng không khí lý 3 chất hóa sương thuyết 75-100% Tốc độ phun 4 của chất hóa 50-80 m/s sương 5 Áp dầu 0,05-0,1Mpa 6 Lượng dầu đốt 2-300kg/h Độ dính dầu 7 3,5-5,0oE theo yêu cầu Phương thức Thường không cấp 8 cấp không khí hàng khác trợ đốt Hệ số không 9 1,1-1,15 khí tiêu hao Nhiệt độ dự. 10 nhiệt không khí 11 Cấu tạo Chi phí và 12 năng lượng tiêu hao Chi phí xây 13 dựng cơ bản 14. Phạm vi sử dụng. Pép phun cao áp Hơi nước Không khí nén hóa sương hóa sương 1:6÷1:10. Pép phun hóa sương của máy kiểu dòng xoáy 1:2÷1:3. Pép phun hóa sương của máy kiểu cốc xoáy 1:4. 0,1-0,5Mpa 10-1500kg/h. 1-3Mpa 30-2000kg/h. 0,2-0,4Mpa 10-1000kg/h. 4-15oE (thường 4-6). 2-3,5oE. 2,5-8oE. Tòn bộ cung cấp hàng khác. Cung cấp một phần hàng khác. 0,5-0,6kPa. 0,3-0,7kPa. 0,4-0,6 kg/kg dầu. 0,5-0,8 kg/kg dầu. 300-400 m/s. Toàn bộ cung cấp hàng khác. Cung cấp một phần hàng khác 1,25. 300oC. 800oC. 800oC. Tương đối đơn giản. Đơn giản nhất, không tắc nghẽn. Đơn giản, cần độ chính xác cao. Tương đối phức tạp. Tương đối thấp. Tương đối cao. Nhỏ nhất. Tương đối thấp. Tương đối thấp. Thấp nhất. Tương đối cao. Cao nhất. Lò gia nhiệt, hầm lò, lò xử lý nhiệt, lò tôi thép, lò vôi. Lò quay, lò chứa, lò hơi, lò nung peplit, lò cao, lò đúc, máy sấy khô. Lò quay, ò gia nhiệt loại lớn, lò hơi. Lò xử lý nhiệt, lò hơi. - Dầu nặng có màu đen, mật độ 0,9÷0,96 g/cm3, nhiệt trị cao ( trên 36.000kj/kg). Dầu nặng có ưu điểm là vận chuyển dễ dàng, sử dụng an toàn; nhưng cần hệ thống cung cấp dầu, so sánh với nhiên liệu khí thì thao tác không tiện bằng. - Độ nhớt lớn, ảnh hưởng tới hiệu suất làm việc và lượng tiêu hao của bơm, vòi phun dầu. Nếu độ nhớt quá lớn sẽ làm cho hiệu suất phun thấp, tốc độ phun chậm, tạo sương kém, cháy không hoàn toàn, ảnh hưởng tơi tuổi thọ sử dụng, tăng lượng tiêu hao dầu. Các loại đặc tính chính của vòi phun xem tại 2-18. - Độ nhớt của của dầu nặng phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ gia nhiệt thường là 60÷90ºC, độ nhớt SI trong khoảng 7÷10E.. (45) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 44/275. - Điểm bốc cháy chủ yếu là để biểu thị mức độ của tính dễ cháy và tính cháy nổ của nó hoặc khả năng gây bốc cháy. Vận chuyển, lưu trữ và an toàn có mối quan hệ rất chặt chẽ. Nhiệt độ gia nhiệt của dầu nặng phải thấp hơn 20÷30ºC so với nhiệt độ bốc cháy, tránh gây tự bốc cháy. - Hàm lượng S trong dầu nặng càng thấp càng tốt. Vì S sau khi cháy sẽ chuyển thành H2S, SO2, không có lợi cho việc nung quặng vê viên và môi trường. Đồng thời, nhiều tạp tạp chất cũng dễ bị tắc đường ống và vòi phun, do đó phải có thêm lọc dầu. 2.6.3.. Nhiên liệu thể rắn. - Nung quặng vê viên tốt nhất là dùng nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng, việc trực tiếp dùng than làm nhiên liệu sẽ giảm giá thành. Lò vê viên Hòa phát tại Hà Giang cũng dùng nhiên liệu là than bột đã cho kết quả khả quan. Nhiều lò vê viên sử dụng khí than lò sinh khí để đốt. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU VÊ VIÊN. - So với thiêu kết, chủng loại nguyên liệu liệu vê viên hẹp, tính năng lý hóa của vật liệu cũng đơn giản hơn, nhưng yêu cầu về nguyên liệu trong sản xuất quặng vê viên rất chặt chẽ. Không những yêu cầu hàm lượng SiO2 thấp, hàm lượng nguyên tố trong quặng sắt cao, nước kết tinh ít, thành phần hóa học ổn định, mà còn yêu cầu về tính năng vật lý của nguyên liệu sắt, ví dụ, cỡ hạt và tổ hợp cỡ hạt tinh quặng, độ ẩm, trạng thái bề mặt, tính năng vỡ nứt…có ảnh hưởng tới quá trình sản xuất quặng vê viên rất lớn. Vì thế nguyên liệu vê viên phải có cỡ hạt và tổ hợp cỡ hạt nhất định; độ ẩm thích hợp và thành phần hóa học hợp lý là 3 nhân tố quan trọng trong quá trình sản xuất quặng vê viên.. 2.7.1.. Yêu cầu tính năng hóa lý tinh quặng. - Trong quá trình tạo viên, cỡ hạt tinh quặng mịn, lại có tổ hợp cỡ hạt hợp lý, sẽ làm cho độ chặt chẽ cỡ hạt trong quặng tốt, đường kính mao dẫn càng nhỏ, lực mao dẫn trong sản xuất càng lớn, cường độ tạo viên cao. Đồng thời trong quá trình nung, do tác dụng của sự nghiền quặng, sinh ra khuyết điểm cho mạng tinh thể nhiều, có lợi cho pha rắn và kết cục, nâng cao cường độ quặng vê viên thành phẩm. Nhưng cỡ hạt tinh quặng quá nhỏ, một mặt sẽ làm tăng chi phí nghiền quặng, ngoài ra làm cho bột quặng khó thoát nước, sau đó bắt buộc phải sấy khô, làm cho phức tạp hóa công nghệ. Đồng thời cỡ hạt quá nhỏ sẽ làm giảm nhiệt độ vỡ vụn, làm cho việc sấy khô gặp khó khăn. Do đó cỡ hạt tinh quặng nên có phạm vi nhất định, thực tế đã chứng minh hàm lượng cỡ hạt dưới 0,04mm chiếm trên 60%, hoặc nhỏ hơn 0,074 chiếm 90%. Phạm vi cỡ hạt dùng để biểu thị để biểu thị diện tích bề mặt nên có thể phản ánh tính tạo viên tốt hay xấu của quặng, diện tích bề mặt tinh quặng thường trong phạm vi 1.500÷1.900cm2/g là tương đối thích hợp. Yêu cầu của đối với diện tích bề mặt tinh quặng thực tế sản xuất lớn hơn 1.300cm2/g, hàm lượng cỡ hạt dưới 0,074mm chiếm hơn 80%. - Độ ẩm thích hợp của nguyên liệu là ảnh hưởng bởi tính năng vật lý, cỡ hạt và tổ hợp cỡ hạt của nguyên liệu, tổ hợp của hỗn hợp liệu và chất phụ gia…Đối với. (46) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 45/275. mỗi loại nguyên liệu mà nói, độ ẩm tạo viên thích hợp là không giống nhau. Phạm vi độ ẩm tinh quặng manhêtít và tinh quặng hematit là 7÷9,5%; xỉ quặng pirit và tinh quặng tuyển từ, do các hạt có những khe hở và vết nứt, độ ẩm của nó đạt 12÷15%; tinh quặng limonit có thể đạt 17%. Phạm vi dao động độ ẩm thích hợp yêu cầu để tạo viên rất hẹp, thường là 0,5%. - Để sản xuất ra được quặng vê viên có thành phần hóa học hợp lý, đầu tiên phải đảm bảo thành phần hóa học của nguyên liệu ổn định. Yêu cầu dao động bình quân của hàm lượng sắt trong tinh quặng đầu vào dưới ±1,5%, như Nhật Bản yêu cầu ±0,2÷0,3%, Pháp dao động là ±0,4%, Trung quốc là ±0,5%. - Từ yêu cầu sản xuất quặng vê viên đối với tinh quặng có thể thấy, chuẩn bị nguyên liệu vê viên bao gồm các công đoạn như: khống chế độ ẩm, khống chế cỡ hạt của tinh quặng sắt, và trung hòa đều đặn tinh quặng sắt,… 2.7.2.. Khống chế độ ẩm tinh quặng dùng cho vê viên.. a. Biện pháp khống chế độ ẩm tinh quặng. - Biện pháp khống chế độ ẩm tinh quặng thường có: • Mở rộng trữ lượng chứa của kho tinh quặng; • Mở rộng tỷ lệ phối của bentonite trong hỗn hợp liệu; • Phối thêm bụi khô của nhà máy gang thép; • Quặng hồi sau khi được nghiền lại phối vào bột tinh quặng; • Dùng thiết bị sấy sấy cưỡng chế.. - Mở rộng lưu trữ kho chứa tinh quặng là phương pháp mà áp dụng đơn giản, trong quá lưu trữ tại kho hoặc bãi chứa liệu sẽ được làm khô tự nhiên. Kết quả thực nghiệm là: tinh quặng có hàm lượng nước cao (11÷12%), chỉ là 0,5÷1m dưới bề mặt đống liệu thoát đi được 1÷2% nước, hơn nữa, do nước từ bề mặt thẩm thấu xuống phía dưới, làm cho độ ẩm của liệu lớp dưới luôn vượt quá độ ẩm vốn có. Khi độ ẩm tinh quặng quá thấp, nhưng trên thực tế đống liệu không có khả năng thoát nước. Do đó, đối với tinh quặng, phương pháp này không hiệu quả, mà chiếm diện tích lớn, đầu tư cao. - Việc dùng bentonite với lượng lớn 5÷6%, trong đó chính là do nguyên nhân độ ẩm tinh quặng cao. Bởi vì bentonite ngoài hấp thụ nước bề mặt của khoáng chất ra, còn hấp thụ tầng nước giữa, tầng nước giữa này do tác dụng của lực tĩnh điện và lực phân tử mà hấp thụ, từ đó mà không làm vỡ quặng vê viên sống trong quá trình vận động bình thường, do đó mà thao tác tạo viên vẫn diễn ra bình thường. Vì thế sử dụng bentonite để điều tiết độ ẩm của tinh quặng, đối với quá trình tạo viên là phương pháp có lợi. Nhưng do hàm lượng SiO2 trong bentonite cao, đồng thời còn có hàm lượng K, Na nhất định sẽ làm giảm hàm lượng sắt trong quặng vê viên, làm tăng nguyên tố có hại K, Na trong liệu lò lò cao, làm tăng chi phí quặng vê viên. Như vậy phương pháp này cũng không thể áp dụng. - Phối thêm bụi bột nhà máy gang thép để điều tiết độ ẩm nguyên liệu là biện pháp kinh tế mà giản đơn, có lợi cho môi trường. Để điều tiết độ ẩm tinh quặng; trước. (47) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 46/275. tiên cho 5% nước vào trong bụi lò cao, sau khi mài nghiền được cỡ hạt dưới 0,074mm chiếm trên 55% lại cho vào vật liệu khác. Bình thường phối thêm 3÷5% bụi lò cao, có lúc trong quá trình sản xuất sử dụng toàn bộ tro lọc bụi vào trong hỗn hợp liệu tạo viên. Mặc dù hàm lượng sắt của tro bụi thấp, nhưng do cỡ hạt mịn, hầu như không có nước, khi cho tro bụi vào sẽ có thể giảm lượng dùng bentonite. Khi toàn bộ tro bụi đều được lợi dụng, lượng dùng bentonite giảm từ 3,95% xuống còn 2,79%. Đồng thời do phối thêm tro bụi, tiêu hao bột tinh quặng cho mỗi tấn quặng vê viên giảm từ 1078 kg xuống còn 1031 kg, như vậy chi phí mỗi tấn quặng vê viên giảm. - Thời gian gần đây, những nhà máy vê viên mới được xây dựng đều thiết kế máy sấy dạng hình ống tròn. Ưu điểm của nó là trình độ cơ giới hóa cao, kết cấu đơn giản, năng lực sản xuất cao, thao tác điều khiển tiện lợi, sự cố ít, chi phí bảo trì thấp, tính thích ứng đối với vật liệu tốt, không chỉ xử lý dạng vật liệu có trạng xốp, mà còn xử lý những loại vật liệu có độ dính cao hoặc độ ẩm cao. Nhược điểm của thiết bị đó là trọng lượng nặng, hiệu quả nhiệt thấp, chi phí đầu tư cao, khi xử lý bột tinh quặng có độ dính cao dễ dẫn đến kết cục, sau khi sấy lại phải nghiền. b. Công nghệ máy sấy dạng ống tròn. 1. 2. 6. 3. 4. 5. 7. 8. 10. 9. 11. Hình 2-2: Máy sấy ống tròn. 1-Lò đốt; 2-Bunke liệu; 3-Thân lò bằng thép; 4-Động cơ điện; 5-Hộp giảm tốc; 6-Bánh răng dẫn động; 7-Con lăn; 8-Vành lăn; 9-Lọc bụi; 10-Quạt hút; 11-Băng tải thành phẩm.. - Máy sấy dạng ống tròn là dạng thiết bị truyền thống cổ điển để sấy liệu thể rắn, thiết bị chính bao gồm thể ống, bên trên có bánh răng, dẫn động hồi chuyển thể ống, hai đầu thể ống còn có thiết bị bịt kín, để tránh tro bụi thoát ra, phía trước và phía sau thể ống có trang bị thiết bị nạp liệu và ra liệu (hình 2-2). - Dòng chảy thể khí bên trong máy sấy ống và vật liệu có thể áp dụng thao tác chảy ngược hoặc chảy đồng thời. Bình thường khi xử lý vật liệu có lượng nước cao, không chịu được nhiệt cao, có thể sấy nhanh, thì áp dụng thao tác chảy đồng. (48) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 47/275. thời. Khi xử lý loại vật liệu không thể sấy nhanh và chịu được nhiệt cao, thì áp dụng thao tác chảy ngược. Do liệu không ngừng được lật, làm cho pha khí được tiếp xúc với lớp liệu mới từ đó mà làm tăng tốc độ làm khô liệu - Tham số công nghệ chính của máy sấy ống là đường kính, độ dài, độ nghiêng và vận tốc truyền của thể ống. Đường kính của thể ống chính là quyết định tốc độ chảy của giới chất sấy. Bình thường tốc độ chảy của thể khí lớn có thể nâng cao hệ số truyền nhiệt, cường hóa thao tác sấy. Khi đường kính ống tròn quá nhỏ, tốc độ chảy quá cao, trong thể khí chứa nhiều bụi xuất hiện hiện tượng tắc nghẽn nghiêm trọng. Vì thế, tốc độ dòng khí bình thường khoảng 0,55÷5,5kg/(s.m2), đường kính thể ống D được tính theo công thức (2-1): D=. 1,13 √1 − β. ×√. vg ug. (2 − 1). - Trong đó: • β- là hệ số tràn đầy của vật liệu, bình thường là 0,05÷0,30; • vg - là dòng chảy thể tích giới chất sấy, m3/s; • ug- là tốc độ giới chất sấy trong ống, m/s.. - Độ dài ống L có thể tính theo công thức (2-2): vb L= (2 − 2) 0,785D2 - Đường kính dài của ống tròn thường là 5÷10. Trong đó, Vb là thể tích ống tròn, có thể tính theo công thức (2-3): W Vb = (2 − 3) Rv - Trong đó: • w - lượng nước bốc hơi, kg/h; • Rv -tốc độ sấy thể tích , kg/(m3*h).. - Tốc độ quay của thể ống n có tính theo công thức kinh nghiệm (2-4): 60k1 k2 L n= (2 − 4) τDtanα - Trong đó: • n là tốc độ quay của thể ống, r/min; • k1 là hệ số vận động của vật liệu, đối với sấy đối lưu, k1=0,2÷0,7; • k2 là hệ số trạng thái hình vát, k2 = 0,5÷1,0; • α là góc nghiêng của thể ống; • τ là thời gian sấy, s.. (49) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. τ=. 2ρb β x1 − x2 × Rv 2 − (x1 − x2 ). Trang. 48/275. (2 − 5). - Trong đó ρb là mật độ chất đống, kg/m3; x1,x2 là hàm lượng ẩm khô cơ bản trước và sau khi sấy (%). Vận tốc quay của máy sấy khi sử dụng thực tế là 15÷25m/min. - Hiện tại sấy quặng vê viên đều áp dụng máy sấy hình ống. Lưu trình nguyên liệu vê viên sử dụng máy sấy ống tròn xem tại hình 2-3. Sơ đồ 2-3a là sấy riêng tinh quặng, sơ đồ 2-3b là hỗn hợp liệu sấy. So sánh 2 loại phương án này, lưu trình phương án loại thứ nhất tương đối linh hoạt, đầu tiên sau khi sấy tinh quặng cấp liệu vào silo phối liệu, liệu phía dưới silo quặng thông suốt, cấp liệu đều đặn, có thể khiến tỷ lệ liệu phối khá chính xác, mà hàm lượng nước của tinh quặng dao động nhỏ, nhưng chi phí đầu tư tương đối lớn. Hình 2-3b là lưu trình liệu hỗn hợp sấy, kết hợp trình tự hỗn hợp và trình tự sấy, ưu điểm của nó là tiết kiệm được 1 máy trộn, công nghệ đơn giản, đầu tư ít, chiếm diện tích ít.. Hình 2-3: Lưu trình sấy nguyên liệu vê viên a – Là lưu trình sấy liệu tinh; b- Là lưu trình sấy hỗn hợp. - Nhược điểm của máy sấy kết hợp trộn liệu như sau: • Hiệu quả trộn đều kém, lượng bentonite dùng cao; • Trong quá trình sấy dễ hình thành viên phôi, không có lợi đối với tạo viên. • Khi không giải quyết được vấn đề nước nhiều trong tinh quặng, máng phối liệu. khó ra được liệu, phối liệu không chuẩn. - Máy sấy hình ống tròn của các nhà máy vê viên trên cơ bản vật liệu cần sấy khô thông qua băng tải đưa vào trong máy sấy, do nhiệt độ ở đầu đưa liệu vào tương đối cao, sự cố về băng tải nhiều, vì thế có nhà máy áp dụng phương pháp sấy khô kiểu chảy ngược.. (50) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 2.7.3.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 49/275. Khống chế cỡ hạt tinh quặng vê viên.. a. Công nghệ nghiền quặng. - Thông thường, công nghệ nghiền quặng được chia ra thành nghiền khô và nghiền ướt (xem hình 2-4). Hình 2-4a là lưu trình công nghệ nghiền ướt. Nghiền ướt là cho bột quặng trộn với nước sau đó nghiền, nghiền tới mức cỡ hạt đạt yêu cầu, nghiền xong tiến hành lọc và vắt nước. Do tinh quặng có ưa nước đặc biệt là tinh quặng hematit, limonit, khả năng lọc kém, khó vắt nước, Vì thế tinh quặng sau khi được vắt nước luôn phải tiến hành sấy khô, một số nơi do quặng cỡ hạt thô nhiều, phải áp dụng công nghệ nghiền ướt nghiền lại.. Hình 2-4: Công nghệ nghiền nguyên liệu vê viên.. a – Nghiền ướt; b- Nghiền khô. - Do công nghệ nghiền ướt gặp khó khăn trong việc lọc, nguyên nhân tiêu hao giới chất nghiền cao, không ít quốc gia áp dụng công nghệ nghiền khô. Công nghệ nghiền khô là trước khi nghiền sẽ sấy khô bột quặng để độ ẩm dưới 0,5%, sau đó dùng hệ thống quạt gió khép kín phân loại. Cỡ hạt thô hồi lại để nghiền, hạt mịn sau khi làm ướt được đưa đi tạo viên (xem hình 2-4b). Hình 2-5 là hình vẽ lưu trình nghiền quặng và sấy của một nhà máy ở Hà Lan. Nhà máy này sử dụng máy nghiền viên với kích thước Ф4mx14m. Máy nghiền viên được chia làm 2 buồng, buồng sấy dài 3m, buồng nghiền dài 10,5m. Vách ngăn có cánh quạt dòng xoáy, khi cấp bột quặng khô vào buồng nghiền quặng, cỡ hạt sau khi nghiền nhỏ hơn 0,044mm chiếm 60%, dùng quạt gió phân cấp, hạt thô sẽ đưa trở lại để nghiền. Dùng chất khí sấy khô có nhiệt độ cho phép là 600oC. Cũng có thể tiến hành sấy khô và nghiền quặng đơn độc riêng biệt trong thiết bị. - So sánh 2 loại công nghệ nghiền quặng, ưu điểm của nghiền ướt đó là chi phí ít,. (51) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 50/275. tiêu hao thấp, điều kiện làm việc và môi trường tốt, nhược điểm là không dùng được loại liệu khó lọc, giới chất nghiền thất thoát lớn, sau khi vắt nước khó đạt được độ ẩm theo yêu cầu tạo viên. 9 8. 10 1 7 6 2 5. 3. 4. Hình 2-5: Lưu trình nghiền quặng kết hợp sấy khô nguyên liệu tạo viên 1-Si lô liệu; 2-Cân; 3-Thiết bị đốt khí; 4-Buồng sấy khô; 5-Buồng nghiền quặng; 6Sàng phân ly; 7-Máy nâng; 8-Vận chuyển bằng sức gió; 9-Lọc bụi điện; 10-Thành phẩm đến silo quặng.. - Ưu điểm của nghiền khô là tổn thất quặng thấp, không cần phải cô đặc và lọc, tính thích ứng cao; có thể cho thêm chất kết dính để nghiền, tiết kiệm bentonite, vấn đề còn tồn tại là: • Mặc dù đã lắp thiết bị lọc bụi, nhưng bụi vẫn còn; • Hơi nước bị ngưng tụ trong đường ống và bộ phân ly; • Hiệu suất của máy nghiền và nghiền quặng hạt nhỏ chịu ảnh hưởng của độ ẩm. nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu phải khống chế dưới mức 0,5%; • Bột quặng mịn sau khi sấy, trong quá trình trộn ướt sẽ sinh ra các viên nhỏ, ảnh hưởng tới chất lượng, sự đều đặn. - Về vấn đề chọn công nghệ nghiền ướt hay nghiền khô chủ yếu là do tính chất của quặng để quyết định, đối với quặng hematit, limonit hoặc quặng siderite khó lọc thì đa số đều dùng phương pháp nghiền khô, đối với quặng dễ lọc như: quặng manhetit, hồi liệu đều sử dụng phương pháp nghiền ướt.. (52) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 51/275. b. Công nghệ nghiền ướt. - Nghiền ướt không thể có sản phẩm trực tiếp đạt độ ẩm thấp, khi nghiền cỡ hạt thật mịn, lọc luôn rất khó khăn, yêu cầu phải có thiết bị sấy, làm cho công nghệ phức tạp, chi phí tăng cao. Nghiền khô lại phải sấy khô vật liệu trước dưới 0,5%, sau đó mới nghiền. Nghiền ướt có thể trực tiếp thu được sản phẩm có cỡ hạt và độ ẩm đạt yêu cầu tạo viên, điều kiện lao động được cải thiện rõ rệt hơn so với nghiền khô. Vì thế nghiền ướt là phương pháp lý tưởng để khống chế cỡ hạt của nguyên liệu vê viên. - Nhà máy Thành Đô - Trung Quốc, khi chuyển từ máy nghiền khô thành máy nghiền ướt, nghiền xỉ quặng pyrite, đạt được những hiệu quả như mong muốn, cỡ hạt dưới 0,044mm từ 50% đã nâng lên 75÷80%, cường độ nén từ 10÷20N/viên đơn nâng lên 40÷60N/viên đơn, cường độ rơi từ 1÷2 lần được nâng lên 4÷10 lần, độ ẩm quặng vê viên sống từ 16÷20% giảm xuống 9÷10%, lượng CaCl2 phải phối giảm từ 3,5÷4,5% xuống còn 2,5%. - Nhà máy vê viên Nam Kinh-Trung Quốc sử dụng máy nghiền ướt nung clo nghiền nguyên liệu, có thông số Ф3300 ×5100mm, tốc độ quay là 15,5r/min, năng lực sản xuất max là 50t/h. Thực tế sản xuất trong 2 năm đã chứng minh, tinh quặng sau khi nghiền ướt đã đạt yêu cầu về cỡ hạt, chất lượng viên sống đã có sự cải thiện rõ rệt, hệ số lợi dụng của máy vê viên được nâng cao thấy rõ, cường độ rơi không dưới 16 lần chiếm 98,65%, lượng dùng bentonite giảm từ 4% xuống còn dưới 2%, đã thực hiện được thao tác tuần hoàn không có vật liệu gây ô nghiễm môi trường. - Phòng nghiên cứu quặng vê viên của trường đại học Trung Nam-Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu toàn diện đối với máy nghiền ướt liệu hỗn hợp vê viên, tác dụng của liệu hỗn hợp nghiền ướt trong quá trình sản xuất vê viên như sau: • Hỗn hợp liệu nghiền ướt có thể cải thiện được cỡ hạt của liệu hỗn hợp.. ▪ Hình 2-6 là hàm lượng % của liệu trộn vê viên có cỡ hạt – 0,074mm trong thời điểm nghiền ướt khác nhau của một nhà máy vê viên. Trong hình có thể thấy, hỗn hợp liệu sau khi được nghiền ướt, cỡ hạt -0,074 đã tăng lên nhiều, nghiền ướt trong vòng 8p, hàm lượng % -0,074 từ 49,45% tăng lên 71,99%, khi kéo dài thời gian nghiền ướt cỡ hạt -0,074mm tăng lên không nhiều. ▪ Đối với nguyên liệu khác nhau, tác dụng nghiền quặng của nghiền ướt là không giống nhau. Tác dụng nghiền quặng của máy nghiền ướt có liên quan tới tính ưa nước và tổ hợp cỡ hạt của bản thân nguyên liệu, tác dụng quặng nghiền có tính ưu nước tốt bị giảm đi, đồng thời bản thân nguyên liệu có cỡ hạt nhỏ, tác dụng của quặng nghiền cũng không được thể hiện rõ.. (53) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 52/275. -0,074mm (%). Ảnh hưởng của thời gian nghiền ẩm đối với cỡ hạt 85 80 75 70 65 60 55 50 45 0. 2. 4 6 8 Thời gian nghiền ẩm (min). 10. 12. Hình 2-6: Ảnh hưởng của thời gian nghiền ẩm đối với cỡ hạt • Nâng cao độ dẻo của nguyên liệu, cải thiện chất lượng quặng vê viên sống.. ▪ Trong quá trình nghiền ướt do nguyên liệu bị chà xát, nén làm cho tính dẻo của vật liệu tăng, cùng với thời gian nghiền ướt kéo dài, tác dụng loại này cũng thể hiện rõ. Hình 2-7 là mối quan hệ giữa thời gian nghiền ướt liệu trộn và cường độ quặng viên sống của một nhà máy, từ hình ta thấy: 28 26. 20. 24 15. 22. 10. 20 18. 5. 16. 0. 14 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9 10 11 12 13. Thời gian nghiền ẩm/min. Cường độ chống ép N/viên. Cường độ rơi xuống/lần (0,5m). 25. Hình 2-7: Tác dụng của thời gian nghiền đối với cường độ viên sống. ▫ Sau khi được nghiền ướt, cường độ nén và cường độ rơi đều của quặng viên sống được tăng lên; ▫ Cùng với kéo dài thời gian nghiền ướt mà cường độ rơi của quặng vê viên sống luôn tăng cao, nhưng cường độ nén có giới hạn; ▫ Sau khi nghiền ướt được 8min, mặc dù tác dụng quặng nghiền không được rõ, hàm lượng -0,074mm không tăng rõ rệt, nhưng cường độ rơi vẫn luôn tăng, như vậy chứng minh thời gian nghiền hỗn hợp liệu càng kéo dài, tính dẻo càng lớn, tác giả gọi là “tác dụng bề mặt vê viên” • Nghiền ướt làm giảm lượng bentonite sử dụng. ▪ Khi vê viên dùng tinh quặng thô, dẫn tới cường độ và tốc độ tạo viên kém, trong quá trình tạo viên không thể thuận lợi để tiến hành. Nhằm giải quyết mẫu thuẫn trên, sử dụng lượng lớn bentonite, có lúc tới 5÷6%. Liệu hỗn hợp sau khi nghiền ướt, có thể giảm lượng bentonite dùng. Hình 2-8 là quan hệ. (54) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 53/275. Cường độ rơi xuống/lần (0,5m). giữa cường độ quặng vê viên sống và lượng bentonite dùng để nghiền ướt liệu trộn sau 6 min. Từ hình vẽ ta thấy: Hỗn hợp liệu sau khi nghiền ướt 6min, bentonite khi dùng thêm 1,5% thì cường độ quặng vê viên sống sẽ cao hơn cường độ quặng vê viên sống khi không nghiền ướt dùng bentonite là 2,5%, do đó có thể thấy nghiền ướt hỗn hợp liệu trong 6 min có thể giảm lượng dùng 1%. 7 6,5. 6. Nghiền ướt. 5,5. 5 4,5 4. Không nghiền ướt. 3,5 3 2,5 2 1,4. 1,6. 1,8. 2. 2,2. 2,4. 2,6. 2,8. Lượng dùng bentonit, % Hình 2-8: Ảnh hưởng của nghiền ẩm đối với lượng dùng bentonit. c. Đặc điểm kết cấu và tham số công nghệ máy nghiền ướt. - Nghiền ướt yêu cầu nguyên liệu đầu vào có độ ẩm nhất định, do đó yêu cầu máy nghiền ướt có hình thức kết cấu đặc thù, đặc điểm như sau: • Xả liệu xung quanh. Do liệu nghiền ướt có độ ẩm nhất định, sử dụng tấm máy. nghiền xả liệu có lưới tấm, sẽ làm tắc mắt lưới, nên phải xả liệu xung quanh. • Cấp liệu cưỡng chế. Đối với quặng nghiền ướt, ướt, bộ cấp liệu và cấp liệu. dòng xoáy trong đường kính trục rỗng vì “dính liệu” mà xuất hiện sự cố, khiến việc nghiền quặng không thể tiến hành bình thường. Cho nên máy nghiền ướt phải sử dụng máy cấp liệu hình xoắn ốc để cưỡng chế cấp liệu (xem hình 2-8). Để cho máy nghiền ướt làm việc ở trạng thái ổn định, trước máy cấp liệu dòng xoáy lắp đặt máy cấp liệu một mâm tròn, dùng để ổn định lượng liệu đưa vào nghiền. • Tấm lót cao su: Bình thường sử dụng tấm lót bằng thép, nó có tính ưa nước. nhất định, không đàn hồi, dễ dính liệu, chỉ dùng cho nghiền khô. Khi nghiền ướt, bên trong vật liệu có độ ẩm nhất định, để tránh hiện tượng “dính liệu”, máy nghiền ướt sử dụng tấm lót cao su. Bởi vì tấm lót cao su có tính ưa nước kém, khi bi sắt va đập vào tấm lót cao su, do tác dụng của lực đàn hồi, vật liệu bị dính bên trên tấm lót bị đàn hồi mà rơi xuống, khi sử dụng tấm lót bằng cao su sẽ không dễ bị bám liệu. ▪ Máy nghiền ướt ngoài tác dụng nghiền quặng ra, quan trọng hơn nữa đó là có tác dụng mài mịn để nâng cao tính dẻo cho vật liệu. Do đó tốc độ làm việc. (55) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 54/275. của máy nghiền ướt thường thấp hơn máy nghiền tạo viên, tốc độ làm việc thông thường là 0,65÷0,70 tốc độ giới hạn. ▫ Tốc độ làm việc η = (0,65÷0,7)n ▫ Tốc độ tới hạn 𝑛 = 42,4√𝐷. r/phút r/phút. ▪ Trong đó: D là đường kính thể ống máy nghiền ướt (m).. Hình 2-9: Sơ lược trang bị máy nghiền ẩm • Sự ảnh hưởng của tỷ lệ giới chất tràn đầy đối với hiệu quả nghiền tương đối. lớn, khi tỷ lệ giới chất tràn đầy thấp, mà tỷ lệ tràn đầy của vật liệu quá lớn, không những làm giảm tác dụng nghiền, mài, mà còn gây ra hiện tượng dính bám liệu. Bình thường, tỷ lệ giới chất tràn đầy sẽ căn cứ vào sản lượng của máy nghiền ướt, sau khi thông qua thực nghiệm để quyết định. Máy nghiền ướt Ф3300÷3200 trong và ngoài nước có sản lượng 50t, tỷ lệ giới chất tràn đầy là 17÷18%. • Tỷ lệ mở lỗ xả liệu cũng ảnh hưởng tới sản lượng của máy nghiền ướt và hiệu. quả tham số chính. Tỷ lệ mở lỗ quá lớn, năng lực xả liệu cao, sản lượng của máy nghiền ướt tăng cao, nhưng do vật liệu bên trong máy nghiền ướt dừng với thời gian quá ngắn, dẫn tới hiệu quả nghiền giảm. Ngược lại, tỷ lệ mở lỗ quá ít, tỷ lệ tràn đầy của vật liệu bên trong máy nghiền ướt tăng, tỷ lệ giới chất và vật liệu giảm, hiệu quả nghiền cũng kém đi. Tỷ lệ mở lỗ và tỷ lệ tràn đầy của giới chất có liên quan tới độ mịn và độ ẩm của nguyên liệu. Tổng diện tích ở lỗ xả liệu của máy nghiền Ф3300 ×5100 Nhật bản là 0,57m2, Trung quốc là máy nghiền Ф3200 ×5300 với 0,69m2.. (56) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 55/275. d. Vận hành máy nghiền ướt cần chú ý. - Khống chế hàm lượng nước đưa vào nghiền liệu. Khả năng dính lại của vật liệu đưa vào nghiền và hàm lượng nước có của nó có mối quan hệ mật thiết với nhau. Trong phạm vi nhất định, hàm lượng nước tăng thì khả năng dính cũng giảm theo. Nhưng hàm lượng nước đạt tới một giá trị nào đó, lực bám dính của vật liệu lớn hơn lực đàn hồi của bi sắt va vào tấm lót cao su, hiện tượng dính liệu sẽ diễn ra. Vì thế trong quá trình nghiền ướt, nước sẽ nhân tố không thể thiếu để làm tăng hiệu quả cường độ mài, cải thiện tính năng thành viên của quặng, cũng lại là nguyên nhân phát sinh khả năng dính liệu. Vật liệu không giống nhau, tính năng ưa nước không đồng đều, phạm vi hàm lượng nước thích hợp của nguyên liệu nghiền sẽ thông qua thực tiễn để quyết định. - Khống chế lượng cấp liệu của máy nghiền ướt. Căn cứ vào quan sát thực tiễn, vật liệu và bi sắt sẽ phân bố theo một quy luật nhất định bên trong máy nghiền ướt. Tỷ lệ tràn đầy của vật liệu ở đoạn liệu vào là lớn nhất, tỷ lệ tràn đầy của bi sắt là nhỏ nhất. Khi vật liệu và bi sắt duy trì ở một tỷ lệ nhất định, máy nghiền ướt được vận hành bình thường trong tình trạng không dính liệu, nếu tỷ lệ tràn đầy của vật liệu vượt quá một giới hạn nào đó, bi sắt và lượng lớn vật liệu kết lại, không thể va đập trực tiếp vào tấm lót cao su, làm giảm rõ rệt hiệu quả nghiền, mài thành bột, thậm chí còn có tác dụng phụ khiến vật liệu bị đầm chặt, lúc này mặc dù hàm lượng nước của vật liệu không cao, nhưng dưới tác dụng nén của bi sắt, hiện tượng dính liệu vẫn xảy ra. Ngược lại, tại khu vực xả liệu, tỷ lệ tràn đầy là nhỏ nhất, tỷ lệ tràn đầy bi sắt là lớn nhất; tỷ lệ liệu, bi nhỏ hơn giá trị bình thường, khó dính liệu. Đồng thời hiệu suất mở lỗ lớn, tốc độ di chuyển bên trong máy nghiền ướt lớn. Khi cấp liệu trong thời gian nhất định, tỷ lệ tràn đầy của vật liệu và tỷ lệ tràn đầy của bi sắt đều có sự thay đổi theo chiều hướng có lợi, ảnh hưởng tốt đến việc khắc phục hiện tượng dính liệu. Vì thế, khống chế lượng cấp liệu của máy nghiền ướt, có thể đảm bảo tỷ lệ tràn đầy và tỷ lệ liệu bi thích hợp, tránh phát sinh dính liệu. - Loại bỏ sự cố dính liệu. Khi mở lỗ nạp bi, có sự dính liệu ở mức độ nhất định đối với đoạn nạp liệu, lưới xả liệu, chứng tỏ độ ẩm của vật liệu quá lớn. Lúc này có thể thông qua phương pháp nạp thêm liệu khô để loại bỏ. Nếu đoạn nạp liệu vào bị dính liệu quá nghiêm trọng, thời gian kéo dài, khu vực ảnh hưởng quá lớn, nhưng đoạn xả liệu và lưới xả liệu không bị dính liệu, điều này chứng tỏ lượng liệu nạp vào quá nhiều, có thể dừng nạp liệu để loại bỏ sự cố. Nếu đoạn nạp liệu bị tắc trong một khoảng thời gian, bi sắt cản lại liệu ra, lúc này hiện tượng dính liệu đặc biệt nghiêm trọng, có thể mở cửa máy nghiền ướt, dùng xà beng đục một đường rãnh theo tuyến trục, lại đóng cửa nghiền, dừng cấp liệu, mở máy nghiền ướt, sự cố dính liệu có thể dần dần được loại bỏ. 2.7.4.. Trung hòa tinh quặng. - Hiện nay, chủng loại tinh quặng mà nhà máy vê viên sử dụng thường trên hai loại, có khi nhiều hơn. Vì thế việc trung hòa tinh quặng là vấn đề được sự quan tâm rất lớn, có nhiều nhà máy tiến hành trung hòa, trộn đều đơn giản tại kho chứa liệu, do bản thân tinh quặng có độ ẩm lớn, khó trộn đều, ngoài ra phương. (57) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 56/275. pháp trộn quá đơn giản, nên hiệu quả trộn đều kém. Đối với những nhà máy không tự sản xuất được quặng vê viên, chủng loại liệu nhiều, thậm chí có tới 7÷9 loại; khác biệt về tính năng lý hóa lớn, dao động nhiều. Để đảm bảo tính thuận hành trong sản xuất quặng vê viên, đảm bảo quặng vê viên có thành phần hóa học đều, bắt buộc phải trung hòa tinh quặng. - Phương pháp trung hòa liệu bao gồm: phương pháp động cơ băng tải có xe kíp dẫn, xả liệu và máy xúc kết hợp với máy gạt, băng tải vận chuyển ngược. Phương pháp sau có hiệu quả trung hòa và hiệu quả kinh tế cao. - Phương pháp động cơ băng tải cố định và xe kíp dẫn, xả liệu và máy xúc là dùng băng tải để chất liệu thành hình mái nhà. Nhưng khi chất đống dễ xuất hiện hiện tượng bị lệch, mà khi dùng máy xúc để lấy liệu, quặng được lấy đi chỉ là một vị trí nào đó, thành phần quặng của phương pháp trung hòa này dao động lớn. Đặc biệt khi cỡ hạt lớn mà tiến hành trung hòa, hiện tượng này càng nghiêm trọng. Ưu điểm của phương pháp này là kết cấu của bãi liệu đơn giản. - Phương pháp máy chất liệu và máy lấy liệu là phương thức chất đống từng tầng vật liệu có hàm lượng nguyên tố trong quặng khác nhau, số lượng của mỗi loại vật liệu phải tính toán kỹ để dễ dàng đạt được hàm lượng nguyên tố trong quặng như yêu cầu. Sau đó lại dùng máy lấy liệu tiến hành lấy liệu theo chiều dọc, vì thế chất lượng trung hòa cao.. Hình 2-10: Bãi trung hòa quặng của một nhà máy vê viên.. (58) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 57/275. 3. CÔNG ĐOẠN PHỐI LIỆU VÀ TRỘN ĐỀU. PHỐI LIỆU. - Các loại nguyên liệu quặng vê viên tương đối ít, phần lớn nguyên liệu của xưởng vê viên là tinh quặng và chất dính kết. Một vài xưởng sử dụng bụi của xưởng gang để đảm bảo môi trường. Do nguyên liệu vê viên tương đối đơn lẻ, nếu so sánh với phối liệu thiêu kết, phối liệu của vê viên tương đối đơn giản. - Hiện nay sử dụng phổ biến là phương pháp phối liệu dung tích và phương pháp phối liệu trọng lượng. 3.1.1.. Phương pháp phối liệu dung tích. - Phương pháp phối liệu dung tích là căn cứ vào thể tích của các loại vật trong thiết bị cấp liệu để tiến hành phối trộn theo tỉ lệ yêu cầu. Việc thay đổi tỷ lệ phối liệu bằng cách điều tiết to nhỏ độ mở cửa van của máy cấp liệu mâm tròn để khống chế thể tích của dòng liệu trong 1 đơn vị thời gian.. Hình 3-1: Bản vẽ cấu tạo bàn tròn cấp liệu. - Ưu nhược điểm của phương pháp phối liệu dung tích: • Thiết bị đơn giản, thao tác thuận tiện. • Do tỷ trọng đống của vật liệu thay đổi gây sai số phối liệu. Nên phải thường. xuyên kiểm tra trọng lượng. Dùng khay liệu chữ nhật dài 0,5m hứng liệu trên băng tải, cân lượng vật liệu thu được để đối chiếu điều chỉnh. • Do chiều cao liệu trong bun ke chứa thay đổi cũng như sự thay đổi độ ẩm của. vật liệu đều dẫn đến thay đổi độ chặt chất đống. Mặt khác khi độ ẩm quá lớn dẫn đến hiện tượng treo liệu, sụt liệu, không thể phối liệu. • Yếu tố về thiết bị không hợp lý, mòn nhanh sẽ dẫn đến dao động phối liệu. • Do phối liệu dựa vào độ mở cửa điều tiết nên tương đối khó để thực hiện phối. liệu tự động, chỉ có thể dựa vào công nhân điều chỉnh, không những thời gian. (59) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 58/275. điều chỉnh dài, mà còn chịu ảnh hưởng lớn của các yếu tố bên ngoài, độ chính xác phối liệu bình thường chỉ có thể khống chế trong 5%. - Với quy mô lò cao lớn và yêu cầu chất lượng liệu lò càng nghiêm ngặt, phối liệu dung tích từng bước bị phối liệu trọng lượng thay thế. - Các loại quy cách cấp liệu mâm tròn xem bảng 3-1. Bảng 3-1: Máy cấp quặng mâm tròn Model. FDP1000 CDP600 PGM-60/10 FPG1500 CPG2000. Hình thức. Loại móc bịt kín Loại móc mở Loại nằm Loại nằm bịt kín Loại năm mở. Đườn g kính mâm tròn (mm) 1000 600 600 1500 2000. Năng lực cấp liệu m3/h 0÷13 0÷5 10 30 100. Động cơ Tốc độ mâm tròn vòng/min 5,90 7,83 14,8 6,50 7,50. Cơ hạt vật liệu (mm) 30 30 50 50 50. Model JO2-31-6 JO2-22-6 JO2-41-6 JO2-52-6 JO2-61-6. Công suất (kw) 1,5 1,1 2,2 7,5 10. Tổng trong (kg) 950 255 678 2880 1730. - Sự cố của máy cấp liệu mâm tròn và phương pháp loại bỏ (xem bảng 3-2) Bảng 3-2: Sự cố thường thấy và phương pháp loại bỏ STT. 1. 2. 3 4. 5. Sự cố thường gặp. Nguyên nhân Phương pháp loại bỏ 1.Tấm lót bảo vệ trên mặt mâm tròn bị lỏng hoặc 1.Xử lý tấm lót, căn chỉnh, thay tấm bị hỏng nghiêng dao gạt 2.Loại bỏ tạp chất và mảnh vật liệu lớn 2.Có tạp chất hoặc mảnh liệu lớn vào giữa mặt mâm 3.Thay vòng bi Mâm tròn lắc tròn và ống 4.Thay trục đỡ hoặc bánh răng hình nón bộ 3.Vòng bị trục nén hỏng giảm tốc kiểu đứng 4.Bánh răng hình nón mòn nghiêm trọng 1.Dao cắt lỏng hoặc giá đỡ dao gạt di động 1.Cố định cửa và giá đỡ dao gạt 2.Dưới ống mang dao gạt và mặt mâm tròn không 2.Điều chỉnh thay ống Sắp xếp liệu không song song 3.Loại trừ mảnh liệu lớn đều 3.Có mảnh liệu lớn vít lỗ sắp xếp liệu 4.Thông Silo liệu 4.Silo dính liệu nghiêm trọng Trong máy giảm tốc có 1.Vòng bi hư hỏng 1.Phải thay vòng bi tiếng ồn hoặc tiếng 2.Trong máy giảm tốc thiếu dầu bôi trơn 2.Thêm dầu với lượng thích hợp động lạ thường 3.Bánh răng hư hỏng 3.Thay bánh răng 1.Dầu biến chất 1.Thay dầu Vỏ máy phát nhiệt 2.Ống xả khí không thông 2.Thông ống xả khí 1.Bạc vòng bi truyền động bị mài mòn 1.Thay bạc 2.Khớp nối khô không dầu 2.Đổ dầu Trục truyền động va 3.vòng bi gối đỡ (hoặc máy giảm tốc kiểu đứng) hư 3.Thay vòng bi đập khớp nối phát sinh hỏng) 4.Thay vòng bi khác thường 4.Vòng bi trục cuối máy giảm tốc kiểu nằm hỏng 5.Thay khớp nối 5.Khớp nối hỏng. 3.1.2.. Phương pháp phối liệu trọng lượng. a. Cấp liệu - Phương pháp phối liệu trọng lượng là một loại phương pháp căn cứ chất lượng nguyên liệu tiến hành phối liệu. Phương pháp này dùng băng tải cân điện tử và hệ thống điều tiết tự động cấp liệu định lượng để thực hiện phối liệu tự động. Băng tải cân điện tử cho ra tín hiệu lượng liệu có tác dụng tức thời của băng tải, sau đó tín hiệu nhập vào bộ phận điều tiết của hệ thống điều tiết tự động máy cấp liệu, bộ phận điều tiết căn cứ sự chênh lệch tín hiệu giá trị cấp và giá trị băng. (60) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 59/275. tải cân đo tự động điều tiết tốc độ quay của mâm tròn để đạt được lượng cấp liệu đã định. - Khi áp dụng phối liệu trọng lượng, tinh quặng có thể dùng máy cấp liệu mâm tròn cấp liệu và khống chế lượng liệu, đồng thời do cân băng tải điện tử dựa theo lượng cân phối liệu định sẵn. Cũng có thể dùng phối liệu định lượng máy cấp liệu băng tải tự động định lượng. Lượng phối của chất dính kết có thể dùng máy cấp liệu băng tải định lượng tự động.. Hình 3-2: Cấu tạo bàn tròn cấp liệu phối hợp cân băng tải. 1- Si lô; 2- Trụ đứng; 3- Bánh răng truyền động; 4-Mô tơ bàn tròn; 5- Băng tải phối liệu; 6- Cửa ra liệu; 7- Băng tải cân tự động; 8-Cân băng tải; 9- Mô tơ băng tải cân tự động; 10-Động cơ băng tải phối liệu.. - Máy cấp liệu dạng xoắn dùng với vật liệu hạt nhỏ dạng bột lượng phối liệu ít, như các chất phụ gia vôi bột, bentonite. Khi biên độ biến động phối liệu của vật liệu tương đối lớn, máy cấp liệu cũng có thể thiết kế thành có hai loại hình thức kết cấu khả năng cấp liệu. Máy cấp liệu dạng xoắn có tính năng bịt kín tốt, có tác dụng đối với bảo vệ môi trường, nhưng lá cánh xoắn mài mòn tương đối nghiêm trọng. Có xưởng vê viên chỉ dùng với phối liệu bentonite. - Bộ phận làm việc chủ yếu của máy cấp liệu mâm tròn là do động cơ điện qua khớp nối trục, thông qua máy giảm tốc và một cặp bánh răng hình nón để chuyển động mâm tròn. Khi mâm tròn chuyển động, vật liệu trong silo dưới tác dụng của lực ép, chuyển động cùng với mâm tròn, đồng thời thoát ra hướng cửa liệu, qua van hoặc dao gạt vật liệu. Kích cỡ lượng xả ra có thể dùng thiết bị van hoặc dao gạt điều tiết. Mép dưới cửa liệu gần mặt mâm dễ bị mài mòn, để tiện cho việc bảo trì và thay đổi, mép dưới làm một tấm lót để sau khi mài mòn có thể thay bất kì lúc nào. Hiện nay phần lớn ống cấp liệu làm thành kiểu xoắn ốc, xem. (61) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 60/275. hình 3-3.. Hình 3-3: Máy cấp liệu kiểu vít tải.. b. Cân băng tải điện tử - Cân băng tải điện tử là một loại thiết bị cân trọng lượng, có thể đo lường chỉ thị lượng vận chuyển tức thời của vật liệu, đồng thời có thể tiến hành thống kê hiển thị tổng trọng lượng vật liệu. Nó phối hợp với hệ thống điều tiết tự động thì có thể thực hiện khống chế tự động lượng vận chuyển của vật liệu. Bởi vậy, cân băng tải điện tử được ứng dụng rộng rãi với các xưởng vê viên phối liệu trọng lượng. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của cân băng tải điện tử (hình 3-4).. Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cân điện tử băng tải định lượng. - Cân băng tải điện tử do hộp cân, bộ truyền cảm, đầu đo tốc độ và đồng hồ tạo thành. Hộp cân dùng để quyết định lượng cân có hiệu quả của vật liệu, bộ truyền cảm dùng để đo lượng vật liệu đồng thời chuyển đổi thành tín hiệu điện lượng chuyển ra, đầu đo tốc độ dùng để đo tốc độ truyền động của băng tải đồng thời chuyển đổi thành tín hiệu tần số, đồng hồ do các thiết bị đo tốc độ, phóng đại, hiển thị, tích phân, phân tần, tính toán dùng để hiển thị trực tiếp và thống kế tổng khối lượng chất lượng vật liệu, đồng thời chuyển ra tín hiệu dòng điện của lượng vật liệu làm tín hiệu chuyển vào bộ điều tiết. - Gần đây thiết kế phối liệu vê viên một số lò đứng dùng máy cấp liệu băng tải định lượng tự động thực hiện phối liệu tự động. Trực tiếp dùng máy cấp liệu băng tải có thể điều tốc cấu thành với bộ truyền cảm thử lực và bộ truyền cảm thử tốc. Thông qua điều chỉnh tốc độ của máy cấp liệu băng tải để điều chỉnh lượng cấp liệu, xem hình 3-5. Hệ thống này có thể điều khiển thực hiện cấp liệu. (62) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 61/275. từ xa, nhưng chú ý dung tích Silo liệu trên máy cấp liệu băng tải không nên quá lớn, nếu không do áp lực trụ liệu quá lớn, ảnh hưởng đến cấp liệu.. Hình 3-5: Hình ảnh thực tế hệ thống phối liệu tự động dùng cân băng tải. TRỘN ĐỀU - Phối hợp liệu trộn đều là một trong những công đoạn quan trọng trong sản xuất vê viên, hỗn hợp liệu đều mới đảm bảo ổn định quá trình tạo viên, mới có thể giảm lượng dùng chất dính kết, sản xuất ra quặng vê viên chất lượng ổn định. 3.2.2.. Công nghệ trộn đều. Hình 3-6: Mô hình máy trộn thùng kết hợp máy sấy. - Trước đây liệu phối hợp vê viên phần lớn dùng loại tương tự như máy trộn ống tròn như máy trộn thiêu kết. Máy trộn ống tròn ngoài trộn đều, còn có tác dụng tạo hạt. Tạo hạt trộn không có lợi đối với sản xuất vê viên, một là làm cho mức độ trộn đều giảm, hai là trong liệu vê viên, hạt chuẩn rất nhiều, mầm nhiều, làm cho việc thao tác tạo viên không ổn định, trong trường hợp thường xuyên thêm. (63) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 62/275. nước thêm liệu, tốc độ phát triển của hạt phôi chậm, độ sinh hạt nhỏ lại, vì vậy máy trộn ống tròn dần dần được thay thế bởi máy trộn kiểu bánh và máy trộn cường lực. - Hiện nay trong trộn liệu có nhiều công nghệ kết hợp: Trộn hai giai đoạn, giai đoạn thứ nhất dùng máy trộn kiểu bánh, giai đoạn thứ hai dùng máy trộn cường lực. Sử dụng máy sấy ống tròn có tác dụng trộn liệu khô hoặc dùng thiết bị trộn đều có tính kép là máy nghiền. Máy nghiền có thể nghiền bột hình thành viên nhỏ nâng cao hiệu quả trộn đều, khắc phục những chỗ chưa đáp ứng được của máy làm khô ống tròn thay thế máy trộn. 3.2.3.. Thiết bị trộn đều. a. Máy trộn kiểu bánh. Hình 3-7: Máy trộn kiểu bánh loại Pekay của Pekay Chicago Mĩ sản xuất Và các loại hình bánh trộn.. - Xưởng vê viên nước ngoài áp dụng rộng rãi máy trộn kiểu bánh. Máy trộn kiểu bánh có 4-6 bánh làm việc. Bánh làm việc đầu tiên là bánh nghiền, dùng để đập vụn miếng liệu trộn lớn, 3-5 bánh làm việc là bánh trộn. Giữa tấm kẹp hai đoạn bánh làm việc phối lắp 6 tấm lá hình chữ nhân, chiều dài tấm lá nhỏ hơn một chút so với độ rộng của băng tải, khe giữa tấm lá và băng tải là 5mm. Máy trộn lắp trên máy vận chuyển băng tải, toàn bộ bánh làm việc đều chụp trong vỏ, khi. (64) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 63/275. làm việc do xích truyền động hoặc băng tải 3 góc truyền động dẫn động quay, vận tốc quay của bánh khoảng 400÷750 vòng/ phút. Vận tốc băng tải khoảng 1m/giây. Hình 3-8 là máy trộn kiểu bánh loại Pekay của Công ty Công trình Cơ khí Pekay Chicago Mĩ sảng xuất. - Máy trộn kiểu bánh có ưu điểm là kết cấu đơn giản, khối lượng nhẹ, hao điện ít, năng lực máy đơn lớn, nhưng hiệu quả trộn không cao. Năng lực sản xuất máy trộn kiểu bánh tính theo công thức sau: Q=0,8x3600BHVγ. t/h. - Trong đó: • H- Độ cao tầng liệu, m • B- Độ rộng băng tải, m • V- Vận tốc băng tải, m/s • γ- Mật độ chất đống vật liệu, t/m3.. b. Máy trộn cường lực. Hình 3-8: Máy trộn cường lực.. - Máy trộn cường lực là máy trộn ống tròn ngang (hình 3-9). Gồm ống tròn cố định, bên trong lắp răng trộn trên trục chuyển động tốc độ cao, làm cho vật liệu chuyển động mạnh. Các hạt liệu đập vào vách thùng rồi phản lại, giao cắt qua lại với các hạt khác, hình thành liệu trộn hỗn độn của các hạt vật liệu với thể khí hoặc vật liệu với hơi nước tiếp xúc hoàn toàn với nhau, đạt được trộn đều. Ưu điểm của máy trộn cường lực là thời gian trộn ngắn, hiệu suất trộn cao, thích hợp với trộn tinh quặng ướt nghiền mịn thêm bentonite. Do hiệu suất trộn cao, chất dính kết trong liệu trộn phân bố đều, có thể giảm lượng dùng chất dính kết. Hiệu quả của máy trộn cường lực 1 giai đoạn tương ứng với hiệu quả trộn của máy trộn ống tròn hai giai đoạn, lượng bụi của quặng sống vào lò từ 3,84% giảm xuống 2,51%. Các chỉ tiêu lò đứng đều được nâng cao tương đối nhiều. Nhưng máy trộn cường lực tồn tại những khuyết điểm như hao điện nhiều, răng mài mòn lớn, thường xuyên bảo trì. Để nâng cao nâng cao hiệu suất làm việc công đoạn trộn cường lực, xưởng vê viên dùng máy trộn cường lực phải thiết kế đường biên hoặc lắp thêm 1 bộ thiết bị dự phòng.. (65) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 64/275. 4. CÔNG ĐOẠN TẠO VIÊN QUẶNG SỐNG - Tạo viên là công đoạn tạo ra viên tròn, là một trong những công đoạn quan trọng trong sản xuất quặng vê viên, vì chất lượng quặng sống quyết định rất lớn đến chất lượng vê viên thành phẩm. Như dao động của kích cỡ, độ ẩm, độ bền cơ học, tính ổn định nhiệt và thành phần hóa học của viên sống… sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình công nghệ tiếp theo. Ngoài ra chất lượng quặng sống còn được quyết định bởi tính chất hóa học, vật lý của nguyên liệu và phương pháp chuẩn bị. - Tinh quặng khô không thể lăn tròn thành viên mà cần phải cho thêm lượng nước thích hợp. Nhưng lượng nước không đủ hoặc quá nhiều, cũng ảnh hưởng đến hiệu quả vê viên và chất lượng viên sống. Do vậy, lượng nước là điều kiện quan trọng của tạo viên sống. Tinh quặng khi được nước làm ẩm thường chia làm 4 giai đoạn: đầu tiên hút bám nước (gọi là hút nước), sau đó lần lượt tạo ra nước màng mỏng, nước mao dẫn và nước trọng lực. - Liệu nghiền nhỏ sau khi được làm ẩm trong thiết bị vê viên, tạo thành viên thông qua tác dụng của lực cơ học và lực mao dẫn. Đồng thời, do tồn tại áp lực mao dẫn, lực ma sát giữa các hạt và lực hút phân tử, khiến cho viên sống có độ bền cơ học nhất định. Tính năng viên sống không chỉ có liên quan đến tính chất bề mặt của vật liệu và năng lực tương tác của nó với nước, mà còn có liên quan đến thiết bị vê viên. Để hiểu rõ về cơ chế tạo viên cần hiểu rõ về cơ sở lý luận và thiết bị tạo viên. TƯƠNG TÁC GIỮA KHÍ - NƯỚC VÀ VẬT LIỆU 4.1.1.. Các loại khí - nước trong vật liệu - Trong điều kiện thiên nhiên, vật liệu thường chứa một lượng nước nhất định. Nước luôn có tác dụng hoá lý mạnh mẽ đối với hạt khoáng vật và betonit trong vật liệu, do đó có ảnh hưởng tới tính chất vật lý, hoá học và cơ học của vật liệu. Nhà khoa học Nga V.A.Priklonski (B.A.ΠΡИКЛОНСКИИ) xuất phát từ việc xét ảnh hưởng đó đã đề nghị phân chia nước trong vật liệu thành ba loại chủ yếu sau đây: Nước trong hạt khoáng vật Nước hấp phụ. Nước trong vật liệu. Nước kết hợp mặt ngoài hạt liệu Nước mao dẫn. Nước kết hợp mạnh Nước kết hợp yếu. Nước tự do Nước trọng lực Hình 4-1: Phân loại các loại nước trong vật liệu. (66) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 65/275. a. Nước bên trong hạt khoáng vật. - Là loại nước ở trong mạng tinh thể của hạt khoáng vật, nó tồn tại dưới dạng phân tử nước H2O hoặc dạng ion H+, OH-. Nước này chỉ có thể tách khỏi khoáng vật khi ở nhiệt độ cao (trên 105°C). Theo quan điểm cơ học tạo viên sống, loại nước này được coi là một bộ phận của hạt khoáng vật, không gây ảnh hưởng gì đến tính chất tạo viên của vật liệu. b. Nước kết hợp mặt ngoài hạt vật liệu. - Trong tự nhiên do tiếp xúc với môi trường xung quanh (thể khí hoặc thể lỏng) hạt khoáng vật không ngừng chịu tác động hoá lý và biến đổi tính chất làm cho bề mặt hạt phần lớn mang điện âm và hình thành điện trường xung quanh hạt. Những phân tử nước hai cực và các ion dương trong phạm vi điện trường bị hút bám vào mặt ngoài hạt (hình 4-2).. Hình 4-2: Lực điện phân tử và sự sắp xếp của phân tử nước cực tính bề mặt và hạt quặng. - Lượng nước kết hợp mặt ngoài hạt khoáng vật do ba yếu tố quyết định: • Tính ưa nước của khoáng vật, tức mặt ngoài hạt khoáng vật có khả năng hút. một lượng nước nhất định. • Độ lớn của tỷ diện tích mặt ngoài hữu hiệu (là tổng diện tích bề mặt của các. hạt vật liệu trong một gam). Tỷ lệ diện tích mặt ngoài có quan hệ với mức độ phân tán và mức độ liên kết của hạt quặng (hạt khoáng vật). • Thành phần nước trong vật liệu, đặc biệt là thành phần ion trong nước.. - Căn cứ cường độ lực hút điện phân tử của bề mặt hạt khoáng vật thường chia. (67) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 66/275. nước kết hợp mặt ngoài thành ba lớp. • Nước hấp phụ: là lớp nước bám chặt vào mặt ngoài hạt do sức hút điện phân. tử rất mạnh gây nên. • Nước kết hợp mạnh: là lớp nước liền kề nước hút bám do lực hút điện phân tử. tương đối mạnh tạo nên. • Nước kết hợp yếu: là lớp nước ngoài cùng do lực hút điện phân tử tương đối. yếu tạo thành. - Nước kết hợp mặt ngoài tồn tại dưới tác dụng của lực hút điện trường nên các phân tử nước và những ion dương bị hút vào bề mặt hạt được sắp xếp một cách chặt chẽ có định hướng. Càng cách xa bề mặt hạt, lực hút điện trường càng yếu nên sự sắp xếp đó kém chặt chẽ và thiếu quy tắc hơn. Nếu xa hơn, vượt ra khỏi phạm vi ảnh hưởng của điện trường thì nước sẽ ở dạng tự do thông thường. - Như vậy tính chất của nước kết hợp mặt ngoài rất khác với tính chất của nước thông thường. Nước hấp phụ có tính chất gần với thể rắn, không có khả năng di chuyển, không truyền áp lực thuỷ tĩnh. Tỷ trọng khoảng 1,5, ở nhiệt độ dưới 78°C nước hấp phụ mới đóng băng. Khi liệu chỉ chứa nước hấp phụ sẽ ở trạng thái rắn. - Nước kết hợp mạnh cũng không giống nước thông thường, nó có khả năng di chuyển theo hướng bất kỳ từ chỗ màng nước dày sang chỗ màng nước mỏng nhưng sự di chuyển đó không liên quan đến tác dụng của trọng lực, tốc độ di chuyển nhỏ hơn tốc độ nước thông thường. Nước kết hợp mạnh không truyền áp lực thuỷ tĩnh, có khả năng hoà tan muối, nhiệt độ đóng băng dưới 0°C. Khi vật liệu có chứa nước kết hợp mạnh, vật liệu sẽ ở trạng thái nửa rắn. - Nước kết hợp yếu có tính chất gần với nước thông thường. Khi vật liệu có chứa nước kết hợp yếu vẫn chưa thể hiện tính dẻo. Tính dẻo chỉ xuất hiện khi liên kết kết cấu tự nhiên giữa các hạt liệu đã bị phá hoại. - Nước kết hợp mạnh và nước kết hợp yếu gọi là nước màng mỏng. c. Nước tự do - Là nước nằm ngoài phạm vi tác dụng của lực hút điện trường, có thể chia làm hai loại: nước mao dẫn và nước trọng lực. - Nước mao dẫn • Nước mao dẫn là nước bị kéo lên trong các đường rỗng liên thông với nhau. trong vật liệu do tác dụng của hiện tượng mao dẫn. Hiện tượng này có thể mô tả và giải thích tương tự hiện tượng mao dẫn trong ống thuỷ tĩnh nhỏ nêu ở hình 4-3. Khi đầu ống tiếp xúc với nước trọng lực, do tính chất dính bám của nước với thành ống thuỷ tinh và sự tồn tại sức căng bề mặt, nước trọng lực sẽ bị kéo lên trong ống. Mặt nước trong ống có dạng khum lõm. Góc a tạo thành giữa mặt khum lõm này với thành ống thay đổi từ 0°÷90° tuỳ vật liệu làm ống và độ sạch bóng của vách ống. Sức căng bề mặt tác dụng theo phương tiếp tuyến với mặt khum lõm, tức theo phương làm với thành ống một góc a.. (68) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 67/275. • Độ cao mao dẫn có thể xác định từ điều kiện cân bằng giữa tổng sức căng bề. mặt (còn gọi là lực nâng mao dẫn) và tổng trọng lượng của cột nước dâng lên trong ống, tức là: 𝜋𝑑 2 𝑇𝜋𝑑𝑐𝑜𝑠𝛼 = 𝛾𝑛 ℎ 4 𝑘 4𝑇 ℎ𝑘 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑑𝛾𝑛. (4 − 1) (4 − 2). • Trong đó:. ▪ hk - độ cao mao dẫn (cm). ▪ γn - trọng lượng riêng của nước, Yn = 0,981 g/cm3. ▪ d - đường kính ống thuỷ tinh (cm). ▪ T - sức căng bề mặt, lấy gần đúng T = 0,000075 kN/m = 0,075 g/cm. ▪ α - góc nghiêng của sức căng bề mặt với thành ống.. Hình 4-3: hiện tượng mao dẫn trong ống thuỷ tĩnh nhỏ • Nếu vách ống sạch bóng có thể lấy a = 0, lúc đó công thức (4-2) trở thành:. ℎ𝑘 =. 4𝑇 0,30 = (𝑐𝑚) 𝑑𝛾𝑛 𝑑. (4 − 3). • Trên thực tế, đường rỗng trong liệu khá phức tạp, lại tồn tại nước kết hợp mặt. ngoài và các bọc khí nên hiện tượng mao dẫn trong liệu khác với hiện tượng mao dẫn trong ống thuỷ tinh. • Kết quả nghiên cứu thực nghiệm chỉ rõ, đường kính hiệu quả càng nhỏ, hệ số. (69) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 68/275. rỗng của viên sống sẽ càng bé và do đó độ dâng cao mao dẫn sẽ càng lớn, có thể xác định bằng công thức thực nghiệm sau đây: 𝐶 ℎ𝑘 = (4 − 4) 𝜀𝑑10 • Trong đó:. ▪ d10 - đường kính có hiệu quả (cm). ▪ ε - hệ số rỗng của vật liệu. ▪ C - hệ số thực nghiệm (cm2), c = 0,1÷0,5 cm2 • Từ công thức (4-3) và (4-4) thấy rằng, độ cao mao dẫn phụ thuộc hệ số rỗng. của vật liệu, đường kính hạt liệu và sức căng bề mặt T. Tốc độ dâng lên của nước mao dẫn cũng liên quan đến các yếu tố đó. • Từ điều kiện cân bằng (4-1) có thể rút ra trị số áp lực mao dẫn pk :. 4𝑇 𝑐𝑜𝑠𝛼 (4 − 5) 𝑑 • Áp lực mao dẫn pk có tác dụng như một lực dính kết níu chặt các hạt liệu vào nhau (hình 4-4). Điều này trái ngược với bản chất của áp lực nước lỗ rỗng trong liệu và do vậy có thể coi áp lực mao dẫn là áp lực nước lỗ rỗng âm, tức là: 𝑝𝑘 = 𝛾𝑛 ℎ𝑛 =. 𝑝𝑘 = 𝛾𝑛 ℎ𝑛 = −𝑢𝑛. (4 − 6). Hình 4-4: Sơ đồ nước mao dẫn • Sự tồn tại áp lực mao dẫn cho phép giải thích trong quặng ẩm có thể đào vách. hố thẳng đứng cao hàng chục cm nhưng không đổ là do giữa các hạt quặng có tồn tại lực dính kết do áp lực mao dẫn tạo nên. Lực dính này sẽ mất đi khi quặng bão hoà nước hoặc khô đi, nên lực dính này gọi là lực dính giả. - Nước trọng lực • Nước trọng lực tồn tại trong các lỗ rỗng của vật liệu. Nước này chảy dưới tác. dụng của trọng lực và tuân theo định luật Darcy (đối với tinh quặng). Theo quan điểm tạo viên, nước trọng lực có ba vấn đề sau đây cần quan tâm: ▪ Khả năng hoà tan và phân giải của nước. ▪ Ảnh hưởng của áp lực vê tròn đối với bản thân viên sống và đĩa vê viên. ▪ Ảnh hưởng của lực thấm do sự chuyển động của nước trong viên sống đối. (70) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 69/275. với sự ổn định của viên sống. • Các ảnh hưởng trên sẽ được xem xét trong phần sau.. d. Thể khí của viên sống - Nếu các lỗ rỗng của viên sống không chứa đầy nước thì khí (thường là không khí) sẽ chiếm những chỗ còn lại đó. Căn cứ ảnh hưởng của khí đối với tính chất cơ học của viên sống, có thể phân thể khí trong viên sống thành hai loại: • Loại thông với khí quyển. • Loại không thông với khí quyển.. - Khí thông với khí quyển không ảnh hưởng gì đáng kể đối với tính chất của đất. - Khí không thông với khí quyển (bọc khí kín) thường thấy khi dùng nhiều bentonit. Sự hình thành loại khí này có liên quan với những đường rỗng chằng chịt phức tạp trong viên sống (hình 4-5). Từ hình 4-5 thấy rằng từ A độ cao dâng lên của nước mao dẫn chỉ tới điểm a, nhưng theo một đường rỗng khác lại từ B có thể dâng lên tới điểm c. Vì vậy không khí trong đoạn ac bị bọc kín. - Sự tồn tại khí kín trong viên sống có ảnh hưởng lớn tới tính chất cơ học của viên sống. Do khí kín nên trong viên sống hình thành ranh giới giữa nước và bọc khí, vì vậy sinh ra lực căng mặt ngoài hoặc áp lực mao dẫn. Sự tồn tại của các bọc khí này còn làm giảm tính thấm của viêng sống, làm tăng tính đàn hồi và có ảnh hưởng tới quá trình ép co của viên sống dưới tác dụng của lực ngoài.. Hình 4-5: Thể khí trong viên sống 4.1.2.. Đặc tính và tác dụng của các loại nước trên bề mặt hạt quặng. a. Đặc tính và tác dụng của nước hấp phụ - Quặng tinh dùng cho vê viên, có bề mặt riêng tương đối lớn, do vậy khiến cho bề mặt hạt thể rắn khô này có năng lượng quá dư thừa. Khi tiếp xúc với giới chất xung quanh (thể khí, thể lỏng), phụ thuộc vào tính chất vật liệu mà bề mặt hạt sẽ xuất hiện điện tích âm hoặc dương và hình thành điện trường trên không gian của bề mặt hạt. Phân tử nước cực tính trong phạm vi điện trường bị hút bởi bề mặt hạt. Phân tử nước do có cấu tạo lưỡng cực nên có thể trung hòa điện tích bề mặt hạt khô, năng lượng bề mặt dư thừa của bề mặt hạt do tỏa nhiệt ẩm mà giảm nhỏ, kết quả bề mặt hạt hình thành một lớp hút nước. Cơ sở của hấp thụ là do lực tác dụng của lực hút tĩnh điện giữa các ion bề mặt hạt quặng và phân tử lưỡng. (71) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 70/275. cực. - Trong điều kiện tự nhiên hạt khô cũng dễ hấp thụ phần tử nước trong không khí. Lực hút phân tử điện lớn bề mặt hạt liệu nghiền nhỏ hút nước phân tử gọi là nước hấp phụ, như hình 4-2 biểu thị. - Độ dày lớp nước hấp phụ của hạt khác nhau thì không giống nhau, nó có liên quan với thành phần quặng, năng lực hút nước, cỡ hạt, hình trạng và điều kiện bên ngoài (Nhiệt độ vào áp suất tương đối của hơi nước xung quanh vật liệu nghiền nhỏ). Trong phạm vi nhất định, vật chất hút nước mạnh và độ dày lớp hút nước tương đối lớn. Hạt có đường kính lớn so với hạt có đường kính nhỏ có lớp hút nước tương đối dày, nhưng hàm lượng nước hút lại tương đối ít. Đồng thời độ dày của lớp hút nước cũng tăng lên theo áp suất tương đối của hơi nước trong lớp liệu, liên tục tăng đến khi độ ẩm tương đối đạt đến 100% thì dừng. Lúc này hàm lượng nước hấp thụ của hạt vật liệu được gọi là hàm lượng nước hấp thụ lớn nhất. - Tuy bán kính tác dụng của lực phân tử điện cực nhỏ, không vượt quá 0,1nm, nhưng lực tác dụng này lại tương đối lớn. Nước phân tử lớp đầu tiên sát bề mặt hạt quặng, chịu lực hút đạt đến khoảng 1 vạn lần áp suất khí quyển. Ở vị trí cách cự ly bề mặt hạt vượt quá đường kính phân tử nước (đường kính phân tử nước là 0,276nm) phân tử nước nhiều tầng hấp thụ là dựa vào lực Van der Waals. Ở vị trí chịu lực tác dụng Van der Waals, sự to nhỏ của bán kính lực tác dụng này ít nhất đạt một số đường kính phân tử nước. Tuy lực tác dụng này giảm đi tỉ lệ nghịch mũ 6 lần cự ly, nhưng phân tử lưỡng cực của nước bị hấp thụ định hướng sắp xếp lực hút tính điện bổ sung. Do đó, lực sinh ra vẫn rất lớn. Do lực hấp dẫn giữa hạt và nước hấp thụ, khiến cho phân tử lưỡng cực định hướng sắp xếp chặt chẽ, cho nên độ chặt cũng lớn (giữa 1,2÷1,4, trung bình là 1,5) mà xuất hiện tính chất nước rắn. Nó không giống với trạng thái bình thường của nước, không thể di chuyển tự do, cũng không có năng lực bề mặt một hạt này di chuyển đến bề mặt một hạt khác. Chỉ khi hạt bị sấy khô, mới có thể biến nó thành hơi nước khuếch tán. Cho nên, đối với vê viên nước hấp thụ là lượng nước không có ích. b. Đặc tính và tác dụng của nước màng mỏng. A. B A. Hình 4-6: Sơ đồ nước màng mỏng di chuyển. - Sau khi bề mặt hạt khoáng vật đạt đến lớp hạt nước lớn nhất, nếu lại làm ướt hạt thêm nữa, xung quay nước hấp thụ hình thành nước màng mỏng. Đây là do bề mặt hạt sau khi hút nước bám vào, vẫn chưa cân bằng tác dụng lực phân tử Van der Waals (Chủ yếu là lực hẫp dẫn của bề mặt hạt quặng, tiếp đó là lực hấp dẫn. (72) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 71/275. phân tử của lớp trong nước hấp phụ). Nhưng, lực hấp dẫn này tương đối nhỏ, sắp xếp định hướng phân tử nước rất kém, lỏng lẻo. Do vậy, lực kết hợp giữa nước màng mỏng với bề mặt hạt so với lực kết hợp giữa nước hấp phụ với màng mỏng thì yếu hơn nhiều. Song, dùng máy li tâm gia tốc trọng trường 7 vạn lần lại không thể khiến cho nó thoát ra khỏi bề mặt hạt. Mật độ trung bình của màng nước mỏng là 1,25. Dưới tác dụng của lực phân tử, có thể di chuyển từ bề mặt một hạt này sang bề mặt một hạt khác, từ chỗ màng nước dày sang chỗ màng nước mỏng. Phương thức di chuyển này như sau: có hai hạt gần nhau có đường kính ngang nhau A và B. Khi nước màng mỏng của hạt quặng A dày hơn nước màng mỏng của hạt quặng B (xem hình 4-6), cự ly nước màng mỏng của A tâm của hạt quặng B gần hơn tâm của hạt quặng A, do vậy, nước màng mỏng A bắt đầu di chuyển sang hướng hạt quặng B, tức là nước màng mỏng tương đối dày xung quanh hạt quặng A bắt đầu chuyện động sang hướng hạt quặng B. Quá trình này tiến hành đến khi nào độ này màng nước của 2 hạt quặng ngang nhau thì dừng, tốc độ di chuyển này vô cùng chậm. Nước màng mỏng do chịu sức hút của lực hấp dẫn phân tử điện, có tính dính lớn hơn nước thông thường. c. Đặc tính của nước kết hợp mặt ngoài hạt liệu (nước kết hợp phân tử) - Nước hấp thụ và nước màng mỏng kết hợp lại cấu thành nước kết hợp phân tử, về mặt lực học có thể coi là vỏ ngoài hạt. Dưới tác dụng ngoại lực nước kết hợp và hạt cùng biến dạng, và màng nước phân tử khiến cho hạt dính kết với nhau. Đây chính là một trong nhưng nguyên nhân quặng tinh sau khi thành viên có độ bền. Bảng 4-1: Hàm lượng nước mao mạch, nước kết hợp phân tử của các loại quặng sắt và chất phụ gia.. Tên quặng Quặng manhetit. Hematit Limonite Xỉ axit lưu huỳnh* Bentonite Vôi tôi Đá vôi. Cỡ hạt (mm) 1÷0 0,15÷0 0,074÷0 1÷0 0,15÷0 0,074÷0 1÷0 0,15÷0 0,074÷0 0,20÷0 0,25÷0 0,25÷0. Hàm lượng nước Hàm lượng nước phân tử lớn nhất(5%) mao mạch(%) 4,9 9,3 6,4 14,3 6,0 17,6 5,2 11,0 7,4 16,5 7,3 17,5 21,2 37,3 21,3 36,8 13,23 29,80 45,11 91,8 30,1 66,7 15,3 36,1. • *Khe lỗ lớn, phân tử nước lớn nhất và hàm lượng nước mao mạch lớn nhất đo. được cao hơn. - Hàm lượng nước của các loại quặng sắt và nước kết hợp phân tử lớn nhất của chất cho thêm thường dùng xem bảng 4-1. Với quặng sắt hàm lượng của nước kết hợp phân tử lớn nhất quặng manhetit chặt chẽ là nhỏ nhất, mà hàm lượng. (73) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 72/275. của nước kết hợp phân tử lớn nhất quặng hematit xốp là lớn nhất, đồng thời giá trị này tăng giảm theo cơ hạt quặng. Các loại chất cho thêm thường dùng, hàm lượng của nước kết hợp phân tử lớn nhất này, có liên quan đến bản tính của nó. Bentônit có tính hút nước tốt nhất, bề mặt riêng lớn nhất, có giá trị lớn nhất, tiếp đó là vôi tôi. - Sau khi vật liệu đạt đến nước kết hợp phân tử lớn nhất, chỉ dưới tác dụng của ngoại lực vật liệu nghiền nhỏ mới biểu hiện ra tính mềm, và bắt đầu hiện thị rõ trong quá trình vê viên ở máy vê viên. d. Đặc tính và tác dụng của nước mao mạch - Khi vật liệu nghiền nhỏ tiếp tục được làm ướt, vượt quá lượng nước kết hợp phân tử lớn nhất, trong lớp vật liệu sẽ xuất hiện nước mao mạch. Nó là lượng nước ngoài phạm vi tác dụng lực hấp dẫn phân tử điện của hạt quặng. Sự hình thành của nước mao mạch là dựa vào tác dụng của lực căng bề mặt. Nước mao mạch là một loại nước mao mạch có đường kính là 0,001÷1mm, chịu lực hút ống mao mạch. Nó chịu lực hút trong khoảng 0,98x104÷2,45 x104Pa, xem tính ưa nước của vật liệu và đường kính của ống mao mạch mà định. - Nước mao mạch có thể phát sinh di chuyển dưới lực tác dụng biến đổi của áp mao mạch, hình trạng và kích thước ống mao dẫn. Tốc độ thành viên của vật liệu quyết định bởi mức độ di chuyển của nước mao mạch. - Trong quá trình vê viên, nước mao mạch có tác dụng chủ đạo. Khi vật liệu ướt đến giai đoạn nước mao mạch, quá trình hình thành viên của vật liệu mới có được sự phát triển. Do nước mao mạch đưa các hạt xung quanh chảy về hướng trung tâm, mà hình thành lên viên nhỏ. Trị số hàm lượng nước mao mạch lớn nhất của các loại quặng sắt và chất phụ gia thường dùng xem bảng 4-1. e. Đặc tính và tác dụng của nước trọng lực - Sau khi lớp vật liệu nghiền nhỏ hoàn toàn là nước bão hòa, tức là vượt quá hàm lượng nước mao mạch lớn nhất, lượng nước vượt quá không thể duy trì được lực hút ống mao mạch, mà chịu sự chi phối của trọng lực, di chuyển xuống dưới men theo khe lỗ ở giữa các hạt quặng, lượng nước này gọi là nước trọng lực. Nước trọng lực là thành phần có hại trong quá trình vê viên. Tổng hòa của nước hấp thụ, nước màng mỏng, nước mao mạch và nước trọng lực trên bề mặt hạt quặng gọi là lượng nước toàn phần. Tóm lại, lượng nước hình thái khác nhau có tác dụng khác nhau trong quá trình vê viên. Lực mao dẫn có thể đưa hạt quặng kéo hướng nước chảy mà thành viên, mà lực Van der Waals lại dính hạt quặng vào với nhau. Nước mao mạch có tác dụng chính trong quá trình hình thành viên sống. Nước phân tử có thể gia tăng độ bền cơ học của viên sống trên một mức độ nào đó. 4.1.3.. Mối liên kết giữa hạt quặng tinh và nước - Sau khi hạt quặng nghiền nhỏ phải được làm ướt, mới có thể lăn tròn thành viên. Khi lượng nước cho đến lớp liệu nghiền nhỏ, nước mao mạch đầu tiên xuất hiện là nước mao mạch trạng thái điểm tiếp xúc trên điểm tiếp xúc hạt quặng, còn gọi. (74) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 73/275. là hình màng tròn hoặc nước mao mạch trạng thái treo, như hình 4-7 biểu thị. Xung quanh điểm tiếp xúc của 2 hạt quặng hình cầu có kích thước tương đương, hình thành lên một thể nước hình thấu kính lõm. Do mặt bên của nó là lỗi lõm, cho nên có hai loại đường cong. Lấy r1 và r2 phân biệt biểu thị bán kính cong, r1 biểu thị bán kính đường con lồi, r2 biểu thị bán kính đường cong lõm. Căn cứ vào công thức Laplace, cường độ chịu nén thêm của bề mặt này cần bằng với: 1 1 Pthêm = γ ( − ) (4 − 7) r1 r2 - là hệ số sức căng bề mặt. r2vẫn nhỏ hơn r1, cho nên1/r2 vẫn lớn hơn 1/r1.. Hình 4-7: Nước nối điểm tiếp xúc giữa hạt quặng hình cầu. r1—bán kính của cầu nước điểm tiếp xúc; r2—bán kính đường cong của mặt bán nguyệt; r—bán kính hạt hình cầu; θ—Góc 450 mặt cong bán nguyệt.. - Do vậy, sức chịu nén phụ gia là giá trị âm, khiến cho vòng nước áp sát vào tiếp điểm hạt, đồng thời duy trì được, từ đó khiến hai hoặc nhiều hạt có thể dính với nhau, kết dính loại này gọi là liên kết cầu xích thể lỏng. - Vòng nước xuất hiện trên điểm tiếp xúc hạt, khởi đầu giữa họ không tiếp xúc với nhau, như hình 4-8(a) biểu thị. Do lượng nước không ngừng thêm vào, vòng nước bắt đầu từ từ tăng thêm xung quanh nó, sau cùng hòa hợp với nhau, như hình 4-8(b) biểu thị.. Hình 4-8: Nước tổ ong và nước tiếp xúc giữa các hạt hình cầu. a-Liên kết nước mao dẫn trạng thái tiếp xúc; b-Liên kết nước mao dẫn trạng thái tổ ong.. - Tính toán thể tích vòng nước đơn lẻ như sau: π V = 2π3 (secQ 0 − 1)2 [1 − ( − Q 0) tgQ 0] 2. (4 − 8). (75) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 74/275. - Trong đó: • V—thể tích vòng nước; • Q0—góc 450 của mặt bán nguyệt ( xem hình 4-8); • r—Bán kính hạt.. - Nếu hạt rất to, khi vòng nước dần dần to lên, trọng lượng nước của vòng nước cấu thành trước khi hòa hợp với nhau lớn hơn trong lượng của nước có thể duy trì lực hút ống mao mạch, trong tình trạng này lượng nước dư vừa sinh ra lập tức chảy từ trên bề mặt hạt xuống dưới, nước lại đạt đến một phạm vi cực hạn; khiến trọng lượng nước vòng nước cân bằng với lực hút ống mao mạch. I. II. III. IV. 1,00. Độ bền viên nén N/cm2. ,800. ,600. ,400. ,200. ,00 00. c. 00 00 01 01 Tỷ lệ điền đầy lượng nước ống mao mạch. 01. Hình 4-9: Mối liên hệ giữa độ bền viên sống với tỷ lệ điền đầy lượng nước ống mao mạch quá trình tạo viên.. I-Liên kết cầu xích; II-Liên kết cầu xích, liên kết mao mạch; III-Liên kết mao mạch; IV-Lực căng bề mặt. - Cũng có thể nói, trong tình trạng hạt thể tròn tương đối to, không sảy ra hiện tượng hòa sự hòa hợp của vòng nước. Đương nhiên, chỉ khi vòng nước hòa hợp, thể nước mới bắt đầu có tính liên tục và có thể di chuyển trong ống mao dẫn, hình thành hệ thể khe lỗ của liên kết toàn diện, nước của trạng thái này là nước mao mạch dạng tổ ong (còn gọi là nước mao mạch dạng lưới), giữa các hạt là nước mao mạch dạng tổ ong liên kết, hình thành viên tròn nhỏ. Lúc này, lực liên kết giữa các hạt là 1,5÷2 lần lực liên kết cầu xích thể lỏng. - Lượng nước tiếp tục gia tăng, khe lỗ giữa cách hạt dần dần bị nước điền đầy, lượng nước này gọi là nước ống mao mạch, nhưng pha lỏng chưa bao bọc cả một viên liệu. Lượng lớn không khí từ bên trong khe lỗ bị đuổi ra ngoài, mặt lỏng trong mao mạch cong mặt nguyệt, lúc này sinh ra lực kéo mao mạch- gia tăng độ nén, khiến các hạt trong viên liệu tụ tập chặt chẽ lại. Khi tỉ lệ điền đầy nước trong ống mao mạch đạt đến 0,8÷0,9, lực liên kết ống mao mạch tốt nhất,. (76) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 75/275. là 3÷4 lần lực liên kết cầu xích thể lỏng. Mỗi quan hệ lực liên kết giữa tỉ lệ điền đầy của nước trong ống mao mạch với các hạt xem hình 4-9. Phương trình của lực kéo mao mạch trong viên cầu tính toán như sau: 1−ε Pmao mạch = γ × S × σ × (4 − 9) ε - Trong đó: • Pmao mạch—lực kéo mao mạch; • S—Bề mặt riêng hạt quặng; •. —Tỉ trong thực hạt quặng;. • —Tỉ lệ khe lỗ viên liệu.. - Nếu tiếp tục thêm nước, thì tỉ lệ điền đầy thể lỏng đạt thậm chí vượt quá 1, cũng chính là đạt đến nước mao mạch bão hòa, trong lỗ trên bề mặt liệu đầy nước, bề mặt viên liệu được bao bọc một lớp màng nước, lúc này lực liên kết mao mạch không tồn tại. CƠ LÝ TẠO VIÊN CỦA QUẶNG TINH 4.2.1.. Lực liên kết chính - Đối với vật liệu hạt, lực vê viên sống là hai loại lực tự nhiên ( hoặc lực vật lý) và lực cưỡng bức (hoặc lực cơ học). - Lực tự nhiên dùng cho vê viên có: • Lực Van der Waals giữa các hạt thể rắn, lực từ và lực tĩnh điện; • Lực ma sát tác dụng lẫn nhau giữa các hạt (chịu hạn chế hình trạng hạt); • Lực bám dính trong cầu liên kết không thể di chuyển tự do, lực tụ hợp trong; • Lực do pha lỏng tồn tại lực bề mặt và lực mao mạch.. - Viên sống dựa vào lực vật lý để giữ hạt với nhau, mà sự lớn nhỏ của lực vật lý này quyết định bởi kích thước của hạt, điện tích bề mặt, cấu tạo kết tinh, mức độ tiếp cận của hạt và số lượng cùng các loại chất phụ gia. Khi thể lỏng tồn tại và hoàn toàn làm ướt bề mặt hạt thể rắn, lực vật lý chính là áp lực mao mạch của lực căng bền mặt khí- lỏng giữa các hạt gây ra. - Đồng thời, để lực vật lý có tác dụng thành viên, thì cần mượn lực cưỡng bức khiến cho hạt ướt tiếp xúc qua lại lẫn nhau, tức trong 1 thiết bị hợp lý, thông qua các phương pháp như lăn, quay tròn, trộn đảo, nghiền ướt, nhào nặn và bóp ép làm cho vật liệu chuyển động cơ học, làm các hạt tiếp xúc lẫn nhau. Tạo cầu hoặc tạo hạt của hạt ướt, là lợi dụng liệu được lăn chạy và trộn đảo trong máy vê viên ống tròn, mâm tròn hoặc côn tròn, hành động lăn của vật liệu là quyết định bởi tính chất vật lí, hóa học của vật liệu và tham số công nghệ của thiết bị vê viên. 4.2.2.. Hành vi của quặng tinh trong quá trình thành viên. (77) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 76/275. - Quặng tinh trong quá trình vê viên, đầu tiên hình thành nhân của viên, sau đó nhân của viên lớn lên, chủ yếu là lớn lên theo phương thức hình thành từng lớp hoặc tụ hợp. Nhưng trong quá trình viên lớn lên, hoặc nhiều lên hoặc còn phát sinh một số hành vi khác, ví dụ viên đã hình thành, lại bị nén vỡ. - Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W tổng kết hành vi có thể phát sinh trong quá trình vê viên làm 7 loại, như hình 4-10 biểu thị. (a) Thành nhân. (b) Thành vỏ (lăn viên tuyết). (c) Lăn dính. (d) Tan rời (vỡ bột). (e) Vỡ miếng. (g) Bào mòn chuyển rời. (f) Mài mòn. Bột rời. Thể tích tụ. Hình 4-10: Bản vẽ biểu thị phương thức thay đổi kích thước hạt • Thành nhân: Quá trình vật liệu nghiền nhỏ bắt đầu hình thành viên nhỏ gọi là. quá trình thành nhân, xem hình 4-10(a). Liệu ẩm cho vào máy vê viên hoặc liệu khô sau khi cho vào máy vê viên sau đó cho thêm nước, dưới tác dụng của lực cơ học, các hạt áp sát vào nhau, do tác dụng của lực mao mạch giữa các hạt mà tích tụ thành nhân. Đây là quá trình hình thành không thể thiếu của tất cả các viên mới. Trong vê viên mẻ liệu, sự hình thành của nhân viên sảy ra sau khi máy vê viên quay vài vòng, trong quá trình tiếp tục vê viên, liệu vào máy vê viên có một phần hình hành nhân của viên, phần khác để nhân viên to lên. Trong tình trạng sản xuất bình thường, hai phần có tỉ lệ nhất định, tức số lượng thành nhân đại thể ngang với số lượng thành viên, sự hình thành của nhân là bước thứ nhất của vê viên. Do vậy, độ bền và tốc độ hình thành của. (78) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 77/275. nhân đều liên quan đến chất lượng, sản lượng của viên sống. • Thành vỏ. Nhân viên đã hình thành, tụ hợp liệu mới trong quá trình lăn, dần. to lên, đây được gọi là quá trình thành vỏ, còn gọi là lăn viên tuyết, xem hình 4-10(b). Trong quá trình này liên tục gia tăng thêm bột liệu và lượng nước cho nhân viên, hạt có bề mặt ướt, do tác dụng của lực mao mạch, khi lăn từng lớp từng lớp liệu bột tích tụ lại, khiến cho kích thước viên liên tục tăng lên. Trong sản xuất, viên sống phần lớn do phương thức này lớn lên. • Kết tụ. Mấy nhân của viên liên kết lại với nhau gọi là kết tụ, xem hình 4-10(c).. Viên sống lớn lên do nhân của viên nhỏ va đập và vê nén lẫn nhau trong dòng liệu của máy vê viên, nhân dần dần chặt lại, nước trong ống mao mạch bị vắt đến bề mặt viên, liên tục va đập nó kết tụ lại với nhau, do vậy dẫn đến sự lớn lên của viên. Kết tụ của nhân, có thể là hai hoặc nhiều hơn hai, lấy hai mặt hoặc thể tứ diện hình thành kết tụ lại với nhau. Tốc độ lớn của viên lấy phương thức kết tụ, nhanh hơn tốc độ thành vỏ. Khi vê viên mẻ liệu, viên lấy phương thức kết tụ lớn lên. Những viên lấy phương thức kết tụ lớn lên, phạm vi kích cỡ tương đối rộng. • Vỡ vụn (tan rời). Nhân đã hình thành lại bị nén vỡ, xem hình 4-10(d). Trong. quá trình vê viên, một phần nguyên liệu tuy tạm thời tích tụ lại, nhưng do lượng nước ít, lực kết dính mao mạch không đủ, độ bền nhân nhỏ, bị vỡ ra dưới sự va đập của các nhân khác. Đây là điều không thể tránh khỏi trong quá trình vê viên, phần liệu rời này sẽ bám dính lên nhân khác trong quá trình vê viên liên tục. Nhưng đối với nguyên liệu có cỡ hạt tương đối thô, hoặc nguyên liệu tính hút nước tương đối kém, tỷ lệ vỡ nhân rất lớn, thường dẫn đến bất lợi trong quá trình vê viên. Loại nguyên liệu này thường gọi là nguyên liệu tính thành viên kém hoặc nguyên liệu khó thành viên, cần phải cho thêm chất kết dính để cải thiện tính thành viên. • Vỡ vụn. Viên đã hình thành, trong quá trình liên tục lớn lên, do xung đột hoặc. và đập mà nứt vỡ thành miếng, xem hình 4-10(e), mảnh vỡ loại này thường hình thành nhân hoặc kết tụ với viên khác. Nếu xuất hiện lượng lớn viên nứt vỡ, thì chỉ rõ ra là tham số công nghệ của máy vê viên không thích hợp, phải tiến hành điều chỉnh. • Mài mòn. Viên đã thành hình, trong khi tiếp tục lớn lên, có một số lớp bề mặt. viên do lượng nước không đủ hoặc không có chất kết dính mà bám không chặt, bị mài mòn trong quá trình va đập lẫn nhau, xem hình 4-10(f). Hạt mòn ra này lại bám lên trên viên khác. • Mòn bóc di dời. Trong quá trình vê viên, do viên tác dụng lẫn nhau và mòn. bóc, số lượng nguyên liệu nhất định từ một viên này di dời sang viên khác, gọi là “ mòn bóc di dời”, xem hình 4-10 (g). “Mòn bóc di dời” loại này là khi mỗi lần va trạm giữa các viên, nguyên liệu rất nhỏ từ bề mặt một viên này di dời sang bề mặt một viên khác, mà không tồn tại chuyển đổi. - Bảy hành vi kể trên, cấu thành một quá trình cơ bản, quá trình này có thể dẫn tới sự thay đổi về số lượng và kích cỡ của viên sống. Trong bất cứ tình trạng nào, sự hình thành và lớn lên của viên sống, có thể là một vài hành vi trong 7 loại. (79) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 78/275. hành vi cơ bản kể trên. QUÁ TRÌNH THÀNH VIÊN CỦA VẬT LIỆU - Vật liệu vê viên có hai phương thức là vê viên liên tục và vê viên theo mẻ. Do phương thức vê viên khác nhau, quá trình thành viên cũng khác biệt, nhưng có thể chia làm ba giai đoạn. 4.3.1.. Ba giai đoạn của quá trình vê viên liên tục. a. Giai đoạn thành nhân. - Sau khi bề mặt vật liệu nghiền nhỏ đạt đến nước phân tử lớn nhất, tiếp tục thêm nước làm ướt, thì một lớp màng nước bao bọc bề mặt hạt, xem hình 4-11 (A). Vật liệu hạt có nhiều điểm tiếp xúc, do tác dụng lực căng bề mặt màng nước, giữa 2 hạt quặng hình thành xích cầu thể lỏng (vòng nước), khiến cho hạt quặng liên kết lại với nhau, xem hình 4-11 (B). Hạt quặng thông qua chuyển động trong máy vê viên, và có các hạt nước nhỏ của 2 hoặc nhiều hạt quặng kết hợp với nhau, liền hình thành lên thể tụ tập ban đầu (vê liệu), như hình 4-11(C) biểu thị. Thể tụ tập này là thể lỏng lẻo, xích cầu thể lỏng làm cho các hạt dạng lưới giữ lấy nhau, trong đó giữ lượng lớn khe hở, tỉ lệ điền đầy thể lỏng chỉ khoảng 20%.. Hình 4-11: Sự ảnh hưởng của nước đối với thành viên. - Trong tình trạng tác dụng của lực cơ học và gia tăng lượng nước, hạt của thể tụ tập sảy ra xếp hàng lặp lại, một phần khe hở bị nước điền đầy, thể lỏng dung hòa lại, hình thành mạng nước liên tục. Thể tụ tập lúc này là liên kết nước mao mạch hình tổ ong, xem hình 4-11(D), trong đó thể tích khe hở giảm đi, hình thành lên nhân của viên chặt chẽ ổn định, còn gọi là viên phôi. - Đây chính là giai đoạn thành nhân, tốc độ thành nhân và bề mặt riêng của nguyên liệu cùng với lượng nước có liên quan với nhau. Nhân lúc này vẫn là do 3 pha rắn- lỏng- khí tạo thành, độ bền không cao. - Do có lực liên kết giữa các phân tử ở bề mặt của những hạt quặng thô, cho nên mặt ngoài của vật chất rắn có khả năng hấp phụ môi trường xung quanh. Sau khi tưới nước bề mặt của hạt quặng hấp phụ các phân tử nước; chiều dầy của lớp nước hấp phụ khoảng từ 0,002 đến 0,008 μm (1 μm = 10-6m). Quặng có tính. (80) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 79/275. thấm nước lớn thì nước hấp phụ đầy, khi tưới nước thêm vào xung quanh nước hấp phụ hình thành màng nước, nếu phối liệu không được tưới thêm nước và lại bị nén thì màng nước của nhiều hạt quặng có thể tạo thành màng nước chung, do đó hình thành nhiều hòn cầu nhỏ do những hạt quặng mịn tạo thành, nhưng những hòn cầu này khó lớn nên. - Trên thực tế lượng nước tưới vào lớn hơn nhiều lượng nước tạo thành màng nước, cho nên giữa các màng nước của các hạt quặng mịn hình thành mao dẫn. Dựa vào lực hút của các ống mao, các hạt quặng ướt có thể kết hợp với nhau thành viên quặng tròn; lực mao dẫn tính theo công thức sau : 2×α h= × cosφ ρ×g×r • h : lực mao dẫn tức là độ cao của chất dâng lên trong ống mao • α : sức căng mặt ngoài của chất lỏng trên bề mặt quặng ướt • ρ : mật độ chất lỏng • g : gia tốc trọng trường • r : bán kính mao dẫn. • φ : góc giữa hướng sức căng mặt ngoài của chất lỏng với bề mặt chất rắn ( hạt quặng ) - Từ công thức trên ta thấy rằng nếu bán kính của ống mao dẫn càng nhỏ thì lực mao dẫn càng lớn; do đó lực liên kết giữa các hạt quặng càng lớn; độ bền cơ của quặng vê viên tròn càng tốt. khi có sức nén đủ thì bán kính của ống mao dẫn sẽ tương đối nhỏ, làm cho độ bền cơ giới của viên quặng vê tròn càng lớn. - Khi nguyên nhiên liệu thấm ướt được lăn ở mâm tròn hay ở thùng quay, hoặc chịu tác dụng rung, thì do tác dụng của lực mao dẫn, các hạt quặng mịn kết hợp thành viên cầu tròn nhỏ. Đây chính là quá trình hình thành mầm. - Để có được mầm bền vững, phải có hai điều kiện : • Lợi dụng tác dụng cơ giới làm cho sự tiếp xúc của các hạt trong viên quặng. thêm chặt chẽ, đồng thời ống mao dẫn tạo thành càng nhỏ. • Tiến hành vẩy nước không đều để đảm bảo giữa các màng nước của các hạt. quặng trong viên quặng hoàn toàn là nước mao dẫn không có các khe hở không khí. b. Giai đoạn nhân lớn lên. - Nhân đã hình thành, dưới sự tác dụng của lực cơ học, khiến các hạt ép sát vào nhau, tất cả khe hở được nước điền đầy, nước mao mạch tổ ong trong nhân dần dần quá độ đến nước ống mao mạch, xem hình 4-11 (E). Trên lỗ khí vòng ngoài nhân hình thành mặt cong, do lực mao mạch đưa hạt quặng gom lại với nhau, như hình 4-12 biểu thị. Lúc này độ bền của nhân được nâng lên.. (81) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 80/275. Hình 4-12: Tác dụng của lực mao mạch đối với liên kết hạt. a)- Độ bền kéo và bền nén mao mạch của viên sống; b) Lực kéo và lực nén mao mạch giữa hai hạt.. - Trong quá trình lăn liên tục, nhân từng bước bị nén chặt, dẫn đến sự thay đổi của kích thước và hình trạng ống mao mạch, từ đó khiến cho nước mao mạch quá dư bị vắt ra ngoài bề mặt nhân bao bọc đồng đều nhân, xem hình 4-10(f). Như vậy, nhân có bề mặt quá ướt rất dễ dính thêm một lớp vật liệu có độ ẩm tương đối thấp trong quá trình lăn, khiến cho nhân lớn lên. - Quá trình lớn lên loại này của nhân là sự lặp lại nhiều lần, đến khi lực ma sát giữa các hạt trong viên lớn hơn lực tác dụng nén chặt cơ học khi lăn thành hình thì dừng lại. Sau đó, để viên tiếp tục lớn lên, phải cần phun nước vào bề mặt viên, để cho bề mặt viên ướt hết. Đây là phương thức thành lớp để viên lớn lên. - Mầm tạo thành ở mâm tròn hay trong thùng quay tiếp tục lăn hoặc chịu tác động rung sẽ được nén chặt hơn. Trong quá trình mầm bị nén chặt, lượng nước dư trong viên quặng có thể chịu những tác dụng nén chặt, lượng nước dư trong viên quặng có thể chịu những tác dụng nén chặt, lực mao dẫn, trọng lực và lực ly tâm trong khi lăn ... - Những tác dụng ấy làm cho lượng nước dư tập trung ra mặt ngoài của mầm. Mặt ngoài của mầm quá ẩm này trong khi chuyển động dễ dính thêm một lớp quặng có độ ẩm kém hơn ( hoặc những chất phụ gia ). Nhiều lần tác dụng như thế làm cho mầm ngày càng lớn hơn nên đến một kích thước nhất định. Nhưng phải nhớ rằng một trong các điều kiện chủ yếu làm cho mầm lớn lên là phải tưới thêm nước vào để tạo nên mặt ngoài của mầm quá ẩm. c. Giai đoạn chặt chẽ thêm viên lớn lên. - Sau khi viên sống lớn đến kích thước phù hợp yêu cầu, bước vào giai đoạn chặt chẽ. Cần để viên sống rắn chắc phải cho lực nén cơ học. Ở giai đoạn này cần ngừng làm ướt, để viên sống vắt lượng nước dư ra thu hút lớp liệu chưa được làm ướt đầy đủ. Lợi dụng lực tác dụng cơ học của máy vê viên sinh ra rất dễ làm cho viên rắn lại. Tác dụng của lăn và xoắn loại này, có thể làm cho các hạt trong viên sống sinh ra xếp hành theo mặt tiếp xúc lớn nhất có tính lựa chọn, làm cho các hạt trong viên sống từng bước bị ép chặt, đồng thời có khả năng làm cho lớp nước màng mỏng của một số hạt tiếp xúc nhau, như vậy, nước màng mỏng có thể di chuyển theo bền mặt hạt, khiến cho mấy hạt đều được bao bọc một lớp nước màng mỏng. Cho nên, các hạt trong viên sống dựa vào tác dụng của lực. (82) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 81/275. phân tử, lực mao mạch và lực ma sát trong để kết hợp lại với nhau. Trị số lực này càng lớn, độ bền cơ học viên sống càng cao. - Tác dụng của lăn rung làm cho các hạt trong viên quặng có sự sắp xếp, lựa chọn mặt tiếp xúc lớn nhất, đồng thời làm cho các hạt trong viên quặng ép chặt hơn nữa; lúc này một mặt thôi không cho nước nữa, mặt khác lượng nước dư trong viên quặng bị ép ra ngoài; quặng bên ngoài có độ ẩm thấp hơn liền hút lấy, do đó hàm lượng nước trong viên quặng lúc này thấp hơn lúc ban đầu, thậm chí ở một vài phần trong viên quặng không còn nước mao dẫn, viên quặng tiếp xúc tạo thành màng chung, do đó độ bền của viên quặng càng lớn. - Lực nén đối với mỗi hạt nguyên tố trong viên tròn do trọng lượng bản thân viên tròn gây ra thì tương đương với áp suất đóng bánh hàng trăm kg/cm2 . Thí dụ trong quặng viên tròn Φ 25mm, với thành phần tinh quặng mịn chủ yếu có kích thước độ hạt khoảng 0,074 mm, thì áp suất gây ra do trọng lượng bản thân viên quặng tròn đối với mỗi hạt tinh quặng ở bề mặt có thể đạt tới gần 700 at, nếu trọng lượng riêng của viên quặng tròn là 3,5 g/cm3. Chứng minh : • Thể tích hình cầu : Φ 25mm : 𝑉 =. 𝜋 6. 2,53 = 8,2 𝑐𝑚3. • Trọng lượng hình cầu Φ 25mm : G= 8.2 x 3.5= 29.10-3 Kg • Tiết diện hạt. 𝜋. : 𝑆 = (7,4.10−3)2 = 43.10−6 𝑐𝑚2 4. • Vậy áp suất trên tiết diện hạt tinh quặng Φ 0.074mm. G 29. 103 p= = = 670 kg/cm2 6 S 43. 10 - Do đặc điểm hình cầu tiếp xúc với mặt phẳng chỉ tại 1 điểm (Hình 4-13) nên kết quả của quá trình lăn viên quặng là làm cho hạt tinh quặng nào trong viên quặng cũng bị nén với áp suất lớn như trên; khiến viên quặng bị nén chặt dần.. Hình 4-13: Sơ đồ để tính áp suất tự trọng quặng viên tròn gây ra đối với mỗi hạt tinh quặng trong nó.. d. Phân chia các giai đoạn tạo viên - Có ba giai đoạn cần chỉ ra trong quá trình tạo viên trên cơ sở lý luận. Thực ra, 3 giai đoạn đều hoàn thành trong một máy vê viên và khó chia ra rõ ràng.. (83) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 82/275. 01. Bentonit +-0,5% Lượng nước 10,8%. 00. 00. Giai đoạn lớn lên. 01. Giai đoạn quá độ. 01. Giai đoạn thành nhân. Tốc độ thay đổi của đường kính trung bình viên sống X102 mm/vòng. 01. 00 0. 1000. 2000 Số vòng quay ống tròn. 3000. Hình 4-14: Tốc độ thay đổi đường kính trung bình của viên các giai đoạn thành viên.. - Trong quá trình vê viên, giai đoạn thứ nhất, có tác dụng ý nghĩa quyết định là làm ướt. Giai đoạn thứ 2, ngoài tác dụng làm ướt ra, tác dụng cơ học có ảnh hưởng rất lớn. Mà trong giai đoạn thứ 3, tác dụng cơ học là nhân tố quyết định. 4.3.2.. Ba giai đoạn của quá trình vê viên mẻ liệu. - Trong phòng thí nghiệm thường dùng phương pháp vê viên mẻ liệu, quá trình thành viên này cũng có thể chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn thành nhân, giai đoạn quá độ và giai đoạn lớn lên. • Giai đoạn thành nhân giống giai đoạn thành nhân trong quá trình vê viên liên. tục. Nhưng, sau khi nhân thành hình, liền ngay với giai đoạn quá độ. • Nhân viên liên tục lăn trong quá trình vê viên, nước dư trong ống mao mạch. bị vắt ép đến bề mặt nhân. Nhân có bề mặt quá ướt, khi va đập lẫn nhau, do tác dụng của lực căng bề mặt mà kết tụ vào nhau. Vì trong quá trình vê viên mẻ liệu, không có liệu mới và nước cho vào, nhân lớn lên chủ yếu dựa vào 2 hoặc vài nhân tụ tập vào nhau lớn lên. Một số ít bị vỡ ra trong quá trình vận động, số miếng vỡ hoặc bột này cuối cùng lại lấy phương thức kết tụ hoặc thành lớp phân phối đến trên viên. Giai đoạn quá độ viên lớn lên rất nhanh, do vậy, tại giai đoạn này, bề mặt nhân viên có đủ màng nước, trong dòng liệu “dạng thác đổ” khi nhân va đập vào nhau dễ kép giữa nước mà kết tụ. Tại một giai đoạn này, tốc độ lớn của viên nhanh nhất, xem hình 4-14. Viên dần dần tiến tới gian đoạn lớn lên, theo sự giảm đi của lượng nước bề mặt. • Ở giai đoạn lớn lên, do lượng nước bề mặt nhân giảm đi, khi va đập, hiệu suất. kết tụ giảm dần, cho nên tốc độ lớn của viên giảm đi (xem hình 4-14), đến khi lượng nước trong viên không thể bị lực tác dụng cơ học nén tiếp thì dừng. Ngoài ra, viên kết tụ lớn lên còn liên quan đến mômen lực sinh ra lúc đó, khi mômen lực phân ly sinh ra lớn hơn lực kết dính mao mạch của 2 viên, quá trình. (84) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 83/275. kết tụ cũng sẽ dừng. • Viên đạt được trong sử dụng phương thức vê viên mẻ liệu, cỡ hạt không đồng. đều, hình trạng không quy chuẩn, mà độ bền kém. Động lực học thành viên vật liệu nghiền nhỏ - Nội dung chủ yếu của động lực học thành viên là nghiên cứu tốc độ hạt thành viên. Theo cơ lý thành viên khác nhau, quá trình thành viên cũng khác nhau, cho nên động lực học của vê viên liên tục và vê viên mẻ liệu cũng có khác biệt. • Động lực học vê viên liên tục. Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W dùng bột tinh. quặng lấy phương pháp mẻ liệu chế thành nhân, sau đó tiếp tục trộn đều cho thêm liệu và nước vào bề mặt nhân. Kết thúc thử nghiệm chỉ ra, đường kính trung bình viên sống là hàm số của số vòng máy vê viên ống tròn (xem hình 415), mà đường kính trung bình của viên sống với số vòng máy vê viên là quan hệ đường thẳng. Nói lên sau khi liệu mới liên tục cho vào bề mặt nhân, sự lớn lên của viên là đồng đều. • Động lực học vê viên mẻ liệu. Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W từng lấy liệu. hỗn hợp tinh quặng cho thêm bentonit, sau khi cho nước làm ướt nhất định, cho vào máy vê viên một lần, tiến hành vê viên. Kết quả thử nghiệm chỉ ra, đường kính trung bình viên sống cũng là hàm số của vòng quay máy vê viên, ( xem hình 4-15). Điều này nói lên tốc độ viên sống lớn lên khác nhau. Đây tương tự như kết quả đạt được khi Kapoor dùng đá vôi làm thử nghiệm. Cả quá trình vê viên chia thành 3 giai đoạn thành nhân, quá độ và lớn lên. Từ hình 4-14 có thể càng nhìn thấy rõ quy luật thay đổi tốc độ thành viên của 3 giai đoạn khác nhau. Giai đoạn thành nhân tốc độ dần dần tăng lên. Giai đoạn quá độ, tốc độ lớn nhất. Giai đoạn lớn lên, tốc độ dần dần giảm xuống. 18. Đường kính trung bình viên sống mm/. 4.3.3.. 15. 13. 10. 08 0. 50. 100. 150. 200. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-15: Quan hệ giữa đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn. (85) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Đường kính trung bình viên sống mm. 15. Giai đoạn lớn lên. 10. Bentonit ±0,5% Lượng nước 10,8%. 05. Giai đoạn quá độ Giai đoạn thành nhân 00 0. 500. 1000. 1500. 2000. 2500. 3000. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-16:Mối quan hệ giữa đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn 15. Đường kính trung bình viên sống mm. Lượng nước 10%. Lượng nước 10,4% 10. Lượng nước 10,8%. 05. Bentonit ±0,5%. 00 0. 500. 1000. 1500. 2000. 2500. 3000. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-17: Ảnh hưởng của lượng nước nguyên liệu đối với viên sống lớn lên (vê viên mẻ liệu). 84/275. (86) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 85/275. Đường kính trung bình viên sống mm/. 18. Lượng nước 11,6%. Lượng nước 10,2%. Lượng nước 10%. Lượng nước 1,4%. 15. 13. 10. 08 0. 50. 100. 150. 200. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-18: Sự ảnh hưởng của lượng nước nguyên liệu đối với viên sống lớn lên (vê viên liên tục) • Sự ảnh hưởng của lượng nước đối với động lực học thành viên. Vê viên nguyên. Đường kính trung bình viên sống X102 tỷ lệ biến đổi mm/vòng. liệu nghiền nhỏ, quyết định bởi hàm lượng nước của vật liệu trên một mức độ rất lớn. Trong phạm vi không vượt quá giá trị cực hạn, lượng nước gia tăng, tốc độ thành viên tăng nhanh ( xem hình 4-17, 4-18). Đặc biệt là vê viên mẻ liệu, sự ảnh hưởng của nước càng lớn. 1,2. Lượng nước 10,8%. Thêm quặng tinh 0,5%. 1. Bentonit 0,8. Lượng nước 10,4%. 0,6 0,4. Lượng nước 10%. 0,2 0. 0. 1000. 2000. 3000. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-19: Sự thay đổi của tốc độ viên sống lớn lên khi vê viên liệu có hàm lượng nước khác nhau.. (87) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 86/275. ▪ Khi vê viên mẻ liệu, hiệu quả kết tụ nhân tốt lên theo hàm lượng nước nguyên liệu tăng lên. Từ hình 4-19 có thể nhìn thấy, lượng nước của nguyên liệu khác nhau, trên đồ thị tốc độ biến đổi đường kính trung bình viên sống này, xuất hiện đỉnh sóng khác nhau. Theo sự giảm đi của lượng nước nguyên liệu, kéo dài giai đoạn quá độ, đỉnh sóng giảm thấp, nói lên tốc độ lớn lên giảm xuống. Lượng nước càng thấp, đồ thị thay đổi càng rõ rệt, cũng có thể nói không nhìn thấy giai đoạn quá độ. Quặng nghèo nước chứa 10,0 % Sodium montmorillonite -Lượng cho thêm 0%. Đường kính trung bình của viên sống mm. 15. 0,25 %. 10. 0,50 % 0,75 % 1,00 %. 5. 0 0. 1000. 2000. 3000. 4000. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-20: Sự ảnh hưởng của Sodium montmorilonite đối với động lực học viên sống lớn lên. • Sự ảnh hưởng của chất kết dính đối với động lực học thành viên. Chất kết dính. thường dùng cho vê viên có bentonit và vôi tôi, mấy năm gần đây lại chế ra một loại chất kết dính hữu cơ- Peridur ▪ Bentonite. Bentonite là một loại chất kết dính tốt, nó có thể nâng cao độ bền của viên sống và viên khô. Nhưng lại hạ thấp tốc độ thành viên, đồng thời tốc độ thành viên giảm xuống theo lượng dụng bentonite tăng lên, xem hình 420. Bentonite là kết cấu dạng lớp, sau khi gặp nước, không chỉ bề mặt hút nước, giữa các lớp tinh thể cũng cần hút lượng nước nhất định, trở thành nước kết hợp giữa lớp, do vậy giảm nước hữu hiệu của quá trình vê viên, khiến cho tốc độ viên sống lớn lên giảm thấp. Sự ảnh hưởng của bentonite đối với động lực học thành viên, khác đi theo ion dương benonite thu hút. Sự ảnh hưởng của bentonite loại canxi đối với giảm thấp tốc độ thành viên nhỏ hơn sự ảnh hưởng của bentonite loại natri, như hình 4-21 biểu thị. Từ bản vẽ cho thấy lượng cho thêm Calcium montmorillonite nhỏ hơn 0,75%, không ảnh hưởng đôi với tốc độ thành viên, Sodium montmorillonite chỉ cho thêm 0,25%, sẽ dẫn tới tốc độ thành viên hạ xuống. Đây và do mức điện tích bentonite loại natri cao, màng thủy hóa có thể tương đối dày, khiến cho lượng nước chuyển. (88) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 87/275. hóa thành nước kết hợp yếu trong màng thủy hóa. Quặng nghèo nước chứa 10,0 % Lượng Calcium montmorillonite cho thêm 0÷0,5 %. Đường kính trung bình của viên sống mm. 15. 10. Lượng Calcium montmorillonite thêm 0,5÷1,0 %. 5. 0 0. 1000. 2000. 3000. 4000. Số vòng quay ống tròn. Đường kính trung bình của viên sống mm. Hình 4-21: Sự ảnh hưởng của Calcium montmorillonite đối với động lực học viên sống lớn lên. Quặng nghèo nước chứa 10,9 %. 16. Pellido 0 %. 12. Pellido 0,0625 % 8. Pellido 0,125 %. 4. 0 0. 500. 1000. 1500. 2000. Số vòng quay ống tròn. Hình 4-22: Sự ảnh hưởng của Pellido đối với động lực học viên sống lớn lên. ▪ Peridur. Đồng dạng Peridur có đặc tính nước cố định. Cho thêm Peridur vào nguyên liệu vê viên có thể hạ thấp tốc độ viên lớn lên (hình 4-22). Cơ lý của nước cố định Peridur là khi cực tính trong tiếp xúc với nước, trong phạm vi rất lớn khiến cho phân tử nước xếp hàng định hướng, từ đó có tác dụng bó nước.. (89) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 88/275. ▫ Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W đưa ra số lượng dùng chỉ số tính thành viên để quyết định hành vi viên lớn lên, nó là hàm số lượng dùng nước và chất kết dính. Dùng công thức kinh nghiệm dưới đây:. = (W − B). (4 − 10). ▫ Trong đó: là chỉ số tính thành viên; W là lượng nước vê viên thích hợp (phân số phần trăm trọng lượng); B là chất kết dính dùng (phân số phần trăm trọng lượng); và là trị số kinh nghiệm của hàm lượng nước và chất kết dính đối với ảnh hưởng tốc độ thành viên. tương đương số gram của nước cố định trong mỗi gram chất kết dính. ▫ Căn cứ vào kết quả thử nghiệm vê viên cho thêm số lượng bentonite và Peridur khác nhau chỉ ra, chỉ số tính thành viên giảm xuông theo mức độ gia tăng số lượng bentonit và Peridur, đồng thời, sự ảnh hưởng của Peridur đối với tốc độ thành viên giảm xuống lơn hơn nhiều so với bentonit, xem hình 4-23. Quặng nghèo nước chứa 10,9 %. Chỉ số tính thành viên, β. 10,6 10,4. Bentonit 10,2 10 9,8 9,6. Pellido 9,4 000. 000. 000. 000. 000. 001. Chất cho thêm %. Hình 4-23: Mối quan hệ giữa chỉ số tính thành viên và lượng chất cho thêm Bentonit, Pellido.. NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO CẦU 4.4.1.. Tính chất của tinh quặng - Tính hút nước của bề mặt tinh quặng càng tốt, thì tính tạo cầu càng tốt. Tính hút nước của quặng xếp theo thứ tự nhỏ đến lớn là: Quặng Manhêtit, quặng Hêmatit, quặng sắt Cacbonat, quặng Limônit. Xem xét từ hình dạng của bề mặt hạt quặng thì dạng kim, dạng phiến có diện tích tiếp xúc lớn, tính tạo cầu tốt. Bề mặt nhẵn mịn, tính tạo cầu kém. - Độ ẩm của quặng cám ảnh hưởng rất lớn đến tạo cầu, độ ẩm thực hợp chất của quặng Manhêtit và Hêmatit là 8÷10%, quặng Limônit khoảng là 14÷28%. - Cỡ hạt của tinh quặng càng mịn, thành phần càng không đồng đều, tính tạo cầu càng tốt. Căn cứ vào số liệu thực tế của sản xuất cầu viên, giới hạn trên của cỡ hạt quặng tinh Manhêtit là 0,2 mm, trong đó cỡ hạt nhỏ hơn 0,074 mm phải lớn hơn 80%, cỡ hạt của tinh quặng Hêmatit nhỏ hơn 0,074 mm không dưới 70%.. (90) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 4.4.2.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 89/275. Ảnh hưởng của chất phụ gia - Trong nguyên liệu tạo cầu sau khi cho vào chất phụ gia nào đó, có thể cải thiện tính tạo cầu của nguyên liệu, nâng cao cường độ của tạo cầu. Tác dụng của chất phụ gia, một mặt cản thiện tính hút nước của vật liệu, tăng tỷ lệ diện tích bề mặt (tỷ lệ diện tích bề mặt là chỉ tổng diện tích bề mặt của đơn vị trọng lượng, đơn vị thể tích, hạt càng mịn, tỷ lệ diện tích bề mặt càng lớn); Mặt khác có thể nâng cao lực dính kết giữa các hạt vật liệu và lực nội ma sát. Chất phụ gia phổ biến có : Sô đa, vôi tôi, đá vôi, Cơlorit can xi .v.v.v... - Trong chất phụ gia hiệu quả của Sô đa là tốt nhất, nhưng nó là khoáng vật tính axit, không nên cho quá nhiều. Vôi tôi có tác dụng kém hơn, nhưng nó là chất kiềm tính, tỷ lệ diện tích bề mặt lớn, tính hút nước tốt, là chất phụ gia lý tưởng, nhưng khi cho quá nhiều, sẽ làm giảm tỷ trọng đống của vật liệu. Sử dụng phối hợp với vôi tôi, đá vôi bột với vôi sống, hiệu quả tốt nhất.. 4.4.3.. Ảnh hưởng của thông số công nghệ máy tạo cầu - Thiết bị tạo cầu sử dụng rộng rãi hiện nay là máy mâm tròn như hình 4-24.. Hình 4-24: Máy tạo cầu mâm tròn.. 1- Giá treo ống nước tạo ẩm; 2- Ống nước tạo ẩm; 3- Mâm tròn; 4- Khung tăng cứng đĩa; 5- Ổ đỡ; 6- Trục; 7-Hộp giảm tốc; 8- Bánh đà to; 9- Dây đai; 10- Vít; 11- Cơ cấu điều chỉnh góc nghiêng; 12- Bánh đà nhỏ; 13- Động cơ ; 14- Khung chịu lực. - Máy tạo cầu mâm tròn đã thành hệ sản phẩm, đường kính mấy loại thường dùng lần lượt là : 2,5 m; 3,2 m; 3,5 m; 4,2 m; 4,5 m; 5,5 m. - Thông số công nghệ của máy tạo cầu ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng tạo cầu có : Tốc độ quay, góc nghiêng, tỷ lệ điền đầy, vị trí của tấm quạt .v.v... - Khi tốc độ quay của mâm tròn không đủ, không thể đưa vật liệu lên đến độ cao nhất định; còn tốc độ quay quá lớn, thì vật liệu sẽ cùng quay theo chu vi mâm tròn. Khi bình thường, viên nhỏ được đưa lên phần trên rồi rơi xuống. Sau khi quặng cám dính kết dần dần lớn lên, chiều cao được đưa lên sẽ giảm xuống. Khi cỡ hạt ở mức nhất định, viên nhỏ vượt qua cạnh mâm lăn ra khỏi mâm tròn. Sự chuyển động trên mâm của viên liệu như hình 4-25 biểu thị.. (91) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 90/275. Hình 4-25: Sự chuyển động trên mâm tạo cầu của viên liệu. - Góc nghiêng của mâm tròn thường là 45÷500. Khi góc nghiêng tăng lên, tốc độ quay cũng phải tương đối cao. Tỷ lệ điền đầy của máy tạo cầu là chỉ tỷ lệ thể tích của liệu với dung tích hình học của mâm tạo cầu, thường là 10÷20%. Ngoài ra, để ngăn ngừa trong mâm dính liệu quá nhiều, trên mâm có đặt tấm quạt, dùng để làm xốp liệu đáy. Một tác dụng khác của tấm gạt là tạo ra dùng liệu thích hợp, để có lợi cho việc cho nước và cho liệu. 4.4.4.. Ảnh hưởng của điều kiện thao tác - Khi cho nước, nhất định phải theo nguyên tắc “Nước giọt để tạo cầu, mù nước để lớn lên”. - Cho nước giọt ở chỗ nhiều liệu cám nhất, có lợi cho việc hình thành viên mẹ, cho nước phun mù ở vùng giữa có lợi cho viên mẹ lớn lên. - Khi cho liệu, có thể trực tiếp cho liệu cám vào một bên của mâm tạo cầu, cũng có thể cho vào mặt hình thành viên mẹ. Phương pháp cho liệu trước có thể nhanh chóng tạo ra viên mẹ, phương pháp sau có thể tăng tốc độ lớn của viên mẹ. Biện pháp tốt nhất là dùng miệng liệu kiểu dẹt để cho liệu, để có thể kết hợp 2 cách trên. - Thời gian tạo cầu thường là 3÷10 phút, có quan hệ với kích thước của viên thành phẩm và điều kiện tạo cầu khác. Rút ngắn thời gian tạo cầu, sẽ nâng cao được sản lượng, nhưng chất lượng tạo cầu sẽ giảm. Nói chung phải trên cơ sở đảm bảo cường độ tạo cầu, qua việc cải tiến phương pháp cho nước, cho liệu để nâng cao sản lượng tạo cầu. - Về yêu cầu chất lượng tạo cầu : • 1 là cỡ hạt phải đều; • 2 là cỡ độ chịu nén phải đủ (bình quân cho mỗi viên không thấp hơn 1÷2 kg); • 3 là cường độ thả rơi phải đủ (số lần thả rơi từ độ cao 0,5 m tấm thép không. ít hơn 4 lần); • 4 là tính ổn định nhiệt của viên cầu phải tốt, phải có nhiệt độ phá vỡ tương đối. cao.. (92) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 91/275. YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VIÊN SỐNG 4.5.1.. Yêu cầu kỹ thuật của viên sống - Tạo viên là mắc xích rất quan trọng trong công nghệ sản xuất quặng vê viên, cho nên tính năng viên sống trực tiếp ảnh hưởng đến các công đoạn sau đó như: sấy khô, dự nhiệt, sấy và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của thành phẩm cuối cùng. Vì vậy, phải tăng cường kiểm tra tính năng của quặng vê viên sống, để tạo điều kiện tốt nhất cho công đoạn tiếp theo. Tính năng của quặng vê viên sống chủ yếu bao gồm: hàm lượng nước trong liệu viên, cấu thành cỡ hạt, độ bền nén và cường độ rơi xuống của viên sống. Yêu cầu và chỉ tiêu tính năng của viên sống trong sản xuất thông thường hiển thị như ở bảng 4-2. Bảng 4-2: Chỉ tiêu tính năng chủ yếu của viên sống. Hạng mục Chỉ tiêu 4.5.2.. Hàm lượng nước viên sống (%) 8÷10. Cấu thành cỡ hạt của quặng vê viên sống (8÷16mm, %) ≥95. Độ bền nén viên sống (N/viên) ≥10. Cường độ rơi xuống (lần/0.5m) ≥4. Phương pháp kiểm tra đo lường tính năng viên sống. a. Hàm lượng nước trong viên sống - Lấy 500g liệu viên, sau khi ép vụn cho vào trong hộp sấy khô bằng gió, sấy khoảng 2 tiếng ở nhiệt độ 105÷110oC, lấy ra cân, sau đó cho vào hộp sấy sấy nửa tiếng, lấy ra cân, lặp lại nhiều lần đến khi đạt được trọng lượng ổn định, không thay đổi mt (kg), dựa vào công thức dưới đây tính hàm lượng nước trong viên sống W: 0,5 − mt × 100% 0,5 b. Cấu thành cỡ hạt quặng vê viên sống W=. - Cấu thành cỡ hạt viên sống phản ánh tính đồng đều của viên sống, sản lượng và hiệu quả tạo viên của máy vê viên, hiệu quả sàng phân chia quặng vê viên sống. Cỡ hạt của quặng vê viên sống càng đồng đều, tính thấu khí của tầng viên sống càng cao, sản lượng quặng vê viên cũng càng cao. Do đó, trong sản xuất sử dụng sàng con lăn khống chế số lượng liệu viên có cỡ hạt nhỏ (-5mm) và liệu viên có cỡ hạt quá to (+20mm). Lấy 1kg viên sống trên băng tải trước và sau sàng con lăn để tiến hành sàng phân, kiểm tra hiệu quả tạo viên của máy vê viên (tỷ lệ tạo viên) và hiệu quả phân sàng của sàng con lăn (hiệu suất phân sàng). - Sử dụng một cụm sàng lỗ tròn có đường kính lỗ 5, 8, 10, 15, 20, 25mm để tiến hành sàng phân. c. Độ bền nén của viên sống - Độ bền nén lớn hay nhỏ của viên sống phản ánh khả năng chịu nén mạnh hay kém và khả năng chịu trọng lượng bản thân tầng liệu trong quá trình chất đống, hoạt động tầng liệu của viên sống. Phương pháp kiểm tra của nó là: lấy 30 viên sống 10÷16mm, đặt trên máy kiểm tra cường độ của viên sống kiểu KQ-2 để. (93) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 92/275. tiến hành kiểm tra, lấy giá trị trung bình của nó làm chỉ tiêu độ bền nén, đơn vị của nó là N/viên. d. Cường độ rơi xuống của viên sống - Cường độ rơi xuống của viên sống là chỉ tiêu trọng yếu của khả năng chịu va đập của nó trong quá trình vận chuyển lớn hay nhỏ, cũng là căn cứ trong thiết kế của xưởng vê viên về số lần vận chuyển viên sống cho phép. Lấy 30 viên sống 10÷16mm, từ chỗ 0.5m rơi tự do lên tấm thép dày 5mm, đến khi viên sống xuất hiện vết nứt thì dừng, lấy giá trị trung bình của nó làm chỉ tiêu cường độ rơi xuống của viên sống, đơn vị của nó là lần/0,5m. THIẾT BỊ TẠO VIÊN - Thiết bị tạo viên có tác dụng làm tinh quặng sau khi đưa vào trong máy vê thành viên sau đó cố kết lại, là 2 khâu cơ bản lớn của sản xuất quặng vê viên, do vậy, máy vê viên là một trong những thiết bị quan trọng của xưởng vê viên. Máy vê viên làm việc tốt hay xấu, sản lượng, chất lượng cao hay thấp đều có liên quan mật thiết đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tạo viên sống và xưởng vê viên. - Đối với thiết bị máy vê viên, thông thường có những yêu cầu sau đây: kết cấu đơn giản, làm việc ổn định tin cậy; Trong lượng thiết bị nhẹ, tiêu hao điện năng ít; Tính thích ứng đối với nguyên liệu lớn, dễ thao tác và bảo dưỡng; Sản lượng cao, chất lượng tốt. - Xuất phát từ những yêu cầu kể trên, nhiều công tác nghiên cứu thử nghiệm lớn, có tác dụng thúc đẩy rất tốt đối với sự phát triển của quặng vê viên. Hiện nay trong và ngoài nước có mấy loại thiết bị máy vê viên sau đây: Máy vê viên ống tròn; Máy vê viên mâm tròn; Máy vê viên côn tròn hình mâm tròn; máy vê viên côn tròn- vắt xoán vít; và một số loại khác. - Trong mấy máy vê viên kể trên, máy vê viên ống tròn và máy vê viên mâm tròn được dùng nhiều nhất, căn cứ vào thống kê trên thế giới có khoảng trên 330 máy vê viên loại này. Tỉ lệ của các loại máy vê viên nước ngoài là: máy vê viên ống tròn 66.7%; máy vê viên mâm tròn 29%; máy vê viên côn tròn loại mâm tròn 3,6÷4,5%. Máy vê viên sử dụng ở Trung Quốc hầu như là máy vê viên mâm tròn. - Quy cách lớn nhất của máy vê viên ống tròn hiện có là Ф3,6 m x 11m, quy cách máy vê viên mâm tròn lớn nhất là Ф7,5m, sản lượng 120÷140 tấn/h. 4.6.2.. Chủng loại máy vê viên. a. Máy vê viên mâm tròn - Khoảng cuối thập niên 40 thế kỷ trước, máy vê viên mâm tròn chính thức dùng cho công nghiệp luyện kim. Do có tác dụng tự động phân loại, không cần sàng phân, vận hành tin cậy, năng lực sản xuất lớn, do vậy phát triển rất nhanh. - Máy vê viên mâm tròn (hình 4-26) là mâm tròn đáy bằng, khi làm việc quay tròn đường tâm vòng. Cấu kiện chính của nó là: Mâm tròn, dao gạt, ống cấp nước, trang bị truyền động và cơ cấu giá đỡ. Để nâng cao cường độ viên sống, phân. (94) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 93/275. loại và giúp viên sống đạt chuẩn thoát ra ngoài thuận lợi, thông thường mâm tròn được lắp nghiêng chéo, góc nghiêng thường là 45÷600.. Hình 4-26: Máy vê viên mâm tròn truyền động bánh răng.. 1- Mâm tròn; 2- Trục tâm; 3- Giá dao gạt; 4- Động cơ; 5- Hộp số; 6- Cần bulon điều chỉnh góc nghiêng; 7- Bánh răng; 8- Dao gạt; 9- Đế máy.. - Vật liệu vê viên từ máy cấp liệu cấp vào máy vê viên mâm tròn, ống tưới nước cấp nước liên tục và mâm vê viên quay khiến cho vật liệu lăn, từng bước biến thành viên sống các loại cỡ hạt. Do bản thân cỡ hạt khác biệt, dưới tác dụng của mâm tròn quay, nó vận động theo quỹ đạo khác nhau. Viên cỡ lớn ở bề mặt và biên mâm tròn. Do vậy, khi tổng lượng cấp liệu lớn hơn lượng liệu điền đầy của mâm tròn, viên sống đạt quy cách hạt to từ trong mâm tròn thoát ra. Do máy vê viên mâm tròn có đặc điểm tự phân loại, cho nên cỡ hạt sản phẩm của nó tương đối đồng đều, lượng nhỏ hơn 5mm thường không lớn hơn 3%. b. Máy vê viên ống tròn - Máy vê viên ống tròn là một loại máy vê viên được ứng dụng sớm nhất, kết cấu của nó đơn giản, vận hành tin cậy, năng lực sản xuất lớn, đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi. - Trong thân thùng của máy vê viên ống tròn có lắp dao gạt chạy ngang thành thùng, ở đoạn trước thân thùng có trang bị phun nước (tức là có thể phun vào chất kết dính dạng lỏng mà vê viên cần dùng, để tăng thêm độ bền viên sống). Tác dụng của dao gạt là gạt vật liệu dạng hạt bám dính trên thành ống, phần lớn vật liệu gạt xuống từ thành ống đã kết dính thành miếng, lăn lộn trong ống tròn, rất nhanh thành viên, tăng thêm tác dụng thành viên. Do cỡ miếng và độ ẩm của miếng liệu gạt từ thành ống xuống không đồng đều, mặc dù thời gian vê viên như nhau, nhưng đường kính hạt của viên sống không đồng đều. c. Máy vê viên côn tròn - Quá trình vê viên của máy vê viên côn tròn như hình 5-27 biểu thị. Phương thức vê viên loại này ở giữa ống tròn và mâm tròn, nguyên lý lăn tròn vê viên cũng như nhau. Tác dụng phân loại sản xuất quá trình vê viên côn tròn, chỉ thoát ra. (95) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 94/275. viên sống cỡ hạt lớn nhất, không cần sàng phân phân loại. Góc độ côn tròn, đường kính côn tròn và cả góc nghiêng mặt bằng đều có thể điều chỉnh. Khuyết điểm của máy vê viên côn tròn là khó lớn hóa được, hạn chế nâng cao năng lực sản xuất.. Hình 4-27: Máy vê viên côn tròn. 1- Hỗn hợp quặng; 2- Côn tròn tạo hạt; 3- Bệ máy; 4- Viên sống. d. Máy vê viên loại côn đôi - Máy vê viên loại côn đôi như hình 4-28 biểu thị, nó chủ yếu do 2 thân côn cố định và 3 thân côn chuyển động tạo thành. Loại máy vê viên này từng được công ty luyện kim Liên Xô cũ sử dụng, Nguyên lý vê viên là đầu tiên cho tinh quặng chứa khoảng 18% nước ép thành liệu viên và cắt thành miếng liệu, cho vào từ lỗ trên thân côn cố định, dưới tác dụng lăn tròn của thân côn chuyển động phía dưới, làm cho liệu lăn thành viên và đưa đến màng vỏ cao su viền thân côn chuyển động, sau khi quặng bột khô từ máng đưa vào dính kết, rồi từ máng vị trí hướng đường cắt thân côn đưa ra. Trên thực tế phương thức vê viên loại này là ép chế trước thành miếng sau, quá trình phức tạp, ứng dụng rất ít. 1. 2. 3. 4. 5. 8. 7. 6. Hình 4-28: Máy vê viên kiểu côn-nón quay. 1- Miệng phối liệu ẩm; 2- Côn cố định; 3- Khe ra viên; 4- Bunke tinh quặng khô; 5Thành cao su; 6- Trục quay; 7- Côn quay; 8- Viên quặng thành phẩm.. - Hiện nay, trên thế giới hầu như chỉ sử dụng máy vê viên mâm tròn, do vậy,. (96) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 95/275. quyển sách này giới thiệu chi tiết kết cấu, nguyên lý làm việc, vận hành và duy tu máy vê viên mâm tròn. 4.6.3.. Kết cấu của máy vê viên mâm tròn - Kết cấu của máy vê viên mâm tròn như hình 5-29 biểu thị, thiết bị chủ yếu của máy vê viên mâm tròn bao gồm trục chính và bánh răng truyền động, trang bị truyền động, trang bị bàn gạt, trang bị điều chỉnh góc nghiêng mâm tròn và bệ máy cấu thành.. Hình 4-29: Cấu tạo máy vê viên mâm tròn. Xem video tại : - Trang bị truyền động của máy vê viên mâm tròn do động cơ, dây cuzoa, bộ giảm tốc và bánh răng truyền động cấu thành. Sử dụng phương pháp thay đường kính buly để thực hiện thay đổi tốc độ mâm tròn. Truyền động cấp cuối của trang bị truyền động có 3 phương thức: • Truyền động bánh răng côn. • Truyền động vành răng ngoài răng thẳng (Hình 4-30). • Truyền động vành răng trong răng thẳng. Hình 4-30: Truyền động vành răng ngoài của mâm tròn.. (97) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 96/275. b. Mâm tròn - Mâm tròn là bộ phận chủ thể của máy vê viên mâm tròn, kết cấu này như hình 4-31 biểu thị. Mâm tròn do đáy mâm, vành mâm và đầu nối liên kết tạo thành. Đáy mâm, vành mâm dùng thép Q235 chế tạo. Đáy mâm yêu cầu ổn định, vành mâm yêu cầu tròn đều, để bảo đảm mâm tròn chạy ổn định, viên nhỏ dễ lăn và có quỹ đạo vê viên tốt. Trong quá trình vê viên, mâm quay tròn chịu sự va đập không ngừng của vật liệu, để kéo dài tuổi thọ sử dụng, đáy và viền mâm đều cần lót lấy tấm lót chịu mài mòn. 5. 4. 3. 2. 1. 6 7 8 Hình 4-31: Cấu tạo máy vê viên mâm tròn. 1- Vành mâm; 2-Đáy mâm; 3-Tấm lót; 4-Trang bị phun nước; 5-Trang bị bàn gạt; 6Trang bị truyền động; 7- Trang bị điều chỉnh góc nghiêng mâm tròn; 8-Bệ máy.. - Phía dưới tâm mâm tròn thiết kế nối trục liền với trục chính, chi tiết này có thể sử dụng chi tiết đúc, hàn nối với thân mâm sau khi qua gia công. - Bất kỳ sử dụng truyền động bánh răng côn hay truyền động bánh răng ngoài răng thẳng hay là truyền động bánh răng trong, thì phía dưới mâm tròn đều có lắp bánh răng truyền động. Căn cứ vào tình hình khác nhau, bánh răng truyền động có thể thông qua nối tiếp nối đến mâm hoặc lắp trực tiếp ở phía dưới đáy mâm. - Viền cao là một trong những tham số quan trọng quyết định tỷ lệ điền đầy máy vê viên mâm tròn. Có nước sử dụng lớp kép có thể điều chỉnh biên, tức nửa vành mâm dưới là cố định, nửa vành trên lắp chụp xuống vành dưới, có thể điều chỉnh lên xuống, như vậy điều chỉnh tỉ lệ điền đầy. c. Hệ thống trục chính - Hệ thống trục chính chủ yếu liên kết giữa hộp giảm tốc và mâm tròn bằng bu lông. Để điều chỉnh góc nghiêng mâm tròn, máy vê viên thiết kết vít điều chỉnh góc nghiêng, một đầu cần vít nối liền với hệ thống trục chính, đầu kia nối với bệ máy.. (98) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 97/275. - Trọng lượng của mâm tròn và vật liệu, thông qua mâm liên kết, trục chính, vòng bi trên đến bạc trục, bạc trục do do tai trục hai bên chuyền lực đến bệ máy. Do mâm tròn lắp nghiêng, vòng bi trên hoặc vòng bi dưới phải chịu lực hướng trục và tải trọng. Bôi trơn vòng bi trên, dưới của hệ thống phải được chú trọng cao độ (đặc biệt là bôi trơn vòng bi trên và khi môi trường gioăng bị kém), cần sử dụng gioăng bịt và trang bị tích dầu riêng rẽ. d. Bệ máy - Bệ máy dùng để chịu trọng lực cả mâm tròn, mặt trên nó có 2 gối đỡ, dùng để lắp tai trục của bạc trục chính, đồng thời, thiết kế bệ máy cần tính toán đến khe hở lắc của hệ thống trục chính. e. Trang bị dao gạt - Trang bị dao gạt bao gồm dao gạt mặt đáy và dao gạt thành, dùng để gạt hết vật liệu dư bám dính ở đáy và thành mâm, để cho đáy mâm duy trì độ dày lớp liệu (liệu đáy) cần thiết. Liệu đáy có độ thô nhất định giúp gia tăng ma sát giữa hạt viên và liệu đáy, để nâng cao tốc độ lớn lên của viên. Bố trí dao gạt hợp lý có hiệu quả tốt đối với nâng cao sản lượng, chất lượng viên thành phẩm. - Dao gạt lắp cố định ở ống thép phía trên mâm tròn hoặc trên giá máy, các cán của dao gạt đều vuông góc với mặt mâm. Cự ly đầu dao với mặt mâm có thể điều chính theo nhu cầu, tất cả có thể điều chỉnh theo góc nghiêng mâm tròn. - Máy vê viên mâm tròn dùng trang bị dao gạt, có các loại như loại cố định, loại lặp lại, loại chuyển hồi và loại lắc, ngoài loại cố định không có trang bị dẫn động ra, còn lại đều có trang bị dẫn động. Hiện nay chia ra như sau: • Loại cố định. ▪ Trang bị dao gạt loại cố định như hình 4-32 biểu thị. 4. 3. 2. 1. Hình 4-32: Trang bị dao gạt loại cố định. 1- Mâm tròn; 2- Giá dao; 3- Dao; 4- Cán dao. ▪ Cán dao loại này dùng bu lông cố định trên dầm ngang giá máy hàn nối. Khi mâm quay dao gạt đứng yên. Khi mâm tròn có liệu quay qua dao gạt, lớp liệu. (99) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 98/275. dư bị dao gạt đi. Kết cấu trang bị loại này đơn giản, chế tạo dễ dàng, nhưng công suất tiêu hao quá lớn. • Loại lặp lại. ▪ Trang bị dao gạt loại lặp lại như hình 4-33 biểu thị. Trang bị này là một hàng dao cố định ở trên cần kéo tấm trượt, cần kéo dưới sự dẫn động của tấm trượt chạy lặp lại trang bị dẫn hướng cố định trên giá máy, gạt liệu bám dư trên cả mặt mâm từ tâm đến cạnh mâm.. Hình 4-33: Trang bị dao gạt loại lặp lại. 1- Cán dao; 2- Đầu dao; 3- Lưỡi dao; 4- Trang bị dẫn hướng; 5- Thanh kéo • Loại chuyển hồi. ▪ Trang bị dao gạt loại chuyển hồi như hình 4-34 biểu thị, đây là trang bị dao gạt loại mới được sử dụng vài năm gần đây. Trang bị này có bộ giảm tốc động cơ dẫn động, toàn bộ trang bị được lắp trên dầm ngang giá máy, dao có 5 con được phân bố đều trên vòng mâm tròn. Trên đầu cán dao gạt có lưỡi dao hợp kim, lưỡi dao này có thể tháo ra thay thế. ▪ Do dao gạt chuyển hồi theo giá dao, trong đơn vị thời gian số lần xuất hiện của dao gạt trong các vị trí nhiều hơn nhiều so với các loại khác, khi liệu đáy chứa kết dính quá dày đã bị gạt đi, viên liệu gạt xuống không to hơn cỡ viên phôi, viên liệu tiếp tục vê viên dễ đạt được kích thước viên sống lý tưởng. ▪ Thực tiễn chứng minh, sử dụng máy vê viên mâm tròn dao gạt loại này, thành viên, cỡ hạt đều rất đồng đều, độ bền viên sống cũng cao, mặt mâm dao gạt gạt ra càng bằng phẳng, là một loại trang bị dao gạt đáng được sử dụng rộng rãi. • Loại lắc. ▪ Trang bị dao gạt loại lắc là dao gạt lắp ở điểm giữa cán dao trên cán dao hình quạt do giá treo cố định, đầu kia thông qua móc xích nối liền với thanh kéo4, thanh kéo bị cơ cấu trục khửu dẫn động chạy đi chạy lại, từ đó làm cho dao gạt không ngừng lắc. Trang bị dao gạt cố định trên giá máy, hình 4-35 là biểu thị cơ cấu này.. (100) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 99/275. Hình 4-34: Trang bị dao gạt loại chuyển hồi. 1- Bộ giảm tốc (kèm động cơ); 2- Giá dao gạt; 3- Cán dao và đầu dao.. Hình 4-35: Trang bị dao loại lắc 1- Bánh lệch tâm; 2- Dao gạt; 3- Cán dao hình quạt; 4- Thanh kéo. 4.6.4.. Nguyên lý làm việc của máy vê viên mâm tròn. a. Quá trình tạo viên của máy vê viên mâm tròn - Như đã nói trước đây, để tạo được vê viên có chất lượng tốt, yêu cầu đối với máy vê viên là có khả năng sinh ra vận động lăn, khiến vật liệu lăn động hình thành hình cầu và khiến liệu viên phát sinh một ứng lực ép nhất định, vì vậy yêu cầu phải lắp đặt mâm tròn nghiêng một góc độ nhất định, khi mâm tròn chuyển động khiến vật liệu sản sinh chuyển động lăn động hướng lên trên và hướng xuống dưới, tạo ra hạt vê viên. - Quá trình tạo viên của máy vê viên mâm tròn xem hiển thị trên hình 4-36. Khi mâm tròn quay theo chiều kim đồng hồ, nạp thêm liệu quặng hỗn hợp vào khu vực gia liệu, dưới tác dụng của lực ma sát phát sinh từ mặt đáy mâm tròn, liệu quặng được mâm tròn dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, do mâm tròn lắp đặt nghiêng, khi liệu quặng bị đẩy lên một độ cao nhất định, tức là khi trọng lượng bản thân nó lớn hơn trọng lượng lực ma sát, liệu quặng sẽ rơi xuống lăn tròn. - Trên thực tế, vật liệu nạp thêm cho mâm tròn là liệu quặng hỗn hợp không đủ ẩm, lúc này còn cần bù thêm nước vào, khi phun nước lên liệu, do tác dụng của lực ngưng tụ của nước, khiến liệu rời rất nhanh hình thành viên phôi, viên phôi có kích cỡ to nhỏ khác nhau cùng với mâm tròn chuyển động lăn hướng lên trên, hướng xuống dưới, khiến liệu rời không ngừng dính và lăn tròn thành viên có kích cỡ lớn, không ngừng ép chặt, sau đó do cửa ra liệu thoát ra ngoài.. (101) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 100/275. b. Nguyên lý phân cấp tự động của máy vê viên mâm tròn - Một trong những đặc điểm làm việc của máy vê viên mâm tròn là trong quá trình tạo viên, hạt cầu có thể tự động phân cấp do vật liệu trong mâm tròn có thể chuyển động tuỳ theo đường kính to nhỏ của từng viên có quỹ đạo chuyển động riêng. Quỹ đạo chuyển động của vật liệu hiển thị trên hình 5-33, viên dần dần to lên; cỡ hạtcàng to, thì quỹ đạo chuyển động càng gần kề với mép mâm tròn, ở phía trên mặt liệu. Ngược lại, cỡ hạt nhỏ, hoặc vật liệu không thành viên, quỹ đạo chuyển động của nó gần kề đáy mâm và cách xa mép mâm tròn. Khi cỡ hạt đạt yêu cầu, thì tự động thoát ra từ mép mâm tròn, cỡ hạt nhỏ chuyển động gần đáy mâm tròn, tiếp tục lăn động phát triển kích cỡ. Căn cứ hiệu quả tự động phân cấp để quyết định lựa chọn chính xác tham số công nghệ của máy vê viên mâm tròn và nâng cao mức cao nhất chất lượng sản phẩm của máy vê viên le. Vì vậy, phải tiến hành phân tích quy luật hoạt động của vật liệu trong máy vê viên mâm tròn.. Hình 4-36: Sơ đồ hiển thị quá trình tạo viên của máy vê viên mâm tròn. 1- Gia liệu; 2- Xả liệu. Hình 4-37: Bản vẽ hiển thị ứng suất của liệu viên trong mâm tròn. (102) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 101/275. Hình 4-38: Sơ đồ phân tích hợp lực (R1, R2) của hai viên liệu có kích thước khác nhau. - Hình 4-37 là sơ đồ phân tích ứng suất của một viên liệu khi chuyển động trong mâm tròn. Từ hình có thể thấy, có những lực tác dụng lên liệu viên là: lực li tâm (F1), trọng lực (G), lực tác dụng của mép mâm tròn đối với liệu viên (F2) và lực ma sát (F3). Trong hình, F3’ là lực cản khiến liệu viên phát sinh chuyển động dọc theo mép mâm tròn G2, mà F3 là lực cản liệu viên không phát sinh chuyển động dọc theo mép mâm tròn hướng xuống dưới G. Nhưng, khi liệu viên chuyển động đến một độ cao nhất định nào đó (như điểm A), khi liệu viên ở trạng thái cân bằng (tức thời gian ngắn trước khi liệu viên bắt đầu chuyển động hướng xuống dưới), hợp lực tác dụng trên liệu viên là 0, thì: ∑F = 0 G2 = Fs′ F2 + G1 = F1 + F2cosβ - Mà trong thời gian ngắn liệu viên mất đi trạng thái cân bằng, mâm tròn mất đi lực tác động đối với liệu viên, vì F2=0. Nên, công thức trên đổi thành: G1 = F1 + F3 cosβ - Hoặc v2 mg. sinα. cosβ = m + mg. cosα. f. cosβ R - Trong đó: • R- Bán kính mâm tròn, m; • v- Vận tốc của mâm tròn, m/phút ( v =. πRn 30. );. • f- Hệ số ma sát của mặt mâm tròn và vật liệu; • - Góc nghiêng của mâm tròn, độ;. (4 − 11). (103) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 102/275. • β- Góc dời đi của vật liệu cách vách mâm tròn, độ.. - Lược hóa ta được: Rn2 = (sinα − f. cosα). cosβ 900 - Hoặc 30. √(sinα − f. cosα). cosβ (4 − 12) √R - Dùng công thức (4-12) có thể tính ra vận
tốc của mâm tròn. n=. - Để nghiên cứu các quy luật hoạt động của liệu viên trong mâm tròn có đường kính khác nhau, giả sử có hai viên liệu có đường kính khác nhau (m1 và m2) bị nâng đến một độ cao nhất định A (hình 4-39), thì hợp lực của nó phân biệt là:. Hình 4-39: Trạng thái vận động của vật liệu trong máy vê viên mâm tròn. R′1 = m1 g(sinα − tgψ1. cosα) R′2 = m2 g(sinα − tgψ2. cosα) - Nếu lúc này m1 (104) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 103/275. F1−1 m1. ω2. r m1 = = F1−2 m2 . ω2. r m2 - Thì R′1 F1−1 (sinα − tgψ1. cosα) = × R′2 F1−2 (sinα − tgψ2. cosα) - Vì tgФ1 > tgФ2 ;. sinα−tgψ1 .cosα. < 1 nên. sinα−tgψ2 .cosα F1−1 R′1 > R2 F1−2 R′2. > R1. (4 − 13). - Từ công thức trên có thể thấy: khi đường kính, vận tốc, góc nghiêng của mâm tròn đạt đến một mức độ nhất định, góc dời đi β của liệu viên nhỏ sẽ quyết định hệ số ma sát của đáy mâm và bản thân nó (càng lớn, góc dời di β càng nhỏ, độ cao nâng lên của liệu viên nhỏ càng cao). - Như trước đây đã nói, vật liệu từ khi nạp vào mâm tròn đến khi bắt đầu thành hạt, phát triển, và trở thành liệu viên như yêu cầu, đường kính viên của nó dần dần lớn lên, tức là giai đoạn hình thành hạt khác nhau, đường kính liệu viên cũng khác nhau. Đường kính liệu viên càng lớn, thì góc ma sát Ф với đáy mâm tròn càng nhỏ, tức hệ số ma sát f càng nhỏ, mà góc dời đi β càng lớn, độ cao dâng lên của nó càng nhỏ. - Từ công thức (4-12) và (4-13) có thể rút ra kết luận như sau: dưới điều kiện góc β giống nhau, liệu viên nhỏ gần bề mặt mâm tròn rơi xuống dưới, mà liệu viên lớn vì R2 tương đối lớn mà dọc theo mặt mâm tròn lăn động xuống dưới. Ngoài ra, liệu viên có đường kính khác nhau có góc β khác nhau, đường kính viên càng lớn, góc β càng lớn, mà độ cao nâng lên càng thấp, ngược lại như thế. Do nguyên nhân nói trên, các liệu viên có đường kính khác nhau phát triển từ nhỏ đến lớn theo góc β, mà liệu viên dọc theo mặt mâm tròn lần lượt lăn xuống từ viên lớn đến viên nhỏ. Như thế, tất cả liệu viên trong mâm tròn dựa vào đường kính khác nhau có quy luật phân bố và vận động qua lại khác nhau (hình 5-39). Lúc này, liệu viên trên mặt cắt (hướng từ trên xuống dưới) và trên mặt bằng (hướng từ ngoài vào trung tâm) của mâm tròn vê viên tiến hành phân cấp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ. Chỗ vê viên có đường kính lớn nhất nằm ở bề mặt và tầng ngoài cùng, vật liệu viên nhỏ nằm ở đáy mâm tròn và tầng trong cùng. - Từ mặt chính của mâm tròn quan sát, quỹ đạo vận động của liệu viên nhỏ có dạng xoắn ốc hình nón lệch về bên trái, mỗi một vòng của đường xoắn ốc đều có thể phân thành hai phần nâng lên và rơi xuống, phần rơi xuống của nó dựa vào độ lớn nhỏ của đường kính liệu viên lần lượt rời xa mép trái của mặt mâm, mà phần nâng lên thuận theo phương vuông góc của mặt mâm tròn căn cứ theo đường kính viên lớn hay nhỏ để tiếp cận mép mâm tròn, tức là đường kính viên càng lớn càng gần kề với phần nhọn của xoắn ốc. Quy tắc vận động này khiến liệu viên tự động phân cấp, khiến máy vê viên mâm tròn chỉ loại bỏ liệu viên đạt tiêu chuẩn. Nếu có liệu viên lớn vượt mức yêu cầu sinh ra, thì viên này sẽ dọc theo liệu trong mâm tròn bị lăn vào chỗ thấp trong xoáy ốc của dòng liệu, trong. (105) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 104/275. mâm tròn tiếp tục tăng lớn, đồng thời tự xoay trong xoáy ốc liệu, không thể tự động thoát ra, lúc này cần làm vỡ nó hoặc xử lý khác. - Thực tiễn chứng minh: con đường viên phôi đi qua trong mâm vê viên/ đơn vị thời gian càng dài, viên phôi phát triển càng nhanh. Vì vậy, vận tốc và đường kính của máy vê viên mâm tròn càng lớn, càng có lợi cho việc nâng cao sản lượng của máy vê viên. Nhưng nâng cao vận tốc cần tăng lớn lực li tâm. Mà loại lực li tâm luôn có hướng ép liệu viên vào mép của mâm tròn đồng thời ngăn chặn nó chuyển động xuống dưới. Vì vậy, muốn tăng cường xu thế lăn xuống của liệu viên, cần gia tăng tương ứng góc nghiêng của mâm tròn. - Góc nghiêng của máy vê viên mâm tròn càng lớn, có thể tăng cường xu thế lăn xuống của liệu viên, đồng thời, giả sử tốc độ cuối quá lớn, tức là do năng lượng của liệu viên va đập vào vách mâm tròn gia tăng vượt quá cường độ của liệu viên, liệu viên sẽ bị va đập vỡ vụn. Lúc này sản lượng của máy vê viên không những không thể nâng cao, mà ngược lại sẽ bị hạ thấp. Vì vậy, góc nghiêng của mâm tròn không thể gia tăng tùy ý. - Gia tăng đường kính mâm tròn, từ đây có thể thấy, khoảng cách hành trình đầu tiên của liệu viên cũng gia tăng. Vì vậy, cùng với sự gia tăng của đường kính mâm tròn, góc nghiêng của nó cũng cần giảm thiểu tương ứng. - Căn cứ quan hệ chuyển đổi năng lượng, có thể tìm ra quan hệ tốc độ cuối của liệu viên và đường kính mâm tròn, góc nghiêng mâm tròn: • Gọi khoảng cách di chuyển của liệu viên trong mâm tròn là D (di chuyển lớn. nhất là đường kính mâm tròn) thì công di chuyển liệu viên A là: A = mg(sinα − f. cosα)D. (4 − 14). • Liệu viên do phần trên lăn xuống phần dưới và va chạm với mép mâm tròn,. đồng thời công chuyển hóa thành công năng liệu viên (giả sử tốc độ ban đầu của liệu viên là 0).Cho nên: mv 2 = mg(sinα − f. cosα)D 2 v = √2gD(sinα − f. cosα). (4 − 15). • Để đường kính trong máy vê viên mâm tròn khác nhau đạt được lượng phụ tải. động lực tương đồng, cần bảo đảm tốc độ cuối của viên bằng nhau, vì vậy: D1 (sinα1 − f. cosα1) (4 − 16) sinα2 − f. cosα2 = D2 • Giả sử đã biết góc nghiêng thích hợp với đường kính của một máy vê viên mâm. tròn nào đó, căn cứ công thức (4-16) có thể tìm ra góc nghiêng thích hợp với đường kính của một máy vê viên mâm tròn khác. Góc nghiêng này có thể duy trì liệu viên trong hai máy vê viên có đường kính khác nhau, cũng có lượng phụ tải trọng lực tương đồng. • Từ công thức (4-12) có thể đạt được:. (106) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. (. n1 2 D2 (sinα1 − f. cosα1 ) ) = × n2 D1 (sinα2 − f. cosα2 ). Trang. 105/275. (4 − 17). • Từ công thức (4-15) có thể đạt được:. D2 (sinα1 − f. cosα1 ) = D1 (sinα2 − f. cosα2 ). (4 − 18). • Nên. n1 2 D2 2 ( ) =( ) n2 D1. hoặc. n1 D2 = n2 D1. (4 − 19). - Từ công thức (4-19) có thể thấy được, đường kính mâm tròn khác nhau tỷ lệ nghịch với vận tốc của nó. - Cần chỉ ra, phân tích quá trình vê viên mâm tròn nói trên, là tiến hành trong tình hình lý tưởng, mà trong quá trình sản xuất thực tế, liệu viên vận động trong mâm phức tạp hơn nhiều so với những phân tích trên. Vì vậy, lợi dụng công thức nói trên xác định ra tham số, sau đó thông qua thực tế sản xuất để kiểm tra và điều chỉnh. 4.6.5.. Tham số của máy vê viên mâm tròn. a. Đường kính mâm tròn - Để sản xuất liệu viên đạt tiêu chuẩn, tham số của máy vê viên mâm tròn, như vận tốc mâm tròn, độ cao vành mâm tròn, tỷ lệ điền đầy và thời gian lưu dừng vật liệu,…, đều cần căn cứ quy cách mâm tròn khác nhau để định, đường kính mâm tròn là tham số chủ yếu nhất của máy vê viên mâm tròn. - Đường kinh mâm tròn của máy vê viên mâm tròn, quyết định diện tích lớn nhỏ của mâm tròn. Diện tích của nó không ảnh hưởng đến chất lượng tạo viên, nhưng sản lượng của máy vê viên lại có ý nghĩa tính quyết định. Căn cứ phân tích đặc tính vận động của máy vê viên mâm tròn, sản lượng của nó tỷ lệ thuận với đường kính mâm tròn hoặc diện tích mâm tròn. Bảng 4-3: Tham số cơ bản của máy vê viên mâm tròn Đường Độ cao mép H(mm) Vận tốc Góc Khả năng sản xuất (t/h) Số hiệu kính D làm nghiêng Luyện kirn Gốm sứ Kiến trúc Kiến trúc Luyện kirn (mm) việc(r/phut) (0) QP-20 2000 400 15 40÷55 7,2 3÷4,5 QP-25 2500 500 12,5 40÷55 11 4,9÷7, 5 QP-28 2800 400 500 11,8 40÷55 14 6,5÷9,5 QP-32 3200 450 650 11,0 40÷55 18,5 8,0÷12 QP-35 3500 450 500 650 10,5 40÷55 22 9,5÷14,5 QP-40 4000 500 600 800 8,6÷11 40÷55 29 9,5÷14,5 QP-45 4500 500 650 800 8,1÷10 40÷55 36,5 16-24 QP-50 5000 600 700 6, 8÷82 40÷ 55 45 20- 30 QP-60 6000 600 6,2÷7,6 40÷55 64,8 29÷43 QP-65 6500 600 5,5÷6, 9 40÷55 44,3÷66,4. - Đường kính lớn nhỏ của mâm tròn, chủ yếu căn cứ quy mô vê viên lớn nhỏ mà. (107) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 106/275. định. Quy tắc hệ đường kính mâm tròn của máy vê viên theo quy định của Trung Quốc có 10 loại 2000, 2500, 2800, 3200, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000mm. Đường kính mâm tròn châu Âu có khi đạt 7500mm. Bảng 4-3 liệt kê tham số kỹ thuật của máy vê viên mâm tròn Trung Quốc thường sử dụng, bảng 4-4 là tham số kỹ thuật của máy vê viên mâm tròn của châu Âu. Bảng 4-4: Tham số kỹ thuật của máy vê viên mâm tròn châu Âu thường sử dụng. Đường kính Diện tích Độ cao mép Vận tốc Góc nghiêng mâm tròn mâm tròn mâm tròn mâm tròn mâm tròn (0) (mm) m2 (mm) (r/phut). Năng suất sản xuất t/h t/(h.m2). 5000. 20. 550/600. 6,5/7,5. 45÷ 48. 40÷60 2÷3. 5500. 23,5. 550/600. 6,5/7,5. 45÷ 48. 50÷70 2,1÷3. 6000. 28. 550/600. 6/7. 45÷ 48. 60÷90 2,1÷3,2. 7000. 38. 600/700. 6/7. 45÷ 48. 90÷120 2,4÷3,1. 7500. 44. 600/800. 6/7. 45÷ 48. 90÷140 2,1÷3,2. b. Độ cao mép mâm tròn - Độ cao mép mâm tròn có liên quan với góc nghiêng mâm tròn và đường kính mâm tròn, độ lớn nhỏ của nó trực tiếp ảnh hưởng đến tỷ lệ điền đầy dung tích của máy vê viên. Góc nghiêng càng nhỏ, độ cao mép mâm càng lớn, thì tỷ lệ điền đầy càng lớn. Nhưng tỷ lệ điền đầy quá lớn, một phần liệu bột không thể hình thành vận động lăn động, năng suất sản xuất của máy vê viên ngược lại bị hạ thấp, nên độ cao mép mâm có giới hạn nhất định. - Khi góc nghiêng và đường kính mâm tròn đều không thay đổi, độ cao mép mâm có liên quan đến tính chất của nguyên liệu. Nếu cỡ hạt của vật liệu to, độ dính kém thì mâm tròn phải lấy cao hơn; ngược lại có thể lấy thấp hơn. - Bhrany đề xuất công thức: h=C×D. (4 − 20). - Trong đó: • h- độ cao mép mâm tròn, m; • D- đường kính mâm tròn, m; • C- hằng số.. - Pietsch và Bombled cho rằng hằng số C này là 0,2. Klatt thì cho rằng hằng số 0,2 chỉ dùng cho mâm tròn có đường kính dưới 4m. Khi đường kính lớn hơn, hằng số này phải dần dần giảm bớt. - Công ty Lurgi đưa ra công thức tính độ cao mép mâm tròn: h = 0,07D + 0,217. (4 − 21). - Công thức này tính toán độ cao mép của mâm tròn có đường kính lớn tương đối. (108) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 107/275. thích hợp, đối với mâm tròn đường kính nhỏ, giá trị độ cao mép mâm tròn tính ra từ công thức này có sai lệch lớn. - Thông thường, máy vê viên có đường kính 500mm, α=45 o÷47o, độ cao mép mâm là 600÷650mm, máy vê viên có đường kính 1000mm, α =45o, độ cao mép mâm là 180mm;. Độ cao mép và đường kính mâm tròn khoảng 1000÷5500mm, có thể dùng phương pháp Bhrany để tính, mâm tròn lớn hơn 5500mm, nên sử dụng công thức tính toán của công ty Lurgi. c. Góc nghiêng của mâm tròn - Góc nghiêng của mâm tròn có liên quan đến vận tốc mâm tròn và tính chất của vật liệu. Vật liệu khác nhau, góc đống tự nhiên của nó cũng khác nhau, mâm tròn dùng vật liệu khác nhau, góc nghiêng của nó phải lớn hơn góc đống tự nhiên của vật liệu. Nếu không vật liệu sẽ hình thành một tầng liệu bột nằm im tương đối so với mâm tròn, lúc này chỉ có thể lợi dụng lưỡi dao cưỡng bức vật liệu rơi xuống và lăn thành hạt, sau khi thành hạt góc nghỉ tự nhiên giảm thiểu. Nếu không thì không có cách nào tiến hành vê viên. - Mâm tròn có tốc độ cao, góc nghiêng của nó có thể lấy giá trị lớn và ngược lại. Góc nghiêng quá lớn, thì vật liệu giảm thiểu áp lực với đáy mâm, hạ thấp độ nâng cao của vật liệu, bề mặt mâm không được lợi dụng đầy đủ, khiến sản lượng của máy vê viên mâm tròn bị hạ thấp. Góc nghiêng lớn hay nhỏ dựa vào kinh nghiệm để xác định, thường là 40÷50 o. Đối với một số vật liệu, dưới vận tốc nào đó, góc nghiêng cũng có thể đạt đến 60 o. d. Vận tốc của mâm tròn - Trong quá trình vê viên, để sản xuất ra quặng vê viên đạt tiêu chuẩn, phải khiến vật liệu hạt nhỏ ở trạng thái lăn động, vì vậy, máy vê viên mâm tròn phải có một vận tốc làm việc thích hợp. Nếu vận tốc quá thấp, vật liệu dễ dàng lưu giữ ở một vị trí tương đối tĩnh, không phát sinh lăn động; vận tốc quá cao, thì vật liệu bị đẩy lên trên, mà do tác dụng của lực li tâm, vật liệu dính trên mép mâm tròn, không tiếp tục rời khỏi mép mâm, cũng không thể sản sinh lăn động tương đối. - Khi trọng lực của vật liệu đúng lúc bị lực li tâm trên vật liệu tác động nên cân bằng, tức là khi bề mặt làm việc của mâm tròn kèm vật liệu đồng thời chuyển động đến góc dời đi β của vật liệu bằng 0, lúc này vận tốc mâm tròn gọi là vận tốc giới hạn. Vận tốc giới hạn có thể dùng công thức sau để tính. n = ψ. ngiới hạn ; ngiới hạn =. 42.4f ′ √D. √sinα − sinΦ. (4 − 22). - Trong đó: • N -Vận tốc làm việc; • Ψ -Vận tốc riêng (lấy 0.6÷0.75); • ngiới hạn -Vận tốc riêng; • f’ -Chỉ số tính dẻo vật liệu (0.6÷1, chênh lệch tính dẻo lấy giá trị cao, tính dẻo. lấy giá trị thấp);. (109) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 108/275. • Ф -Góc nghỉ của vật liệu; • D -đường kính máy vê viên; • α - góc nghiêng của máy vê viên.. - Để đảm bảo chất lượng sản xuất quặng vê viên, vận tốc làm việc thích hợp phải bằng 55÷60% vận tốc giới hạn. Cũng có người đưa ra công thức tính toán vận tốc làm việc thích hợp của mâm tròn: n=. 22,5. (4 − 23) √D - Ký hiệu trong công thức giống công thức (4-22). e. Tỷ lệ điền đầy - Tỷ lệ điền đầy của máy vê viên mâm tròn quyết định góc nghiêng, độ cao mép và đường kính của mâm tròn. Trong phạm vi nhất định, tỷ lệ điền đầy càng lớn, sản lượng càng cao, độ cứng của liệu viên cũng càng lớn. Nhưng tỷ lệ điền đầy quá lớn, liệu viên không thể dựa vào cỡ hạt để phân cấp, ngược lại hạ thấp năng suất sản xuất. - Dựa vào kinh nghiệm, tỷ lệ điền đầy thường lấy 8÷18% là thích hợp. f. Thời gian vê viên - Thời gian từ khi vật liệu tiến vào mâm tròn hình thành liệu viên đạt tiêu chuẩn gọi là thời gian vê viên. Thời gian vê viên có liên quan đến yêu cầu chất lượng và cỡ hạt của quặng vê viên sống, thời gian ngắn hay dài có thể điều chỉnh góc nghiêng và vận tốc của mâm tròn để khống chế. Thông thường, thời gian vê viên là 6÷8mim. 4.6.6.. Tính toán năng suất của máy vê viên mâm tròn - Do sản lượng của máy vê viên mâm tròn ngoài liên quan đến tham số công nghệ, kết cấu máy vê viên mâm tròn, còn liên quan mật thiết đến các nhân tố như: đặc tính hình thành hạt của vật liệu vê viên, cỡ hạt cấu thành, độ ẩm, nhiệt độ của vật liệu trước khi vê viên với trình độ thao tác và quá trình sản xuất có bình thường không,…Vì từ trước đến nay, vẫn không có một công thức tính toán năng suất sản xuất bao hàm tất cả các nhân tố ảnh hưởng đồng thời có thể sử dụng thích hợp trong các điều kiện khác nhau. Nhưng, qua kinh nghiệm thực tế có rất nhiều công thức tính toán, dưới đây liệt kê ra một số công thức để tham khảo: • Công thức của viện khoa học hóa chất Nam Kinh. Q=0.34D3. (4-24). • Công thức của Equator Rof E. H:. Q=0.34D4. (4-25). • Công thức của Klatt F:. Q = 1,5K c D2. (4 − 26). (110) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Kc =. Trang. 109/275. Dc γc . Vc. • Công thức của viện thiết kế xi măng Bắc Kinh:. Q=1,2D2,3. (4-27). • Công thức của nhà máy cơ giới Triều Dương giới thiệu:. Q= 1,15KcD2,33. (4-28). • Trong các công thức trên:. ▪ Kc -Hệ số vê viên; ▪ D - Đường kính mâm tròn (m); ▪ γ - Mật độ chất đống của vật liệu (kg/m3); ▪ Dc - Độ tơi xốp của quặng vê viên sống; ▪ γ c - Mật độ thực tế của viên sống (kg/m3); ▪ Vc - Thể tích của viên sống. • Liên quan đến giá trị Kc có thể tham khảo số liệu dưới bảng sau (bảng 4-5) Bảng 4-5: Giá trị Kc. Tên vật liệu Bột liệu xi măng sống Bột quặng sắt Bột quặng nhôm. Kc Tên vật liệu 0,85÷1,20 Bột quặng Mô lip đen 0,4÷0,5 Bột quặng kẽm 0,5÷0,6 Bột quặng va-na-đi-um. Kc 0,6÷0,65 0,6÷0,7 ÷0,85. - Năng suất sản xuất lý thuyết của máy vê viên mâm tròn có thể dựa vào công thức (4-27) hoặc công thức (4-28) để tiến hành tính toán πD2 Hϕγ Q= 4t. (4 − 29). - Hoặc Q=. 1 πD2 q 4. (4 − 30). - Trong đó: • Q -Năng suất của máy vê viên mâm tròn, t/h; • D - Đường kính mâm tròn, m; • γ -Mật độ chất đống của vật liệu, t/m3, thường lấy 1.3÷1.8; • Ф - Tỷ lệ điền đầy, %, thường là 8÷18; • T - Thời gian vê viên, h, thường là 0.1÷0.13; • q -Năng suất của mâm tròn/đơn vị diện tích, t/(m2.h), thường là 2.0÷3.0 4.6.7.. Tính toán công suất khởi động của máy vê viên mâm tròn - Công suất khởi động của máy vê viên mâm tròn do 3 phần cấu thành gồm: công. (111) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 110/275. suất hữu hiệu N1, công suất không tải N2, và công suất gạt liệu N3. a. Công suất hữu hiệu N1 - Công suất hữu hiệu chính là tất cả các công suất tiêu hao dùng để nâng cao vật liệu của mâm tròn. Khi máy vê viên mâm tròn hoạt động, cơ bản là vận chuyển tải nghiêng, mà vật liệu ở khu vực tạo viên phân bố nhiều nhất. Trong quá trình sản xuất thường kèm khởi động phụ tải. Phải căn cứ tình hình bất lợi nhất để tính toán công suất hữu hiệu. - Giả sử toàn bộ trọng lượng của vật liệu tập trung đến một điểm, mà lại ở mép mâm, như hiển thị trên hình 4-40.. Hình 4-40: Sơ đồ phân tích ứng suất của mâm tròn. - G là tổng trọng lượng của vật liệu trong mâm, do phân tích lực, G là phân lực phương hướng tốc độ đường chuyển hồi của mâm tròn, công suất tiêu hao khi mâm tròn dẫn động vật liệu chuyển động là: G2′′ v N1 = 1000. (4 − 31). - Trong đó: • N1-- Công suất hữu hiệu, kW; • v--Tốc độ đường cắt của mâm tròn, m/s; v =. πDn 60. • G2’’--Lực cản của theo phương hướng tốc độ đường cắt của mâm tròn. N. G2′′. = Gsinαsinβ. • D -Đường kính mâm tròn, m; • H -Độ cao mép mâm tròn, m; • γ -Tỷ trọng đống của vật liệu, t/m3; • Ф - Tỷ lệ điền đầy, %; • α - Góc nghiêng của mâm tròn, (o);. πD2 G= Hγϕg 4. (112) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 111/275. • β -Góc dời đi của vật liệu, (o); • n -Vận tốc mâm tròn, r/phút; • g -Gia tốc của trọng lực, m/s2.. - Lấy G2’’, v thay vào công thức 4-31 ta được: N1=4.03 x-4HD3Ф nsin. (4-32). - Khi trọng tâm ở điểm B, lực lớn nhất, nên mô men lực khởi động phải lớn nhất, lấy điểm này làm trọng điểm tính toán công suất. Lúc này, β=90o, thì sinβ=1, thay vào trên ta có: N1=4.03 x-4HD3Ф nsin. (4-33). b. Công suất không tải N2 - Công suất không tải là khi mâm tròn khởi động không tải, công suất tiêu hao do khắc phục tình trạng ma sát trên vòng bi của trục chính mâm tròn. Tính toán nó giống như quy tắc tính toán thông thường. c. Công suất gạt liệu - Khi dao gạt liệu tạo thành lực cản đối với mâm tròn, công suất tiêu hao để khắc phục lực cản này. Độ lớn nhỏ của lực cản gạt liệu có liên quan đến hình thức của dao gạt. Đối với dao gạt kiểu cố định, do độ rộng của lưỡi dao tương đối lớn, công suất tiêu hao cũng lớn tương ứng. Kinh nghiệm cho thấy, ở điều kiện giống nhau, công suất vận chuyển của mâm tròn lắp dao gạt cao gấp 1.5 lần công suất vận chuyển mâm tròn chưa lắp dao gạt, mà công suất tiêu hao của dao gạt kiểu xoay tương đối nhỏ. Vì vậy, tính công suất tiêu hao khi lắp đặt dao gạt, có thể dùng hệ số K để giải quyết, dựa vào kinh nghiệm, K=1.1÷1.5, khi sử dụng dao gạt kiểu cố định lấy giới hạn cao, khi sử dụng dao gạt kiểu xoay lấy giới hạn thấp. - Tóm lại, tổng công suất tiêu hao khi máy vê viên mâm tròn làm việc là: N=K(N1+N2). (4-34). - Nếu tổng công suất của thiết bị truyền động là η, thì công suất động cơ điện phải là: N ND = (4 − 35) η 4.6.8.. Bảo trì bảo dưỡng và sử dụng máy vê viên mâm tròn. a. Vấn đề tồn tại khi sử dụng - Trong quá trình sử dụng vê viên quặng sắt cho máy vê viên mâm tròn, tồn tại những vấn đề dưới đây: • Tỷ lệ lợi dụng hữu hiệu diện tích mâm tròn thấp; • Tấm thép đáy mâm bị ma sát hao mòn nhanh; • Đáy mâm dính liệu nghiêm trọng, dao gạt bị ma sát hao mòn nhanh.. (113) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 112/275. - Hình 4-41a là thời kỳ cuối của những năm 50 của Trung Quốc, kết cấu mặt mâm và vật liệu vận động của máy vê viên mâm tròn khi sử dụng quặng sắt vê viên hiển thị như hình trên. Đáy mâm dùng tấm thép 8mm tạo thành, dao gạt phải lắp đặt ở tâm vuông góc của hình tròn. Từ trong hình có thể thấy, lúc này tỷ lệ lợi dụng hữu hiệu của mặt mâm tròn rất thấp, thông thường không lớn hơn 40%. - Năm 1959, trên cơ sở nâng cao chuyển động của mâm tròn ở xưởng chính thiêu kết Yên Cương, sử dụng phương pháp phân dòng bằng nhiều dao gạt (như hình 4-41b) khiến tỷ lệ lợi dụng diện tích hữu hiệu của mâm vê viên được nâng cao rõ rệt, năng suất sản xuất/đơn vị diện tích của mâm vê viên từ dưới 1 tấn/m2 nâng cao đến 1,25 tấn/m2.. Hình 4-41: Hình vẽ hiển thị vật liệu động và dao gạt của mâm tròn. 1- là vị trí dao gạt. - Dao gạt do bản thể dao gạt và giá dao gạt cấu thành, dao gạt là một tấm thép đứng hình chữ nhật, giống lưỡi dao, có thể khiến liệu dính của đáy mâm tròn dính rất dày, lưỡi dao còn có tác dụng khơi thông dòng liệu viên lăn động trên bề mặt mâm tròn, nó có thể khiến liệu viên trong mâm tròn phân bố hợp lý, một mâm tròn có thể lắp phối một dao gạt, cũng có thể lắp phối 2÷3 dao gạt dự phòng, dao gạt cố định trên giá dao gạt, không tiếp xúc trực tiếp với đáy mâm. Khi mâm tròn chuyển động, lưỡi dao bất động, dòng liệu viên bị dao gạt trên vị trí khác nhau phân khai, thúc đẩy viên phôi nhanh chóng phát triển. Ngoài ra, gần đây một máy vê viên mâm tròn nhập từ nước ngoài về đã lắp đặt một cụm dao gạt xoay hình tròn có nhiều răng cưa, dao gạt này là do động cơ điện động và thiết bị truyền động dẫn động khiến một cụm cánh quạt trên mặt mâm vê viên chuyển động quay, có tác dụng gạt liệu, dẫn dòng, làm xốp. Lực ma sát của dao gạt khi xoay rất nhỏ, ma sát đầu lưỡi dao thấp, có thể tạo ra vật liệu thô mà bằng phẳng ở đáy mâm, cải thiện tính năng vê viên của đáy mâm, giảm thiểu dao gạt làm nhiễu quá trình hoạt động vê viên của vật liệu, nâng cao hệ số lợi dụng của mặt mâm. Dao gạt cố định trên giá dao gạt, giá dao gạt đặt trên bệ đáy. - Căn cứ kinh nghiệm về lắp đặt dao gạt của các xưởng vê viên, dao gạt của máy vê viên mâm tròn lắp đặt cần đáp ứng đủ các yêu cầu dưới đây:. (114) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 113/275. • Tất cả dao gạt phối lắp, cần có lợi cho việc gia tăng lợi dụng hữu hiệu diện. tích làm việc của mâm tròn; có lợi cho liệu viên trong mâm tròn phân bố hợp lý. Ngoài ra, đối với máy vê viên mâm tròn chuyển động ngược chiều kim đồng hồ, dao gạt phải hết sức tránh phối lắp trên góc vuông 1. Nhưng, khi tốc độ hình thành viên phôi vượt quá tốc độ phát triển của viên phôi, có thể ở góc vuông 1 tăng thêm một tấm dao gạt phụ trợ (như hình 4-40), cưỡng chế một phần viên phôi tương đối lớn gia tăng tốc độ lăn động, và thông qua dao gạt gạt viên phôi tương đối nhỏ phía dưới xuống dưới. Cần chú ý, cưỡng chế dao gạt (dao gạt phân dòng khác cũng giống vậy) phải tiến hành dẫn dòng theo hướng chuyển động của dòng liệu viên, tránh để dao gạt gặp đường vuông góc của dòng liệu viên khiến viên phôi ép lẫn nhau thành liệu cục. 45 o. 50 1. 100. 130. 2. 3. Hình 4-42: Bản vẽ hiển thị kết dính liệu đáy mâm tròn. 1- Thành đĩa; 2- Tầng liệu chết; 3- Dao gạt • Cần hết sức giảm thiểu số lượng dao gạt, chỗ mặt hình tròn của dao gạt phải. không trùng lặp lẫn nhau, để dễ dàng giảm thiểu lực cản hình thành của dao gạt đối với máy vê viên và hao mòn ma sát của mặt mâm vê viên. • Dao gạt cần thông qua tâm tròn, tránh để tích liệu trong mâm tròn; xung quanh. dao gạt phải loại bỏ toàn bộ liệu dính xung quanh, để duy trì dung tích hữu hiệu lớn nhất của mâm tròn. - Máy vê viên mâm tròn khi sử dụng tấm thép trơn nhẵn làm mâm đáy, cường độ liệu viên bình thường đều tương đối cao, vấn đề ma sát giữa dao gạt và liệu dính trên mâm đáy rất nhỏ. Chỗ cần chú ý là mâm đáy trơn nhẵn ma sát nghiêm trọng. Thực tiễn sản xuất chứng minh: mâm đáy do tấm thép dày 22mm tạo thành chỉ có thể sử dụng 3 tháng thì mòn. Vì lượng tiêu hao vật liệu thép của máy vê viên sử dụng mâm đáy trơn nhẵn tương đối lớn, công việc bảo trì cũng lớn. Nên ở Trung Quốc đại đa số máy vê viên mâm tròn của xưởng vê viên quặng sắt từ trước đến nay đều thay đổi lắp đặt tấm lưới dạng vảy cá trên tấm thép hoặc hàn nối ống thép nhỏ (ở trên mặt mâm có dạng giống như mạng nhện), hoặc lát gạch. (115) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 114/275. gốm, tấm đệm cao su. - Khi mâm tròn có lắp đặt tấm lưới dạng vảy cá, hàn ống thép nhỏ hoặc lót tấm đệm cao su làm việc, sẽ khiến liệu viên chèn vào trong lỗ hổng, và cơ bản hình thành một tầng bảo vệ (còn gọi là liệu đáy). Thực tế chứng minh, biện pháp này là biện pháp hữu hiệu nhất để bảo vệ mâm đáy, một tầng liệu đáy không dày có lợi cho quá trình gia tăng tốc độ vê viên. Nhưng, sử dụng phương pháp này lại khiến mâm tròn bị dính liệu nghiêm trọng và gia tăng ma sát với dao gạt. Vì liệu đáy dưới tác động lăn động liên tục của vê viên, thay đổi càng ngày càng dày đặc, độ ẩm bề mặt liệu đáy cũng tăng cao tương ứng, nên liệu xốp rất dễ dính liền vào mặt trên của nó, khiến liệu đáy dày lên. Cùng với liệu đáy từ từ dày lên, phụ tải và tiêu hao điện năng của mâm vê viên cũng dần gia tăng. - Dựa theo giả thiết thông thường, sau khi khống chế tốt khoảng cách giữa đáy mâm và dao gạt, liệu dính dư ra phải được gạt rơi xuống. Nhưng trên thực tế lại không hoàn toàn như thế. Dao gạt thông thường có thể gạt phần lớn liệu dính xuống dưới, nhưng còn một phần liệu dính do mâm tròn chuyển động xoay và do góc hình thành giữa mâm đáy với mâm gạt (tiêu hao do ma sát của dao gạt luôn hướng theo mặt này của dòng liệu ăn mòn rất nhanh) ăn khớp với nhau (dao gạt bị ma sát ăn mòn càng nghiêm trọng, liệu dính vào càng nhiều). Lúc này, liệu đáy sẽ bị ép chặt. Cùng với sự gia tăng độ dày và ép chặt ngược lại của liệu đáy, phụ tải và tiêu hao điện năng của mâm vê viên càng lớn, dao gạt bị hao mòn ma sát càng nhanh. Dựa vào tư liệu của xưởng thiêu kết Vũ Cương, dao gạt cường độ cao dày 40mm chỉ có thể sử dụng khoảng nửa tháng. - Từ hình 4-40 và bảng 4-6 không khó để thấy, tình hình dính liệu của đáy mâm là tương đối nghiêm trọng, do đó chất lượng sản phẩm giảm rõ rệt, tốc độ tiêu hao điện năng tăng cao. - Để giải quyết vấn đề này đa số các nước có xu thế sử dụng thiết bị dao gạt di động, như Nhật Bản, Liên Xô, Mỹ và Trung Quốc…dao gạt di động có lắp thiết bị truyền động và động cơ điện chuyên dụng để bảo đảm dao gạt luôn di chuyển đều đặn dọc theo một khe nhất định (di chuyển bằng hoặc di chuyển theo hình cong). Hành trình lớn nhất của dao gạt mâm đáy là bán kính mâm tròn. Để dọn sạch xung quanh mâm tròn, có nơi còn thiết kế dao gạt di động dọn sạch liệu xung quanh chuyên dụng. Như thế dễ dàng khiến tổng thể bề mặt làm việc của mâm tròn luôn ở trạng thái lý tưởng nhất, điều này đối với việc bảo đảm chất lượng sản phẩm của mâm tròn rất quan trọng. Ngoài ra, do bản thân dao gạt di động rất ngắn nhỏ, tức là sử dụng vật liệu có chất lượng tương đối cao, lượng tiêu hao cũng có giới hạn. Lực ma sát giữa dao gạt di động và mâm đáy của mâm vê viên nhỏ hơn rất nhiều so với dao gạt cố định, hơn nữa nó không liên tục ép vật liệu vê viên thành tầng liệu chết, nên dao gạt di động còn có thể hạ thấp tiêu hao công suất của mâm tròn vê viên.. Trạng thái liệu đáy. Đường kính mâm vê viên. Bảng 4-6: Chỉ tiêu làm việc trước và sau khi dọn dẹp Độ Thời Năng Cường độ vê Dòng Công Góc Vận tốc Tỷ lệ viên cao gian suất sản điện suất nghiên (vòng/ chèn mép vê xuất Chống Rơi làm động g (0) phút) (%) mâm viên (máy/h ép xuống việc cơ. (116) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. (mm) (mm) Trước khi dọn ~550 400 dẹp. (phút). ). 47. 6. 6,3 4÷5. 25. Sau khi dọn 5500 600 47 dẹp. 6. 15. 28. 0. 11. Trang. 115/275. (lần). (A). điện (kW). 2,5 3,6. 90. 75. 5,35 60. 75. (kg). 5. • * Khi dọn dẹp đáy mâm, tổng cộng dọn ra 7,3 tấn ở tầng liệu chết, chiếm. khoảng 17% tổng dung tích của mâm tròn. 4.6.9.. Thao tác máy vê viên mâm tròn - Thao tác chủ yếu của máy vê viên mâm tròn là chỉ phương pháp gia liệu, thêm nước vào và điều chỉnh độ cao mép mâm, góc nghiêng, tốc độ của mâm tròn khi vê viên. Trên thực tế, đối với đại đa số xưởng vê viên, do tất cả nguyên liệu sử dụng và công nghệ và thiết tương đối ổn định, nên vận tốc, góc nghiêng và độ cao mép mâm của mâm tròn thường ít biến động. Do đó, thao tác chủ yếu sử dụng thường ngày để vê viên là khống chế tốt thêm nước vào và gia liệu.. a. Nước và phương thức thêm nước vào - Bất kỳ một loại vật liệu vê viên vào, đều có một hàm lượng nước để vê viên thích hợp nhất. Khi hàm lượng nước của vật liệu vê viên đạt đến giá trị thích hợp, chất lượng sản phẩm quặng vê viên sống sẽ tương đối lý tưởng. Nhưng khi cách thêm nước vào không thích hợp, chất lượng sản phẩm quặng vê viên sống vẫn có chênh lệch. Thông thường có 3 cách thêm nước vào: • Trước khi vê viên cần phun nước vào vật liệu vê viên để hàm lượng nước của. nó đạt được giá trị thích hợp nhất. • Nếu một phần vật liệu vê viên quá ướt, khi vê viên nên tiếp tục nạp thêm một. phần liệu khô, khiến hàm lượng nước trong tổng thể liệu viên vẫn đạt được giá trị thích hợp, • Trước khi vật liệu vê viên cấp vào mâm vê viên, hàm lượng nước của nó thấp. hơn giá trị thích hợp, thì không đủ để nạp thêm vào trong mâm vê viên. - Ưu điểm của phương pháp đầu tiên là: viên phát triển dễ dàng, sản phẩm của mâm tròn có cỡ hạt đều đặn. Mà khuyết điểm của nó là tốc độ phát triển của viên phôi tương đối chậm, về mặt công nghệ cũng khó khống chế chính xác. - Đối với bột quặng cỡ hạt to khi sử dụng máy vê viên hình nón kiểu đứng vê viên, có thể sử dụng phương thức hai là: ép chặt hoặc vê viên. Nhưng đối với tinh quặng nhỏ, khi dùng máy vê viên mâm tròn, phương pháp này không thích hợp. Vì tinh quặng nhỏ quá ướt sẽ hoàn toàn mất tính tơi xốp, khiến quá trình vê viên khó tiến hành. Ngoài ra, chuẩn bị hai loại nguyên liệu cũng khiến lưu trình phức tạp. - Phương pháp thứ 3 là thường sử dụng nhất trong sản xuất trước đây. Phương pháp này có thể gia tăng tốc độ hình thành và phát triển của viên phôi, có thể khống chế chính xác kích thước và hàm lượng nước thích hợp của quặng vê viên. (117) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 116/275. sống. Ngoài ra, còn có thể căn cứ tình hình liệu đến và tình hình mâm tròn điều chỉnh linh hoạt hàm lượng nước bù thêm vào và địa điểm thêm nước vào để cường hóa quá trình vê viên. 1. 1. 2. 2 B. A. 2. 1. 2 1. C Hình 4-43: Hiệu quả vê viên của các phương pháp gia liệu thêm nước vào khác nhau.. A- Chủ yếu đạt được liệu viên lớn (10-30mm); B- Chủ yếu đạt được liệu viên cỡ trung (5-10mm); C- Tạo hạt (1-5mm); 1- Thêm nước vào; 2- Gia liệu.. - Nước nạp thêm cho máy vê viên mâm tròn thường có hai loại: nước dạng giọt và nước dạng sương. Thêm nước dạng giọt mới trên vật liệu, nước dạng sương tức là phun nước ở bề mặt viên phôi phát triển. Thực tế chứng minh: trong máy vê viên mâm tròn nhờ gia liệu và thêm nước vào với mức độ khác nhau, có thể đạt được liệu viên có cỡ hạt khác nhau (xem hình 4-41). - Trước khi vật liệu nạp vào máy vê viên, cần khống chế hàm lượng nước ở giá trị thích hợp để vê viên, trong quá trình vê viên tiếp tục nạp thêm một lượng. (118) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 117/275. nước nhỏ. Phương pháp thêm nước vào phải sử dụng như sau: nhỏ nước tạo viên phôi, phun nước để viên phôi phát triển, khu vực không thêm nước vào phải lăn động liên tục. Nếu trước khi vê viên hàm lượng nước trong nguyên liệu lớn hơn hoặc nhỏ hơn hàm lượng nước thích hợp nhất để vê viên, thì đều ảnh hưởng đến chất lượng và tốc độ vê viên. Nguyên liệu khác nhau có hàm lượng nước thích hợp để vê viên khác nhau, nên phải thông qua thí nghiệm kiểm tra để xác định. - Trong quá trình sản xuất công nghiệp, do đường kính mâm tròn tương đối lớn, nên dưới điều kiện điều chỉnh thích hợp góc nghiêng, vận tốc, độ cao mép mâm và vị trí tấm gạt của mâm tròn, có thể khiến diện tích hữu hiệu của mâm tròn được lợi dụng lớn nhất. Ở điều kiện này, đồng thời gia liệu và thêm nước vào từ hai bên mâm tròn là có lợi nhất. Lấy lượng cấp nước để nói, thông thường phần lớn nước sử dụng hình thức thêm nước dạng giọt để thêm nước mới vào trong dòng nguyên liệu để hình thành viên phôi, mà số ít nước lại dùng hình thức phun nước để thêm nước vào khu vực phát triển của viên phôi. b. Hình thức gia liệu - Bình thường nạp một phần liệu nhỏ vào khu vực thành hạt, nạp phần lớn liệu và khu vực phát triển viên phôi, ở khu vực nén chặt không nạp thêm liệu (hoặc nạp vào một lượng nhỏ liệu để hấp thu nước dư ở bề mặt liệu viên). Ngoài ra, cũng có thể sử dụng biện pháp đồng thời nạp vật liệu vào từ hai bên mặt mâm của máy vê viên mâm tròn hoặc sử dụng phương thức bố liệu để gia liệu, cũng có thể khiến viên phôi phát triển rất nhanh. Khi cấp liệu phải khiến vật liệu tơi xốp, rời ra, không vón cục, đồng thời cần có đủ diện tích cấp liệu rộng. Ở các khu vực khác nhau của mâm tròn gia liệu và thêm nước vào có thể tạo ra liệu viên có cỡ hạt khác nhau. Hình 4-40 là hiệu quả vê viên của các phương pháp gia liệu, thêm nước vào khác nhau, phương pháp 1 chủ yếu tạo ra liệu viên lớn có kích cỡ 10÷30mm, phương pháp 2 chủ yếu tạo ra liệu viên vừa có kích cỡ 5÷10mm, phương pháp 3 thì tạo ra liệu viên nhỏ có kích cỡ 1÷5mm (tạo hạt). - Máy vê viên mâm tròn Ф5,5m của Trung Quốc, sử dụng máy trộn kiểu bánh cấp liệu. Do diện tích máy cấp liệu kiểu bánh rộng mà vật liệu tơi xốp, nên hiệu quả rất tốt. Tóm lại, cấp liệu của máy vê viên mâm tròn, cần đảm bảo độ tơi xốp của vật liệu, có đủ diện tích cấp liệu rộng, khu vực hình thành viên phôi và khu vực phát triển của viên phôi có lượng liệu cấp vào thích hợp. c. Ảnh hưởng của các tham số máy vê viên mâm tròn đối với vê viên. - Góc nghiêng, độ cao mép, vận tốc và tấm gạt của máy vê viên mâm tròn ảnh hưởng rất quan trọng đến chất lượng sản phẩm của quặng vê viên sống. • Góc nghiêng và độ cao mép của mâm tròn. Góc nghiêng của mâm tròn là do. góc nghỉ động của nguyên liệu vê viên quyết định, góc nghiêng phải lớn hơn góc nghỉ động của nguyên liệu. Bregni đưa ra quan hệ giữa góc nghỉ động của nguyên liệu với góc nghiêng của máy vê viên, như hình 4-42. Ф là góc nghỉ động, α là góc nghiêng đáy mâm. Vậy, góc α phải luôn lớn hơn góc Фo. Nếu góc α nhỏ hơn hoặc bằng góc Фo ,thì vật liệu ở trạng thái tĩnh, khiến con lăn động lăn không theo trình tự, đồng thời làm hỏng quá trình vê viên. Nếu góc α quá lớn, thì vật liệu không bị lực ma sát đẩy lên, như thế không đạt được mục. (119) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 118/275. đích vê viên. Góc nghiêng thích hợp phải căn cứ hệ số ma sát vật liệu xử lý để xác định, thường khoảng 45o÷50o. Mép mâm. Mâm tròn vê viên α-Фo α Chất liệu đống Фo Hình 4-44: Quan hệ hỗ trợ lẫn nhau của góc nghỉ động liệu bột và góc nghiêng của mâm tròn. ▪ Ở điều kiện nâng cao tương ứng vận tốc của máy vê viên mâm tròn, tăng lớn góc nghiêng có thể nâng cao tốc độ lăn động của quặng vê viên sống và nâng cao động năng lăn xuống dưới. Từ đó, có lợi cho quá trình sản xuất liên tục liệu viên. Nhưng khi góc nghiêng quá lớn, do động năng vê viên lăn xuống dưới quá lớn, chúng va đập xung quanh mâm tròn rất dễ làm vỡ quặng vê viên sống. Ngoài ra, tăng lớn góc nghiêng sẽ khiến tỷ lệ điền đầy của mâm tròn giảm đi, rút ngắn thời gian lưu giữ trong mâm vê viên, điều này đều bất lợi cho việc nâng cao chất lượng và sản lượng của máy vê viên. Góc nghiêng của máy vê viên mâm tròn, thường là 45o÷50o. ▪ Độ cao mép mâm to nhỏ có quan hệ mật thiết với tỷ lệ điền đầy của máy vê viên mâm tròn, cũng có quan hệ mật thiết với thời gian lưu dừng trong máy vê viên sản xuất liệu viên. Do đó, độ cao mép ảnh hưởng đến kích thước và cường độ quặng vê viên sống. Thực tiễn chứng minh: Độ cao mép mâm tròn quá cao hoặc quá thấp đều không thể khiến mâm vê viên đạt được chỉ tiêu cao. Hiển nhiên, độ cao mép quá thấp, liệu viên thoát ra từ máy vê viên rất nhanh, nên không thể đạt được liệu viên có cỡ hạt đều đặn, cường độ cao. Giống như thế, quá cao cũng không thể đạt được năng suất sản xuất cao. Đây là do khi tỷ lệ điền đầy quá lớn, đặc tính của vật liệu trong mâm bị phá vỡ, quặng vê viên sống không thể tiến hành kết quả phân cấp. ▪ Độ cao mép mâm dựa vào đường kính máy vê viên để xác định. Gia tăng đường kính của máy vê viên, độ cao mép mâm cũng gia tăng tương ứng. Khi đường kính và góc nghiêng của máy vê viên không thay đổi, độ cao mép mâm quyết định bởi nguyên liệu sử dụng. Nếu vật liệu có cỡ hạt to, độ dính kém, mép mâm phải cao hơn. Nếu vật liệu có cỡ hạt nhỏ, độ dính cao, mép mâm phải thấp hơn. ▪ Tỷ lệ điền đầy dung tích của máy vê viên mâm tròn quyết định độ cao mép mâm và góc nghiêng của mâm tròn. Góc nghiêng càng nhỏ, độ cao mép mâm. (120) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 119/275. càng lớn, thì tỷ lệ dung tích chèn càng lớn. Khi cấp một lượng liệu nhất định, tỷ lệ điền đầy càng lớn, thì thời gian hình thành viên càng dài, mà cường độ quặng vê viên sống càng tốt. Nhưng, tỷ lệ điền đầy của máy vê viên mâm tròn cũng không thể quá lớn, thường khoảng 10÷20%. Nếu vượt quá phạm vi nói trên, thì năng suất sản phẩm của máy vê viên ngược lại bị giảm xuống, đây là nguyên nhân làm hỏng tính chất vận động của vật liệu. Thông thường, đường kính của máy vê viên mâm tròn là 1m, góc nghiêng của nó là 45o, độ cao mép mâm 180mm; đường kính là máy vê viên mâm tròn 5,5÷6,0m, góc nghiêng của nó là 45o÷47o, độ cao mép mâm 600÷650mm. • Vận tốc của mâm tròn.. ▪ Vận tốc mâm tròn có quan hệ với góc nghiêng, nếu góc nghiêng mâm tròn tương đối lớn, để khiến vật liệu có thể nâng đến độ cao quy định, thì cần nâng cao vận tốc mâm tròn. ▪ Khi góc nghiêng đạt đến một giá trị nhất định, máy vê viên mâm tròn cần có một vận tốc thích hợp. Nếu vận tốc quá thấp, thì vật liệu duy trì ở một vị trí dừng tương đối, không phát sinh lăn động. Nếu vận tốc quá cao, dưới tác dụng của lực li tâm, vật liệu dính ở mép mâm và chuyển động cùng với mâm, cho nên cũng không phát sinh chuyển động tương đối. ▪ Để sản xuất liệu viên chất lượng cao, phải khiến vật liệu ở trạng thái lăn động. Vì vậy, máy vê viên mâm tròn cần có một vận tốc tốt nhất, khiến lực tĩnh, động lực và lực li tâm điều tiết lẫn nhau. Vì vậy, vận tốc định mức của máy vê viên mâm tròn là nhân tố vô cùng quan trọng. Ở vận tốc định mức, trọng lực của vật liệu chịu tác động của lực li tâm trên vật liệu được loại bỏ. ▪ Thực tiễn sản xuất chứng minh: Khi góc nghiêng ở giá trị nhất định, nếu tốc độ quá thấp, vật liệu không dâng đến điểm đỉnh của mâm tròn, tạo thành “liệu không” của khu vực hình thành viên phôi, đồng thời khi viên phôi lăn xuống, hành trình lăn động tương đối ngắn, nó có động năng dùng để ép vật liệu cỡ hạt nhỏ cũng tương đối nhỏ. Khi vận tốc quá lớn, vật liệu trong mâm sẽ bị văng toàn bộ ra mép mâm, khiến tâm mâm “không liệu”, quá trình hình thành viên thậm chí bị ngừng lại. Ngoài ra, do tốc độ quá lớn, liệu viên gần kề vách mâm, trong quá trình nâng lên liệu viên lăn động kém. Nếu dùng tấm gạt cưỡng chế vật liệu xuống, thì tạo thành dòng liệu hẹp, làm giảm đặc tính hình thành lăn động của mâm tròn. Do đó, chỉ có tốc độ thích hợp, mới có thể khiến vật liệu vận động có quy tắc mạnh mẽ dọc theo bề mặt làm việc lớn nhất của mâm tròn. ▪ Vận tốc thích hợp của máy vê viên mâm tròn dựa theo đặc tính vật liệu và góc nghiêng của mâm tròn khác nhau mà khác nhau, thông thường bị động khoảng 1.0÷2.0m/s. Kinh nghiệm thông thường là: nếu góc ma sát của vật liệu lớn, thì vận tốc vòng có thể chọn thấp một chút (1,2÷1,6m/s, α=45o), nếu góc ma sát của vật liệu tương đối nhỏ, thì vận tốc vòng có thể lựa chọn cao một chút (1,6÷2.0m/s, α=45o). ▪ Đối với vật liệu cấp định, còn cần tính đến lực cản ma sát và góc dừng động của nó (xem hình 4-42). Do đó, vận tốc lớn nhất là 55÷60% vận tốc định mức.. (121) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 120/275. Đầu tiên, vật liệu cỡ hạt nhỏ cần nâng đến điểm cao nhất, sau đó bị tấm gạt cưỡng chế hướng lăn động (xem hình 4-39b). ▪ Đối với máy vê viên mâm tròn kiểu lớn sử dụng trong sản xuất mà nói, khi đường kính mâm tròn là 6÷7,5m, vận tốc tốt nhất của nó phải thấp hơn hoặc bằng 6÷7 vòng/phút. Ở điều kiện vận tốc này, không chỉ có thể đạt đến trạng thái vê viên tốt, mà còn có thể bảo đảm lợi dụng giới hạn cao nhất diện tích của máy vê viên mâm tròn. ▪ Tham số công nghệ của máy vê viên mâm tròn chủ yếu là chỉ: góc nghiêng, vận tốc và độ cao mép. Giữa 3 cái này kìm hãm lẫn nhau, do đó, cần tính chung mới có thể khiến máy vê viên mâm tròn đạt được chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cao nhất. • Dao gạt.. ▪ Để duy trì liệu đáy có độ dày nhất định trong mâm vê viên, cần lắp đặt dao gạt trong máy vê viên. Ngoài ra, dao gạt còn có thể khống chế liệu viên vận động, để đạt đến hạn độ lợi dụng lớn nhất của mâm tròn. ▪ Tính năng công nghệ của máy vê viên có lắp đặt dao gạt xoay tròn nổi bật rõ rệt so với máy vê viên sử dụng dao gạt kiểu tấm cũ, đồng thời cùng với một lô máy vê viên mâm tròn kiểu lớn Ф5,5÷6,0m đưa vào sử dụng, dao gạt xoay tròn càng ngày càng được xem trọng. Sử dụng loại máy vê viên này, đầu tiên cần tạo một sàn liệu đáy tốt trên mâm tròn. Mục tiêu này có thể thực hiện được không, ở giới hạn lớn nhất, quyết định phối hợp vận tốc dao gạt xoay và mâm tròn có lựa chọn hợp lý không. ▪ Rãnh dao gạt do vận động tương đối của mâm tròn và bộ dao gạt đáy hình thành. Quy định: sau khi mâm tròn xoay một vòng, dao gạt lưu một rãnh cong kín hoặc một vòng kín trên mâm tròn, gọi là một vòng rãnh cong. Khi mâm tròn và bộ dao gạt đáy lấy vận tốc nào đó phối hợp vận động, dao gạt có thể hình thành nhiều vòng rãnh cong trên bề mặt mâm tròn, gọi là mật độ rãnh cong. Từ công thức dưới đây tính toán: a×m D= ×K (4 − 30) |ΔΦ| ▪ Trong đó: ▫ D - Mật độ rãnh cong của một bộ dao gạt đáy có thể hình thành trên mâm tròn, vòng; ▫ a - Góc hẹp giữa hai dao gạt gần nhau phân bố đều đặn, độ; ▫ ΔФ - Khi mâm tròn xoay một vòng, sai lệch góc giữa vận tốc mâm tròn và bộ dao gạt đáy, độ/vòng; ▫ m - Khiến |. a. ΔΦ|. thành số tự nhiên nhỏ nhất của số nguyên (không bằng 0),. lấy-1, ▫ K - Số dao gạt của một bộ dao gạt đáy, dao. ▪ Phạm vi làm việc và rãnh của bộ dao gạt đáy trên mâm tròn xem hình 4-43÷. (122) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 121/275. hình 4-44. Hệ dao gạt do ống thép Ф32mm chế thành, rãnh dao gạt trên thực tế là một rãnh dạng dải có độ rộng hữu hiệu nhất định, có tác dụng che phủ mâm tròn. Có thể dùng chỉ số che phủ để cân bằng sự to nhỏ của nó. DS ξ= (4 − 31) πd ▪ Trong đó: ▫ ξ - Chỉ số che phủ, không thứ nguyên; ▫ D--Mật độ rãnh cong dao gạt của bộ dao gạt đáy, vòng; ▫ S--Độ lớn hữu hiệu của rãnh dao gạt, mm/vòng; ▫ d--Đường kính bộ dao gạt đáy, mm. ▪ Căn cứ yêu cầu công nghệ tạo viên, góc sai lệch vận tốc của mâm tròn và bộ dao gạt đáy |∆Φ| lấy lớn hơn 8o và ξ lớn hơn 2,5 là thích hợp.. Hình 4-45: Phạm vi làm việc của bộ dao gạt đáy trên mâm tròn.. 1-Mâm tròn vê viên; 2-Bộ dao gạt đáy I; 3-Bộ dao gạt đáy II; 4-Phạm vi làm việc của bộ dao gạt đáy I; 5-Phạm vi làm việc của bộ dao gạt đáy II. Hình 4-46: Hình vẽ mật độ cong rãnh của 1/6 dao gạt khi góc vận tốc chênh lệch ΔФ=1o.. (123) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 122/275. 5. CÔNG ĐOẠN SẤY KHÔ VIÊN SỐNG - Tại đại đa số nhà máy vê viên, sấy khô viên sống chỉ là công đoạn trung gian trong quá trình sản xuất quặng vê viên. Viên sống phải qua sấy khô, bởi vì nhiệt độ giai đoạn dự nhiệt thường cao hơn nhiệt độ vỡ nứt viên sống. Viên sống chưa qua sấy khô trực tiếp cho vào giai đoạn dự nhiệt, kết cấu của nó sẽ bị phá vỡ, khiến cho tính thấu khí của lớp quặng xấu đi, dẫn đến cho giai đoạn nung dự nhiệt gặp khó khăn, cuối cùng dẫn đến hạ thấp tỉ lệ sản xuất, chất lượng quặng thành phẩm không đồng đều. - Hàm lượng nước trong viên sống, có thể tồn tại trong các hình thức dưới đây: • Phân tử nước trên bề mặt hạt quặng và nước mao mạch bên trong khe lỗ giữa. hạt quặng; • Nước hóa hợp trong quặng, như nước kết hợp trong quặng limônít hoặc lẫn ở. trong oxit sắt; • Nước hóa hợp kết hợp ở trong chất kết dính hoặc chất phụ gia (như: pentolit,. sa mốt, Peridur, vôi tôi). - Nhiệt độ viên sống nứt vỡ, tức là khi sấy khô viên sống tiếp xúc với nhiệt độ gây vỡ. Hình thức hỏng kết cấu viên sống có hai loại: Một là bề mặt viên sống xuất hiện rạn nứt; hai là trong quá trình sấy khô viên viên sống nổ vỡ ra. Nhiệt độ ban đầu khi bề mặt viên sống sinh ra vết nứt gọi là nhiệt độ vết nứt, nhiệt độ ban đầu khi viên sống vỡ gọi là nhiệt độ vỡ. Căn cứ vào kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Liên xô cũ cho thấy: Khi độ ẩm viên sống cao hơn nước thấm hút lớn nhất, nhiệt độ nở cao hơn nhiệt độ vết nứt, độ ẩm viên sống xen vào giữa nước thấm hút lớn nhất và nước mao mạch lớn nhất, nhiệt độ viên sống nứt vỡ và nhiệt độ rạn nứt trùng lặp. Bất kể là viên sống sinh ra vết nứt hay là vỡ, trong quá trình sấy khô đều phải tránh xuất hiện hiện tượng này. CƠ CHẾ SẤY KHÔ VIÊN SỐNG - Viên sống tiếp xúc với giới chất sấy khô (thể khí nóng), bề mặt viên sống nhận nhiệt sinh ra hơi nước, khi áp hơi nước bề mặt viên sống lớn hơn áp hơi nước của giới chất sấy khô, hơi nước trên bề mặt quặng vê viên sẽ thông qua thông qua các tầng bay đến giới chất sấy khô. Do khí hóa hàm lượng nước của bề mặt viên sống mà hình thành chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong viên, thế là hàm lượng nước trong nội bên trong viên nhờ tác dụng khuếch tán di chuyển ra bề mặt, lại khí hóa ở trên bề mặt. Giới chất sấy khô liên tục cho hơi nước bay đi, làm cho viên sống đạt được mục đích sấy khô. - Do đó quá trình sấy khô được cấu thành từ hai quá trình là: khí hóa bề mặt và khuếch tán nội bộ. Hai quá trình này tuy là đồng thời tiến hành, nhưng tỉ lệ tốc độ của hai quá trình này lại không thống nhất, cơ chế sấy khô cũng không tương đồng. Theo kết cấu vật lý của tính chất nguyên liệu và viên sống khác nhau, quá trình sấy khô cũng có khác biệt. trong một số vật liệu, tỉ lệ tốc độ khí hóa hàm lượng nước bề mặt lớn hơn tỉ lệ tốc độ khuếch tán nội bộ. Nhưng một số vật liệu khác thì là tỉ lệ tốc độ khí hóa hàm lượng nước bề mặt nhỏ hơn tỉ lệ tốc độ khuếch. (124) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 123/275. tán nội bộ. Cùng một loại vật liệu mà nói, trong giai đoạn sấy khô khác nhau, cũng có những thay đổi. Trong một thời gian nào đó, tỉ lệ tốc độ khuếch tán bên tronglớn hơn tỉ lệ tốc độ khí hóa bề mặt, mà thời kỳ khác thì tỉ lệ tốc độ khuếch tán bên trongnhỏ hơn tỉ lệ tốc độ khí hóa bề mặt. Hiển nhiên, tỉ lệ tốc độ tương đối chậm sẽ khống chế quá trình sấy khô. Một loại tình huống trước gọi là khống chế khí hóa bề mặt, một loại tình hình sau gọi là khống chế khuếch tán nội bộ. Do đó cơ chế sấy khô viên sống là rất phức tạp. 5.1.1.. Khống chế khí hóa bề mặt - Sấy khô viên sống là khống chế khí hóa bề mặt, đồng thời với lượng nước bề mặt vật liệu bốc hơi lên, lượng nước bên trong có thể nhanh chóng khuếch tán đến bề mặt vật liệu, khiến cho nó duy trì sự ẩm ướt, như: giấy, da thuộc.... Do đó loại bỏ thành phần nước, được quyết định bởi tốc độ khí hóa lượng nước trên bề mặt vật liệu. Trong tình huống này, lượng nước bề mặt bốc lên cần nhiệt năng, do giới chất sấy khô thổi qua ranh giới lớp thể khí trên bề mặt vật liệu mà đạt được hàm lượng nước bề mặt vật liệu bốc hơi lên, cũng sẽ khuếch tán thấu qua lớp ranh giới này mà đạt được chủ thể giới chất khô, chỉ cần bề mặt của vật liệu duy trì ẩm ướt đầy đủ, nhiệt độ bề mặt vật liệu sẽ có thể được lấy là nhiệt độ vê viên ẩm trong thể hơi nóng. Vì vậy, chênh lệch nhiệt độ giữa giới chất sấy khô và bề mặt vật liệu là giá trị nhất định, tốc độ bốc hơi lên của nó có thể tính toán dựa theo khí hóa mặt nước thông thường. Tác dụng sấy khô lần này, hoàn toàn do trạng thái giới chất sấy khô quyết định, không có liên quan gì với tính chất của vật liệu.. 5.1.2.. Khống chế khuếch tán bên trong - Sấy khô viên sống nằm ở khống chế khuếch tán bên trong, tốc độ của hàm lượng nước khuếch tán từ bên trong vật liệu đến bề mặt của nó so với tốc độ khí hóa bề mặt nhỏ, ví dụ: vật chất thể dẻo như: vật liệu gỗ và đất sét, xà phòng. Sau khi hàm lượng nước bề mặt bốc hơi lên, do bị hạn chế của tốc độ khuếch tán, hàm lượng nước không thể kịp thời khuếch tán đến bề mặt. Vì vậy, bề mặt xuất hiện vỏ khô, nội bộ hướng bốc hơi di động, tiến hành sấy khô, khống chế khí hóa bề mặt rất phức tạp, lúc này nhân tố quyết định giới chất sấy khô đã trong quá trình phi sấy khô. Trong quá trình sấy khô viên sống là khống chế khuếch tán bên trong, nhất thiết phải tìm cách tăng tốc độ khuếch tán bên trong, hoặc hạ thấp tốc độ khí hóa của bề mặt. Nếu không thì, khô bề mặt viên sống mà bên trong ẩm ướt, sẽ vì bề mặt khô co ngót mà sinh ra rạn nứt.. 5.1.3.. Tốc độ sấy khô - Tinh quặng vê viên, thông thường đều cho thêm chất kết dính, vì vậy, không đơn thuần là chất nhiều lỗ mao mạch, cũng không phải vật chất thể dẻo đơn thuần, mà là vật mao mạch thể dẻo nhiều lỗ, cho nên tiến hành quá trình sấy khô nó, không thể đơn thuần quyết định khống chế khí hóa từ bề mặt, mà khống chế khuếch tán bên trong cũng phải có tác dụng tương đối lớn. Do tốc độ của hai quá trình không thống nhất, vì vậy tốc độ sấy khô cũng là không ngừng thay đổi, theo sự giảm bớt của hàm lượng nước trong viên sống mà hạ xuống, khi hàm. (125) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 124/275. lượng nước của viên sống đạt được “cân bằng độ ẩm”, tốc độ sấy khô bằng với 0, tức là dừng sấy khô . Đại đa số thời gian một nửa trước hàm lượng nước bốc hơi khoảng 90%, thời gian nửa sau hàm lượng nước bốc hơi khoảng 10%, xem hình 5-1. - Khi sấy khô viên sống, tùy theo nguyên liệu quặng vê viên khác nhau, hình thức đồ thị tốc độ sấy khô cũng khác nhau, nhưng đều biểu thị là 3 giai đoạn, thay đổi tốc độ sấy khô, gần giống đồ thị hình 5-2.. Thời gian sấy khô. B C Điểm danh giới. D Độ ẩm vê viên Hình 5-1: Đồ thị sấy khô. Thời gian sấy khô. C. B A. D. E Độ ẩm cân bằng Độ ẩm vê viên Hình 5-2: Đồ thị đặc tính tốc độ sấy khô. - Khi viên sống tiếp xúc với giới chất khô, giới chất đưa nhiệt lượng truyền vào. (126) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 125/275. viên sống, cho đến khi nhiệt độ bề mặt của viên sống tăng đến nhiệt độ viên ẩm, hàm lượng nước liền bắt đầu khí hóa, tốc độ khô rất nhanh đạt được giá trị lớn nhất, xem điểm B trong hình 5-2, viên sống liền vào giai đoạn sấy khô tốc độ đều. b. Giai đoạn khô hành tốc độ đều (BC): - Là khi tình hình nhiệt độ, tốc độ dòng và hàm lượng ẩm của giới chất sấy khô không đổi, hàm lượng nước của bề mặt viên sống bốc hơi lên tốc độ đều. Khi nhiệt độ nhất định, hàm lượng nước ít, áp suất bốc hơi thấp. Hàm lượng ẩm CH bão hòa không khí bề mặt viên sống là theo sự tăng cao của nhiệt độ mà tăng lên (ví dụ: 42oC, hàm lượng ẩm bão hòa là 0,05kg/kg; khi 53 oC, hàm lượng ẩm bão hòa là 0.1kg/kg), cho nên ở giai đoạn khô tốc độ đều, tốc độ sấy khô được quyết định bởi nhiệt độ, tốc độ dòng và hàm lượng ẩm của giới chất sấy khô, không liên quan đến kích cỡ với độ ẩm ban đầu của viên sống. c. Giai đoạn giảm tốc thứ nhất (CD): - Lượng nước của viên sống sau khi đạt đến điểm giới hạn C, thì vào giai đoạn giảm tốc, lúc này tốc độ khuếch tán bên trong nhỏ hơn tốc độ khí hóa bề mặt, tức là sau khi hàm lượng nước bề mặt bốc hơi lên, hàm lượng nước bên trong không kịp thời khuếch tán đến bề mặt, phần bề mặt viên sống xuất hiện khô vỏ ngoài. Bời vì ở giai đoạn khô tốc độ đều, sau khi hàm lượng nước bề mặt của viên sống bốc hơi lên, độ thang độ ẩm trong ngoài tương đối lớn, vì vậy lộ rõ “hiện tượng dẫn ẩm”, hàm lượng nước nhanh chóng khuếch tán men theo mao mạch từ trong ra ngoài, khiến cho bề mặt duy trì ẩm ướt, mao mạch co lại theo sự giảm thiểu lượng nước, cản trở nước di chuyển ở trong mao mạch tăng lên, sau khi loại bỏ nước mao mạch liên thông ở chỗ nào đó (nước mao mạch tổ ong), ở chỗ tiếp xúc sót lại vòng nước độc lập không nối liền với nhau. Nước mao mạch chỗ tiếp xúc này kết hợp với hạt quặng tương đối chặt chẽ. Đồng thời độ thang độ ẩm giảm bớt, khiến cho giảm bớt “hiện tượng dẫn ẩm”. Vì vậy, tốc độ của nước khuếch tán men theo mao mạch giảm dần đi, hàm lượng nước không thể bù vào bề mặt đã bốc hơi lên, cho dù cục bộ bề mặt xuất hiện vỏ khô vỏ ngoài, tốc độ sấy khô giảm xuống. Nhiệt độ vỏ ngoài đã sấy khô tăng cao, do tính dẫn nhiệt của quặng vê viên kém, bề mặt quặng và bên trong liền sinh ra chênh nhiệt, vì vậy lại xuất hiện “hiện tượng nhiệt dẫn ẩm”, đây là khả năng thúc đẩy hàm lượng nước khuếch tán men theo phương hướng dòng nhiệt, do đó khiến cho tốc độ sấy khô không ngừng giảm xuống. d. Giai đoạn giảm tốc thứ hai (DE): - Khi tốc độ sấy khô giảm đến điểm D, vỏ ngoài khô của bề mặt viên sống hoàn toàn được hình thanh, nhiệt độ toàn bộ bề mặt tăng cao, nhiệt lương dần dần truyền dẫn vào bên trong quặng vê viên, khi điểm giáp giới bên trong với vỏ ngoài khô đạt đến nhiệt độ khí hóa, nước bốc hơi lên ở trên mặt giáp giới này, hơi nước thông qua khuếch tan đến bề mặt viên sống, lại bị giới chất mang đi. - Bởi vì nước hấp thụ, nước màng mỏng kết hợp với bề mặt hạt quặng càng chặt chẽ, không thể tự do di chuyển, chỉ có thể biến thành hơi nước mới có thể tách rời bề mặt. Theo sự giảm bớt hàm lượng nước trong viên sống, tốc độ sấy khô. (127) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 126/275. không ngừng giảm xuống, đạt được cân bằng độ ẩm điểm E, tốc độ sấy khô bằng với không, quá trình sấy khô dừng. - Giai đoạn giảm tốc thứ hai, tốc độ sấy khô quyết định ở tốc độ khuếch tán hơi nước, do đó, tính chất vật lý và hóa học của viên sống cấu thành quyết định ở tốc độ sấy khô, như kích thước của viên sống, hàm lượng nước, số lượng của mao mạch và tình trạng phân bố, sự to nhỏ của đường kính của mao mạch, mức độ trơn bóng của vách ống và tính ưa nước của nguyên liệu, chất phụ gia...đều ảnh hưởng đến tốc độ sấy khô của giai đoạn này. - Giai đoạn giảm tốc, hình trạng đồ thị tốc độ sấy khô, nhìn tính chất của vật liệu và mức độ khó dễ khuếch tán lượng nước mà xác định. Đồ thị giai đoạn giảm tốc độ trong hình 5-2, giai đoạn trước (CD) là đường thẳng, giai đoạn sau (DE) là đường cong, có lúc cũng có thể thu được hai đoạn cong khác nhau. - Do tính phức tạp của đồ thị tốc độ sấy khô giai đoạn giảm tốc độ, khi tính toán thông thường giản lược phương pháp xử lý, tức là cho liên kết đường thẳng điểm C và điểm E (nét đứt trong hình 5-2), dùng để thay thế đồ thị sấy khô của giai đoạn giảm tốc độ. Căn cứ này giống như tính toán, là giả định trong giai đoạn giảm tốc độ, hàm lượng ẩm trong tốc độ sấy khô và viên sống thành tỉ lệ thuận với nhau, tức là: dw Gc dC =− − K c (C − CE ) (5.1) Fdτ Fdτ - Trong công thức: • Gc – chất lượng của quặng khô, kg; • Kc – hệ số tỉ lệ, kg/m3.h; • C – hàm lượng ẩm trong viên sống khi ở , kg (nước)/quặng khô); • CE – cân bằng hàm lượng ẩm của quặng, kg (nước)/kg(quặng khô).. HÀNH VI CỦA VIÊN SỐNG TRONG QUÁ TRÌNH SẤY KHÔ 5.2.1.. Sự thay đổi cường độ viên sống trong quá trình sấy khô - Viên sống chủ yếu dựa vào tác dụng của nước mao dẫn, khiến cho các hạt dính kết vào nhau mà có cường độ nhất định. Theo quá trình sấy khô, nước mao mạch giảm bớt, mao mạch co lại, lực mao dẫn tăng lên, lực kết dính giữa các hạt được tăng cường, vì vậy cường độ của quặng dần dần được nâng cao. Sau khi loại bỏ đại đa số nước mao dẫn, ở chỗ tiếp xúc các hạt sót lại vòng nước nối liền độc lập với nhau, tức là nước mao dẫn trong trạng thái tiếp xúc, lúc này lực kết dính lớn nhất, quặng xuất hiện cường độ cao nhất (xem hình 5-3). Độ ẩm giảm bớt thêm bước nữa, nước mao dẫn mất đi, vì vậy mất đi lực dính kết mao dẫn, cường độ của quặng hạ xuống, trong thời gian nước kết hợp yếu mất đi, các hạt dính kết nhau, do tác dụng của lực phân tử, đã tăng lực kết dính giữa các hạt, cường độ của quặng lại nâng cao.. (128) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 127/275. 001 001. Độ bền nén đơn viên x 9,8. 001 001 001. 1/2% FeSO4.7H2O. 001. 000. 1/2% Bentonit. 000. Không chất kết dính. 000 000 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Lượng nước, % (đồng hồ đo độ ẩm liệu) Hình 5-3: Mối quan hệ giữa độ bền nén và lượng nước khi sấy khô viên sống quặng manhetit tự nhiên. - Cường độ sau khi sấy khô viên sống là theo cỡ hạt và cấu thành vật chất được cấu thành viên sống khác nhau mà có những điểm khác nhau, đối với tinh quặng nghiền nhỏ của các hạt chứa thể dẻo chế thành quặng vê viên, do sau khi độ ẩm các hạt thể dẻo bốc hơi lên, độ ẩm sinh ra ở bên trong ngoài của viên sống kém, dẫn đến “hiện tượng dẫn ẩm”, tức là độ ẩm khuếch tác từ bên trong viên sống ra ngoài bề mặt (chỗ độ ẩm cao), và tốc độ khuếch tán độ ẩm lớn hơn hoặc ít nhất là bằng với tốc độ khí hóa bề mặt viên sống, cho nên bề mặt viên sống duy trì ẩm ướt, áp hơi nước của bề mặt bằng với áp hơi nước trên mặt lỏng thuần khiết, lúc này, tốc độ sấy khô là khống chế khí hóa bề mặt, tính toán tốc độ sấy khô theo công thức dưới đây: dw a = (t − t bề mặt ) = K P (PH − Pη ) Fdτ rbề mặt giới chất. (5 − 4). - Trong công thức: •. 𝑑𝑤 𝐹𝑑𝜏. Là tốc độ sấy khô , kg/m2.h.C;. • a – hệ số truyền nhiệt của giới chất sấy khô và bề mặt quặng vê viên, kJ/m.h.C; • rbề mặt –nhiệt độ độ ẩm ở trên bề mặt viên sống là ẩn nhiệt khí hóa của tbềmặt, kJ/kg; • tgiới chất – nhiệt độ của giới chất sấy khô , oC; • tbề mặt – nhiệt độ trên bề mặt viên sống (nhiệt độ khí hóa), oC; • KP – hệ số khí hóa (lấy chênh lệch áp suất riêng làm lực thúc đẩy, hệ số truyền. chất từ bề mặt viên sống khuếch tán xuyên qua ranh giới lớp), căn cứ vào nguyên lý tương tự, khi cân bằng dòng khí lưu động ở bề mặt vật thể, hệ số khí. (129) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 128/275. hóa là kp = 0.745(upg)0.8, nếu vuông góc ở bề mặt vật thể, Kp tăng khoảng 1 lần; • W – tốc độ dòng chảy của giới chất, m/s; • pR – mật độ của không khí, kg/m3; • PH – áp lực của hơi nước nước bề mặt viên sống, Pa; • Pg – áp suất riêng hơi nước nước trong giới chất sấy khô , Pa. dw = K x (Ch − Cη ) (5 − 5) Fdτ ▪ Trong công thức: Kx – hệ số khí hóa (lấy chênh lệch áp suất riêng làm lực thúc đẩy, hệ số truyền chất từ bề mặt viên sống khuếch tán xuyên qua ranh giới lớp) Kx = 4.35a; ▪ Cbề mặt – khi ở nhiệt độ t, hàm lượng ẩm bão hòa của không khí bề mặt viên sống, kg/kg; ▪ Cgiới chất – hàm lượng ẩm của giới chất sấy khô , kg/kg. - Hệ số a truyền nhiệt trong công thức, quyết định ở phương hướng lưu động giới chất và tốc độ, là một hàm số có liên quan với tốc độ giới chất, tốc độ chảy nhanh, trao đổi nhiệt tốt, giá trị a lớn, áp hơi nước HH của bể mặt viên sống sẽ tăng cao theo nhiệt độ bề mặt viên sống mà tăng lên, áp suất riêng P nước bốc hơi trong giới chất sấy khô là theo độ phân tán của giới chất lớn, lén vào giữa các hạt nhỏ, hình thành mao mạch có đường kính nhỏ mà phân bố đồng đều , cho nên sau khi độ ẩm khô, thể tích của quặng co lại, tiếp xúc giữa các hạt chặt chẽ, lực ma sát trong tăng lên, khiến cho kết cấu viên quặng chặt chẽ. Nhưng đối với tinh quặng không cho bất kỳ chất kết dính nào, đặc biệt là quặng cỡ hạt thô, sau khi sấy khô do mất đi lực kết dính mao dẫn, cường độ viên gần như mất đi. 5.2.2.. Nguyên nhân phát sinh nứt vỡ trong quá trình sấy khô viên sống - Tiến hành theo quá trình sấy khô, trong ngoài của viên sống sẽ sinh ra chênh lệch độ ẩm, từ đó dẫn đến co ngót trong ngoài không đồng đều. Độ ẩm bề mặt nhỏ, co ngót lớn, độ ẩm trung tâm lớn, co ngót nhỏ. Do co ngót trong ngoài không đồng đều, khiến cho sinh ra ứng lực, tức là bể mặt co ngót lớn hơn co ngót bình quân, bề mặt bị kéo, tại phương hướng bị kéo 45o chịu cắt, mà co ngót trung tâm nhỏ hơn co ngót bình quân mà chịu nén. Nếu co ngót không vượt quá hạn độ nhất định, viên sống sinh ra mao mạch hình nón, có thể tăng tốc độ độ ẩm từ trung tâm chuyển đến bề mặt, từ đó tăng tốc độ khô, đồng thời khiến cho các hạt trong viên sống chặt đặc, tăng cường độ. Nhưng co ngót không đồng đều quá lớn, mặt ngoài viên quặng nhận ứng lực kéo hoặc ứng lực cắt vượt quá cực hạn kháng kéo, cường độ chống cắt của lớp ngoài viên quặng, viên sống sẽ sinh ra vết nứt, cường độ của quặng bị ảnh hưởng. - Một hình thức phá vỡ kết cấu khác của viên sống trong quá trình sấy khô là nổ bung. Nổ bung thông thường đều phát sinh trong giai đoạn hạ tốc độ sấy khô.. (130) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 129/275. Khi quá trình sấy khô viên sống từ khống chế khí hóa bề mặt chuyển là khống chế khuếch tán bên trong, mặt độ ẩm bốc hơi đẩy vào trong viên quặng, lúc này sấy khô viên sống là do độ ẩm khí hóa bên trong viên quặng, hơi nước thông qua mao mạch của lớp ngoài khô viên quặng sống khuếch tán đến bề mặt, sau đó vào trong giới chất khô. Nếu cấp nhiệt quá nhiều, hơi nước sinh ra trong quặng sẽ nhiều, hơi nước nếu không thể kịp thời khuếch tán đến bề mặt viên sống, thì sẽ khiến cho áp hơi nước trong viên tăng lên. Lúc này khi áp lực hơi nước vượt quá bán kính và cường độ chịu kéo hướng cắt của lớp bề mặt khô, viên sẽ sinh ra nổ bung. Mặt bốc hơi càng gần tâm viên, trở lực của hơi nước khuếch tán ra ngoài càng lớn, áp hơi quá dư càng nhiều, tính khả năng viên sinh ra nổ bung càng lớn, phá vỡ kết cấu viên càng nghiêm trọng. 5.2.3.. Cách thức nâng cao nhiệt độ nứt vỡ của viên sống - Để làm cho viên sống không bị nứt vỡ trong quá trình sấy khô, thường có thể áp dụng nhiệt độ sấy khô và tốc độ dòng giới chất tương đối thấp, hạ thấp tốc độ khô. Nhưng tốc độ khô rất thấp, thời gian sấy khô kéo dài, dẫn đến diện tích thiết bị sấy khô tăng lớn, kết quả là đầu tư cao, tỉ lệ thiết bị sản xuất thấp. Trước mắt đơn vị thiết kế và nhà sản xuất quặng vê viên thường áp dụng biện pháp cường hóa quá trình sấy khô, nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ, bảo đảm kết cấu viên sống không vỡ, có thể nâng cao tốc độ sấy khô. Thông thường cách thức nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ như sau: • Cho thêm chất kết dính, bentonite, vôi tôi và một số chất kết dính hữu cơ đều. có thể nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ với mức độ khác nhau. Nhưng trước mắt trong và ngoài nước sử dụng rộng rãi nhất, hiệu quả tốt nhất là bentonite. Ví dụ: tinh quặng siderite nạp thêm 1,5% bentonite Giáp Sơn, nhiệt độ viên sống nứt vỡ từ 260oC đên 450 oC, quặng vê viên lò đứng của Hàng Cương, Bình Sơn cho thêm 1,5% bentonite thay thế 6% vôi tôi, nhiệt độ nứt vỡ trạng thái tĩnh của viên sống từ 670oC nâng cao đến 860oC. Do đó có thể biết bentonite nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ có hiệu quả rõ ràng. Nguyên nhân chính của bentonite có thể nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ là: Thứ nhất, viên sống cho thêm bentonite, tốc độ bốc hơi độ ẩm tương đối chậm, bởi vì giữa lớp tinh thể bentonite chứa lượng lớn nước kết hợp phân tử, loại nước này lại có tính dính tương đối lớn và áp bốc hơi thấp, tốc độ khí hóa bền mặt thấp, mà sau khi nước bề mặt viên sống bốc hơi, lượng nước bên trong có thể thông qua mao mạch khuếch tán đến giữa lớp tinh thể bentonite lớp bề mặt viên sống, vì vậy hình thành vỏ ngoài khô của viên sống tương đối chậm, lượng lớn nước mao mạch bốc hơi lên ở bề mặt, không dễ tạo lên áp hơi nước quá dư thừa bên trong, thứ hai, nó có thể hình thành vỏ ngoài khô với cường độ tương đối tốt, vỏ ngoài khô loại này có thể chịu sự va đập của áp lực bên trong tương đối lớn mà không nứt vỡ. Ngoài điều này ra, do khô bentonite co lại, khiến cho vỏ khô ngoài hình thành nhiều lỗ nhỏ phân bố đồng đều, có lợi cho hơi nước khuếch tán đến bề mặt, giảm thiểu áp hơi nước dư thừa bên trong viên quặng, cho nên bentonite có thể nâng cao nhiệt độ nứt vỡ quặng vê viên có hiệu quả.. (131) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 130/275. • Từng bước nâng cao nhiệt độ và tốc độ dòng khí của giới chất sấy khô , viên. sống đầu tiên tiến hành sấy khô trong nhiệt độ thấp hơn thấp hơn vỡ nứt, theo sự giảm bớt không ngừng của độ ẩm, nhiệt độ vỡ nứt của viên sống được nâng cao tương đương, bởi vì có khả năng trong quá trình sấy khô, dần dần nâng cao nhiệt độ và tốc độ dòng của giới chất sấy khô, để tăng quá trình sấy khô. • Sử dụng công nghệ sấy khô kết hợp với gió thổi và hút gió, khi hút gió khô ở. máy nung dạng băng tải và máy ghi xích, quặng vê viên tầng dưới thường do hơi nước ngưng nguội sinh ra lớp quá ẩm, thậm chí tầng quặng sụt lún. Sử dụng kết hợp thổi gió và hút gió tiến hành sấy khô, tức là thổi gió sấy khô trước, khiến cho lớp quặng dưới gia nhiệt đến nhiệt độ điểm sương trở lên, có thể tránh khi hút gió xuống dưới do độ ẩm ngưng đọng nguội xuất hiện tầng quá ẩm, đồng thời khi thổi gió lên trên, lớp quặng dưới sẽ mất đi một phần độ ẩm, vì vậy cũng có thể nâng cao nhiệt độ nứt vỡ của lớp quặng dưới. Nhân tố ảnh hưởng đến sấy khô viên sống. - Nhân tố chủ yếu nhất ảnh hưởng tới quá trình sấy khô là nhiệt độ và tốc độ dòng của giới chất sấy khô. Nhiệt độ của giới chất sấy khô ảnh hưởng đối với quá trình sấy khô lớn nhất, vì vậy tốc độ nước khí hóa tỉ lệ thuận với lượng truyền nhiệt, quan hệ nó là: dQ dτ. =λ. dW. (5 − 5). dτ. - Trong công thức: • dQ – lượng nhiệt truyền cho bề mặt quặng, kJ; • dW – lượng nước khí hóa, kg.. 35 30. Thời gian sấy , min. 5.2.4.. E=1. 25 20 15 10 5 0 0. 50. 100. 150. 200. 250. 300. 350. Nhiệt độ giới chất sấy oC. 400. Hình 5-4: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ giới chất sấy đối với thời gian sấy. Tốc độ dòng khí sấy là 0,18m/s. Cỡ viên à 10-12mm. Độ dầy lớp liệu là 6cm. - Chênh lệch nhiệt của giới chất sấy khô và viên sống càng lớn, thì thời gian sấy. (132) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 131/275. khô càng ngắn. Để tăng tốc độ sấy khô, luôn mong muốn nhiệt độ của giới chất sấy khô phải cao một chút. Trong điều kiện tốc độ dòng khí sấy khô nhất định, sự ảnh hưởng của nhiệt độ giới chất sấy khô xem hình 5-4 [trong đó độ sấy khô E =(Lượng nước ban đầu – lượng nước cuối cùng)/lượng nước ban đầu]. Nhìn từ hình vẽ, theo sự tăng cao của nhiệt độ giới chất, thời gian sấy khô có thể rút ngắn lại. Nhưng, quan hệ của nhiệt độ giới chất và tốc độ sấy khô không tuyến tính, trước 200oC, theo sự tăng cao của nhiệt độ giới chất, tốc độ sấy khô nhanh chóng tăng lên, nhưng bắt đầu từ khoảng 200oC, theo sự tăng cao của nhiệt độ giới chất, sự tăng lớn của tốc độ sấy khô thì ngày càng chậm. Bởi vì tốc độ sấy khô viên sống là bị ảnh hưởng bởi hai nhân tố như: độ ẩm bốc hơi và khuếch tán nội bộ viên quặng.. 28. Thời gian sấy , min. 24 20 16 12 8 4 0 000. 000. 001. 001. 001. 001. 002. Tốc độ dòng giới chất sấy m/s Hình 5-5: Mối quan hệ giữa tốc độ giới chất sấy với thời gian sấy.. Chú ý liệu cao =200mm; Tkhí=250oC. - Tốc độ dòng của giới chất ảnh hưởng đối với tốc độ sấy khô, xem hình 5-5. Khi nhiệt độ giới chất nhất định, theo sự tăng lên của tốc độ dòng giới chất sấy khô, nhiệt lượng cung ứng trong đơn vị thời gian cũng tăng lên, thời gian sấy khô liền rút ngắn lại. Đồng thời tốc độ dòng giới chất lớn, có thể bảo đảm áp hơi nước của bề mặt quặng và chia áp hơi nước trong giới chất có giá trị chênh lệch nhất định. Nhưng, tốc độ gió quá lớn có thể dẫn đến nứt vỡ quặng vê viên. Khi nhiệt độ giới chất tương đối cao, tốc độ dòng khí phải thấp, ngược lại cũng vậy. Thông thường đối với xử lý viên sống “nhạy cảm nhiệt”, là sử dụng tốc độ dòng khí lớn, giới chất sấy khô của nhiệt độ gió thấp. Nhiệt độ giới chất và tốc độ dòng khí thích hợp cần phải thông qua thực nghiệm để xác định. b. Sự ảnh hưởng của tính chất viên sống đối với quá trình sấy khô . - Hạt nguyên liệu cấu thành viên sống càng mịn, viên sống càng chặt chẽ, thì “nhiệt độ nứt vỡ” của viên sống càng thấp. Vì nguyên liệu mịn hạt cấu thành. (133) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 132/275. viên quặng, lỗ mao mạch nội bộ của nó sẽ rất nhỏ, độ ẩm di chuyển chậm, dễ hình thành vỏ khô, lực cản khuếch tán hơi nước bên trong cũng lớn, do đó, đối với loại quặng này phải tiến hành sấy khô trong điều kiện nhiệt độ tương đối thấp. Nhưng, do nguyên liệu mịn cấu thành viên sống, sau khi sấy khô, cường độ viên quặng tốt hơn so với nguyên liệu hạt to. Trong quá trình sản xuất quặng vê viên, cường độ sấy khô là rất quan trọng. Vì vậy, thường dùng nguyên liệu hạt mịn để tạo quặng vê viên, thông qua cho thêm chất kết dính để nâng cao nhiệt độ nứt vỡ của viên sống. - Độ ẩm viên sống ban đầu càng cao, thời gian sấy khô càng dài. Vì độ ẩm viên sống tăng lên, dễ dẫn dến nổ tung. Do đó đã hạn chế sấy khô ở nhiệt độ giới chất và tốc độ dòng khí tương đối cao. Bảng 5-1; Quan hệ của hàm lượng nước viên sống và nhiệt độ nứt vỡ. Hàm lượng ẩm (%) Nhiệt độ nứt vỡ (oC) 7,7 425÷450 6,2 475÷500 1,63 750÷800 0 1300÷1350 trở lên - Đường kính viên sống tăng lên đối với sấy khô cũng mang đến bất lợi, bởi vì bề mặt riêng bốc hơi của viên lớn nhỏ, và khoảng cách khuếch tán hơi nước trong nhân viên dài. Sự ảnh hưởng của độ cao lớp quặng đối với quá trình sấy khô 100. 80. Thời gian sấy , min. 5.2.5.. 60. 40. 20. 0 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Độ dầy lớp quặng, mm Hình 5-6: Sự ảnh hưởng của độ cao lớp quặng đối với thời gian sấy khô. - Khi hút gió sấy khô viên sống, mức độ ngưng tụ hơi nước của viên sống lớp dưới quyết định ở cao độ lớp quặng. Lớp quặng càng cao ngưng tụ hơi nước càng nghiêm trọng, từ đó đã hạ thấp nhiệt độ nứt vỡ tầng dưới. Ví dụ, khi độ cao lớp quặng là 100mm, tốc độ dòng khí giới chất sấy khô là 0.75m/s, nhiệt độ giới. (134) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 133/275. chất là 350÷400oC. Viên sống sẽ không nứt vỡ. Nhưng khi cao độ lớp quặng tăng đến 300mm, tốc độ dòng giới chất sấy khô là 0.75m/s, khi 250oC viên sống liền bắt đầu nứt vỡ. - Ngoài ra, trong chế độ sấy khô giống nhau, theo sự tăng cao của nhiệt độ lớp quặng, tốc độ sấy khô hạ xuống. Ví dụ, trong điều kiện sấy khô nhiệt độ giới chất là 250oC và tốc độ dòng khí là 0.75m/s, lớp quặng là 100mm, thời gian sấy khô không đến 10 phút. Và khi lớp quặng là 500mm, thời gian sấy khô thì cần 88 phút xem hình 5-6. Từ hình cho biết, chỉ có khi cao độ lớp quặng không vượt quá 300mm, mới có thể bảo đảm viên sống có tốc độ sấy khô vừa ý. Nhưng lớp quặng quá thấp không có lợi cho lợi dụng nhiệt năng. 5.2.6.. Sự ảnh hưởng của chất kết dính đối với quá trình sấy khô .. a. Bentonite: - Trong quá trình sản xuất quặng sắt vê viên Bentonite là một loại chất dính kết được ứng dụng rộng rãi nhất. Tác dụng lớn nhất của nó là nâng cao cường độ quặng khô và nhiệt độ nứt vỡ, vì vậy đã cường hóa quá trình sấy khô . Từ hình 5 – 7 và hình 5 – 8 có thể thấy, cường độ kháng nén của sấy khô và nhiệt độ nứt vỡ của viên sống đều được nâng cao, theo sự tăng lên của lượng bentonite. Đồng thời, tác dụng này theo hàm lượng sét cao lanh và Ion dương hấp thụ khác nhau mà có sự khác biệt. Hàm lượng đá cao lanh cao thì hiệu quả tốt. Đồng thời với hàm lượng đá cao lanh, bentonite loại natri tốt hơn bentonite loại canxi, xem hình 5 – 9. Đây là do điện vị của bentonite loại natri cao hơn loại canxi, mà có trạng thái tinh thể phiến nhỏ phân tán ở trong nước. Tinh thể phiến cao lanh loại natri phân tán khi sấy khô và độ ẩm sót lại tập chung ở trên điểm tiếp xúc giữa các hạt quặng, xem hình 5 – 10a. Trong quá trình độ ẩm bốc hơi cuối cùng, tập chung ở thể keo sấy khô ở đây và hình thành cầu liên kết đất sét dính trạng thái rắn, làm cho cường độ sấy khô được nâng cao. Và tinh thể phiến cao lanh loại canxi ngưng tụ thành tập chung thành thể hỗn hợp, những thể hỗn hợp này lại lần lượt ngưng tụ với các hạt Ion chứa ôxy. Khi sấy khô quặng, cao lanh loại canxi phân tán và độ ẩm sót lại tập chung ở chỗ điểm tiếp xúc giữa các hạt. Xem hình 5 – 10a, trong trạng thái sấy khô nó sẽ dính kết các hạt, khiến cho cường độ sấy khô được nâng cao. Nhưng không bằng cao lanh loại natri hiệu quả tốt hơn.. (135) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 134/275. 50. Nhiệt độ nứt vỡ, oC. Độ bền viên nén đơn, N. 40. 30. 20. 10. 0 000. 000. 001. 001. 001. 001. 002. Lượng bentonit cho thêm, %. Hình 5-7: Sự ảnh hưởng của bentonit với cường độ khô. Nhiệt độ nứt vỡ viên sống, oC. 700 600. Bentonit. 500 400. Vôi tôi. 300 200 100 0. 000. 000. 001. 001. 001. Lượng cho thêm, %. 001. 002. Hình 5-8: Sự ảnh hưởng của lượng chất kết dính đối với nhiệt độ viên sống nứt vỡ. b. Peridur: - Peridur là một loại chất dính kết hữu cơ loại mới, hiệu quả của nó đối với việc nâng cao cường độ sấy khô tốt hơn bentonite, xem hình 6 – 11, cơ chế tác dụng của nó tương tự bentonite, nhưng polldo là vật chất tính tán trong nước, nó ở giữa điểm các hạt trong viên sống hình thành dung dịch có tính dính liên tục, sau khi sấy khô trở thành cầu liên kết pha rắn liên tục, tiện cho nâng cao cường độ sấy khô. Do tính liên tục này, khiến cho lượng ít pollido có thể phát huy tác dụng đầy đủ.. (136) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Độ bền nén viên khô, N/cm2. 120. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 135/275. Lượng nước tinh quặng 10,9%. 100. Cao lanh natri. 80. 60. Cao lanh canxi. 40. 20. 0 000. 000. 001. 001. 001. 001. Hàm lượng của đá cao lanh, % Hình 5-9: Sự ảnh hưởng của các loại cao lanh khác nhau đối với cường độ viên khô. Nước tiếp điểm và cao lanh natri phân tán. Hạt tinh thể rắn. Hạt tinh thể rắn. Hạt tinh thể rắn Không khí. Không khí Hạt tinh thể rắn. Nước tiếp điểm và cao lanh canxi thể tụ hợp. Hình 5-10: Hành vi của tinh thể phiến cao lanh khi sấy viên sống. a- Giản độ tập hợp tinh thể phiến cao lanh natri trong nước tiếp điểm; b- Giản đồ cao lanh caxi ngưng kết đi vào thể tụ hợp.. c. Vôi tôi - Vôi tôi làm chất kết dính cũng có thể nâng cao cường độ quặng khô (xem hình 5 - 12) và nhiệt độ nứt vỡ của viên sống, nhưng hiệu quả của nó không như bentonite. Bề mặt riêng vôi tôi lớn, khiến cho tiếp xúc các hạt trong viên sống chặt chẽ, vì vậy sau khi sấy khô lực ma sát bên trong quặng vê viên tăng lên, cường độ quặng khô được nâng cao.. (137) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 136/275. Độ bền nén, N/cm2. 12 10. Pellido. 8 6 4. Bentonit 2. Lượng nước tinh quặng 10,9% 0 000. 000. 001. 001. Chất cho thêm, % Hình 5-11: Sự ảnh hưởng của chất kết dính đối với cường độ viên khô. Độ bền nén viên đơn khô, N. 100 90. III. 80 70. II. 60. I. 50 40 30 20 10 0. 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Ca(OH)2 , % Hình 5-12: Sự ảnh hưởng của vôi tôi đối với độ bền nén đơn viên khô. Bề mặt riêng của quặng ( cm2/g): I-740; II-1120; III-1720. KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ VIÊN SỐNG NỨT VỠ. - Nhiệt độ viên sống nứt vỡ càng cao, cho phép nhiệt độ sấy khô càng cao, tốc độ sấy khô tương ứng càng nhanh, sản lượng quặng vê viên càng cao. Nhưng các xưởng vê viên khác nhau dùng công nghệ nung vê viên cũng tồn tại khác nhau, đối với yêu cầu nhiệt độ nứt vỡ quặng vê viên song cũng không giống nhau. Từ. (138) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 137/275. bảng 5 -2 có thể thấy, sự khác nhau của nhiệt độ sàn sấy khô của xưởng vê viên lò đứng Trung Quốc tương đối lớn, đại đa số nhiệt độ sàn sấy khô của xưởng vê viên là 450÷550oC. Bảng 5-2: Nhiệt độ tầng sấy khô của xưởng vê viên lò đứng Trung Quốc (oC). Hàng An Nga Tuyên Tân Trường Nam Châu Dương Khẩu Hóa Tây Dã Kinh 1999. 1÷12 534 400 612 372 385 345 511 2000. 1÷19 551 475 610 338 358 400 540 Năm. Đường Tần Mã Yên Sơn Cương Sơn 390 476 532 455 460 631. - Nhiệt độ nứt vơ viên sống quyết định bởi tính chất của nguyên liệu, chủng loại chất, số lượng chất cho thêm và tham số công nghệ tạo quặng. Nhưng phương pháp đo lường khác nhau để đo lường nhiệt độ viên sống nứt vỡ có khác biệt tương đối lớn, điều kiện đo lường phải cố gắng có thể mô phỏng trong điều kiện sản xuất, trong động thái tốc độ dòng không khí nhất định tiến hành đo lường. Vì vậy, sở nghiên cứu quặng vê viên thiêu kết của đại học Trung Nam đề xuất phương pháp đo lường tiêu chuẩn như sau: • Đo lường nhiệt độ viên sống nứt vỡ áp dụng phương pháp giới chất trạng thái. động: Ở vỏ ngoài là tiến hành trong lò đứng Ф650 x 970 mm, bụng lò đứng là ống thép không gỉ Ф65 x 1200mm, trong đường ống có lắp bi sứ 15mm, lớp bi sứ cao 950mm, viên sống dùng để sấy khô đặt ở trong thùng sấy khô ống thép không gỉ Ф40x180, cho thùng sấy khô đặt vào phần trên bụng lò với nhiệt độ không đổi. Dùng áp gió là 14700 Kpa, lưu lượng quạt gió thổi là 1,05m3/min thổi không khí có nhiệt vào phòng, khi không khí thông qua bụng lò và phát sinh trao đổi nhiệt với bi sứ, được gia nhiệt đến nhiệt độ xác định dự tính không đổi. - Thao tác cụ thể là: Lấy 50 viên sống Ф10÷15mm cho vào trong thùng ống thép không gỉ, dòng khí nhiệt với tốc độ nhất định (1,0÷1,5m/s) xuyên qua tầng viên sống, viên sống dừng 5 phút bên trong bụng lò, sau đó lấy ra, lấy 4% viên sống có thể chịu nhiệt độ cao nhất làm nhiệt độ nứt vỡ, làm lại 2 lần cho mỗi lần cấp định nhiệt độ.. (139) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 138/275. 6. CÔNG ĐOẠN NUNG KẾT QUẶNG VIÊN KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH NUNG KẾT VIÊN - Cường độ quặng viên sống thấp, tính ổn định nhiệt kém, vì vậy quặng viên sống phải qua nung kết nhiệt độ cao, làm cho chúng đáp ứng đầy đủ độ bền cơ học và tính ổn định nhiệt, đồng thời thu được dạng quặng và tổ chức tế vi lý tưởng, để đáp ứng yêu cầu vận chuyển và luyện kim lò cao. - Nung kết quặng viên sống là công đoạn phức tạp nhất trong quá trình sản xuất của nó, rất nhiều phản ứng vật lí hoá học, hoàn thành ở giai đoạn này, hơn nữa đối với tính năng luyện kim của quặng vê viên, như cường độ, độ lỗ khí, tính hoàn nguyên có ảnh hưởng rất lớn. 1600 1400. Nhiệt độ. oC. 1200 1000 800 600 400. 200. II. I. III. VI. V. 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Thời gian, min Hình 6-1: Quá trình nung quặng vê viên. I- Vùng làm khô; II- Vùng dự nhiệt; III- Vùng nung; IV-Vùng bình nhiệt; VVùng làm nguội. - Thiết bị nung kết quặng viên có 3 loại là lò đứng, máy nung kiểu băng và lò quay - máy ghi xích. Dùng loại thiết bị nào, quá trình nung quặng viên phải bao gồm 5 giai đoạn làm khô, dự nhiệt, nung, bình nhiệt và làm nguội, xem hình 61. Đối với nguyên liệu khác nhau, thiết bị nung khác nhau, mức nhiệt độ, thời gian kéo dài và mối trường không khí của mỗi giai đoạn đều không giống nhau. - Nhiệt độ của giai đoạn làm khô thường là 200÷400oC, phản ứng chủ yếu ở đây là chưng hơi nước trong quặng vê viên sống, phần hơi nước kết tinh trong vật liệu cũng có thể loại bỏ. - Mức nhiệt độ của giai đoạn dự nhiệt là 900÷1000oC. Trong quá trình làm khô lượng nhỏ hơi nước chưa được loại bỏ, sẽ lại tiếp tục loại bỏ ở đây. Phản ứng. (140) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 139/275. chủ yếu trong giai đoạn này là quặng manhetit ôxy hoá thành quặng hematit, phân giải khoáng chất carbonate, phân giải sulfide và ôxy hóa, cùng với một số phản ứng pha rắn. - Nhiệt độ của giai đoạn nung thường là 1200÷1300oC. Phản ứng chưa hoàn thành trong giai đoạn dự nhiệt như các phản ứng phân giải, ôxy hoá, khử lưu huỳnh, pha rắn cũng tiếp tục tiến hành ở giai đoạn này. Phản ứng chủ yếu ở đây có kết tinh và tái kết tinh sắt ôxit, hạt tinh thể lớn, phản ứng pha rắn cùng với xảy ra nóng chảy những kết hợp hoá học có điểm nóng chảy thấp, hình thành một phần pha lỏng, thể tích quặng vê viên co lại và kết cấu chặt chẽ hoá. - Mức nhiệt độ của giai đoạn điều nhiệt phải thấp hơn nhiệt độ nung. Giai đoạn này duy trì thời gian nhất định, mục đích chủ yếu là làm cho phần kết tinh bên trong quặng vê viên lớn lên, thậm chí làm cho nó phát triển hoàn chỉnh, để cho cấu trúc quặng đều hóa, loại bỏ một phần ứng lực bên trong. - Giai đoạn làm nguội để nhiệt độ của quặng vê viên trên 1000 oC xuống nhiệt độ mà băng tải vận chuyển có thể chịu đựng được, thì môi trường làm nguội là không khí, xu hướng ôxy hoá của nó tương đối cao. Nếu bên trong quặng vê viên có quặng manhetit chưa bị ôxy hoá, ở đây có thể đạt được ôxy hoá hoàn toàn. ÔXY HOÁ MANHETIT VÀ KHỬ S TRONG NUNG KẾT QUẶNG VIÊN 6.2.1.. Ý nghĩa của ôxy hoá quặng manhetit trong nung kết quặng viên - Tinh quặng manhetite là nguyên liệu chủ yếu sản xuất quặng vê viên, trong quá trình nung, yêu cầu quặng manhetit ôxy hoá hoàn toàn thành quặng hematit, cố kết này có ý nghĩa quan trọng đối với quặng vê viên. • Thay đổi kết cấu khi quặng manhetit ôxy hoá thành quặng hematit. Tinh thể. quặng manhetit là hệ đẳng trục, mà quặng hematit là hệ lục giác, sự thay đổi của mạng lưới tinh thể và sinh mới nguyên tử bề mặt tinh thể trong quá trình ôxy hoá có khả năng di chuyển tương đối cao, có lợi cho hạt ở bên cạnh hình thành chốt tinh thể. • Ô xy hóa quặng quặng manhetit thành quặng quặng hematit là phản ứng toả. nhiệt. Nhiệt nó toả ra dường như tương đương với một nửa tổng hao nhiệt khi nung quặng viên. Cho nên đảm bảo quặng manhetit trong quá trình nung ôxy hoá hoàn toàn, có thể tiết kiệm năng lượng hao hụt. • Quặng manhetit ôxy hoá nếu không hoàn toàn, sẽ làm cho vê viên sinh ra. đường nứt đồng tâm. Lõi quặng vê viên có quặng manhetit dư thừa, nếu cho vào vòng nung nhiệt độ cao, càng không có lợi cho việc ôxy hoá quặng manhetit. Trong tình huống này quặng manhetit sẽ phản ứng với đá vỉa SiO2, sinh ra kết hợp hoá học điểm nóng chảy thấp, bên trong vê viên xuất hiện tàn dư chất lỏng. Khi làm nguội nó co lại, làm cho bên trong quặng vê viên xuất hiện đường nứt đồng tâm, đây không những ảnh hưởng cường độ của quặng vê viên mà còn làm hỏng tính hoàn nguyên của nó.. (141) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.2.2.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 140/275. Cơ lý ôxy hoá của quặng manhetit >200. 0. 4Fe3 O4 + O2 →. C. 6γ − Fe2 O3. (6.1). - Ôxy hoá của quặng manhetit bắt đầu từ 200oC, khoảng 1000 oC thì kết thúc, quá trình ôxy hoá chia làm hai giai đoạn tiến hành. - Giai đoạn ôxy hoá thứ nhất: >400 0C. γ − Fe2 O3 →. α − Fe2 O3. (6.2). • Ở giai đoạn này, quá trình hoá học chiếm ưu thế, không xảy ra chuyển biến. loại tinh thể (Fe3O4 và γ-Fe2O3 đều thuộc hệ lập phương), tức do Fe3O4 sinh ra γ-Fe2O3 (quặng hematit tính từ). Nhưng, γ-Fe2O3 thường không ổn định. - Giai đoạn ôxy hoá thứ hai: • Do γ-Fe2O3 không ổn định, dưới nhiệt độ tương đối cao, kết tinh sẽ sắp xếp lại,. và ion ôxy có thể xuyên qua tầng mặt trực tiếp mở rộng, tiến hành giai đoạn thứ hai của quá trình ôxy hoá. Giai đoạn này chuyển biến loại tinh thể chiếm ưu thế, từ hệ lập phương chuyển biến thành hệ hình thoi, tức γ-Fe2O3 chuyển thành α- Fe2O3,từ tính cũng mất theo. - Ôxy hoá quặng viên manhetit là từ bề mặt hướng vào giữa. Thông thường nhận định phù hợp học thuyết khuếch tán hút bám của phản ứng hoá học. Đầu tiên là ôxy trong không khí bị hút bám trên bề mặt hạt quặng manhetit, hơn nữa trong phản ứng Fe2+→Fe3++e- mất đi electron mà ion hoá. Do phản ứng bên trên dẫn đến Fe3+ mở rộng, làm cho mạng lưới tinh thể liên tục sắp xếp lại mà chuyển thành thể dung dịch rắn. - Quặng manhetit nhân tạo có kết cấu mạng lưới tinh thể không hoàn chỉnh, nên hình thành thể dung dịch rắn rất nhanh. Vì vậy, dưới nhiệt độ thấp thì có thể hình thành γ-Fe2O3. Tính phản ứng của nó phải mạnh hơn nhiều so với quặng manhetit tự nhiên. Độ ôxy hoá của quặng manhetit nhân tạo ở 400oC gần với độ ôxy hoá của quặng manhetit tự nhiên ở 1000oC, xem hình 6-2. - Vê viên quặng manhetit ôxy hóa hoàn toàn, khi nung nhiệt độ cao, tốc độ cố kết rất nhanh. Trong khi đó, trong quá trình ôxy hoá tốc độ ôxy hoá của quặng manhetit tương đối chậm. Dưới điều kiện đẳng nhiệt thời gian cần thiết ôxy hoá quặng vê viên tính phi dung chất có thể dùng phương trình phản ứng khuếch tán sau biểu thị: 3. 2. 3. d2 (1 − √1 − w) (1 − √1 − w) t= [ − ] k 2 3 - Trong công thức: • w- Độ chuyển hoá ôxy hoá, 𝑤 = 1 − • d- Đường kính vê viên, cm • x- Độ sâu dải ôxy hoá, cm. (𝑑−𝑥)3 𝑑3. (6 − 3). (142) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 141/275. • t- Thời gian ôxy hoá, s • k- Hệ số tốc độ ôxy hoá, cm2/s.. 1000oC 1000oC. 100 90. 400oC. 80. Độ oxy hóa, %. 70 60 50 40. Quặng manhetit tự nhiên. 30. Quặng manhetit nhân tạo. 20. 400oC. 10 0. 0. 2. 4. 6. 8. 10. 12. Thời gian oxy hóa, min Hình 6-2: Độ oxy hóa của quặng manhetit tự nhiên và nhân tạo nung trong môi trường oxy hóa.. - Thời gian ôxy hoá hoàn toàn quặng vê viên, khi W=1 là: t hoàn toàn. d2 = 6k. (6 − 4). - Giá trị hệ số tốc độ ôxy hoá k và hàm lượng ôxy trung gian có liên quan; trung gian nếu là không khí: K=(1,2 0,2) x10-4cm2/s. (6-5). - Nếu là ôxy thuần: Hàm lượng ôxy của giới chất khi nung vê viên là thay đổi, hơn nữa luôn luôn nhỏ hơn hàm lượng ôxy của không khí, cho nên giá trị k nhỏ hơn giá trị k trong công thức (7-5). K=(1,40,1) x10-3cm2/s. (6-6). - Thường cho rằng thời kì đầu của ôxy hoá, ôxy hoá quặng manhetit tiến hành rất nhanh, tiếp theo, ôxy hoá lại giảm chậm, nguyên nhân giảm chậm có thể là do Fe3O4 là sản phẩm ôxy hoá (Fe2O3) tách ra, độ dày tầng ôxy hoá (Fe2O3) không ngừng tăng lên, mà số lượng tầng phản ứng (Fe3O4) giảm đi, Fe3+ hướng vào trong khuếch tán khoảng cách, lực kháng lớn lên, tốc độ khuếch tán biến chậm; cũng có thể do ôxy khó vào bên trong hạt quặng manhetit, thời gian cần thiêt ôxy hoá tỉ lệ thuận với bình phương đường kính vê viên.. (143) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 142/275. 100 90. 900oC. 80. 800oC. Độ oxy hóa, %. 70. 700oC. 60 50. 600oC. 40 30. 500oC. 20. 400oC 300oC. 10 0 0. 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. Thời gian oxy hóa, min Hình 6-3: Đặc tính ô xy hóa quặng viên không dùng chất trợ dung. - Ôxy hoá quặng viên manhetit là bắt đầu từ bề mặt viên, bề mặt đầu tiên ôxy hoá thành hạt kết tinh quặng hematit, mà hình thành kết cấu hai tầng, về cơ bản là một vỏ quặng hematit và một hạt nhân quặng manhetit, ôxy xuyên qua tầng bề mặt của viên khuếch tán vào trong, làm bên trong ôxy hoá. Tốc độ ôxy hoá tăng theo nhiệt độ, trong tình trạng thời gian ôxy hoá như nhau, nhiệt độ tăng cao, độ ôxy hoá tăng theo, xem hình 7-3 biểu thị. Nhưng, để đảm bảo vỏ viên có tính thấu khí thích ứng, nhất định phải cẩn thận khống chế tốc độ tăng nhiệt. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh, trước khi ôxy hoá vê viên chưa kết thúc thì sẽ xảy ra kết tinh lại, vỏ viên sít chặt làm cho tốc độ ôxy hoá nhân giảm xuống. Hơn nữa khi nhiệt độ cao hơn 900oC, quặng manhetit xảy ra tái kết tinh hoặc hình thành pha lỏng, dẫn đến tốc độ ôxy hoá lại giảm một bước nữa. Vì vậy, phải có nhiệt độ và tốc độ tăng nhiệt tốt nhất làm cho viên ôxy hoá hoàn toàn. - Đối với viên vê từ quặng manhetit rất nhỏ, khi tăng nhiệt quá nhanh, vỏ ngoài co lại nghiêm trọng, khiến khe bị bít lại, một mặt làm tắc nghẽn tầng ôxy hoá bên trong, mặt khác do ứng lực co tích luỹ dẫn đến bề mặt viên hình thành đường nứt nhỏ, những đường nứt nhỏ này trong quá trình nung về sau cũng khó làm mất đi được, bởi vì cố kết chỉ là nơi xảy ra liên kết hạt tinh thể. - Trong khi nung vê viên, có lúc xuất hiện đường nứt đồng tâm, nó là một nguyên nhân chủ yếu dẫn đến cường độ vê viên kém. Đường nứt đồng tâm sinh ra ở giữa tầng ngoài ôxy hoá và quặng manhetit chưa ôxy hoá, bởi vì ôxy hoá cũng là xảy ra giữa vỏ ngoài đã ôxy hoá và chưa ôxy hoá quặng manhetit, đồng thời men theo vòng tròn đồng tâm hướng vào hạt nhân tiến triển, khi nhiệt độ quá cao, vỏ ngoài đặc kín, ôxy khó khuếch tán vào trong, quặng manhetit bên trong kết tinh lại, pha xỉ nóng chảy co lại tách vỏ ngoài, làm cho giữa hai chất khác nhau hình. (144) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 143/275. thành đường nứt đồng tâm. - Một phản ứng toả nhiệt hệ ôxy hoá quặng manhetit, đồng thời tiến hành theo công thức dưới đây: 2Fe3O4 + ½ O2 ↔ 3Fe2O3 –Q. (6.7). - Giá trị Q là 260 kj/mol. Bổ sung nguồn nhiệt ở đây hãy xem xét và lợi dụng trong quá trình dự nhiệt và nung. Do sản sinh nhiệt ôxy hoá, làm cho nhiệt độ của nhân cao hơn bề mặt, nếu tốc độ ôxy hoá quá nhanh, sẽ dẫn đến nhân quá nóng, thậm chí xuất hiện nguy hiểm nóng chảy. 6.2.3.. Loại bỏ lưu huỳnh trong quá trình nung quặng viên - Quá trình nung vê viên là tiến hành trong không khí ôxy hoá mạnh, đối với việc loại bỏ lưu huỳnh rất có lợi. Lưu huỳnh trong quặng manhetit thường tồn tại với hình thức quặng pirit (FeS2), quặng pyrrhotile (FeS). FeS2 trong khoảng 200÷300oC bắt đầu phân giải, áp phân giải khi ở 688 oC đạt 98066.5 Pa (1atm). Lưu huỳnh đơn chất phân giải ra dưới điều kiện nung vê viên nhanh chóng kết hợp với ôxy sinh ra SO2, phản ứng của nó như sau: 2FeS2 =FeS +S. (6.8). S + O2 = SO2 ↑. (6.9). 2FeS + 7/2 O2 = Fe2O3 + 2SO2 ↑. (6.10). - Do sulphate trong quá trình nung vê viên không thể phân giải, cho nên loại sulphate tồn tại ở hình thức sulphate hiện tại thường đều bảo lưu trong quặng vê viên. Nhưng hàm lượng sulphate trong quặng manhetit rất ít. Vì vậy, trong quá trình nung vê viên, bình thường có thể loại bỏ lưu huỳnh trên 90% . CƠ LÝ QUÁ TRÌNH NUNG KẾT QUẶNG VIÊN - Nung kết quặng viên tức quặng vê viên sống dưới tác dụng của nhiệt độ cao, thông qua khuếch tán chất điểm thể rắn, hình thành cầu liên kết và lượng nhỏ pha lỏng dính kết các hạt thể rắn lại với nhau, vì vậy có đầy đủ quá trình độ bền cơ học, gọi là nung kết. - Cơ lý nung kết của quặng vê viên và quặng thiêu kết không giống nhau. Nung kết của quặng thiêu kết là dưới tác dụng của nhiệt độ cao sinh ra lượng lớn pha lỏng, trong quá trình làm nguội, tinh thể tách ra từ pha lỏng hoặc bộ phận các hạt chưa nóng chảy hết dính kết lại với nhau. Pha lỏng của quặng thiêu kết bình thường đều ở 30% ÷ trên 40%, nếu không thì không đầy đủ để duy trì cường độ nhất định, vì vậy nung kết của quặng thiêu kết lại gọi là cố kết pha lỏng. Để thu được số lượng pha lỏng đầy đủ, yêu cầu trong nguyên liệu có chứa số lượng SiO2 nhất định. - Nung kết của quặng vê viên chủ yếu dựa vào sự dính kết của pha rắn, thông qua phản ứng khuếch tán chất điểm thể rắn hình thành cầu liên kết (hoặc gọi là vòng liên kết), chất hoá hợp hoặc dung dịch rắn dính kết các hạt lại với nhau. Nhưng trong nguyên liệu vê viên không thể tránh mang vào lượng ít SiO2, hoặc do yêu. (145) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 144/275. cầu chất lượng quặng vê viên trong vê viên cần thêm một số chất phụ gia, trong quá trình nung vê viên hình thành bộ phận pha lỏng, bộ phận pha lỏng này tác dụng bổ trợ với cố kết vê viên. Vì vậy, cố kết của quặng vê viên là thuộc loại rắn-lỏng. Nhưng tỉ lệ lượng pha lỏng của nó rất ít, thông thường không vượt quá 5%÷7%, nếu không thì quặng vê viên trong quá trình nung sẽ dính kết với nhau, ảnh hưởng đến tính thấu khí của tầng liệu, dẫn đến chất lượng quặng vê viên giảm thấp. Vì vậy, từ cơ lý cố kết quặng vê viên cho thấy, hàm lượng SiO2 trong quặng vê viên càng ít càng tốt, và có lợi đối với giảm thấp lượng xỉ lò cao. 6.3.1.. Phản ứng khuếch tán pha rắn và cơ lý của nó - Cố kết pha rắn là chỉ hình thức cố kết hạt bên trong vê viên dưới nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy của nó dính kết với nhau, làm cho cường độ liên kết giữa các hạt tăng. Dính kết pha rắn có hai loại kênh: một loại là hạt nhỏ hệ đơn nguyên như Fe2O3 - Fe2O3, Fe3O4 - Fe3O4, thông qua khuếch tán dính kết với nhau, một kênh khác là phản ứng khuếch tán pha rắn giữa các hạt hệ đa nguyên hình thành chất hóa hợp dính kết, như phản ứng giữa hệ nhị nguyên CaO- Fe2O3 sinh ra 2Cao. Fe2O3, phản ứng giữa hệ nhị nguyên CaO- SiO2 sinh ra 2CaO. SiO2.. a. Phản ứng khuếch tán pha rắn - Chất điểm trong vật chất hoá học không chỉ có tính di động, mà giữa chất điểm còn có thể trực tiếp phản ứng. Căn cứ nghiên cứu của học phái Taman, nhiệt độ bắt đầu phản ứng của chất rắn thấp hơn nhiều điểm nóng chảy của chúng hoặc điểm nóng chảy eutecti của chúng (xem bảng 6-1), với giữa điểm nóng chảy này tồn tại quy luật nhất định : đối với muối và ôxide, nhiệt độ bắt đầu phản ứng Tphản ứng xấp xỉ bằng 0,57 Teutecti; đối với silicate và chất hữu cơ, Tphản ứng xấp xỉ bằng (0,8÷0,9) Teutecti. Người ta gọi nhiệt độ bắt đầu phản vật chất trạng thái rắn này là nhiệt độ Taman. Bảng 6-1: Nhiệt độ bắt đầu xuất hiện chất phản ứng pha rắn. Chất phản ứng. Chất sau phản ứng pha rắn. CaO+ Fe2O3 CaO.Fe2O3 CaCO2+ Fe2O3 CaCO2 .Fe2O3 2CaO+SiO2 2CaO.SiO2 2MgO+SiO2 2MgO.SiO2 SiO2+Fe2O3 Fe2O3 thể dung dịch rắn trong SiO2 SiO2+Fe3O4 2Fe.SiO2 MgO+Fe2O3 MgO.Fe2O3. Nhiệt độ của bắt đầu phản ứng (0C) 500, 520, 600, 610, 650, 675 590 500, 510, 690 680 575 990, 1100 600. - Nguyên liệu vê viên đều qua xử lý nghiền nhỏ, có tính phân tán cao, bề mặt riêng lớn, mạng lưới tinh thể thiếu nghiêm trọng, hiện ra trạng thái hoạt hoá của xu thế tiềm tàng di chuyển cường độ cao. Chất điểm trong mạng lưới tinh thể quặng (nguyên tử, phân tử, ion) dưới nhiệt độ Taman có tính di động. Hơn nữa kiểu tính di động này cùng tăng lên với nhiệt độ tăng cao, sau khi thu được năng lượng hoạt hoá cần thiết tiến hành di chuyển, thì khắc phục tác dụng của chất. (146) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 145/275. điểm xung quanh, có thể tiến hành hoán đổi vị trí trong mạng lưới tinh thể, gọi là khuếch tán trong, cũng có thể khuếch tán đến bề mặt mạng lưới tinh thể, còn có thể vào khuếch tán đến trong mạng lưới tinh thể của tinh thể khác gần tiếp xúc tiến hành phản ứng hoá học, hoặc tập hợp thành hạt tinh thể tương đối lớn. - Yếu tố ảnh hưởng phản ứng khuếch tán pha rắn rất nhiều, ngoài nhiệt độ và thời gian duy trì dưới nhiệt độ cao, tất cả yếu tố có thể thúc đẩy khuếch tán trong và ngoài chất điểm, đều có thể làm tăng tốc phản ứng pha rắn, như những thay đổi vật lí hoá học mức nghiền vụn, chuyển biến đa tinh thể, loại bỏ nước kết tinh hoặc phân giải thể rắn hình thành đều kèm theo hoạt hoá của mạng lưới tinh thể, thúc đẩy phản ứng khuếch tán pha rắn. Ngoài ra, sự tồn tại của pha lỏng, cung cấp đường thông đối với việc khuếch chất thể rắn, cũng cường hoá phản ứng khuếch tán thể rắn đều là nhân tố quan trọng không thể coi nhẹ. - Phản ứng khuếch tán pha rắn xảy ra trong quá trình nung kết quặng vê viên cơ bản phân làm ba loại.. Lượng chất hóa hợp sinh ra, %. 100 90 80 70 60 50. b. a. 40. c. d. 30 20 10 0 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. Nhiệt độ nung, oC Hình 6-4: Mối quan hệ giữa lượng sinh ra của ferrite và silicate với nhiệt độ nung. a- CaO.Fe2O3; b- MgO.SiO2; c- CaO.Fe2O3; d- 2MgO.SiO2;. (147) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 146/275. B. A. Hình 6-5: Biểu thị cố kết khuếch tán pha rắn Fe2O3. • Hệ đơn nguyên Fe2O3 khuếch tán pha rắn Fe2O3 là hình thức chủ yếu của cố. kết quặng viên. Nếu nguyên liệu sản xuất quặng vê viên là quặng manhetit, do Fe3O2 ôxy hoá biến thành Fe2O3, lúc này do kết cấu mạng lưới tinh thể phát sinh thay đổi, Fe2O3 mới sinh có khả năng di chuyển rất lớn. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, giữa các hạt thông qua khuếch tán pha rắn hình thành cầu tinh thể quặng hematit, liên kết các hạt lại với nhau, làm cho quặng vê viên có cường độ nhất định. Hình 6-5 là hình vẽ cố kết khuếch tán pha rắn Fe2O3. Do hai hạt đồng chất, cho nên cầu tinh thể giữa hạt là hệ nhất nguyên Fe2O3. Nhưng phương hướng kết tinh của hạt bên cạnh rất khó đồng nhất, cho nên cầu tinh thể trở thành hai vùng chuyển hoá của phương hướng kết tinh khác nhau, nhưng kết cấu tinh thể của nó rất không hoàn thiện. Chỉ có ở dưới nhiệt độ cao 120÷1500oC, Fe2O3 phát sinh tái kết tinh và tập hợp kết tinh lại. Nếu nguyên liệu là quặng hematit phải dưới nhiệt độ 1300÷1350oC mới có thể loại bỏ được sự thiếu hụt của mạng lưới tinh thể, tăng diện tích tiếp xúc của hạt, tăng mức độ đặc kín của quặng vê viên, quặng vê viên mới có thể thu được cố kết chắc chắn và cường độ chịu áp cao. • Hệ nhị nguyên CaO(MgO)-Fe2O3 Khi sản xuất quặng vê viên có trợ dung hoặc. quặng vê viên chứa MgO, trong quặng vê viên xuất hiện hệ nhị nguyên CaOFe2O3, MgO- Fe2O3. Khi ở nhiệt độ 500÷600 oC bắt đầu tiến hành phản ứng khuếch tán pha rắn, đầu tiên sinh ra Cao.Fe2O3, tốc độ phản ứng của nó và quan hệ nhiệt độ xem hình 7-5, tốc độ phản ứng tuỳ vào nhiệt độ tăng cao mà tăng nhanh. Ở 800oC đã có 80% CaO. Fe2O3 sinh ra, 1000oC đã hình thành hoàn toàn. ▪ Nếu CaO dư, thì phản ứng theo công thức dưới đây: 1000 o C. CaO. Fe2 O3 + CaO →. 2CaO. Fe2 O3. (6.10). ▪ Đến 1200oC thì kết thúc ▪ Nếu trong quặng vê viên có rất ít CaO, ferit khó mà sinh ra. ▪ Tuy nhiên lực tương tác của CaO với SiO2 lớn hơn lực tương tác của CaO với Fe2O3, nhưng do nồng độ Fe2O3 lớn, ở nhiệt độ thấp ưu tiên sinh ra CaO Fe2O3. Nhưng chất hóa hợp trong hệ thống này và điểm nóng chảy thể rắn tương đối thấp, sau khi xuất hiện pha lỏng, SiO2 liền phản ứng với CaO trong. (148) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 147/275. ferit sinh ra CaO SiO2, Fe2O3 liền bị thay chỗ, tách ra kết tinh lại. ▪ Khi MgO và Fe2O3 ở 600oC bắt đầu xảy ra phản ứng pha rắn, sinh ra MgO.Fe2O3. Trên thực tế có hoặc ít hoặc nhiều MgO vào trong mạng tinh thể quặng manhetit, hình thành [(1-x)Mg Fex]O Fe2O3, làm cho mạng tinh thể quặng manhetit ổn định lại, vì vậy hàm lượng FeO trong quặng vê viên có MgO cao hơn FeO của quặng vê viên thông thường. • Hệ nhị nguyên CaO-SiO2 đá vỉa trong tinh quặng thường là SiO2, khi sinh ra. quặng vê viên tính tự tan chảy, SiO2 tác dụng với CaO chảy ra, hình thành chất hóa hợp hệ thống calcium silicate. Chúng đầu tiên dựa vào phản ứng pha rắn sinh ra, bất luận số lượng CaO là bao nhiêu, sinh ra đầu tiên la 2CaO. SiO2. Hệ thống calcium silicate có mấy loại chất hóa hợp, tiếp theo là 3CaO. SiO2, 2CaO. SiO2, 3CaO. 2SiO2 và CaO. SiO2. Nếu CaO và SiO2 quá lượng sẽ tiến hành phản ứng pha rắn, tuy nhiên chất đầu tiên sinh ra là 2CaO. SiO2, nhưng chất cuối cùng sẽ là 3CaO. SiO2và CaO dư; ngược lại, nếu lấy SiO2 và CaO phản ứng, chất đầu tiên sinh ra cũng là 2CaO. SiO2, chất cuối cùng sẽ là CaO. SiO2 và SiO2 dư. b. Cơ lý cố kết pha rắn. (b). (a). (c) Hình 6-6: Mô hình dính kết khi thiêu kết hạt hình tròn. - Khi quặng viên được gia nhiệt đến nhiệt độ Taman, nguyên tử trong mạng lưới tinh thể hạt quặng thu được năng lượng đầy đủ, khắc phục bó buộc lực khóa xung quanh tiến hành khuếch tán, đồng thời cùng với nhiệt độ tăng cao, khuếch tán tăng cường, phát triển khuếch tán đến điểm tiếp xúc nhau của các hạt hoặc mặt tiếp xúc, làm cho giữa các hạt sinh ra dính kết, hình thành cầu liên kết, gọi là “vòng”. Loại này thông qua khuếch tán nguyên tử tầng bề mặt để hoàn thành di chuyển vật chất gọi là khuếch tán bề mặt. Ở chỗ tiếp xúc các hạt, có sự tập trung vị trí trống, nguyên tử của bề mặt hạt và vị trí trống trao đổi vị trí, nguyên tử không ngừng di chuyển về hướng “vòng”, khiến “vòng” lớn lên.. (149) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 4500. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 148/275. 1-Nhỏ hơn 37mm chiếm 79,4% 2-Nhỏ hơn 37mm chiếm 86,6%. Cường độ. 3600. 2. 2700. 1. 1800. 900. 0 1000. 1100. 1200. 1300. 1400. Nhiệt độ nung, oC 60 55. Mật độ. 50 45 40 35. 2 30 25 1000. 1 1100. 1200. 1300. 1400. Nhiệt độ nung, oC Hình 6-7: Mối quan hệ của mật độ, cường độ và nhiệt độ nung vê viên quặng manhetit. - Nung thời kỳ đầu, do nhiệt độ tương đối thấp, các hạt bên trong viên dính kết hình thành “vòng” liên kết, xem hình 6-6a, thể tích vê viên đồng thời chưa co, cường độ có tăng cao. Cùng với nhiệt độ tăng cao, vị trí trống từ khe lỗ mở hướng bề mặt hạt mở rộng, thể tích vê viên xảy ra co lại, mặt tiếp xúc hạt tăng, khoảng cách giữa các hạt co nhỏ (xem hình 6-6b). Hình trạng khe lỗ giữa các hạt khởi đầu thay đổi, liên kết với nhau, sau đó thì biến thành đường thông hình tròn, xem hình 6-6c. Những đường thông này co lại, có khe lỗ bịt kín, tỉ lệ khe. (150) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 149/275. lỗ giảm, đồng thời sinh ra tái kết tinh và tái kết tinh phát triển, làm cho kết cấu vê viên đặc kín, cường độ nâng cao. Quan hệ cường độ quặng vê viên, độ đặc kín và nhiệt độ nung xem hình 6-7. 6.3.2.. Cố kết pha lỏng - Cố kết pha lỏng trong quặng viên chính là pha lỏng sinh ra trong quá trình nung lấp vào giữa các hạt, khi làm nguội ngưng kết làm các hạt thể rắn dính kết lại. - Trong quặng vê viên tinh quặng sắt, lượng pha lỏng tuy không nhiều, nhưng trong quá trình cố kết quặng vê viên có vai trò quan trọng; thứ nhất, pha lỏng làm bề mặt hạt thể rắn ướt, đồng thời dựa vào tác dụng của lực kéo làm cho các hạt gần nhau, kéo căng và xếp lại. Vì vậy khiến quặng vê viên trong quá trình nung co lại, kết cấu hoá kín; thứ hai, làm cho hạt thể rắn chảy ra và kết tinh lại. Do độ nóng chảy của một vài tinh thể nhỏ có thiếu hụt so với tinh thể lớn có kết cấu hoàn chỉnh lớn, bởi vậy đối với tinh thể to thông thường là dung dịch bão hoà, đối với tinh thể nhỏ thiếu chính là pha lỏng chưa bão hoà, tinh thể nhỏ như thế này không ngừng nóng chảy trong pha lỏng, tinh thể lớn không ngừng lớn lên, kiểu quá trình này gọi là quá trình kết tinh lại. Tinh thể tách ra của kết tinh lại, loại bỏ sự thiếu hụt mạng lưới tinh thể; thứ ba thúc đẩy tinh thể phát triển. Do sự tồn tại của pha lỏng, có thể đẩy nhanh khuếch tán chất điểm thể rắn, làm cho tốc độ khuếch tán điểm tiếp xúc giữa chất điểm gần nhau tăng lên, bởi vậy thúc đẩy tinh thể phát triển, tăng nhanh cố kết pha rắn của quặng vê viên. - Nguồn gốc của pha lỏng trong quá trình nung quặng vê viên chủ yếu là một vài chất hóa hợp điểm nóng chảy thấp và eutectic hình thành trong quá trình phản ứng khuếch tán pha rắn (xem bảng 6-1); thứ hai là quặng điểm nóng chảy thấp thêm vào trong nguyên liệu quặng vê viên, như đá octocla, ở khoảng 1100oC có thể nóng chảy; nhiệt độ nóng chảy của đất sét thêm vào trong quá trình tạo cầu cũng tương đối thấp; vài năm gần đây trong liệu trộn của một số xưởng vê viên tăng bùn Bo giảm nhiệt độ nung quặng vê viên, ở 600 oC B2O3 trong bùn bo bắt đầu nóng chảy, 1800 oC bắt đầu bốc hơi. - Lượng pha lỏng trong quặng vê viên thông thường không vượt qua 5%÷7%, lượng pha lỏng quặng vê viên có trợ dung hiển nhiên cao hơn phẩm vị quặng vê viên tính phi dung chất. Vì vậy trong quá trình nung quặng vê viên có trợ dung phải đặc biệt chú ý khống chế nghiêm ngặt nhiệt độ nung và tốc độ tăng nhiệt, đề phòng nhiệt độ dao động quá lớn, sinh ra quá nhiều pha lỏng. Lượng pha lỏng quá nhiều không những cản trở các hạt pha rắn tiếp xúc trực tiếp, mà còn thẩm thấu mép biên tinh thể khiến tập trung thành “bột hóa” cố kết nhóm tinh thể lớn, hơn nữa vê viên dính kết với nhau, làm hỏng tính thấu khí của tầng cầu. LOẠI HÌNH CỐ KẾT QUẶNG VÊ VIÊN - Loại hình cố kết của quặng vê viên chủ yếu có liên quan với các yếu tố chủng loại nguyên liệu, chất phụ gia, nhiệt độ nung và áp suất nung. Chủ yếu có 4 loại: (1) liên kết vi tinh thể Fe2O3; (2) tái kết tinh Fe2O3; (3) tái kết tinh Fe3O4; (4) dính kết pha lỏng. (151) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.4.1.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 150/275. Liên kết vi tinh thể Fe2O3 (hình 6-8a) - Liên kết vi tinh thể Fe2O3 là quặng manhetit sinh ra trong áp suất ôxy hoá và nhiệt độ nung tương đối thấp. Ôxy hoá của quặng manhetit bắt đầu trong 200÷300oC, đồng thời nhiệt độ tăng, ôxy hoá tăng tốc. Khi nhiệt độ đạt 800oC, bề mặt các hạt cơ bản đã ôxy hoá thành Fe2O3. Nguyên tử Fe2O3 mới sinh ra của ôxy hoá này có tính hoạt động rất lớn, không chỉ có thể xảy ra khuếch tán trong mạng lưới tinh thể, mà còn có thể khuếch tán di chuyển đến hạt bên cạnh, hình thành cầu liên kết, dưới nhiệt độ thấp này hình thành hình thức liên kết hạt tinh thể nhỏ Fe2O3 gọi là liên kết vi tinh thể.. Hình 6-8: Loại hình cố kết quặng vê viên. - Vi tinh thể Fe2O3 sinh ra giữa các hạt làm cho cường độ quặng vê viên nâng cao, nhưng vẫn tương đối thấp, quặng vê viên cường độ như thế này không đáp ứng được yêu cầu vận chuyển và luyện kim lò cao. Loại hình thức cố kết quặng vê viên này chỉ xuất hiện khi nung nhiệt độ thấp (như nung từ hoá) hoặc nung không đều, ví dụ trong quặng vê viên nung lò đứng luôn có số lượng không nhiều cầu đỏ liên kết vi tinh thể. Quặng vê viên lò cao sử dụng, phải cố tránh xuất hiện liên kết vi tinh thể. Nhưng liên kết vi tinh thể Fe2O3 là khi nung vê viên tinh quặng sắt, quá trình bắt buộc của cố kết tái kết tinh Fe2O3 6.4.2.. Tái kết tinh Fe2O3 (xem hình 6-8b) - Tái kết tinh Fe2O3 là loại hình chủ yếu của cố kết quặng vê viên ôxy hoá, bình thường trong quặng vê viên tái kết tinh Fe2O3 chiếm khoảng 80%. Chất lượng tinh quặng sắt càng cao, tỉ lệ loại hình cố kết này càng cao. - Bất kể nguyên liệu vê viên là tinh quặng manhetit hay là quặng hematit tinh, quặng vê viên nung cuối cùng phải cố gắng đạt được loại hình cố kết này. Bởi vì tái kết tinh Fe2O3 là phương thức cố kết lí tưởng nhất, cường độ quặng vê viên. (152) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 151/275. cao, tính hoàn nguyên tốt. - Tinh quặng manhetit khi nung trong không khí ôxy hoá, quá trình ôxy hoá từ mặt cầu đồng tâm mép bề mặt cầu hướng vào trong, khi nhiệt độ dự nhiệt ôxy hoá đạt 1000oC, khoảng 90% Fe3O4 ôxy hoá thành Fe2O3 mới, đồng thời hình thành liên kết vi tinh thể. Dưới nhiệt độ nung 1200÷1250oC, một mặt quặng manhetit tồn lại tiếp tục ôxy hoá, mặt khác vi tinh thể Fe2O3 đã ôxy hoá thành, sinh ra hạt tinh thể lớn lên và tập hợp lớn lên, các hạt bên trong liên kết thành một chỉnh thể đặc kín, làm cho biên độ lớn cường độ quặng vê viên tăng cao. - Nung ôxy hoá vê viên quặng hematit tinh và tinh quặng manhetit khác nhau. Dưới 1200oC, kết cấu hạt quặng và quặng vê viên của quặng hematit luôn duy trì hình trạng vốn có của viên khô, các hạt tuy có gần nhau, nhưng không sinh ra liên kết. Chỉ khi ở 1300 oC, mới có thể quan sát được tinh thể rõ ràng phát triển, giữa các hạt tinh thể nhỏ hình thành cầu liên kết ban đầu. Đến 1350oC. Có thể quan sát thấy kết tinh lại. Đồng thời, độ bền nén của quặng vê viên cùng với nhiệt độ tăng cao mà tăng. Nhưng nhiệt độ nung không được vượt quá 1350oC. Khi vượt qua 1350oC, quặng hematit liền bắt đầu theo công thức sau 6Fe2O3 → 4Fe3O4+O2 - Sinh ra Fe3O4, cường độ quặng vê viên kết quả của nó giảm. - Vê viên quặng hematit tinh ngoài nhiệt độ nung Fe2O3 cao hơn tinh quặng manhetit, áp suất nung cũng khác nhau. Tinh quặng manhetit nhất định nung dưới áp suất ôxy hoá, mới có thể thu được hình thức cố kết tái kết tinh Fe2O3. Vê viên quặng hematit tinh chỉ cần không phải nung dưới áp suất hoàn nguyên là được, vì vậy đối với yêu cầu áp suất không có nghiêm ngặt vê viên tinh quặng manhetit. 6.4.3.. Tái kết tinh Fe3O4 (xem hình 6-8c) - Vê viên của tinh quặng manhetit, nung dưới áp suất trung tính hoặc ôxy hoá không hoàn toàn, nhiệt độ 900oC Fe3O4 bắt đầu phản ứng tái kết tinh, làm cho giữa các hạt vê viên liên kết lại. Nhiệt độ Fe3O4 bắt đầu tái kết tinh tuy thấp nhưng tốc độ chậm hơn so với tái kết tinh của Fe2O3 mới sinh ra trong ôxy hoá. Cường độ quặng Fe3O4 tái kết tinh tương đối thấp, cho nên cường độ quặng vê viên của cố kết Fe3O4 tái kết tinh thấp, hình 7-9 là viên sống dùng tinh quặng manhetit TFe 71,34%, FeO 23,86%, SiO2 0,52%, cường độ quặng vê viên sau khi nung trong nito không qua ôxy hoá trước và qua ôxy hoá làm nóng sơ bộ.. (153) Cường độ kháng áp cầu đơn, N. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 1700. 152/275. 1300oC. 1500. Biểu thị vê viên tinh quặng sắt chưa oxy hóa 1200oC. 1300 1100 900 700. Biểu thị vê viên tinh quặng sắt oxy hóa trước. 500 300. 1300oC 1200oC. 1. 100 0. 40. 80. 120. 160. Thời gian độ nung, min Hình 6-9: Khi nung trong nito, quan hệ của thời gian nung với cường độ vê viên. - Vê viên của cố kết Fe3O4 tái kết tinh do trong quá trình nung sản sinh ra phần còn lại khó hoàn nguyên như sắt axit silic, monticelit, làm cho tính hoàn nguyên của vê viên xấu đi. 6.4.4.. Dính kết pha lỏng (hình 6-8d) - Trong viên sống không thể tránh khỏi thành phần số lượng nhất định SiO2 và CaO. Điểm nóng chảy của bản thân SiO2, Cao, Fe3O4 và Fe2O3 là rất cao, trong quá trình nung vê viên không thể sản sinh ra pha lỏng. Nhưng sau khi xảy ra phản ứng pha rắn giữa chúng, chất hóa hợp mới sinh ra hoặc giữa các hỗn hợp hoá học, chất hóa hợp với các thành phần vốn có trong viên sống hình thành chất điểm eutecti. Trong quá trình nung vê viên sản sinh pha lỏng, trong quá trình làm nguội pha lỏng lấp vào khe lỗ ngưng kết làm các hạt dính kết lại với nhau, làm cho cường độ vê viên nâng cao. - Nhiệt độ nóng chảy của chất hóa hợp hoặc chất eutectic sinh ra trong quá trình nung vê viên xem bảng 6-2. Bảng 6-2: Chất hóa hợp dễ nóng chảy và hỗn hợp eutecti chủ yếu trong vê viên Hỗn hợp hóa học hoặc hỗn hợp Nhiệt độ nóng chảy Hệ thống oC eutecti 2FeO.SiO2 1205 SiO2 - FeO 2FeO.SiO2 - SiO2 1178 2FeO.SiO2 - FeO 1178 2FeO.SiO2 – 2CaO.SiO2 Monticellite, CaOx.FeO2-x .SiO2 1150 CaO. Fe2O3 1216 CaO – Fe2O3 2CaO. Fe2O3 1226 CaO. Fe2O3 - CaO.2Fe2O3 1205. - Vê viên tinh quặng manhetit trong tính trung hoặc qua áp suất ôxy yếu, hoặc là. (154) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 153/275. khi Fe3O4 ôxy hoá không hoàn toàn hình thành 2FeO.SiO2, phản ứng như sau: 2FeO + SiO2 = Fe2SiO2 - Ngoài ra, nếu nhiệt độ nung cao hơn 1350oC, tức là nung trong áp suất ôxy hoá, Fe2O3 cũng sẽ xảy ra bộ phận phân giải, hình thành Fe3O4, cũng như thế sẽ tác dụng với SiO2 mà sinh ra 2FeO.SiO2. Điểm nóng chảy của 2FeO.SiO2 thấp, hơn nữa rất dễ cùng với FeO và SiO2 sinh ra thể eutecti nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, như hỗn hợp eutecti 2FeO.SiO2-FeO, điểm nóng chảy 1177 oC, điểm nóng chảy 2FeO SiO2- SiO2, là 1178 oC. 2FeO SiO2 và pha lỏng của hỗn hợp eutecti của nó hình thành trong quá trình làm nguội ngưng kết làm cho quặng vê viên cố kết lại với nhau (xem hình 6-8d). Loại cố kết này gọi là cố kết pha xỉ. Do 2FeO.SiO2 trong quá trình làm nguội rất khó kết tinh, thường tồn tại chất thuỷ tinh. Tính chất thuỷ tinh dễ vỡ, làm cho cường độ quặng vê viên giảm, hơn nữa trong lò cao khó hoàn nguyên, vì vậy hình thức cố kết này không được hoan nghênh. - Khi sản xuất quặng vê viên có trợ dung, nếu trong áp suất ôxy hoá tiến hành nung, pha lỏng sản xuất chủ yếu là hệ thống calcium ferrite, như hỗn hợp eutecti CaO. Fe2O3, CaO. 2Fe2O3 và CaO.Fe2O3-CaO.2Fe2O3, điểm nóng chảy của nó đều tương đối thấp, lần lượt là 1216 oC, 1226 oC, và 1205oC. Dưới nhiệt độ nung thông thường hình thành pha lỏng, pha lỏng này không những có lợi đối với cố kết quặng vê viên, mà còn có cường độ tương đối tốt, có lợi đối với cải thiện tính năng luyện kim quặng vê viên. - Nếu Fe3O4 trong vê viên tinh quặng manhetit ôxy hoá không hoàn toàn hoặc nhiệt độ nung vê viên quặng hematit tinh cao hơn 1350 oC xảy ra phân giải Fe2O3 thành Fe3O4, trong quá trình nung vê viên có trợ dung cũng có khả năng xuất hiện pha lỏng monticellite (CaOx.FeO2-x.SiO2), đây cũng là một loại quặng khó hoàn nguyên, trong quặng vê viên phải hết sức tránh. CẤU TẠO QUẶNG CỦA QUẶNG VÊ VIÊN VÀ TỔ CHỨC TẾ VI - Cấu tạo quặng của quặng vê viên và tổ chức tế vi là nguyên nhân trực tiếp ảnh hưởng đến độ bền cơ học và tính năng luyện kim của quặng vê viên. Mà cấu tạo quặng và tổ chức tế vi lại là chịu ảnh hưởng của các nhân tố chủng loại nguyên liệu, chất phụ gia, điều kiện công nghệ nung như áp suất, nhiệt độ, tốc độ tăng nhiệt, thời gian duy trì nhiệt độ, phương thức làm nguội và tốc độ. So sánh giữa cấu tạo quặng quặng vê viên và quặng thiêu kết, đơn giản, nguyên nhân của nó có 3 điểm: • Chất lượng tinh quặng sắt cao, tạp chất ít; • Thành phần liệu hốn hợp tương đối giản đơn, thông thường là do tinh quặng. sắt và lượng nhỏ chất dính kết phối hợp mà thành, trong số ít trường hợp, để cải thiện tính năng luyện kim quặng vê viên, thêm đá vôi hoặc bột đolomit, cùng với quặng thiêu kết tính kiềm cao, lượng thêm vào của nó cũng là rất ít; • Áp suất nung giản đơn, thông thường từ bắt đầu đến kết thúc đều là áp suất. ôxy hoá, quá trình nung chủ yếu là ôxy hoá ở nhiệt độ cao và phản ứng kết tinh lại.. (155) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.5.1.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 154/275. Cấu tạo quặng quặng vê viên tính axit và tổ chức tế vi - Thông thường mà nói, quặng vê viên ôxy hoá tính axit chủ yếu do mấy loại thành phần quặng dưới đây: • Quặng hematit. Bất kể nguyên liệu sản xuất vê viên là quặng hematit tinh hay. là tinh quặng manhetit, chỉ cần nung dưới áp suất ôxy hoá, thành phần khoáng chất chủ yếu của quặng vê viên là quặng hematit. Quặng hematit chiếm khoảng 80%÷94% cấu tạo khoáng chất của quặng vê viên. Quặng vê viên phẩm vị cao, hàm lượng quặng hematit cao, phẩm vị quặng vê viên ở nước ra đều tương đối thấp, thông thường TFe là 61÷63%, hàm lượng quặng hematit khoảng 80%÷85%. Quặng hematit trong quá trình nung qua tái kết tinh hoặc tập hợp thành một mảng, xem hình 6-10. • Hạt SiO2 tồn tại độc lập trong loại quặng vê viên này cũng là khoáng chất. thường nhìn thấy. SiO2 một mặt có từ bản thân tinh quặng sắt, mặt khác là có từ bentonite, hàm lượng SiO2 của bentonite đạt trên 60%, nhưng SiO2 của bentonite thông thường không phải tồn tại độc lập. Vì vậy SiO2 tồn tại độc lập trong quặng vê viên nên là trong tinh quặng sắt mang đến. SiO2 trong tinh quặng sắt cao, SiO2 độc lập cũng có thể nhiều. Nguyên nhân SiO2 độc lập này tồn tại chủ yếu là dưới áp suất ôxy hoá, SiO2 và Fe2O3 không xảy ra phản ứng, cho nên trong vê viên có ion tự do SiO2 tồn tại, xem hình 6-11. Hàm lượng SiO2 trong quặng vê viên của ảnh 2 là 5.38%, SiO2 tồn tại độc lập khoảng 2.5÷3.0%. • Lượng ít số lượng pha lỏng. Chất lượng vê viên cao, lượng pha lỏng ít, chất. lượng vê viên nước ngoài cao đạt 65÷66%, thông thường lượng pha lỏng dưới 5%, hàm lượng SiO2 tinh quặng sắt của quặng vê viên Trung Quốc sản xuất thông thường đều tương đối cao, lượng pha lỏng có thể đạt 7%÷10%. Cấu tạo quặng của pha lỏng chủ yếu là kirschsteinite, fayalite và chất thuỷ tinh, xem hình 6-12, 6-13. • Nếu sản xuất cỡ hạt tinh quặng sắt của quặng vê viên to, do hạt Fe3O4 tương. đối đặc kín, ôxy khó khuếch tán đến trung tâm hạt to, làm cho trong quặng vê viên cũng có khả năng chứa lượng nhỏ quặng Fe3O4 , xem hình 6-14. Ngoài quặng nói ở trên, nếu MgO trong tinh quặng tương đối cao, trong quặng vê viên vẫn sẽ xuất hiện quặng magnesium ferrite, xem hình 6-15. Bảng 6-3 là cấu tạo quặng mẫu thử thí nghiệm lồng của một xưởng. Chất lượng quặng vê viên này là 62.42%. FeO là 0.44%, SiO4.74%, độ kiềm 0.27%, MgO là 7.90%.. (156) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Hình 6-10: Fe2O3 tái kết tinh (mầu trắng). Khe lỗ (mầu đen). Phản quang x200. Hình 6-11: SiO2 tồn tại độc lập trong quặng vê viên (mũi tên chỉ). Hình 6-12: Kirschsteinite (C.F.S). 155/275. (157) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 156/275. Hình 6-13: Calcium silicate và Kirschsteinite cùng tồn tại. Dải đen nhỏ - CaO.SiO2; CaO.SiO2 xung quanh là Fayalite Bảng 6-3: Cấu tạo quặng quặng vê viên tính axit/% Quặng Quặng Kirschsteinite Fayalite Magnesium hematit manhetit ferrite 82,01. 1,05. 4,52. 0,43. 3,87. Silicon diôxyde. Monocalcium silicate. Thể kính. 2,81. 0,32. 4,35. Hình 6-14: Fe3O4 (mầu đậm) phủ giữa Fe2O3 (mầu nhạt); mầu đen là lỗ trống. (158) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 157/275. Hình 6-15: Magnesium Ferrite (M-F). - Lấy quặng hematit tái kết tinh làm quặng vê viên tính axit chủ, lỗ khí của nó là lỗ nhỏ hình trạng bất quy tắc, phần lớn là lỗ khí kết nối. Hiệu suất lỗ khí trong phạm vi 20÷25%, kết cấu tương đối đều đặn kín đặc. Quặng vê viên kết cấu này có độ bền nén khá cao và tính hoàn nguyên rất tốt. - Dùng quặng manhetit sản xuất quặng vê viên tính axit, nếu ôxy hoá không hoàn toàn, tổ chức tế vi của nó là kết cấu dạng tầng. Xem hình 6-16. - Tầng mặt ôxy hoá hoàn toàn, giống quặng vê viên tính axit thông thường, quặng hematit qua tái kết tinh và kết tinh phát triển, liên kết thành mảng. Lượng nhỏ đá vỉa chưa nóng chảy, cùng với lượng nhỏ quặng silicate, kẹp giữa hạt tinh thể quặng hematit.. Hình 6-16: Quặng viên kết cấu dạng tầng. - Quặng chính của quá trình chuyển đổi trung gian vẫn là quặng hematit. Giữa các tinh thể liên kết quặng hematit, bị silicate của ferric metasilicate và thể thuỷ tinh. (159) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 158/275. lấp đầy, trong khu vực này vẫn có quặng manhetit chưa bị ôxy hoá. - Dải quặng manhetit trung tâm, quặng manhetit chưa bị ôxy hoá tái kết tinh dưới nhiệt độ cao, đồng thời bị pha lỏng metasilicate và silicate chất thuỷ tinh dính kết, lỗ khí nhiều hiện lên lỗ khí lớn hình tròn. Có quặng vê viên tổ chức tế vi như thế này, độ bền nén thông thường thấp, bởi vì pha lỏng giữa tương đối lớn, khi lạnh ngưng thể tích co lại, hình thành đường nứt đồng tâm, làm cho quặng vê viên có kết cấu tầng kép, tức lấy quặng hematite làm vỏ ngoài nhiều lỗ chủ, và lấy quặng manhetit và pha lỏng silicate làm hạt nhân rắn chính, ở giữa bị mạch nứt tách ra. Bởi vậy khi dùng quặng manhetit sản xuất quặng vê viên, nhất định phải làm cho chúng ôxy hoá hoàn toàn. 6.5.2.. Cấu tạo quặng quặng vê viên có trợ dung và tổ chức tế vi - Quặng vê viên có trợ dung là quặng vê viên trong quá trình phối liệu có thêm trợ dung kiềm (CaO, MgO) vào để sản xuất. - Quặng vê viên có trợ dung thường chủ yếu là quặng hematit. Số lượng calcium ferrite tuỳ vào độ kiềm khác nhau mà khác nhau, ngoài ra vẫn còn lượng nhỏ calcium silicate. Trong quặng vê viên hàm lượng MgO tương đối cao, còn có magnesium ferrite, do FeO có thể bị MgO thay chỗ, trên thực tế là magnesioferrite, có thể viết thành (Mg.Fe)O.Fe2O3. - Quặng vê viên tự trợ dung có nhiệt độ nung tương đối thấp, dưới nhiệt độ này thời gian duy trì tương đối ngắn, tổ chức tế vi của nó là liên tinh thể quặng hematit, và calcium ferrite cục bộ do thể rắn khuếch tán sinh ra. Khi thời gian nung ở nhiệt độ tương đối cao và tời gian tương đối dài, sẽ hình thành kết cấu đan nhau giữa quặng hematit và calcium ferrite. Bởi vì calcium ferrite dưới nhiệt độ nung có thể hình thành pha lỏng, lỗ khí cũ hiện lên hình tròn. - Thực nghiệm chứng minh, trong tình huống có metasilicate cùng tồn tại, ferrite chỉ có thể dưới nhiệt độ tương đối thấp mới có thể ổn định. Ở 1200oC, calcium ferrite trong metasilicate tương ứng nóng chảy, vượt qua 1250oC, ferrite xảy ra phản ứng sau đây: CaO.Fe2O3+SiO2→CaSiO4+ Fe2O3 - Fe2O3 tái kết tinh tách ra, ferrite mất đi, trong quặng vê viên xuất hiện metasilicate thể thuỷ tinh. - Quặng vê viên có trợ dung so với quặng vê viên tính axit, cấu tạo quặng của nó tương đối phức tạp. Ngoài quặng hematit làm chủ, còn có calcium ferrite, calcium silicate, kirschsteinite. Lượng pha lỏng sản sinh ra trong quá trình nung tương đối nhiều, lỗ khí cũ là lỗ khí lớn hình tròn, cường độ chịu áp trung bình của nó thấp hơn so với quặng vê viên tính axit. YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NUNG KẾT QUẶNG VÊ VIÊN - Yếu tố ảnh hưởng đến nung kết quặng vê viên như nhiệt độ nung, thời gian duy trì nhiệt độ cao, tốc độ tăng nhiệt, áp suất, chế độ làm nguội, tính chất hoá học của nguyên liệu, đều ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng của quặng viên.. (160) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.6.1.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 159/275. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung - Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đối với quá trình nung vê viên. Nếu nhiệt độ quá thấp, các loại phản ứng vật lý, hoá học đều tiến hành rất chậm, thậm chí khó đạt được hiệu quả nung kết. Khi nhiệt độ dần dần nâng cao, hiệu quả của nung kết cũng dần nâng cao. Nguyên liệu sản xuất vê viên khác nhau, nhiệt độ nung cao điểm thích hợp khác nhau, nhất định phải căn cứ vào loại hình và thành phần vật liệu của nó, thông qua thí nghiệm xác định. Ở dưới phân làm quặng vê viên không trợ dung và quặng vê viên có trợ dung để xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá trình nung. • Quặng vê viên tính axit. Đối với quặng không trợ dung, tính axit phẩm vị cao,. cố kết của nó chủ yếu dựa vào cố kết pha rắn ôxy hoá sắt, vì vậy, thông thường nhiệt độ điểm nung tương đối cao. ▪ Vê viên quặng manhetit khi nung trong áp suất ôxy hoá, ảnh hưởng của nhiệt độ đối với nó như hình 6-17. Cường độ của quặng vê viên dưới nhiệt độ thấp tăng rất chậm, chỉ có vượt qua 1000oC, cường độ mới bắt đầu tăng. Cường độ quặng vê viên quyết định với nhiệt độ cuối cùng, dưới một nhiệt độ nào đó, sau thời gian duy trì nhất định, cường độ vê viên đạt mức cường độ nào đấy, không tăng lại. Nhiệt độ nung vê viên quặng hematit yêu cầu cao hơn quặng manhetit, như hình 6-18 cho thấy. Như trước đã nói, ôxy hoá quặng manhetit có thể thúc đẩy chất điểm khuếch tán dính kết, bởi vậy vê viên quặng manhetit dưới nhiệt độ tương đối thấp liền bắt đầu cố kết. Mà quặng hematit yêu cầu dưới nhiệt độ tương đối cao, mới có thể làm cho chất điểm trong mạng lưới tinh thể mở rộng, cho nên chỉ dưới nhiệt độ tương đối cao mới xảy ra hạt tinh thể phát triển và cố kết kết tinh lại. Nhưng nhiệt độ nung không thể quá cao, nếu không sẽ làm cho quặng hematit phân giải rõ rệt, giảm thấp cường độ quặng vê viên. Quan hệ áp lực phân giải ôxy hoá với nhiệt độ xem bảng 6-20. Đồng thời, nhiệt độ quá cao còn dẫn đến vê viên nóng chảy. Bảng 6-4: Quan hệ áp lực phân giải ôxyt sắt và nhiệt độ Nhiệt độ (oC). 1127. 1200 1227 1300. Áp phân Fe2O3 9,02.103 giải Fe3O4 2,65.10-4 (PO2.Pa). -. 1327. 1,93.103. 1383. 1400. 1452. 2,06.104 2,75.104 9,807.104 3,55.10-4. ▪ Vì vậy, từ góc độ nâng cao chất lượng và sản lượng quặng vê viên, phải cố gắng chọn nhiệt độ tương đối cao, bởi vì nó có thể nâng cao cường độ của quặng vê viên, rút ngắn thời gian nung, tăng hiệu suất sản xuất, nhưng nhiệt độ này không thể vượt qua nhiệt độ điểm phân giải rõ rệt quặng hematit và điểm nóng chảy quặng vê viên. ▪ Từ góc độ tuổi thọ sử dụng thiết bị, tiêu hao nhiên liệu và điện năng, phải cố gắng chọn nhiệt độ nung tương đối thấp, bởi vì đầu tư thiết bị nung nhiệt độ cao và tiêu hao cao hơn nhiều. Nhưng, nhưng nhiệt độ thấp nhất khi nung phải đáp ứng được hình thành liên kết chắc chắn giữa các hạt trong viên sống. Trên thực tế chọn nhiệt độ nung, thông thường là từ hai phương diện trên. (161) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 160/275. xem xét. Đối với quặng vê viên quặng manhetit phẩm vị cao, thông thường chọn nhiệt độ nung 1250oC÷1300oC, nhiệt độ nung quặng hematit thông thường là 1300oC÷1350oC. 1800. Độ bền nén vê viên, N. 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 100. 400. 700. 1000. 1300. Nhiệt độ nung, oC Hình 6-17: Mối quan hệ giữa nhiệt độ nung đối với cường độ vê viên tinh quặng manhetit 4000. Vê viên quặng manhetit. Độ bền nén vê viên, N. 3000. 2000. 1000. Vê viên quặng hematit 0 1100. 1150. 1200. 1250. 1300. 1350. Nhiệt độ, oC Hình 6-18: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ nung đối với cường độ vê viên • Quặng vê viên có trợ dung Đối với quặng vê viên có trợ dung chứa chất CaO,. nhiệt độ cao điểm của nó tương đối thấp, phải khống chế cẩn thận. Số lượng. (162) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 161/275. xỉ pha lỏng đối với nhiệt độ là rất nhạy cảm, cùng với nhiệt độ tăng, lượng pha lỏng dễ tăng rất nhanh. Nếu nhiệt độ trong vê viên không đều, thì ở một vài chỗ pha lỏng hiện lên rất nhiều, mà ở một vài chỗ khác lại hiện quá ít, điều này sẽ ảnh hưởng đến cường độ và phân bố khe lỗ đều của quặng vê viên. Khi nhiệt độ nung cao hơn 1200oC, trong kết cấu quặng của nó có calcium diferrite sinh ra, nhiệt độ cao hơn, thì calcium diferrite cao hơn. 2100 1900. Độ bền nén vê viên, N. 1200 oC 1700. 1150 oC. 1500 1300. 1000 oC. 1100 900 700 500 0. 5. 10. 15. Thời gian gia nhiệt đến nhiệt độ cao, min Hình 6-19: Sự ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt đối với cường độ quặng vê viên. ▪ Nếu thêm đá đolomite, do magnesiumôxyde tồn tại, nên nhiệt độ nung vê viên phải cao hơn quặng vê viên dung chất calcium ôxyde, bởi vì sự hình thành của magnesium ferrite khó hơn calcium ferrite, điểm nóng chảy pha lỏng của nó cũng tương đối cao. - Nhiệt độ thiêu thích hợp phải bảo đảm các hạt quặng liên kết với nhau chắc chắn, nhưng mặt ngoài không được chảy ra và dính lại với nhau. Tuỳ theo thành phần phối liệu (có chất trợ dung vào hay không...) mà nhiệt độ thiêu khác nhau. Hình 6-20 cho ta thấy khi thiêu kết quặng viên tròn Manhêtít, nhiệt độ càng cao thì Fe3O4 càng được ôxy hoá nhiều do đó yêu cầu nhiệt độ không được thấp hơn 10000C . Nhưng để tránh hiện tượng Fe2O3 bị phân giải, nhiệt độ thiêu không được quá 1350 0C. Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quặng viên. Dùng phương pháp thiêu 2 lần nâng cao rõ rệt độ bền quặng viên (hình 6-21 ). - Khi thiêu quặng viên tròn có trợ dung (tự chảy), có thể hình thành pha lỏng nhiệt độ chảy thấp, cho nên nhiệt độ thiêu không nên quá 12000C. nhiệt độ cao quá sẽ làm cho bề mặt viên quặng chảy ra, dính lại với nhau làm giảm độ thông khí và độ hoàn nguyên của quặng viên tròn, đồng thời ngăn cản sự ôxy hoá ở trung tâm quặng Manhêtít .. (163) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Hình 6-20: Quan hệ giữa mức độ ôxy hoá Fe3O4 với thời gian và nhiệt độ nung thiêu viên quặng. Hình 6-21: Quan hệ giữa độ bền của viên quặng Manhêtít với nhiệt độ nung thiêu (không phụ gia ). - Độ kiềm càng cao thì độ bền viên quặng càng thấp (hình 6-22). Hình 6-22: Quan hệ giữa độ bền của viên quặng Manhêtít có trợ dung với nhiệt độ nung thiêu.. 162/275. (164) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.6.2.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 163/275. Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt - Tốc độ gia nhiệt có ảnh hưởng lớn đối với chất lượng quặng vê viên, tăng nhiệt quá nhanh sẽ làm cho quặng manhetit ôxy hoá không hoàn toàn, quặng vê viên sinh ra kết cấu hai tầng. Tầng mặt do Fe2O3 cấu thành, mà trung tâm là do hệ Fe3O4 và 2FeO.SiO2 cấu thành, như vậy ở giữa quặng manhetit chưa ôxy hoá và quặng hematit đã ôxy hoá sinh ra đường nứt đồng tâm. Đồng thời, tốc độ tăng nhiệt quá nhanh, làm cho trong ngoài vê viên tạo thành chênh lệch nhiệt độ tương đối lớn, mà sinh ra sự nở khác nhau, cũng sẽ dẫn đến đường nứt sinh ra, ảnh hưởng đến cường độ của quặng vê viên. Quan hệ cường độ tốc độ tăng nhiệt phòng thí nghiệm thử nghiệm và quặng vê viên xem 6-19. Từ hình vẽ cho thấy, tốc độ tăng nhiệt giảm chậm, cường độ của viên tăng cao. Nhưng tăng nhiệt quá chậm sẽ làm cho hiệu suất sản xuất giảm xuống, thông thường tốc độ tăng nhiệt là 57oC/min-120oC/min. - Đối với quặng vê viên quặng manhetit chứa MgO do quặng manhetit ôxy hoá và ion sắt khuếch tán nhanh hơn nhiều so với ion magnesium. Vì vậy, để cho ion Mg có thể khuếch tán đến giữa mạng tinh thể quặng manhetit, hình thành MgO.Fe2O3, nhất định phải dùng phương thức tăng nhiệt tốc độ nhanh, làm cho sự khuếch tán của ion Mg hoàn thành trước khi quặng manhetit chưa ôxy hoá hoàn toàn. Bởi vì dưới tốc độ tăng nhiệt tương đối chậm, có tương đối nhiều MgO vào pha xỉ.. 6.6.3.. Ảnh hưởng của thời gian duy trì nhiệt độ - Khi nung viên sống, nhất định phải duy trì thời gian nhất định dưới nhiệt độ nung thích hợp nhất, bởi vì các loại phản ứng vật lý hoá học, hạt tinh thể phát triển và tái kết tinh cần thời gian nhất định mới có thể hoàn thành. Thiếu thời gian duy trì nhiệt độ cao cần thiết, cường độ quặng vê viên thu được sẽ thấp. Tuy vậy thời gian duy trì dưới nhiệt độ cao quá dài cũng không cần thiết, bởi vì sau khi vượt qua thời gian nhất định, cường độ duy trì giá trị nhất định không tăng cao, hơn nữa còn có khả năng dẫn đến quặng vê viên nóng chảy dính kết, giảm chất lượng và hiệu suất sản xuất thiết bị của quặng vê viên.. 6.6.4.. Ảnh hưởng của áp suất nung - Khi nung viên sống, đặc tính của môi trường khí có ảnh hưởng quan trọng đối với ôxy hoá và cố kết của vê viên. Thông thường, đặc tính của môi trường khí do hàm lượng ôxy của vật liệu đốt quyết định, thông thường căn cứ vào lượng ôxy của vật liệu đốt khác nhau phân làm:. Lượng ôxy vật liệu đốt (%) >8 4÷8 1,5÷4 1,0÷1,5 <1. Môi trường không khí Áp suất ôxy hoá mạnh; Áp suất ôxy hoá bình thường; Áp suất ôxy hoá yếu; Áp suất trung tính; Áp suất tính hoàn nguyên.. (165) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 164/275. - Vê viên quặng manhetit, nung trong áp suất ôxy hoá, có thể thu được hiệu quả nung tốt. Vì sau khi quặng manhetit ôxy hoá thành Fe2O3, chất điểm di chuyển linh hoạt có khả năng nhỏ hơn quặng manhetit chưa ôxy hoá, (xem bảng 6-5). Vì vậy Fe2O3 thu được nung trong áp suất ôxy hoá, tốc độ khuếch tán nguyên tử của nó lớn, có lợi đối với cố kết pha rắn và tái kết tinh của các hạt. Nếu nung quặng vê viên có trợ dung, sẽ hình thành cố kết calcium ferrite. Mà khi nung trong áp suất trung tính hoặc tính hoàn nguyên, tốc độ khuếch tán của nguyên tử quặng manhetit chậm, tái kết tinh không hoàn toàn, dựa vào hình thành ferrosilite hoặc calcium iron silicate để cố kết, cho nên, vê viên quặng manhetit nung trong áp suất ôxy hoá thu được viên thành phẩm cường độ lớn hơn so với nung trong áp suất trung tính hoặc tính hoàn nguyên, độ hoàn nguyên cao. Bảng 6-5: Năng lượng hoạt hoá của quặng sắt khác nhau. Nguyên liệu. Quặng hematit. Năng lượng hoạt hoá di chuyển của chất điểm (kJ/mol). 58,604. Quặng Quặng manhetit ôxy hoá manhetit thành quặng hematit 376,74. 50,232. - Đối với nung vê viên quặng hematit, chỉ cần không phải áp suất tính hoàn nguyên, các loại áp suất khác cường độ ảnh hưởng không lớn đối với nó. 6.6.5.. Ảnh hưởng của nhiên liệu đốt - Đối với nung vê viên quặng sắt, trong sản xuất thường dùng dầu nặng, than, bột than đốt để đạt được nhiệt độ cao làm nguồn nhiệt. Như vậy, tốc độ tăng nhiệt, nhiệt độ nung, tốc độ dòng khí và áp suất đều điều tiết tương đối dễ dàng. Bởi vậy, có thể thu được hiệu quả nung tốt. - Nhưng có số ít xưởng vê viên dùng than không khói hoặc hỗn hợp bột cốc trong tinh quặng làm nhiên liệu. Bột than có ảnh hưởng không có lợi đối với cố kết quặng vê viên, đặc biệt là ảnh hưởng lớn nhất đối với vê viên quặng manhetit. Trước khi bột than bắt lửa (600÷800oC), thể khí dễ dàng xuyên qua tầng mặt của viên vào bên trong đồng thời làm cho quặng manhetit ôxy hoá. Nhưng do lúc này nhiệt độ không cao, ôxy hoá của quặng manhetit thông thường không vượt qua 50%. Sau khi bột than bắt lửa, nhiệt độ trong tầng viên tăng nhanh. Thông qua ôxy trong tầng cơ bản tiêu hao trên nhiên liệu than. Tuy nhiên nhiệt độ tăng cao, nhưng ôxy hoá của quặng manhetit thay vào đó giảm chậm. Khi nhiệt độ cao hơn 1000oC, năng lực phản ứng của than rất cao, vì vậy mà chỗ Fe2O3 đã ôxy hoá và than trực tiếp tiếp xúc với nhau, Fe2O3 thay vào đó hoàn nguyên thành Fe3O4 và FeO. Nếu hàm lượng SiO2 có tương đối nhiều trong tinh quặng, thì Fe3O4 ,FeO sẽ hình thành FeSiO4, dẫn đến bề mặt vê viên nóng chảy, làm cho Fe3O4 bên trong viên ngừng ôxy hoá. Fe3O4 lưu lại ở bên trong viên sống cùng với hàm lượng SiO2 khác nhau, hoặc hình thành liên kết tái kết tinh Fe3O4 , hoặc tác dụng với SiO2 hình thành liên kết pha xỉ. Khi bột than đốt cạn, ôxy trong khí lại làm cho Fe3O4 của tầng mặt viên sống ôxy hoá lại thành Fe2O3, ở giữa các hạt tầng mặt vê viên sinh ra cố kết tái kết tinh Fe2O3.. (166) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 165/275. - Khi nung vê viên có trợ dung, áp suất tính hoàn nguyên của đốt bột than rất không có lợi đối với sản sinh cố kết pha lỏng calcium ferrite, bởi vì quặng manhetit khó ôxy hoá hoàn toàn.. Tỷ lệ lỗ khí, %. 45. 40. 35. 30 0. 200. 400. 600. Tốc độ làm mát,. 800. 1000. oC/min. Hình 6-23: Mối quan hệ giữa tốc độ làm mát với độ bền nén quặng vê viên. - Bột cốc làm nhiên liệu, ngoài nhiệt độ bắt lửa cao hơn bột than, tương tự khi đốt sẽ cản trở quặng manhetit ôxy hoá. - Vì vậy, dùng nhiên liệu thể rắn nung vê viên, trên thao tác tương đối khó khống chế. Căn cứ kinh nghiệm sản xuất của xưởng vê viên loại vừa và nhỏ ở Trung Quốc, là nghiền nhỏ bột than, tăng cường trộn đều, cố gắng tránh tập trung nhiên liệu thể rắn, thường là nghiền bột than với quặng. 3000. Độ bền nén vê viên, N. 2500 2000 1500 1000 500 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. Tốc độ làm mát, oC/min Hình 6-24: Mối quan hệ giữa tốc độ làm mát với tỷ lệ lỗ khí. (167) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.6.6.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 166/275. Ảnh hưởng của chế độ làm nguội - Làm nguội của quặng vê viên là nhằm thích ứng yêu cầu của xưởng luyện kim, bởi vì quặng vê viên nóng đỏ không thể tránh khỏi tạo thành điều kiện lao động xấu, vận chuyển và bảo lưu khó, cũng như thiết bị tổn hại trước thời hạn. - Đồng thời, làm nguội quặng vê viên cũng là để có hiệu quả lợi dụng nhiệt năng khí thải, tiết kiệm nhiên liệu. Ví dụ, khí thải được gia nhiệt đến 750÷800oC có thể trở lại băng nhiệt đều của máy kiểu băng, cũng có thể làm gió nóng trợ đốt lần hai của lò quay hoặc máy kiểu băng. Khí thải được tăng đến 300÷350oC cũng có thể làm giới chất nhiệt của băng làm khô hoặc gió trợ đốt lần 1. - Chế độ làm nguội là yếu tố quan trọng quyết định cường độ quặng vê viên. Cùng với tốc độ làm nguội tăng, cường độ quặng vê viên giảm xuống, xem hình 6-23. Tốc độ làm nguội nhanh tăng ứng lực phá huỷ quặng vê viên, dẫn đến trong quá trình nung hình thành chốt dính kết phá huỷ. Từ hình 6-24 có thể thấy, tổng hệ số khe lỗ quặng vê viên tăng theo tốc độ làm nguội tăng. Cường độ của quặng vê viên còn có quan hệ với nhiệt độ cuối cùng của làm nguội quặng vê viên và phương thức làm nguội. Tuỳ theo nhiệt độ cuối cùng làm nguội quặng vê viên giảm thấp, cường độ tăng cao. Trong không khí tốc độ làm nguội chậm hơn làm nguội trong nước, cường độ phải tốt, xem hình 6-26. Khi quặng vê viên gặp nước làm nguội, do co lại không đều sinh ra ứng lực, làm cho kết cấu quặng vê viên bị phá huỷ. Hình 6-25 là làm nguội dùng với nước, quặng vê viên xuất hiện đường nứt hiển vi, quặng vê viên thường là không cho phép dùng nước làm nguội.. Hình 6-25: Vằn nứt hiển vi quặng vê viên (đường mầu đen) phản quang x 200. (168) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 4000. 167/275. 50 45. 3500. 35. 1 2500. 30. 2000. 25. 2. 2 20. 1500. 15 1000. Chỉ số trống quay, %. Độ bền nén vê viên, N. 40 3000. 10. 1. 500. 5. 0. 0 100. 200. 300. 400. 500. 600. 700. 800. 900. Nhiệt độ cuối cùng vê viên, oC Hình 6-26: Mối quan hệ giữa nhiệt độ làm mát cuối cùng và giới chất làm mát với cường độ vê viên.. 1- Làm mát bằng khí nén, 2- Làm mát bằng nước. Đường nét liền chỉ độ bền nén, đường nét đứt chỉ số trống quay. 6.6.7.. Ảnh hưởng của cỡ hạt viên sống - Cỡ hạt viên sống đều có ảnh hưởng quan trọng đối với tiêu hao nhiệt năng trong quá trình nung, năng lực sản xuất của thiết bị và cường độ sản phẩm. - Viên có đường kính lớn có đơn vị tiêu hao nhiệt lớn hơn viên có đường kính nhỏ. Trong mô hình tính toán phương pháp vê viên máy nung kiểu băng của công ty Lỗ Kì biên tập, thông qua tương phản tầng liệu vê viên cấp hạt khác nhau, từ phương diện hao nhiệt và hiệu suất sản xuất, đã nghiên cứu đường kính của quặng vê viên tốt nhất. - Nghiên cứu cho thấy: Đường kính của viên nung là 8mm, lượng hao nhiệt đơn vị là 1758kJ/kg; khi viên nung là 16mm, lượng hao nhiệt đơn vị tăng lên khoảng 2345kJ/kg. Điều này đồng thời, lượng đơn vị nhiệt bỏ đi cũng tăng lên, từ 360kJ/kg của đường kính 8mm tăng đến 850kJ/kg của viên 16mm, điều này nói rõ đường kính của viên nhỏ có lợi cho việc lợi dụng nhiệt năng. - Thời gian nung vê viên có đường kính là 10mm ngắn nhất, thời gian làm nguội cần thiết vê viên có đường kính 12mm ngắn nhất. Tổng hợp tổng thời gian nung và làm nguội để xem, thời gian cần thiết viên 11mm ngắn nhất. Bởi vì đường kính viên tương đối lớn, bề mặt riêng giảm xuống, tốc độ làm nguội chậm, thời gian cần thiết làm nguội dài; mà đường kính viên rất nhỏ, do trở lực dòng khí tăng cho nên thời gian làm nguội cũng dài.. (169) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang 50. Độ bền nén làm mát vê viên, N. 45 40 1500 35 30 1000. 25 20 15. 500 10 5 0. Cường độ bền nén nguội đơn vị, N/mm2. 2000. 168/275. 0 0. 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. Đường kính, mm Hình 6-27: Mối quan hệ giữa độ bền nén đơn vị, độ bền nén nguội với đường kính.. 1- Quan hệ độ bền nén nguội với đường kính viên, 2- Quan hệ độ bền nén nguội đơn vị và đường kính viên.. - Về quan hệ độ bền nén nguội với đường kính quặng vê viên xem đường cong 1 hình 7-15, công thức quan hệ của nó như sau: σbền = K0dŋ. (6-20). - Trong công thức: • σbền- Độ bền nén; • d – Đường kính quặng vê viên; • ŋ – Chỉ số, giữa 1.3÷1.7, thường là 1.3÷1.5 • K0–Hằng số.. - Từ hình vẽ cho thấy, cùng với đường kính quặng vê viên tăng, độ bền nén cũng tăng. Điều này đối với việc đo cường độ chính của quặng vê viên có ảnh hưởng không đúng. Để có thể loại bỏ ảnh hưởng không đúng của đường kính vê viên đối với việc đo độ bền nén, thường lấy độ bền nén thu được của mỗi quặng vê viên chia cho tiết diện của viên (πr2), từ đây phát hiện, tuỳ vào đường kính vê viên tăng, độ bền nén đơn vị giảm (xem đường cong 2 hình 6-27). - Đường kính quặng vê viên quá nhỏ, do bề mặt riêng lớn, ma sát với nhau mạnh, cho nên cường độ trống quay kém. Đường kính viên quá lớn, có thể do cố kết không tốt, cường độ trống quay cũng kém. Tác giả cho rằng khống chế phạm vi cỡ hạt tốt nhất trong khoảng 10÷12mm là vừa.. (170) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 169/275. SỰ GIÃN NỞ KHI HOÀN NGUYÊN QUẶNG VÊ VIÊN 6.7.1.. Khái quát - Trong quá trình luyện kim lò cao, yêu cầu chủ yếu nhất là khi liệu lò thông qua các giai đoạn hoàn nguyên, liệu lò trong cả lò cao phải có đầy đủ tính ổn định và tính thấu khí, nhất là phần trên lò cao. Mặc dù liệu lò trong áp suất hoàn nguyên yếu dưới nhiệt độ thấp, nhưng thời gian ngừng liệu lò tương đối dài, vì vậy là một trong những liệu lò chủ yếu lò cao quặng vê viên phải có tình trạng hoàn nguyên tốt. Cái gọi là tình trạng hoàn nguyên của quặng vê viên chủ yếu là chỉ giãn nở hoàn nguyên và cường độ sau hoàn nguyên. Thông thường mà nói, quặng vê viên trong quá trình hoàn nguyên thể tích đều tăng, cường độ giảm thấp tương ứng, cũng chính là “hiện tượng giãn nở” người ta thường nói. Nếu thể tích quặng vê viên giãn nở không vượt qua phạm vi nhất định, sản xuất lò cao vẫn có thể tiến hành bình thường. Nhưng sau khi vượt qua giá trị nhất định, tính thấu khí trong lò lò cao xấu đi, lượng bụi lò tăng lên rõ rệt, thậm chí phát sinh treo liệu, sụt liệu, dẫn đến lò cao sản xuất thất thường, hiệu suất sản xuất thấp, tiêu hao cốc tăng cao. Vì vậy căn cứ kích thước to nhỏ của giá trị giãn nở thể tích quặng vê viên có thể chia giãn nở làm giãn nở thông thường, giãn nở dị thường, giãn nở ác tính hoặc giãn nở tai hại. Khi giá trị giãn nở thể tích nhỏ hơn 20% là giãn nở thông thường, giá trị giãn nở giữa 20%÷40% là giãn nở dị thường, giá trị giãn nở lớn hơn 40% là giãn nở ác tính hoặc giãn nở tai hại. Ngoài ra, giãn nở thể tích quặng vê viên tất nhiên dẫn đến cường độ quặng vê viên giảm thấp, để đảm bảo quặng vê viên trong lò cao giảm xuống thuận lợi mà không vỡ thành bột, Nhật Bản xác định dưới trạng thái độ hoàn nguyên 60% , độ bền nén nguội quặng vê viên sau hoàn nguyên ít nhất phải là 250 N/viên. - Trong tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên Trung Quốc quy định tỉ lệ giãn nở quặng vê viên cấp 1 <15%, tỉ lệ giãn nở cấp 2<20%. Kích cỡ của tỉ lệ giãn nở, thông thường dùng công thức sau tính: Vt − V0 Tỉ lệ giãn nở = × 100, % V0 - Trong công thức: • Vt – Thể tích sau 60 phút hoàn nguyên ở 900±10oC của quặng vê viên, m3; • V0 – Thể tích trước hoàn nguyên của quặng vê viên.. 6.7.2.. Nguyên nhân của giãn nở khi hoàn nguyên quặng vê viên. a. Khi hoàn nguyên tinh thể thay đổi dẫn đến nở ra - Trong quá trình quặng hematit hoàn nguyên thành quặng manhetit, là hệ tinh thể lục giác chuyển thành hệ tinh thể lập phương. Nếu trong tình huống các tinh thể lập phương hoàn nguyên đều các bộ phận trên các phương hướng, độ dày tầng quặng manhetit tăng, vượt qua độ dày quặng hematit trước đây, từ mặt cắt S’ đến mặt cắt S, dựa vào giãn nở thể tích quặng vê viên tính toán 11%, xuất hiện một góc δ=6o, làm cho kết cấu sinh ra nứt vỡ (hình 6-28a).. (171) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 170/275. - Tốc độ hoàn nguyên của quặng hematit cũng là các hướng ngược nhau, ví dụ tốc độ hoàn nguyên song song với trục chính thấp hơn tốc độ hoàn nguyên hướng lên trục vuông góc. Ngoài thể tích tăng, còn sinh ra tầng quặng manhetit có độ dày khác nhau, trên mặt trung gian hình thành áp lực, làm cho kết cấu tinh thể nứt vỡ. Trong một vê viên, quặng hematit là lấy dạng tập hợp đa tinh thể sắp xếp không quy tắc tồn tại. Bởi vì rất nhiều hiệu ứng đối lập các hướng của tinh thể thì tăng lớn sự nứt vỡ của mạng tinh thể. Hình 6-28b chỉ ra quan hệ nứt vỡ mạng tinh thể với tính đối lập các hướng.. θ. Fe3O4. Fe3O4. S1. S’ S. Fe3O4 Fe3O4. (a). Trục-C Fe2O3 (b). Fe3O4. Fe3O4 B. S. S. Tốc độ hoàn nguyên. Tốc độ hoàn nguyên. S2 Fe3O4. C. II. Trục-C Fe2O3. I. Trục-C Fe2O3. (c) Ranh giới tinh thể. Hình 6-28: Sự ảnh hưởng của giãn nở thể tích và tính dị hướng thể lập phương quặng hematit đối với kết cấu của nó trong quá trình hoàn nguyên. a- Tinh thể trong quá trình hoàn nguyên do giãn nở mà nứt vỡ; b- Tính dị hướng của tốc độ hoàn nguyên tinh thể quặng hematit; c- Tính dị hướng của tốc độ hoàn nguyên hai tinh thể quặng hematit gần nhau.. - Ngoài giãn nở thể tích khi Fe2O3→Fe3O4, Fe3O4 mới sinh ra, khi hoàn nguyên thành FexO, thể tích cũng sẽ giãn nở đến 4%÷11%. Vì vậy, Fe2O3 giãn nở thể tích trong quá trình hoàn nguyên là không thể tránh khỏi. b. Ảnh hưởng của thành phần đá vỉa đối với giãn nở khi hoàn nguyên - Căn cứ hiệu quả thao tác lò cao luyện kim Bắc Mĩ thấy, chỉ có quặng vê viên chứa lượng lớn đá vỉa tính axit có tỉ lệ giãn nở tương đối thấp. Với chất phụ gia các loại hợp chất chứa kim loại kiềm, có ảnh hưởng không tốt đối với giãn nở vê viên. - Natri và kali có trong liệu là một trong những nguyên nhân chủ yếu quặng vê viên sinh ra giãn nở dị thường thậm chí giãn nở ác tính. Bao Cương Trung Quốc dùng tinh quặng manhetit chứa Flo sản xuất quặng vê viên, hàm lượng SiO2 và CaO đều là 7,62%, hàm lượng đá vỉa tương đối cao. Theo lý luận thông thường, giãn nở quặng vê viên nên nhỏ, nhưng thực tế quặng vê viên này thuộc giãn nở dị thường. Nguyên nhân của nó là hàm lượng kim loại kiềm cao. Digeersheerde từng dùng quặng vê viên chất lượng cao tỉ lệ giãn nở là 60% tiến hành nghiên cứu: Khi thêm 1% CaO, tỉ lệ giãn nở quặng vê viên có thể giảm xuống 8%, nhưng thêm 0,25% NaCl thúc đẩy làm cho giãn nở thể tích đến 110%. Bởi vì bán kính ion của Na+, K+ lần lượt là 0,98x10-10m và 1,33x10-10m, mà bán kính ion của Fe2+ và Fe3+ lần lượt là 0,74x x10-10m và 0,63 x10-10m, quan hệ với nhau tương đối lớn, dưới tác dụng nhiệt độ cao, ion natri, kali thâm nhập vào trong. (172) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 171/275. mạng lưới tinh thể chất ôxy hoá sắt bằng hình thức hoán đổi vị trí hoặc vít lỗ mà dẫn đến sự biến dạng của mạng tinh thể. Bản thân biến dạng của mạng tinh thể có ứng lực tương đối lớn, dưới tác dụng hoàn nguyên nhiệt độ cao, đầu tiên là do phản ứng hoá học cục bộ làm cho mạng lưới tinh thể bị phá huỷ và độ kín đặc kết cấu vùng xung quanh giảm xuống. Trái ngược với điều này, điều kiện hoàn nguyên của khu vực bộ phận này được cải thiện, làm cho tốc độ di chuyển của ion sắt tăng nhanh một bước và tập trung, làm cho quặng vê viên xảy ra giãn nở dị thường. c. Ảnh hưởng của độ kiềm đối với giãn nở khi hoàn nguyên - Theo Karin Kortmann dưới các điều kiện đặc thù nhất định thu được 33 loại trị số tỉ lệ giãn nở của quặng vê viên trong sơ đồ hệ tam nguyên CaO-SiO2-FeOn (hình 6-29), đồng thời để giá trị tỉ lệ giãn nở của thể tích tăng tương đồng liên kết lại với nhau, thu được sự tương đồng giá trị tăng thể tích, nhưng dòng thể tích của các loại quặng vê viên có thành phần hoá học và độ kiềm khác nhau không đổi. Khu vực tỉ lệ giãn nở tương đối cao là hướng về góc FeOn, trong khu vực này, khi hàm lượng đá vỉa và độ kiềm biến động rất nhỏ, đều làm cho tỉ lệ giãn nở thể tích sinh ra dao động rất lớn. Từ hình vẽ 6-29 cho thấy, ba khu vực độ kiềm khác nhau đối ứng ba loại phạm vi tỉ lệ giãn nở khác nhau. • Quặng vê viên tính axit độ kiềm là 0÷0,1, tỉ lệ giãn nở dưới 20%. Trong tình. huống quặng vê viên tính axit có độ kiềm thấp hơn 0,1; đá vỉa chủ yếu là SiO2, nó cùng quặng hematit phản ứng sinh ra cristobalit dạng tầng. Loại quặng vê viên này có rất nhiều lỗ khí mở, nên khí hoàn nguyên có thể xuyên qua rất nhanh lỗ khí đi vào trong nhân quặng vê viên, đồng thời trên rất nhiều điểm sinh ra tác động xung kích đối với kết cấu quặng vê viên. Vê viên dưới nhiệt độ thấp thì trên toàn thể tích bắt đầu sinh ra thay đổi kết cấu tương đối sớm. Nhưng khi hàm lượng SiO2 tương đối cao, kết cấu quặng vê viên dựa vào hợp chất giữa SiO2 với Fe2O3 vẫn có thể duy trì, nhưng một khi sinh ra FexO, nó liền có thể cùng SiO2 thể rắn sinh ra fayalite (2FeO.SiO2). Khi hàm lượng SiO2 tương đối cao, do tính hoàn nguyên quặng vê viên thấp, cho nên kết cấu quặng vê viên chỉ có thay đổi nhẹ. Vì vậy tổng tốc độ hoàn nguyên cũng giảm thấp. Tuy nhiên, fayalite có điểm nóng chảy 1217oC có thể bắt đầu tác dụng dính kết, như vậy giảm một bước sự giãn nở và bột hóa của quặng vê viên. Vì vậy có thể thấy, phải xem fayalite là chất ổn định trong quá trình hoàn nguyên quặng vê viên tính axit cao. Nhưng, hàm lượng đá vỉa này phải vượt qua 5%, hơn nữa phải dưới nhiệt độ hoàn nguyên tương đối thấp mới có thể ngăn chặn sự bột hóa của quặng vê viên. • Quặng vê viên độ kiềm là 0,1÷0,6, tỉ lệ giãn nở giới hạn là 20%. Khi quặng vê. viên có CaO thấp độ kiềm là 0,1÷0,6, sẽ sinh ra pha xỉ chất thuỷ tinh có hàm lượng tương đối khác nhau SiO2, CaO, Fe2O3. Dưới điều kiện thích hợp, pha xỉ này trong quá trình hoàn nguyên sẽ sinh ra lime-olivine, lime-olivine cùng với fayalite sinh ra tinh thể hỗn hợp, điểm nóng chảy của nó khoảng 1117oC, độ kiềm tương ứng là 0,35. Dưới điều kiện nhiệt độ và cấu tạo này, độ bền cơ học của đá vỉa nằm trong giá trị nhỏ nhất. Vì vậy không hi vọng pha xỉ này ổn định. Ngoài ra nếu sắt kim loại từ trong tinh thể hỗn hợp tách ra, kết cấu pha. (173) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 172/275. xỉ này sẽ thay đổi, kết cấu metasilicate cũng sẽ có xu hướng phân giải. Trong phạm vi độ kiềm 0,35 này, quan sát được tỉ lệ giãn nở lớn nhất. Nhiệt độ nóng chảy thấp nhất cùng với độ giãn nở lớn nhất tương ứng nhau, tăng hoặc giảm độ kiềm lại đều sẽ làm cho tình trạng giãn nở sinh ra thay đổi tương ứng. Nếu hàm lượng đá vỉa tương đối cao, thì có thể tránh khỏi kết cấu bị phá huỷ, vì vậy có thể làm cho tỉ lệ giãn nở duy trì dưới 20%.. 0. SiO2. 0,1 0,25 0,33. 10. 0,5 0,62 1,0 1,5. CaO.SiO2 20. 2CaO.SiO2. 30 5 2. 1. 4. 3. 8 7. 6 D. B 10. CaO. CaO (Tỷ lệ lượng chất), %. 95 90 FeOn (Tỷ lệ lượng chất), %. FeOn 100. Hình 6-29: Tỉ lệ giãn nở vê viên tính công nghiệp chủng loại khác nhau/%. Số hiệu vê viên trong hình Tỉ lệ giãn nở (%). 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 11,5 22 12 13 13 40 14. • Quặng vê viên độ kiềm lớn hơn 0,6, tỉ lệ giãn nở có thể duy trì dưới 20%. Trong. thành phần đá vỉa quặng vê viên có tương đối nhiều CaO, không chỉ sinh ra chất thuỷ tinh chứa CaO, SiO2, FeO, mà còn sinh ra calcium ferrite, hơn nữa sự tồn tại của CaO có lợi cho quặng hematit tái kết tinh phát triển. Trong quá trình hoàn nguyên CaO.Fe2O3, trên toàn bề mặt calcium wuestite sinh ra một tầng sắt kim loại, mà không sinh ra sợi đơn tinh thể sắt kim loại. Loại sắt kim. (174) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 173/275. loại này hình thành tầng đồng tâm xung quanh hạt ferrite, ngăn chặn một bước giãn nở của quặng vê viên. 6.7.3.. Biện pháp ngăn chặn giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên. a. Thêm chất phụ gia, thay đổi thành phần đá vỉa - Thông thường MgO có thể giảm sự giãn nở của quặng vê viên. Bởi vì trong quặng vê viên tồn tại số lượng MgO đủ, trong quá trình nung sẽ hình thành magnesium ferrite ổn định (MgO.Fe2O3, điểm nóng chảy 1713oC), khi hoàn nguyên sẽ không xảy ra phản ứng Fe2O3 chuyển thành Fe3O4, mà sinh ra dung dịch đặc FeO và MgO. Ngoài ra, do bán kính ion Mg2+ (0,6x10-10m) nhỏ hơn bán kính của ion Fe2+ (0,7x10-10m) và bán kính ion Ca2+ (0,99 x10-10m). Bởi vì Mg2+ có thể phân bố đều trong FexO, không dẫn đến phản ứng hoàn nguyên hoá học cục bộ. - Ảnh hưởng của CaO và MgO tương đối nhất quán, CaO thêm vào làm cho quặng vê viên sinh ra calcium ferrite và calcium diferrite. Ferrite so với hạt quặng hematit khó chịu ăn mòn, ngoài ra CaO.Fe2O3 – CaO.2Fe2O3 là dung dịch eutectic (1216oC), trong quá trình nung dễ hình thành pha lỏng, mà làm các hạt sắt ôxy hoá kết dính kết lại với nhau. - Vì vậy để ngăn cản giãn nở thể tích hoàn nguyên quặng vê viên, có một số xưởng vê viên trong trộn liệu đã cho thêm quặng đôlomite. b. Điều chỉnh độ kiềm quặng vê viên và hàm lượng đá vỉa - Ảnh hưởng của độ kiềm đối với tỉ lệ giãn nở quặng vê viên là tuỳ vào hàm lượng đá vỉa tăng mà giảm, khi hàm lượng đá vỉa khoảng 10% thì độ kiềm không có tác dụng. - Khi độ kiềm là 0÷0,1, hàm lượng đá vỉa 5% đủ để làm cho tỉ lệ giãn nở quặng vê viên khống chế dưới 20%. Khi độ kiềm trong khoảng 0,1÷0,6, cần tăng lượng đá vỉa lên khoảng 10%. Cùng với độ kiềm tăng trên 0,6, lúc này, do đã sinh ra CaO.Fe2O3, cần lượng đá vỉa thấp hơn 5%, tỉ lệ giãn nở của quặng vê viên cũng có thể khống chế trong phạm vi giãn nở thông thường. c. Áp dụng tính bảo vệ môi trường nung - Áp dụng tính bảo vệ, tức trong môi trường không tính ôxy hoá, như khí nitơ, hơi nước hoặc nung trong môi trường 4÷6%CO + 94÷96%CO2, làm cho loại hình cố kết quặng vê viên là quặng manhetit tái kết tinh và bộ phận pha lỏng liên kết, tránh Fe2O3 → Fe3O4, do dạng tinh thể thay đổi mà sinh ra mở rộng. d. Nâng cao nhiệt độ nung - Để nhiệt độ nung cao hơn một chút nhiệt độ nung thích hợp, tuy nhiên nhiệt độ thông thường của quặng vê viên có giảm, nhưng có thể tăng dính kết pha lỏng trong quặng vê viên, kết cấu quặng vê viên liền có kết cấu đều nhau, xu hướng kết tinh quặng hoàn thiện và phát triển, tránh sinh ra tái kết tinh nhiều lần và trạng thái móc ghép với nhau, giảm tương đối liên kết tái kết tinh chất ôxy hoá sắt, từ đó tăng ứng lực chống giãn nở thể tích. Giảm sự giãn nở thể tích của. (175) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 174/275. quặng vê viên khi hoàn nguyên. e. Thêm quặng hồi - Nghiền nhỏ quặng hồi cho vào trong hỗn hợp liệu vê viên, loại quặng vê viên này do quặng hồi đưa vào hạt nhân tinh thể, trong quá trình nung, dễ sinh ra nhiều hơn những chốt liên kết nhỏ hơn, một mặt là nâng cao cường độ của quặng vê viên, mặt khác là phân tán ứng lực sản sinh của quá trình hoàn nguyên vê viên, từ đó có thể giảm sự giãn nở của quặng vê viên. f. Xử lí bằng phương pháp halogenate - Ngâm vê viên trong nước muối, làm cho MgCl2.6H2O hoặc CaCl2 chèn vào trong khe lỗ của quặng vê viên và phủ lên bề mặt hạt quặng hematit, trong quá trình hoàn nguyên cản trở tiếp xúc của khí hoàn nguyên với quặng hematit, giảm chậm tốc độ chuyển biến tinh thể quặng hematit, làm cho sự giãn nở giảm nhẹ. NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG QUẶNG VIÊN 6.8.1.. Tính chất tự nhiên của hạt quặng - Tính thấm nước: tính thấm nước có thể biểu thị bằng lượng ẩm mao dẫn và lượng ẩm phân tử. Lượng ẩm mao dẫn là hàm lượng nước mao dẫn bão hoà của hạt quặng, lượng ẩm phân tử là tổng hàm lượng nước của nước hấp phụ và màng nước. Tính thấm ướt của của quặng càng cao thì lượng ẩm mao dẫn và lượng ẩm phân tử càng cao, khả năng về tròn của quặng lớn, tính thấm nước tính theo thứ tự tăng lên của các loại quặng sắt như sau : Manhêtít, ematít, hydroêmatít, limônít - Hình dáng bên ngoài : Hình dáng bên ngoài có ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc và độ bền liên kết trong quá trình vê tròn, hạt quặng limônít có dạng phiến hay dạng kim cho nên diện tích tiếp xúc tốt, viên quặng tạo thành tương đối tốt. Hạt quặng manhêtít và quặng ematít có nhiều cạnh, bề mặt nhẵn nên tính vê tròn kém hơn. - Độ xốp của quặng : Độ xốp của quặng càng lớn thì lượng nước chứa trong quặng sẽ càng lớn, tính thấm nước càng tốt, tính vê tròn càng tốt.. 6.8.2.. Độ ẩm của phối liệu vê tròn - Phối liệu vê tròn phải có độ ẩm thích hợp. Phạm vi ba động của độ ẩm không quá 0,5% ( tức là ± 0,25% ) nếu độ ẩm không đủ thì không thể làm cho mặt ngoài của viên quặng quá ẩm, do đó viên quặng khó lớn lên. Ngoài ra nếu lượng nước mao dẫn giữa các hạt quặng (thời kỳ đầu tạo thành viên quặng) không đủ thì khe hở giữa các hạt quặng sẽ chứa không khí, như thế liên kết giữa các hạt sẽ rất yếu. - Nếu độ ẩm quá lớn thì mầm tạo thành sẽ dính vào nhau, làm cho độ hạt của viên quặng không đều, nguyên liệu sẽ dính bết vào máy vê tròn, ảnh hưởng tới quá trình vê tròn, có khi làm cho tải trọng của máy vê tròn qua lớn làm gẫy trục hay cháy động cơ. Vì thế viên quặng tròn quá ẩm có độ bền kém, trong quá trình vận chuyển và trước khi thiêu kết dính vào nhau hoặc bị biến dạng, do đó ảnh hưởng đến tốc độ thiêu và chất lượng sản phẩm.. (176) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 6.8.3.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 175/275. Thành phần sàng và độ hạt của quặng - Độ hạt của nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến sản lượng và chất lượng quặng viên. Thực tế thấy rằng độ hạt của tinh quặng càng nhỏ và càng không đều thì quặng viên càng chắc, vì thế đối với quặng manhêtít yêu cầu giới hạn trên của độ hạt không được quá 0,2 mm; đồng thời cỡ hạt nhỏ hơn 0,045 mm không được thấp hơn 60%; đối với quặng êmatít cỡ hạt nhỏ hơn 0,045 mm không được thấp hơn 50%. Độ hạt của đá vôi không được lớn hơn 0,045 mm. • Phối liệu: tương tự như phối liệu quặng thiêu kết. • Trộn đều: thông thường tiến hành trộn đều trong thùng quay. • Tưới nước: vừa phải.. 6.8.4.. Quá trình công nghệ của vê tròn - Ảnh hưởng của quá trình công nghệ vê tròn dẫn đến chất lượng và tốc độ lớn nên của viên quặng có nhiều mặt, ví dụ cách làm ẩm, tốc độ và tính chất lăn, trạng thái liệu lót, dung tích của máy vê tròn, thời gian vê tròn…. - Cách làm ẩm : Có 2 cách. Thứ nhất: Trước khi đưa vào máy vê tròn, phối liệu đã có đủ độ ẩm. Cách này làm cho tốc độ lớn nên của viên quặng nhanh, mặt ngoài nhẵn, nhưng độ bền cơ giới kém. Thứ hai: Trước khi cho vào máy về tròn chỉ cho một lượng ít nước vào phối liệu. Trong quá trình vê tròn mới cho thêm nước để phối liệu đạt đến độ ẩm thích hợp. Cách này làm cho viên quặng bền chắc nhưng tốc độ lớn lên chậm. - Đặc tính và tốc độ chuyển động của liệu trong máy vê tròn: quyết định bởi góc nghiêng và tốc độ của máy, lượng liệu chất vào máy và tình trạng lớp liệu lót. Trong sản xuất, thường người ta giữ góc nghiêng của máy cố định, còn tốc độ của máy thay đổi tuỳ theo góc nghiêng, tính chất của liệu và kích thước của viên quặng yêu cầu. Thông thường tốc độ dài thích hợp nhất của máy vê tròn thùng quay vào khoảng 0,35-1,35 m/giây, của máy vê tròn mâm quay vào khoảng 0,51,5m/giây. Nếu tốc độ thấp quá thì liệu lăn không tốt, máy vê tròn không thể đưa liệu nên được 1 độ cao nhất định. Nếu tốc độ lớn quá thì liệu trượt trên mặt máy vê tròn và các viên tròn tạo thành sẽ bị phá vỡ. - Lượng liệu chất vào máy vê tròn: tăng tỷ lệ chất đầy (tỷ lệ giữa thể tích liệu chất vào với dung tích toàn bộ của máy) đến một mức độ nhất định sẽ nâng cao được sản lượng của máy, nhưng nếu tỷ lệ chất đầy lớn quá thì liệu sẽ không lăn mà trượt, liệu trong thùng quay sẽ tưới nước không đều, thông thường tỷ lệ chất đầy vào khoảng 10-20%; tỷ lệ này qua thực tế mới xác định được. - Thời gian lăn: thời gian lăn dài quá sẽ làm giảm sản lượng của máy, làm cho lượng nước ở mặt ngoài viên quặng quá nhiều do đó gây ra dính kết giữa các viên quặng với nhau và giữa các viên quặng với máy vê tròn. Thời gian lăn quá ngắn làm cho viên quặng khi ra khỏi máy không đủ kích thước, độ bền kém, lượng nước dư trong viên quặng không không thoát ra kịp do đó tính bền nhiệt kém. Hiện nay thời gian lăn bình quân vào khoảng 10 phút, thời gian này dài quá sẽ làm thiết bị cồng kềnh tốn kém. Giai đoạn lớn nên của mầm chiếm gần hết thời gian vê tròn. Nguyên nhân làm cho tốc độ lớn lên của mầm là vì :. (177) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 176/275. • Tốc độ nước thấm vào chậm. • Trong thời gian mầm lớn lên thì quặng không đủ vì hầu hết nguyên liệu cho. vào máy đều biến thành mầm. - Trạng thái của liệu lót: khi quặng ướt lăn, trong máy vê tròn người ta cho thêm vào 1 lớp nguyên liệu vón hòn gọi là liệu lót; viên quặng luôn luôn lăn trên liệu lót, nén trên lớp liệu lót, mặt ngoài của liệu lót rất ẩm, làm chậm tốc độ lớn lên của viên quặng. Lớp liệu lót ngày càng dầy lên, đến một mức độ nào đấy sẽ xẩy ra hiện tượng tầng liệu lót bị lở ra. Để máy vê tròn làm việc được bình thường và lớp liệu lót được tơi trong máy vê tròn có lắp thêm tấm gạt để cào lớp liệu lót này, làm cho lớp liệu lót trở thành nguyên liệu có độ xốp cao, dễ dàng dính vào các mầm để làm cho mầm lớn lên.. (178) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 177/275. 7. THIẾT BỊ NUNG VIÊN SỐNG KHÁI QUÁT - Từ năm 1947 sau khi nước Mỹ đã đưa một chiếc lò đứng sản xuất quặng vê viên công nghiệp đầu tiên trên thế giới vào sản xuất, lò đứng từng phát triển rất nhanh. Nhưng theo sự phát triển công nghiệp gang thép, yêu cầu sản xuất quặng vê viên không chỉ có thể xử lý được quặng manhetit, mà còn có thể xử lý được quặng hematite, quặng limonite, quặng hematite có đất sét. Để tăng nhu cầu về chất lượng và số lượng, cũng như để cạnh tranh trên thị trường, yêu cầu thiết bị phát triển theo mô hình lớn. Do đó nối tiếp nhau thử nghiệm ra máy nung dạng băng tải, Máy ghi xích - lò quay, lò đứng hình vòng tròn, và những thiết bị này luôn thuộc vào trạng thái cạnh tranh hỗ trợ lẫn nhau. Hiện nay trên thế giới dùng nhiều nhất chủ yếu có 3 loại thiết bị nung, chính là: lò đứng, máy nung dạng băng tải, máy ghi xích- lò quay. Ưu, khuyết điểm chính của ba loại thiết bị này xem bảng 7-1. Bảng 7-1: Ưu, khuyết điểm chính của ba loại thiết bị nung. 7.1.1.. Tên thiết bị. Ưu điểm. Khuyết điểm. Lò đứng. Thiết bị đơn giản, không có yêu cầu đặc biệt đối với nguyên vật liệu, thao tác duy tu tiện lợi, hiệu xuất nhiệt cao, đầu tư ít, thời gian xây dựng ngắn.. Năng lực sản xuất đơn máy nhỏ, lớn nhất là 500.000 tấn/năm, gia nhiệt không đều, tính thích ứng đối với nguyên liệu kém.. Máy nung dạng băng tải tải. Thiết bị đơn giản, tin cậy, thao tác Cần dùng thép hợp kim chịu duy tu tiện lợi, hiệu xuất gia nhiệt nhiệt tương đối nhiều. cao, năng lực sản xuất đơn máy lớn, đạt 5 triệu tấn/năm.. Máy ghi xích- lò quay. Thiết bị nung tương đối đơn giản, Thiết bị nhiều, dự nhiệt sấy nung đồng đều, năng lực sản xuất khô, nung và làm mát cần đơn máy lớn, đạt 4 triệu tấn/năm. lần lượt được tiến hành ở trên 3 chiếc thiết bị.. Tính thích ứng đối với nguyên liệu - Lò đứng thông thường chỉ có thể dùng để vê viên tinh quặng quặng manhetit, hoặc vê viên tinh quặng hỗn hợp hematite; manhetit, và yêu cầu hàm lượng sắt hóa trị 2 không thấp hơn 20%. Máy nung dạng băng tải và máy ghi xích- lò quay có thể xử lý các loại nguyên liệu. Nhưng căn cứ vào thống kê, lấy tinh quặng manhetit làm nguyên liệu, máy nung dạng băng tải chiếm 44%, máy ghi xích lò quay chiếm 39%, lò đứng chiếm 16%; lấy quặng hỗn hợp limonite, hematite làm nguyên liệu, máy nung dạng băng tải chiếm 75%, máy ghi xích- lò quay. (179) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 178/275. chiếm 25%, lấy quặng hỗn hợp limonite, hematite làm nguyên liệu, lò đứng thế giới chưa liệt kê. Như vậy với chủng loại quặng sắt khó nung, sử dụng máy nung dạng băng tải là nhiều nhất, có thể thấy phạm vi ứng dụng máy nung dạng băng tải là rộng rãi nhất. 7.1.2.. Năng lực sản xuất đơn máy của các loại thiết bị nung - Theo sự cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường quặng sắt, các nhà máy vê viên đều không thể không tìm cách cố gắng duy trì chi phí kinh doanh và đầu tư thấp, điểm này có thể thông qua bộ phận sử dụng thiết bị nung loại lớn để đạt được. Trước mắt năng lực sản xuất đơn máy của thiết bị nung lớn nhất đã đạt 5 triệu tấn quặng vê viên/năm, và năng lực sản xuất đơn máy của thiết bị nung loại nhỏ đạt khoảng 500.000 tấn/năm. Thiết bị nung loại tương đối nhỏ, đại bộ phận đều xây dựng từ trước năm 1965. Từ năm 1965 trở lại đây năng lực đơn máy không ngừng tăng lên. Khoảng sau năm 1975, đã xây dựng lên một loạt thiết bị nung loại lớn có năng lực đơn máy là 400÷500 vạn tấn/năm. Nhà máy vê viên có năng lực sản xuất dưới 50 vạn tấn/năm, chủ yếu sử dụng lò đứng và máy nung dạng băng tải, và nhà máy vê viên có năng lực sản xuất vượt quá 50 vạn tấn thì được sử dụng máy nung dạng băng tải và máy ghi xích - lò quay. Năng lực đơn máy 200 vạn tấn/năm trở lên, chỉ có nhà máy vê viên có máy nung dạng băng tải và máy ghi xích- lò quay.. 7.1.3.. Chất lượng sản phẩm - Thông thường máy nung dạng băng tải và Máy ghi xích- lò quay đều có thể sản xuất ra quặng vê viên chất lượng tốt; lò đứng do tầng quặng bên trong lò nhận nhiệt không đồng đều, chất lượng sản phẩm không đồng đều và kém hơn so với hai loại lò trước. - Ailisi-Joshua Ramos company khảo sát 7 nhà máy vê viên và phân tích chất lượng sản phẩm của hai loại thiết bị là máy nung dạng băng tải và máy ghi xíchlò quay. Lấy tỷ lệ phần trăm của cấp hạt trong quặng vê viên thành phẩm lớn hơn 6,3mm làm chỉ số chất lượng, chỉ tiêu này đã phản ánh tổng hợp quặng vê viên chứa lượng bột và tính mài mòn. Kết quả cho biết: máy nung dạng băng tải là 90,8, Máy ghi xích- lò quay là 91,3. Sự khác biệt về chất lượng tầng dưới, giữa, trên của tầng liệu trong máy nung dạng băng tải, nhà máy vê viên Maerkangna từng đo lường chỉ số trống quay của nó (hàm lượng phần trăm liệu lớn hơn 6,3mm) lần lượt là 96,4, 96,2 và 94. Do đó cũng có thể nhìn ra chất lượng quặng vê viên tầng trên, giữa, dưới của máy nung dạng băng tải không có chênh lệch rõ ràng. CÔNG NGHỆ NUNG QUẶNG VÊ VIÊN KIỂU LÒ ĐỨNG - Lò đứng là thiết bị được dùng để nung quặng vê viên sớm nhất, phương pháp lò đứng có kết cấu đơn giản, có các đặc điểm như: chất liệu không có yêu cầu đặc biệt, đầu tư ít, hiệu suất nhiệt cao, thao tác duy tu tiện lợi. Nhưng do công suất lò đứng nhỏ, tính thích ứng đối với nguyên liệu kém, không thể đáp ứng yêu cầu của lò cao hiện đại đối với liệu chín, do đó trong quá trình ứng dụng và phát. (180) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 179/275. triển đã bị hạn chế, tỉ lệ quặng vê viên của lò đứng sản xuất cũng theo đó hạ xuống, đến năm 1980 hạ xuống đến 9%. Song nhà máy vê viên bằng phương pháp lò đứng đối với sự thích hợp nguyên liệu, quy mô tương đối nhỏ vẫn vốn có ưu điểm nhất định. Nhà máy vê viên bằng lò đứng trên thế giới tổng cộng có hơn 110 chiếc lò đứng, sản lượng cao nhất từng đạt 27 triệu tấn/năm, diện tích mặt cắt lò đứng lớn nhất là 2,5x6,5m, tức là khoảng 16m2. Phân đoạn các công nghệ và thời gian nung kết quặng vê viên trong các đoạn, trạng thái phân bố nhiệt độ chính của loại lò đứng này xem hình 7 – 1. Đặc điểm lò đứng nước ngoài Quặng sống 3m. Buồng đốt. 7.2.1.. Nhiên liệu + Không khí. Bầu trên lò. Hướng gió. 7-9 m Bầu dưới lò. Áp lực gió làm mát 0,06-0,07 Mpa. 5-7m. Quặng vê viên thành phẩm Hình 7-1: Đồ thị nhiệt độ nung và hệ thống dòng khí, loại lò đứng lò 16m2, sản lượng 500.000 tấn/năm/lò. - Tiêu hao điện cao. Căn cứ sự phân tích của LKAB Thụy Điển, tiêu hao điện của nó cao đạt 50 kw/h/tấn. Nguyên nhân tiêu hao điện cao là do cột liệu lò đứng cao, lực cản dòng khí lớn, yêu cầu áp lực làm việc của quạt gió chính cao, do đó tiêu hao điện lớn. Lò đứng 15,6 m2 của Canada Gerrish mine, áp lực quạt gió là 67247 KPa, áp lực quạt gió chính của lò đứng Erie là 54936 KPa. - Quặng vê viên của lò đứng nước ngoài thông thường đều sử dụng dầu nhiên liệu giá trị nhiệt cao hoặc thể khí thiên nhiên và giới hạn ở nung quặng vê viên manhetit. - Xem xét kết cấu kiểu silo liệu của bản thân lò đứng, khi xả liệu, tốc độ quặng vê viên xuống liệu của cùng một mặt liệu không đồng đều, tim cửa xả liệu chính. (181) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 180/275. xuống liệu nhanh, mà hai bên tương ứng thì chậm hơn một chút, khiến cho thời gian dừng của quặng vê viên trong lò khác nhau, do đó làm cho qua trình đông kết quặng vê viên nung không đồng đều.. Quặng sống. Hình 7-2: Kết cấu hình lò lò đứng có buồng đốt ngoài.. 1-Buồng hanh khô, 2- Tường dẫn gió, 3- Buồng đốt, 4- Cửa đốt, 5- Ống khí than, 6Ống gió trợ đốt, 7- Mỏ đốt, 8- Ống gió làm mát.. - Lò đứng của châu Âu thường sử dụng bố liệu theo hướng ngang, thời gian bố liệu dài và không đồng đều. Một chiếc lò đứng dài 6,4m, rộng 2,44m bố liệu một lần phải mất 140 phút, xe bố liệu phải đi lại 8 lần theo phương hướng chiều rộng. - Trung Quốc bắt đầu sử dụng lò đứng sản xuất vê viên quặng sắt tương đối muộn. Tại Trung Quốc, năm 1968 Tế Cương; Thừa Cương mới xây dựng được lò đứng 8m2, đến năm 1975 tổng cộng có 12 nhà máy đã thiết kế được 24 chiếc lò đứng. Nhưng do hạn chế của điều kiện nguyên, nhiên liệu, chỉ có 10 lò được đưa vào sản xuất, sản xuất bình thường 14 lò ngừng. - Sản xuất quặng vê viên bằng phương pháp lò đứng trải qua sự cải tiến, hoàn. (182) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 181/275. thiện công nghệ và thiết bị, thao tác đã đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khá tốt. Hàng Cương trải qua cải tạo hàng loạt, sử dụng bentonite làm chất kết dính sản xuất quặng vê viên tính axit, năm 1999 sản lượng một chiếc lò đứng 8m2 đạt 43 vạn tấn/năm, tỉ lệ tác nghiệp lớn hơn 96%, tiêu hao nhiệt là 79.1MJ/t. - Đặc điểm kết cấu lò đứng: Khung giá bên trong lò có tường dẫn gió; buồng sấy khô; sử dụng thao tác quạt gió có độ chân không thấp; khí lò cao giá trị nhiệt thấp và nhiệt độ nung thấp. Kết cấu hình lò lò đứng Trung quốc điển hình xem hình 7 – 2. - Lò đứng, buồng đốt của Trung Quốc xây dựng sớm nhất đều là loại lớn. Do nhận lực giãn nở co ngót của buồng đốt loại lớn không đồng đều, dễ dẫn đến cháy thủng ở những chỗ như: đỉnh vòm, chân vòm, mỏ đốt và lỗ người chui. Hiện nay phần lớn lò đứng đều là buồng đốt hình tròn. 7.2.2.. Công nghệ lò đứng nung quặng vê viên. a. Bố liệu: - Lò đứng là một loại thiết bị trao đổi nhiệt bằng nguyên lý nghịch dòng, quặng viên sống được nạp vào trong lò qua thiết bị bố liệu ở đỉnh lò; khí nóng từ buồng đốt ở mỏ đốt phun vào lò đi lên. Trong quá trình nghịch dòng tiến hành trao đổi nhiệt, quặng sống được sấy khô, dự nhiệt và đi vào vùng nung, tại vùng nung tiến hành phản ứng nung kết ở nhiệt độ cao, sau đó làm mát ở phần dưới lò và được xả ra ngoài. Toàn bộ quá trình được tiến hành liên tục ở trong lò đứng, do đó điều kiện tiên quyết quan trọng nhất của lò đứng làm việc bình thường là liệu lò phải có tính thấu khí tốt. Để bảo đảm điểm này, quặng sống nhất thiết phải xốp, bố liệu đồng đều trên mặt cột liệu. - Trong quá trình phát triển lò đứng, đã nghiên cứu ra hệ thống bố liệu chuyên dụng. Thời kỳ đầu của lò đứng sử dụng bố liệu loại lớn. Đường liệu được bố liệu tự động gần vách lò, mặt liệu sâu xuống hình chữ V, trung tâm thấp, chỗ gần vách lò thì cao. Loại bố liệu này hình thành nhiệt độ xung quanh đường tâm hướng dọc nên không đạt được nhiệt độ nung lý tưởng của yêu cầu quặng vê viên, sau đó đổi là bố liệu hướng ngang (hình 7 – 3). Quặng sống bố liệu theo hướng ngang thành cái lạch nhỏ hướng ngang. Trên máy bố liệu có bộ thăm mặt liệu, khống chế liệu xuống và tốc độ bố liệu, để tiện duy trì mặt liệu bằng phẳng và khống chế cao độ mặt liệu. - Phân bố dòng khí và nhiệt độ bên trong lò của thiết bị bố liệu loại này đã được cải thiện rất rõ ràng (hình 7 - 4). - Lò đứng Trung Quốc đều sử dụng bố liệu dạng đường thẳng (hình 7-5). Đường xe chạy bố liệu và đường bố liệu phẳng nối ở đỉnh buồng sấy khô hình nóc nhà. Thiết bị bố liệu loại này đã giản hóa được thiết bị bố liệu, đã năng cao tỉ lệ làm việc của thiết bị, rút ngắn được thời gian bố liệu. Nhưng xe bố liệu vận hành men theo đường tim hướng dọc miệng lò, môi trường làm việc khắc nghiệt, băng tải dễ bị cháy hỏng, do đó yêu cầu tăng cường khả năng xả gió đỉnh lò, hạ thấp nhiệt độ đỉnh lò, cải thiện điều kiện thao tác đỉnh lò. b. Sấy khô và dự nhiệt:. (183) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 182/275. - Quặng sống của lò đứng chuyển động từ trên xuống dưới phát sinh trao đổi nhiệt với khí thải nóng của vùng dự nhiệt bay lên tiến hành sấy khô, không có thiết bị sấy khô chuyên dụng. Quặng sống đi xuống đến chỗ cách mặt liệu 120÷150mm, tương ứng với thời gian 4÷6 phút, đại bộ phận đã được sấy khô, và bắt đầu dự nhiệt, quặng manhetit bắt đầu ô xy hóa. Khi liệu lò đi xuống đến 500mm, khiến cho nó đạt được nhiệt độ nung tốt nhất, tức là khoảng 1350oC. - Lò đứng Trung Quốc sấy khô sử dụng buồng sấy khô hình nóc nhà, tầng liệu quặng sống khoảng 150÷200mm. Khí thải nóng của vùng dự nhiệt bay lên và khí thải nóng từ tường dẫn gió bay ra được hỗn hợp ở phía dưới của buồng sấy khô, nhiệt độ của khí thải hỗn hợp đó là 500÷600 oC, lớp quặng sống đi qua buồng sấy khô và đỉnh buồng sấy khô trượt xuống tiến hành trao đổi nhiệt, đạt đến mục đích sấy khô quặng sống. Quặng sống ở trên buồng sấy khô sau khi đi qua 5÷6 phút thì cơ bản đã hoàn thành quá trình sấy khô xuống đến cổ lò. Sau đó theo góc đổ tự nhiên của nó tiến hành phân phối vào trong lò, viên nhỏ và bột tập trung nhiều ở gần tường lò (cách tường khoảng 200mm), viên to do có động năng tương đối lớn, thường lăn vào chỗ tường dẫn gió trung tâm. Do lớp quặng sát tường lò tương đối dày, và tập trung nhiều lại là viên nhỏ và bột, do đó cần phát triển dòng khí biên nhiều. Ngược lại, do các viên quặng ở trung tâm thấp, đường kính quặng tương đối to, có lợi cho phát triển dòng khí tâm.. (184) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Từ khóa: Iron ore pellet technology Hình 7-3: Sơ đồ hệ thống bố liệu hướng ngang. Hình 7-4: Sơ đồ đường đồng nhiệt trong lò khi sử dụng bố liệu hướng ngang. a – Đường bố liệu; b- Đường đồng nhiệt trong lò. 183/275. (185) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 184/275. Hình 7-5: Sơ đồ đường thẳng bố trí liệu. a- Xe bố liệu và bố liệu vuông góc; b- Bố liệu và bố liệu đường thẳng.. - Tác dụng của buồng sấy khô: • Nâng cao chất lượng quặng khô, đề phòng hiện tượng quặng ẩm vào lò sinh. ra dính nhau và biến dạng, cải thiện tính thấu khí của tầng liệu trong lò, tạo điều kiện cho liệu lò thuận hành; • Sử dụng buồng sấy khô đã mở rộng được diện tích sấy khô quặng sống, có thể. làm sấy khô tầng liệu mỏng, thể khí nóng đồng đều xuyên thấu vào tầng liệu quặng sống. Do cải thiện được điều kiện trao đổi nhiệt, nhiệt độ thể khí từ 500÷600oC hạ xuống đến dưới 200oC, đã nâng cao hệ số lợi dụng nhiệt; • Sử dụng buồng sấy khô còn có thể phân chia rõ ràng đoạn công nghệ sấy khô. và đoạn công nghệ dự nhiệt, có lợi cho vận hành lò đứng ổn định. c. Nung: - Quặng vê viên sống sau khi qua dự nhiệt sấy khô đi xuống đoạn nung của lò đứng. Nhiệt độ lò đứng nung quặng vê viên tốt nhất duy trì ở 1300oC÷1350oC. Nhiệt độ lò đứng Trung Quốc nung quặng vê viên tương đối thấp, thông thường nhiệt độ buồng đốt là 1150oC, thậm trí thấp đến 1050oC, nhiệt độ tầng liệu lò đứng khoảng là 1200÷1250 oC. Nguyên nhân của nó là một mặt phẩm vị quặng manhetit Trung Quốc thấp, hàm lượng SiO2 tương đối cao, nhiệt độ nung quá cao quặng vê viên sẽ sinh ra dính kết, phá vỡ sự thuận hành của lò; mặt khác lò đứng Trung Quốc cỡ lớn đều là sử dụng khí lò cao giá trị nhiệt thấp làm nhiên liệu. Ngoài nó ra, tường dẫn gió lò đứng Trung Quốc tăng thêm buồng sấy khô có kết cấu đặc biệt cũng có liên quan. - Nhiệt độ trên toàn bộ mặt cắt lò đứng phân bố đồng đều là điều kiện tiên quyết thu được quặng vê viên có chất lượng ổn định. Trạng thái phân bố nhiệt độ lại là trực tiếp chịu ảnh hưởng của phân bố dòng khí. Do tác dụng lực cản của cột liệu đối với dòng khí, khiến cho dòng khí đốt bị hạn chế độ sâu xuyên thấu từ tường lò vào tim cột liệu, vì vậy cũng đã hạn chế cục bộ nhiệt lượng có thể đạt được gây ảnh hưởng đến phân bố đồng đều nhiệt độ trên mặt cắt lò đứng. Tốc độ luồng khí càng lớn, năng lực xuyên thâu vào tầng quặng càng mạnh, nhiệt độ mặt cắt lò cũng càng đồng đều. Tốc độ luồng khí nhỏ, năng lực xuyên thấu vào tầng quặng càng yếu, vì vậy khiến cho nhiệt độ nung trung tâm của lò quá thấp,. (186) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 185/275. quặng vê viên không đạt được trạng thái kết cứng lý tưởng. Thường tốc độ luồng khí đốt phải là 3,7 ÷ 4,0m/s. Nhưng tốc độ luồng khí quá lớn sẽ khiến cho tiêu hao điện lớn, ngoài ra còn tạo lên vấn đề như: liệu lò phun ra hoặc dẫn đến hóa lỏng bề mặt tầng liệu lò. - Tình trạng phân bố luồng khí là nguyên nhân quan trọng hạn chế công suất lò đứng, chiều rộng của lò đứng lớn nhất khoảng 2,5m. Chiều rộng lò đứng quá lớn, tầng quặng vê viên sinh ra lực cản đối với luồng khí mà dẫn đến hiệu ứng biên, khiến cho luồng khí trung tâm lò đứng tương đối yếu. Tim lò dễ hình thành “cột liệu chết”, khi tốc độ xuống liệu quá nhanh, “cột liệu chết” thành trạng thái hình vát cắm vào vùng nung, bên trên của nó thì phát triển thành tầng liệu ẩm càng ngày càng dày, thậm chí sinh ra hiện tượng sụt liệu. - Ngoài ra, tính chất luồng khí trong lò đứng cũng là vấn đề mà vận hành không được coi nhẹ, hàm lượng O2 trong luồng khí cột liệu không được thấp hơn 4%, tức là luồng khí phải ở dạng không khí ô xy hóa, nếu không thì ô xít sắt sẽ hoàn nguyên sinh ra FeO, cùng SiO2 sinh ra 2FeO.SiO2 điểm tan chảy thấp. - Toàn bộ gió làm mát từ phần dưới lò đứng thổi vào xuyên qua vùng nung, một mặt vừa hấp thu nhiệt lượng vùng nung, đồng thời lưu lượng của nó vừa theo sự thay đổi của lực cản cột liệu mà dao động, khiến cho độ cao và nhiệt độ của vùng nung không ổn định, thậm chí phá vỡ quá trình nung. Mặt khác do hiệu ứng biên, gió làm mát tăng lên theo tường lò, gió ở cửa đốt và khí thải nóng gặp nhau, làm giảm yếu khả năng xuyên thấu của khí thải nóng, khiến cho nhiệt độ mặt cắt lò phân bố không đều, dẫn đến chất lượng quặng vê viên không đồng đều. Bên trong lò đứng Trung Quốc thiết kế có tường dẫn gió, đại bộ phận gió làm mát dẫn ra từ tường dẫn gió, đã giảm bớt lưu lượng gió làm mát thông qua cửa đốt, làm cho áp lực buồng đốt hạ thấp rõ rệt, chỉ có khoảng 10000Pa, so sánh với lò đứng cùng loại thấp hơn 1/3÷2/3. Lưu lượng khí nóng của buồng đốt thổi ra tăng lên và ổn định, có lợi cho khả năng xuyên thấu đối với cột liệu, làm cho vùng nung có nhiệt độ tương đối đồng đều và ổn định. d. Làm mát: - Đại bộ phận bầu lò của lò đứng dùng để làm mát quặng vê viên. Phần dưới lò đứng có một cụm trục bánh răng quay phân chia, trục bánh răng đỡ toàn bộ cột liệu, và nghiền viên to của vùng nung có thể dính kết, làm cho cột liệu duy trì trạng thái tơi xốp. Gió làm mát từ chỗ cốt cao trục bánh răng thổi vào bên trong lò đứng. Áp lực và lưu lượng của gió làm mát phải ổn định khi xuyên qua toàn bộ cột liệu để làm mát quặng vê viên. Nhiệt độ quặng vê viên xả ra ngoài lò có thể thông qua điều tiết lưu lượng gió làm mát để điều khiển. - Ở lò đứng có tường dẫn gió, do độ cao cột liệu chỗ tim lò hạ thấp giúp hạ thấp lực cản, gió làm mát cấp vào trong lò từ hai mặt của lò, dẫn ra từ tường dẫn gió, làm cho lưu lượng gió phân bố trên toàn bộ mặt cắt, vùng làm mát tương đối đồng đều, và khi áp lực quạt gió hạ thấp, lưu lượng gió thổi vào lại tăng lên, đã nâng cao hiệu quả làm mát quặng vê viên. Căn cứ vào tài liệu báo cáo có liên quan: Áp lực gió gió làm mát của lò đứng loại này thấp hơn lò đứng cùng loại 1/2÷1/3, hạ thấp tiêu hao điện quạt gió, thông thường là 30÷35kWh/t quặng vê. (187) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 186/275. viên, thấp hơn lò đứng không có tường dẫn gió 30%÷40%. 7.2.3.. Tính toán cân bằng nhiệt và cân bằng vật liệu của lò đứng. a. Tính toán cân bằng vật liệu - Vật liệu đầu vào (lấy sản xuất 1 tấn quặng vê viên làm chuẩn cơ bản) • Lượng liệu khô hỗn hợp G1. G1=G1.1+G1.2+G1.3+...+GB. kg/t. ▪ Trong công thức: ▫ G1.1+G1.2+G1.3 – lần lượt là lượng phối các loại tinh quặng. kg/t ▫ GB – lượng phối chất kết dính, kg/t. • Lượng quặng sống chứa nước G2. G2=G1w/(100-w). kg/t. ▪ Trong công thức: w – độ ẩm thích hợp trong quặng vê viên sống, % • Tăng trọng lượng ô xy FeO G3. G3 =. 1 (∑ FeO − FeOQuặng) kg/t 9. ▪ Trong công thức: 1/9 là 1kg FeO ô xy thành Fe2O3 cần 1/9 kg lượng ô xy; ▪ FeO – tổng lượng FeO của liệu hỗn hợp mang vào, kg/t ▪ FeOquặng – tổng lượng FeO trong quặng thành phẩm và quặng hồi, kg/t. • Tổng vật liệu vào G=G1+G2+G3. kg/t. - Vật liệu đầu ra • Quặng vê viên thành phẩm G1’. G1’ = 1000kg/t • Cháy hao G2’. G2’=(Ig1.G1.1+Ig2.G1.2+Ig3.G1.3+IgbGB)x1/100. kg/t. ▪ Trong công thức: ▪ Ig1, Ig2, Ig3 – cháy hao trong tinh quặng, %. ▪ Igb – cháy hao chất kết dính, %, • Hơi nước G3’ = G3. kg/t. • Quặng vê viên hồi G4’ = G1’.K/100. kg/t. ▪ Trong công thức: ▪ K – tỉ lệ quặng hồi chiếm quặng vê viên thành phẩm, %. • Tổng vật liệu đầu ra G’ = G1’+G2’+G3’+G4’ Bảng 7-2: Bảng cân bằng vật liệu vê viên lò đứng. (188) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Đầu vào Ký hiệu G1.1 G1.2 G1.3 GB G2 G3. Đầu ra. Tên vật liệu Tinh quặng 1# Tinh quặng 2# Tinh quặng 3# Chất kết dính Độ ẩm quặng sống Tăng trọng lượng ô xy hóa. . 187/275. Lượng Ký kg/t, % hiệu G1’ G2’ G3’ G4’. Tên vật liệu. Lượng kg/t, %. Quặng vê viên thành phẩm Cháy hao Hơi nước Lượng phản hồi. 100. 100. ▫ Chú ý: Giả định quặng hồi chuyển đến nhà máy thiêu kết. b. Tính toán cân bằng nhiệt - Tính toán cân bằng nhiệt phải được tiến hành trên cơ sở cân bằng vật liệu, ký hiệu có liên quan thống nhất ý nghĩa vật lý và tính toán cân bằng vật liệu, ở đây không có chú thích khác. - Nhiệt đầu vào • Khí than đốt phát nhiệt Q1. Q1 = q . V m. kJ/t. ▪ q – giá trị nhiệt (đơn vị) khí than thấp, kJ/m3; ▪ Vm – lượng tiêu hao khí than, m3/t. • Lượng nhiệt Q2 của không khí mang vào. Q2=Ck (Vtrợ + Vlạnh ) . tK ▪ CK – tỉ lệ nhiệt không khí, kJ/m3.oC; ▪ Vtrợ , Vlạnh – lần lượt là lưu lượng gió trợ đốt và lưu lượng gió làm mát, m3/t; ▪ tK – nhiệt độ không khí, oC. • Nhiệt lượng vật lý khí than mang vào Q3. Q3=Cm . Vm . tm. kJ/t. ▪ Cm – tỉ lệ nhiệt khí than, kJ/m3.oC; ▪ Vm – lượng khí than tiêu hao nung/1t quặng vê viên, m3/t; ▪ tm -- nhiệt độ khí than, oC. • Nhiệt vật lý quặng sống mang vào Q4. Q4=(CpxG1+Cw.G2) x tp ▪ Cp – tỉ lệ nhiệt liệu hỗn hợp khô. kJ/kh.oC ▪ G1 – lượng liệu khô tiêu hao/1t quặng vê viên, kg; ▪ Cw – tỉ lệ nhiệt của nước, kJ/kg.oC;. (189) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 188/275. ▪ G2 – hàm lượng nước trong quặng sống, kg; ▪ tp – nhiệt độ quặng sống, oC. • Ô xy hóa FeO phát nhiệt Q5. Q5=1952.06 [FeOi - FeOquặng – (Si x 1,123x0,95)]. kJ/t. ▪ 1952,06 là khi 1kgFeOFe2O3 nhiệt lượng phát ra, kJ; ▪ FeOi – hàm lượng FeO trong liệu hỗn hợp, kg/t-p; ▪ FeOquặng – hàm lượng FeO trong quặng vê viên và quặng hồi, kg/t; ▪ Si – hàm lượng S của liệu hỗn hợp tron 1t quặng vê viên, kg/t; ▪ 1,123–1kg lưu huỳnh tạo thành FeS2 chuyển đổi thành 1,123kg FeO, kg; ▪ 0,95–tỉ lệ khử S trong quá trình nung quặng vê viên ô xy hóa là 95%. • Nhiệt tỏa ra của lưu huỳnh ô xy hóa Q6. Q6=6901.18x1.875x0.95 (S). kg/t. ▪ 6901,18 – nhiệt lượng 1kg FeS2 ô xy hóa hoàn toàn tỏa ra, kJ/kg; ▪ 1,875 – hệ số của lưu huỳnh chuyển đổi thành FeS2; ▪ 0,95 – giả định tỉ lệ khử lưu huỳnh là 95%; ▪ S – hàm lượng S của liệu hỗn hợp trong 1t quặng vê viên, kg; (S = Gi . Six1/100, kg/t); ▪ Gi – Trọng lượng từng loại nguyên liệu i, kg/t; ▪ Si – hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu i, %. • Nhiệt tạo xỉ: Giả định nhiệt tạo xỉ là 1.5% của tổng nhiệt lượng. Q7 = (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)x 1.5%/98.5% kg/t • Đầu vào tổng nhiệt lượng Q=Q1+Q2+...+Q7. kJ/t. - Đầu ra nhiệt lượng • Quặng vê viên thành phẩm và quặng hồi mang nhiệt lượng đi Q1’. Q1’=Cp’(G1+G4’).tp. kg/t. ▪ Cp’ – tỉ lệ nhiệt quặng vê viên, kJ/kg.oC; ▪ tp – khi lò đứng xả ra, nhiệt độ của quặng vê viên, oC; ▪ G1’ – lượng quặng vê viên, 1000kg/t; ▪ G4’ – lượng quặng hồi sinh ra/1t quặng vê viên, kg/t. • Nhiệt lượng khí thải mang đi Q2’. Q2’ = Cg.Gg.tg ▪ Cg – tỉ lệ nhiệt khí thải, kJ/m3.oC; ▪ Gg – lượng khí thải, m3/t;. kJ/t. (190) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 189/275. ▪ tg – nhiệt độ khí thải, oC. • Nhiệt lượng bốc hơi nước cần Q3’. Q3’=Cwg .G3’. kJ/t. ▪ Cwg – hơi nước phát nhiệt, kJ/kg; ▪ G3’ – lượng hơi nước, kg/t. • Nhiệt lượng của nước làm mát mang đi Q4’. Q4’=Cw.Gw(t2 – t1). kg/t. ▪ Cw – tỉ lệ nhiệt của nước, kJ/kg . oC, lấy 4.18kJ/kg . oC; ▪ Gw – lượng nước làm mát tiêu hao/1t quặng vê viên, kg/t; ▪ t2, t1 – lần lượt là nhiệt độ thải nước và cấp nước, oC. • Tản nhiệt vỏ lò Q5’. Q5’=K(tvỏ - tkhông khí).F. kJ/t. ▪ K – hệ số truyền nhiệt của vỏ lò, khi nhiệt độ ranh giới ngoài lấy là 25oC, tốc độ lưu động là 3.6m/s, vỏ lò là bằng tôn dày 8mm, K lấy 71.06kJ/m2.h.c; ▪ tvỏ - nhiệt độ bình quân vỏ bên ngoài lò, oC; ▪ tkhông khí – nhiệt độ không khí, oC; ▪ F – diện tích tản nhiệt vỏ lò, m2.h/t. • Cacbonat phân giải hút nhiệt Q6’. Q6’=31,89xG1.CaO+25,16G1.MgO. kg/t. ▪ 31,89; 25,16 - nhiệt cần để phân giải cacbonat cho 1kgCaO và 1kgMgO, kg/t ▪ G1.CaO – hàm lượng CaO trong liệu hỗn hợp của 1t quặng vê viên, kg; ▪ G1.MgO – hàm lượng MgO trong liệu hỗn hợp của 1t quặng vê viên, kg. • Tổng nhiệt đầu ra Q’=Qi=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6. Bảng 7-3: Bảng cân bằng nhiệt vê viên của lò đứng. Nhiệt đầu vào. Nhiệt lượng Ký Nhiệt lượng Mục kJ/t, % hiệu kJ/t, % Q1’ Nhiệt lượng quặng vê viên và quặng hồi mang đi Nhiệt lượng không Q2’ Nhiệt lượng khí thải khí mang vào mang đi Nhiệt lượng khi Q3’ Nhiệt bốc hơi nước than mang vào. Ký Mục hiệu Q1 Nhiệt đốt khí than. Q2 Q3. Nhiệt đầu ra. (191) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Q4 Q5 Q6 Q7 Qi 7.2.4.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Nhiệt lượng quặng sống mang vào Ô xy hóa FeO phát nhiệt Ô xy hóa cácbon phát nhiệt Nhiệt tạo xỉ. Q 4’ Q 5’ Q6. 190/275. Nhiệt lượng nước làm mát mang đi Tản nhiệt vỏ lò Cacbonat phân giải hút nhiệt. Qi. 100. Trang. 100. Thiết bị lò đứng. a. Thân lò lò đứng - Thân lò lò đứng chia làm hai bộ phận cấu thành: buồng đốt và bầu lò. Kích thước buồng đốt căn cứ vào dung tích cần đốt nhiên liệu để xác định. Bầu lò căn cứ vào các điều kiện như: thông số thử nghiệm vê viên, sản lượng lò đứng và phương pháp xả liệu để xác định. - Buồng đốt chia làm hai loại là: hình chữ nhật và hình tròn. Lò đứng Trung Quốc thiết kế sớm nhất đều là buồng đốt hình chữ nhật, xây thành một khối với bầu lò, đường lửa ngắn, sau khi đốt thể khí nóng có thể trực tiếp cấp vào bầu lò. Nhưng buồng đốt loại này dùng mỏ đốt nhiều, thao tác phức tạp, đỉnh vòm dễ cháy hỏng. Do đó năm 1981 Hàng Cương đổi buồng đốt từ hình chữ nhật thành hình tròn. Mỗi một buồng đốt thiết kế có hai chiếc mỏ đốt, lắp đặt ở trên tấm cuối của hai đầu cùng một đường trục của buồng đốt. Thể khí nóng sau khi đốt thông qua kênh đốt đi vào cửa đốt, phun vào bên trong bầu lò. Cường độ kết cấu buồng đốt này tốt, hai chiếc mỏ đốt thổi đối nhau, ngọn lửa thổi trộn lẫn nhau, nhiên liệu cháy hoàn toàn. - Xác định kích thước buồng đốt • Dung tích buồng đốt Vđốt. 𝑉đố𝑡 =. 𝑄.𝐺 𝑞𝑣. m3. ▪ Q – đơn vị nhiệt lượng của quặng vê viên cần, MJ/t; ▪ G – sản lượng của lò đứng. t/h; ▪ qv – cường độ nhiệt của buồng đốt, MJ/m3.h, thường tính toán dựa theo: 627.3MJ/m3.h. • Kích thước buồng đốt. ▪ Độ dài buồng đốt bằng với độ dài của lò. Lò đứng sử dụng phổ biến mỏ đốt dòng xoáy mạnh vòng và tiêu chuẩn vòng cung được chọn dùng nhiều là 1392mm (hoặc 1508mm), kích thước này tức là độ rộng của buồng đốt. • Độ cao H của buồng đốt. 𝐻=. 𝑉đố𝑡 2𝐿×𝑏. m. (192) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 191/275. ▪ L – chiều dài của buồng đốt, m; ▪ b – chiều rộng của buồng đốt, m. ▪ Sau khi tính ra chiều rộng, dài của buồng đốt, lại kiểm tra đã đáp ứng yêu cầu bố trí hay chưa, nếu không thì phải điều chỉnh tương ứng. • Kích thước đường lửa. ▪ Đường lửa ở cửa ra của đoạn bầu lò, gọi là cửa phun lửa. Góc độ cửa phun lửa căn cứ sao cho viên quặng bên trong lò không lăn vào trong cửa phun lửa làm nguyên tắc. Góc nghỉ của viên quặng trong quá trình hạ xuống là 35o, cho nên góc độ của cửa phun lửa <35o, xem hình 7 – 6.. α. Hình 7-6: Sơ đồ góc độ cửa phun lửa. ▪ Cửa phun lửa của hai mặt bầu lò lấy bố trí chặt chẽ đồng đều là hợp lý. Tổng diện tích cửa phun lửa một mặt fg có thể tính toán theo công thức dưới đây: ftổng = Vthải/(2wox3600).m2 ▫ Vthải – lượng khí thải của buồng đốt, m3/h; ▫ Wo – tốc độ luồng khí cửa phun lửa, m/s. ▪ Tốc độ luồng khí cửa phun lửa dựa theo kinh nghiệm sản xuất, lấy khoảng 2,8m/s là được, tốc độ luồng nhỏ quá, khả năng xuyên thấu nhỏ, nhiệt độ tiết diện ngang của lò đứng phân bố không đồng đều; tốc độ luồng quá cao, thì tăng lực cản. ▪ Căn cứ vào tình hình xây gạch cụ thể, xác nhận số cửa phun lửa, tức là có thể tính toán diện tích của mỗi cửa phun lửa. Đồng thời xem xét số lượng cửa phun lửa, thì xác nhận được độ rộng của cửa phun lửa, độ cao của cửa phun lửa cũng có thể tính toán được. - Kích thước bầu lò. • Độ rộng bầu lò. ▪ Độ rộng của lò căn cứ vào khả năng xuyên thấu của khí lò, độ rộng trục bánh răng và phương thức bố trí của khí thải buồng đốt để xác định. Nếu bầu lò quá rộng, trục bánh răng quá dài làm gây ảnh hưởng đến cường độ bánh răng.. (193) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 192/275. Đồng thời, khí thải không dễ xuyên thấu qua tầng quặng, làm cho nhiệt độ phân bố không đồng đều. Hiện tại độ rộng lò đứng 8m2 phần lớn là 1,6m, cũng có khi là 2,2m. • Chiều dài bầu lò. ▪ Sau khi xác định độ rộng và diện tích của lò đứng, chiều dài cũng đã xác định được rồi. Căn cứ vào đặc điểm của hình lò lò đứng Trung Quốc, có thể kéo dài chiều dài lò đứng hiện có, để tăng thêm diện tích nung. Hiện tại lò đứng 8m2 Trung Quốc, chiều dài bầu lò là 4,8÷5,5m. • Chiều cao bầu lò. ▪ Nguyên tắc xác định chiều cao bầu lò là bảo đảm thời gian cần để sấy khô quặng sống, dự nhiệt, nung, đồng nhiệt và làm mát quặng vê viên. Đối với nguyên liệu khác nhau, thời gian cần nung quặng vê viên là hoàn toàn khác nhau, cho nên khi thiết kế lò đứng, nhất thiết phải có báo cáo thử nghiệm nung quặng vê viên hoàn chỉnh. Tốc độ của quặng vê viên đi xuống bên trong lò là căn cứ xác định thông số chính của chiều cao các vùng, thử nghiệm thu được thời gian dừng của các vùng là cơ bản, đồng thời còn cần xem xét đến nhân tố như: phân bố nhiệt độ trong lò đứng, tốc độ quặng vê viên đi xuống không đồng đều để xác định chiều cao bầu lò hợp lý. Do đó tính toán chiều cao các vùng của bầu lò có thể dựa theo công thức sau: Hi = Vxuống.ti. m. ▪ Hi – chiều cao của một vùng nào đó trong lò đứng, m; ▪ Vxuống – tốc độ đi xuống của quặng vê viên trong lò đứng, m/min, Vxuống thông thường lấy khoảng 0,020÷0,025m/min; ▪ ti – thời gian dừng của quặng vê viên ở một vùng nào đó, phút. ti được xác định từ thử nghiệm nung quặng vê viên. ▪ Toàn bộ chiều cao của lò đứng là: H=aHi=3Vxuống.ti ▪ a – hệ số an toàn, thường lấy khoảng 3. b. Thiết bị bố liệu. m. (194) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 3. 2. Trang. 4. 193/275. 5. 1. 9. 8. 7. 6. 10. Hình 7-7: Xe bố liệu. 1- Trụ đỡ xoay; 2- Puly dẫn động; 3- Băng tải cấp liệu; 4- Cơ cấu mở liệu tự động; 5Cơ cấu chấp hành mở cửa liệu; 6- Tường lò; 7- Liệu viên sống nạp vào lò; 8- Động cơ xoay băng tải; 9- Vành dẫn hướng; 10- Cửa liệu.. - Hiện tại thiết bị bố liệu của lò đứng Trung Quốc đều sử dụng xe bố liệu kiểu băng tải, nó là một chiếc máy vận chuyển bằng băng tải men theo nóc buồng sấy khô đỉnh lò chuyển động qua lại, đồng thời cho quặng sống bố liệu xuống. Yêu cầu đối với xe bố liệu là dải quặng sống đồng đều, liên tục dải vào bên trong lò,. (195) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 194/275. và yêu cầu điểm bố liệu thì căn cứ vào tình hình thực tế của lò để điều chỉnh linh hoạt. Bố liệu loại này cũng gọi là “bố liệu tuyến”. Tốc độ băng tải trên xe bố liệu thông thường là 0,6m/min, xem hình 7 – 7, Tốc độ chạy của xe nhỏ là 0,2÷0,3m/s, thiết bị truyền động của xe bố liệu truyền động bằng động cơ kéo xe nhỏ chạy quay quanh vòng dẫn hướng. - Xe bố liệu sử dụng truyền động bằng bánh răng, trục bánh động chính cần có áp lực bánh xe đầy đủ, để tránh khi khởi động và phanh bị trượt. c. Thiết bị xả liệu - Thiết bị xả liệu lò đứng tròn công suất nhỏ như hình 7-8. 1 2 3 4. 8. 9. 5. 6. 7. 1. 9. 6. 4. 3. 2. Hình 7-8: Thiết bị xả liệu thủ công lò quay và hình ảnh thực tế cửa xả liệu lò vê viên 100.000 tấn/năm. 1- Kết cấu thép vỏ lò; 2- Quặng viên chín; 3- Cửa xả liệu; 4- Máng gom vòng; 5- Bánh răng chủ động; 6- Động cơ; 7- Gối đỡ; 8- Tường gạch chịu lửa; 9- Móng lò.. (196) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 195/275. - Thiết bị xả liệu của lò đứng, phải xả quặng vê viên đồng đều, liên tục, khiến cho cột liệu trong lò thường nằm ở trạng thái tơi xốp và chuyển động, có lợi cho phân bố đồng đều nhiệt độ và luồng khí trong lò. Đồng thời nếu gặp yêu cầu tình hình lò phải xả liệu một lượng lớn cũng có thể thích ứng được, ngoài ra ở chỗ giao tiếp thiết bị xả liệu và thể lò, yêu cầu bịt kín, đề phòng gió làm mát trong lò bay ra. Hiện nay đại đa số lò đứng đều sử dụng máy cấp liệu kiểu bịt kín để xả liệu, xem hình 7 – 8.. 3 2 4 1. Hình 7-9: Thiết bị xả liệu bịt kín máy cấp quặng bằng động cơ rung.. 1- Thiết bị bịt kín kiểu mê cung; 2- Máy cấp quặng bằng động cơ rung; 3- Lỗ kiểm tra; 4- Xích chắn liệu.. - Hệ thống truyền động bằng áp thủy lực và bánh răng • Hệ thống trục bánh răng là một cụm trục bánh răng truyền động bằng thủy lực. lắp đặt ở đáy lò, một đáy lò di động lắc đi lắc lại quanh đường trục của nó, xem hình 7 – 10.. 4. 5. 3 2 1 Hình 7-10: Hệ thống bánh răng dùng cho lò đứng. 1- Xi lanh dầu; 2- Cần quay; 3- Vòng bi; 4- Tấm chắn; 5- Tay truyền đồng bộ.. (197) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 196/275. • Hệ thống trục bánh răng cũng là một loại thiết bị xả liệu, quặng vê viên trải. qua nung, thông qua khe hở bánh răng, rơi vào phễu dưới con lăn. Bánh quặng vê viên kết cục được cắt ở trục bánh răng, nén xuống bị vỡ ra và xả ra ngoài, trục bánh răng căn cứ vào tình hình sản xuất của lò, kiểu khe hở hoặc kiểu liên tục dần dần chuyển động, khiến cho quặng vê viên không ngừng được xả ra ngoài, duy trì lò đứng sản xuất hình thường. d. Thiết bị bịt kín. - Ở giữa tấm chặn cố định và cổ trục báng răng truyền động phải lắp thiết bị bịt kín an toàn tin cậy, bởi vì áp lực bên trong lò ở chỗ này khoảng 10.000Pa, nhiệt độ khoảng là 400oC và dòng khí nóng có lưu lượng lớn, chứa bụi. Nếu bịt kín không tốt thì lượng lớn bụi lò bay ra và phá vỡ phân bố hợp lý luồng khí bên trong lò. Sau thử nghiệm qua nhiều thiết bị bịt kín, hiện tại dùng tương đối thành công là thiết bị bịt kín bằng dầu lót, xem hình 7 – 11.. Hình 7-11: Thiết bị bịt kín bằng dầu lót. 1- Tấm chặn; 2- Tấm bịt kín; 3- Trục bánh răng; 4- Liệu chèn. - Thiết bị bịt kín bằng dầu lót là một loại phương pháp bịt kín tương đối tốt, tiêu hao lượng dầu bôi trơn của nó tương đối ít, mỗi ngày chỉ tiêu hao 1÷2kg dầu bôi trơn nhiệt độ cao. Bịt kín bằng dầu lót thành công, là do dầu bôi trơn nhiệt độ cao chèn vào khe hở của chỗ cổ trục, ngăn chặn luồng khí bay ra ngoài, và có tác dụng bôi trơn, khiến cho liệu chèn có thể trong thời gian tương đối dài mà không bị mài mòn, nhưng nhất thiết phải bảo đảm đường trục bánh răng không làm va đập bán kính, do đó, bạc trục của hai chiếc vòng bi trục bánh răng, không được phép có mài mòn nghiêm trọng, phải bảo đảm điều kiện bôi trơn tốt. Nếu bạc trục bị mài mòn, thì sẽ sinh ra khe hở, khi trục bánh răng nhận tác dụng lượng bán kính trên dưới, cổ trục sẽ sinh ra va đập bán kính, sẽ dẫn đến nén ngót liệu chèn bịt kín, khe hở bịt kín to ra, như vậy, khi dầu không thể tiếp tục tồn tại ở trong khe hở, bịt kín lập tức bị phá vỡ.. (198) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 197/275. e. Thiết bị làm mát lần hai - Silo làm mát từ tấm thép hai lớp tạo thành silo quặng hình thùng tròn, lớp bên trong nó là kiểu cánh cửa chớp lớn, mục đích ở chỗ rút ngắn khoảng cách của gió làm mát ở bên trong silo, để giảm bớt lực cản tầng liệu, để lựa chọn quạt gió làm mát có lượng gió lớn, áp gió thấp, cải thiện hiệu quả làm mát. Lớp bên ngoài kết cấu tấm thép bịt kín, khí nóng có bụi giữa hai lớp có thể được quạt gió lọc bụi hút ra ngoài. Khi có điều kiện, có thể xem xét lợi dụng nhiệt dư. a. Bộ làm mát kiểu đứng - Ở phía dưới lò đứng 16m2 của Bản Cương lắp đặt bộ làm mát kiểu đứng, khiến cho làm mát quặng vê viên nhiệt độ từ 500÷600oC xuống 100oC, đi qua hai chiếc máy cấp liệu rung điện từ cấp liệu đồng đều đến máy băng tải. Cấu thành hệ thống bộ làm mát và nguyên lý xem hình 7 – 12 và hình 7 – 13.. Hình 7-12: Bộ làm mát kiểu đứng bằng khí. - Quá trình làm mát của bộ làm mát chia làm hai đoạn, nhiệt độ khí thải nóng đoạn thứ nhất tương đối cao, khoảng là 350 oC, lượng khí thải cũng tương đối nhiều, là 50000m3/h, còn có giá trị sử dụng, do đó khí thải nóng đoạn thứ nhất sau khi đi qua bộ lọc bụi gió xoáy chia thành hai bộ phận, lần lượt dẫn vào bộ dự nhiệt khí than và không khí, diện tích dự nhiệt của hai bộ dự nhiệt đều là 227m2, có thể dự nhiệt không khí và và khí than đến khoảng 200 oC. Nhiệt độ khí thải làm mát đoạn thứ hai tương đối thấp (khoảng 125 oC), sau khi đi qua lọc bụi thì thải vào khí quyển. - Nguyên lý làm việc của bộ làm mát kiểu đứng là mượn chênh lệch nhiệt độ cao, sử dụng trọng lực làm công đối với tầng liệu làm mát. Khiến cho vật liệu lưu động từ trên xuống dưới men theo khu vực làm việc đã quy định, hình thành tầng liệu động, là điều kiện tốt để trao đổi nhiệt giữa gió và quặng vê viên, cho nên hiệu suất trao đổi nhiệt cao, hiệu quả làm mát tốt. Ngoài nó ra, kết cấu bộ. (199) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 198/275. làm mát kiểu đứng đơn giản, thể tích nhỏ, bộ phận hoạt động không có máy móc, thao tác sửa chữa tiện lợi. Quạt gió lọc bụi đoạn 1 Đến Không buồng đốt khí lò đứng. Không Đến khí buồng đốt lò đứng. Quặng vê viên nóng. Bộ dự nhiệt. Bộ làm mát đứng. Bộ dự nhiệt Lọc gió xoáy đoạn I Lọc gió xoáy đoạn II. Quạt gió làm mát lần 2. Quạt gió làm mát lần 1 Quạt gió lọc bụi đoạn 2. Hình 7-13: Nguyên lý làm việc của bộ làm mát kiểu đứng 7.2.5.. Vận hành lò đứng. a. Khai lò - Khai lò khi lò xây dựng mới, sau khi đại tu hoặc lò dừng sản xuất thời gian dài sau đó hồi phục sản xuất; bao gồm các công việc như: Chạy thử thiết bị, chuẩn bị liệu nạp vào lò, sấy lò, dẫn khí than, nạp vào lò, điểm hỏa. - Chuẩn bị trước khi khai lò: Trước khi khai lò ngoài phải chuẩn bị nguyên liệu tốt, tiến hành bồi dưỡng và đào tạo chế độ trách nhiệm vị trí đối với công nhân vận hành ra, còn cần phải làm tốt một số công việc dưới đây: • Kiểm tra và làm sạch bên trong lò và chạy thử thiết bị: Trước khi khai lò tất. cả thiết bị điện, cơ khí, đo lường, thông tin liên lạc, chiếu sáng, cấp thoát nước, hơi nước, khí than, van và đường ống đều phải lần lượt tiến hành chạy thử đơn động, chạy thử liên động không có phụ tải và chạy thử khóa liên động phụ tải, bên trong lò nhất thiết phải làm sạch sẽ, kiểm tra, đề phòng các tạp chất rơi vào trong lò, nước làm mát của dầm nước phải thông suốt. • Chuẩn bị liệu nạp vào lò: Trước khi khai lò lò đứng nhất thiết phải chuẩn bị. đầy đủ liệu dùng để khai lò, số lượng cần phải tương đương với khoảng 1,5 lần thể tích trong lò, liệu lò tốt nhất là quặng vê viên thành phẩm, quặng sống thiên nhiên hoặc quặng thiêu kết đã qua sàng phân, yêu cầu cỡ hạt thông. (200) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 199/275. thường là 8÷30mm, độ ẩm nhỏ hơn 3%, cường độ quặng thiêu kết phải tốt, điểm mềm hóa phải cao, đặc biệt chú ý không được lẫn bột than. Nếu bột nhiều, độ ẩm lớn thì sẽ khiến cho dính kết trục bánh răng, làm trục tròn, mất đi tác dụng xả liệu. Không dùng đá vôi làm liệu khai lò, bởi vì nó sẽ phân giải thành bột hóa. Liệu nạp vào lò nhất thiết phải bảo đảm cột liệu trong lò có tính thấu khí tốt và xả quặng thuận lợi. • Sấy lò: Sau khi xây xong lò đứng, trước khi đưa vào sản xuất phải tiến hành. sấy và gia nhiệt, để độ ẩm trong thể xây bốc hơi, và đạt được nhiệt độ nhất định sau đó mới cấp quặng sống. Nếu sau khi xây xong lò mà lập tức sản xuất, thì sấy khô và gia nhiệt có thể được tiến hành một lần. Nếu lò xây xong vào cuối mùa thu hoặc mùa đông, mà lại không sản xuất ngay, phải tiến hành sấy khô, làm cho thể xây khô cứng, đợi khi sản xuất lại phải gia nhiệt. ▪ Trước khi sấy lò lò đứng, phải lập ra đồ thị sấy chính xác, thông thường đồ thị sấy khô căn cứ vào tính năng vật liệu chịu lửa, chất lượng thể xây, phương pháp thi công xây lò, mùa xây lò đều có liên quan với nhau. Sấy khô nhất thiết phải tiến hành nghiêm ngặt dựa theo đồ thị sấy lò. Đồ thị sấy lò lò đứng xem hình 8 – 14, hình 8 – 15. 1000. 40 oC/h. 600 oC. 400. 30 oC/h. 600. 300 oC 200 oC. 200. 20 oC/h. Nhiệt độ oC. 800. 0 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60. Thời gian (h) Hình 7-14: Đồ thị sấy lò kiểu đứng. ▪ Thể xây của bộ phận bầu lò đứng không cần sấy chuyên dụng, chỉ lấy liệu lò xuống từ từ sấy là được, chế độ sấy lò là chỉ nhiệt độ buồng đốt. Bước đầu tiên sấy buồng đốt là dùng gỗ cho vào từ lỗ người chui để sấy, khi nhiệt độ tăng đến mức độ nhất định, có thể dẫn khí than và gỗ vào cùng đốt, lúc này xây lỗ người chui, mở quạt gió trợ đốt. Quá trình sấy phải khống chế tốc độ tăng nhiệt độ, đặc biệt là giai đoạn nhiệt độ thấp cần phải chú ý.. (201) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 200/275. Đồ thị sấy lò kiểu đứng công suất lớn 1000 900 800. Nhiệt độ, oC. 700 600 500 400 300 200 100. 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 55. 60. 65. 70. Thời gian, h Hình 7-15: Đồ thị sấy lò kiểu đứng công suất lớn • Dẫn khí than: Khi dừng gió thời gian dài, khí than của ống khí than tổng đã. ngắt, khi khai lò nhất thiết phải cho khí than dẫn đến trước van bướm ống nhánh của lò đứng. Trước khi dẫn khí than, phải dùng hơi nước, khí trơ thổi sạch đường ống khí than, để đề phòng khi điểm hỏa phát sinh sự cố nổ. Cho hơi nước xả ra từ ống xả, phân đoạn thổi sạch, là bảo đảm an toàn, còn có thể phân đoạn lấy mẫu để tiến hành thử nghiệm nổ. Lượng dùng hơi nước thổi sạch đường ống khí than, lượng tiêu hao hơi nước thường sử dụng khoảng 3 lần thể tích đường ống được thổi sạch. • Nạp liệu vào lò: Quá trình sấy lò có thể đồng thời nạp liệu vào lò. Khai lò khi. dừng gió thời gian dài, cũng có thể trong quá trình dùng gỗ sấy buồng đốt, đồng thời nạp liệu vào lò. Trước khi nạp liệu vào lò nhất thiết phải lắp xong thanh ghi của sàng sấy khô đỉnh lò, để giảm nhẹ tác dụng nén chặt của liệu lò đối với sự va đập của tường dẫn gió và tự thân vật liệu sinh ra. Để ngăn chặn liệu lò tắc khe thanh ghi, có thể dùng tôn mỏng phủ lên thanh ghi lò trước khi nạp liệu vào lò. Nạp liệu vào lò cũng là thông qua xe bố liệu tiến hành bố liệu đồng đều, tránh cố định điểm xuống liệu, tạo lên hiện tượng lệch liệu lò và mật độ cột liệu không đều, tạo điều kiện tốt để vật liệu trong lò xuống đều. Ngoài ra, trước khi dẫn khí than cao áp vào buồng đốt, liệu lò chỉ có thể nạp đến phía dưới của miệng phun lửa, tránh thao tác sai, khí than đột nhiên cháy, dẫn đến nổ nhỏ, tạo lên hiện tượng hỏng buồng đốt. Lò đứng nạp liệu vào lò là thông qua hệ thống xe nâng quặng nóng cho quặng nóng chuyển đến đỉnh lò.. (202) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 201/275. b. Thao tác khai lò lần đầu - Điểm hỏa: • Đầu tiên mở nắp quan sát mỏ đốt khí than và lỗ người chui của buồng đốt ra. để tiện cho không khí thông vào, lại cho gỗ vào bên trong buồng đốt, dùng dầu đốt cháy gỗ cháy tự nhiên; đồng thời có thể bắt đầu nạp liệu. Sau khi nhiệt độ buồng đốt được gia nhiệt đến 400oC, bắt đầu dẫn khí than thấp áp vào, mở quạt gió trợ đốt đốt cháy khí than (sau khi sấy lò mới, có thể trực tiếp dẫn khí than vào điểm hỏa). Đợi sau khi khí than cháy ổn định, xây xong lỗ người chui của buồng đốt. Tăng dần lượng khí than và gió trợ đốt, nâng cao nhiệt độ của buồng đốt. Khi nhiệt độ của buồng đốt tăng đến 700oC, thông báo cho trạm tăng áp khí than, dẫn khí than cao áp vào, đồng thời tiếp tục nạp liệu đến miệng lò. • Trước khi mở quạt gió trợ đốt, nhất thiết phải đóng van bướm cửa gió vào quạt. gió, đồng thời mở đường ống xả gió. Để tiện cho quá trình điểm hỏa khống chế chính xác lượng gió trợ đốt (lượng ít), đợi sau khi mỏ đốt khí than cháy, dần dần tăng lượng gió trợ đốt. • Khi dùng khí than điểm hỏa, nhất định phải chú ý cấp ít gió trợ đốt và khí than,. tốt nhất là đốt 1÷2 chiếc mỏ đốt trước, sau khi ổn định lại tiếp tục đốt mỏ đốt khác. Bất luận khai lò trong tình hình nào, điểm hỏa đều phải làm được điểm này. Thứ tự thao tác điểm hỏa là: đầu tiên cấp gió trợ đốt với lượng ít, sau đó cấp khí than là tương đối an toàn. Cách thao tác điểm hỏa khác là đầu tiên cấp lượng ít khí than, sau khi thấy ngọn lửa lại cấp ít gió trợ đốt, nhưng nhất thiết phải khống chế khí than cấp vào với lượng gió vừa đủ. - Tăng nhiệt và làm tơi xốp cột liệu • Tăng nhiệt là chỉ nâng cao nhiệt độ nguyên liệu bên trong lò đứng. Bởi vì theo. khí thải của buồng đốt phun vào tầng liệu bên trong lò, gia nhiệt nguyên liệu bên trên miệng đốt, cột liệu dần dần đi xuống, phần dưới tường lò cũng được gia nhiệt. Sau khi nhiệt độ quặng vê viên vùng làm mát đạt đến 300oC, bắt đầu cấp gió làm mát, lượng gió dần dần từ ít đến nhiều. Tăng tốc độ gió để không phá vỡ chế độ nhiệt công trong lò làm nguyên tắc. Do cấp gió làm mát vào, nhiệt lượng được gió đưa đến phần trên, càng tăng nhanh tốc độ tăng nhiệt của vật liệu. Quá trình nạp liệu này (tức là quá trình từ từ xả quặng, đỉnh lò bổ sung liệu chín tương ứng), cũng là yêu cầu làm tơi xốp cột liệu trong lò. Chỉ có sau khi tơi xốp cột liệu trong lò, mặt liệu lò đứng mới có thể xuống đồng đều, mới có thể là điều kiện tốt cần thiết để nung quặng sống. Đây là khâu quan trọng không được coi nhẹ trong quá trình khai lò đứng. • Khi trong bầu lò hình thành chế độ nung hợp lý, liệu lò xuống đồng đều, mới. có thể bắt đầu nạp quặng sống vào, chuyển vào sản xuất bình thường. • Trong quá trình lò đứng sản xuất, phát sinh khai lò lại sau khi dừng lò có tính. tạm thời (nhiệt độ buồng đốt không thấp hơn 400 oC), gọi là khai lò bình thường. • Khi nhiệt độ buồng đốt tương đối cao (600 oC trở lên), có thể trực tiếp cấp gió. (203) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 202/275. trợ đốt và khí than điểm hỏa, trình tự thao tác như trên. Khi không đốt cháy trực tiếp, có thể cho vải tẩm dầu đốt cháy ở lỗ thăm mỏ đốt. Nếu thời gian dừng lò hơi dài, để bảo đảm nhiệt độ không thấp hơn nhiệt độ khí than điểm hỏa, có thể dùng biện pháp gia nhiệt gián đoạn buồng đốt. • Sau khi mỏ đốt cháy thì cấp gió làm mát, vẫn lấy tăng nhiệt độ bằng biện pháp. của cột liệu chín tuần hoàn, sau khi nhiệt độ buồng sấy khô đạt đến yêu cầu, lò thuận; có thể nạp quặng sống dần dần sản xuất. Đợi sau khi trong lò hình thành chế độ nung hợp lý, thì có thể chuyển sang sản xuất bình thường. c. Dừng lò có kế hoạch. - Khi dừng lò có kế hoạch, có thể căn cứ vào sự ngắn dài của thời gian dừng lò, để có xử lý khác nhau. - Trước khi dừng lò 1h phải dừng nạp quặng sống, nạp bù quặng vê viên thành phẩm đã qua sàng phân, đồng thời với nó tốc độ xả quặng và nhiệt độ buồng đốt không được thay đổi. Nếu nhiệt độ đỉnh lò quá cao, có thể giảm bớt lượng gió làm mát và lượng khí thải thích ứng. Như vậy, vừa có thể khiến cho bộ phận quặng sống trên mỏ đốt cháy chín, vừa có thể tránh dính kết quặng vê viên trong lò. Ngoài ra, còn thông báo cho trạm tăng áp, làm tốt công việc chuẩn bị dừng máy. - Khi dừng lò đầu tiên cho xả gió làm mát, sau đó dừng đốt khí than (dừng tăng áp lực), đồng thời dừng gió trợ đốt, dừng lò trong 3÷4h, không dừng quạt gió trợ đốt, mà sử dụng biện pháp đóng van bướm cửa cấp gió của quạt gió và mở đường ống xả gió; khi vượt quá 3÷4h, đồng thời với dừng gió là dừng tất cả quạt gió và máy tăng áp. - Khi dừng lò thời gian ngắn tức là dùng lò trong nửa tiếng đồng hồ, cũng nhất thiết phải giảm thấp (có thể giảm một lửa) tốc độ xả quặng. Để tránh do liệu lò dừng xuất hiện hiện tượng dính kết. Đồng thời dùng biện pháp giảm bớt khí than, làm cho nhiệt độ buồng đốt hạ thấp khoảng 100oC, tiếp đó dừng gió làm mát, đóng tất cả van mỏ đốt, mở van xả khí than; khi thời gian dừng lò ngắn, có thể áp dụng biện pháp giảm bớt gió lạnh và lượng khí thải, và không dừng cấp nhiệt cho buồng đốt. - Do thiết bị đột nhiên phát sinh sự cố, như mất nước.... tạo lên dừng lò tạm thời, cũng cần dừng lò dựa theo trình tự thao tác đã thuật ở trên, đầu tiên dừng gió lạnh, dừng lửa, ngắt khí than, chú ý xả liệu và quặng chín bổ sung vào lò. Nếu gặp phải đột ngột mất điện, đầu tiên phải đóng ống gió đốt và tất cả van của đường ống khí than. Nếu gặp phải khí than thấp áp, nhất thiết phải lập tức ngắt khí than đồng thời dừng lửa. Khi thiết kế hệ thống khí than, nên lắp đặt thiết bị ngắt tự động khí than khi thấp áp và tín hiệu cảnh báo. d. Xử lý khi lò bình thường và thao tác khi lò thất thường - Triệu trứng tình hình lò bình thường • Trong vận hành lò đứng, một mặt là dựa vào kinh nghiệm vận hành của công. nhân, quan sát các hiện tượng như: sấy khô, xả quặng, chất lượng quặng vê viên, thành phần hóa học quặng vê viên (chủ yếu là FeO), mặt khác là thông. (204) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 203/275. qua số liệu của đồng hồ đo phản ánh, để phản đoán tình hình lò chính xác. Triệu trứng tình hình lò bình thường có mấy điểm dưới đây: • Nhiệt độ, áp lực buồng đốt ổn định.. ▪ Khi lượng liệu lò thích hợp, tính thấu khí tầng liệu tốt, áp lực của buồng đốt có một giá trị thích hợp. Khi sản lượng lò đứng và tính thấu khí tầng liệu không thay đổi, áp lực buồng đốt cũng không thay đổi. Khi tính thấu khí tầng liệu không thay đổi, và khi lượng khí thải buồng đốt tăng lên hoặc giảm bớt (căn cứ vào sự thay đổi sản lượng của lò đứng và kịp thời điều chỉnh lượng khí than và lượng gió trợ đốt), áp lực buồng đốt phát sinh thay đổi tương ứng và nhanh chóng ổn định trên một mức mới. Tương tự, khi lượng khí thải buồng đốt nhất định, và điều kiện nguyên liệu và khối lượng quặng sống nạp vào lò không đổi, khi tính thấu khí của tầng liệu không đổi, áp lực của hai chiếc mỏ đốt phát sinh thay đổi như nhau (nhưng nhất thiết phải ở dưới 10.000Pa), cũng có thể coi là tình hình lò bình thường. Ngược lại, nếu áp lực của hai buồng đốt thay đổi khác nhau, và chênh lệch tương đối lớn, chính là triệu trứng của tình hình lò khác thường. ▪ Nhiệt độ buồng đốt được quyết định bởi nhiệt độ nung của quặng vê viên, và tính chất nguyên liệu khác nhau, nhiệt độ nung của nó đương nhiên cũng khác nhau. Nhân viên thao tác phải nghiêm ngặt chú ý vì giá trị nhiệt nhiên liệu dao động mà dẫn đến tình hình nhiệt độ thay đổi, để điều chỉnh kịp thời, khiến cho nó được duy trì ổn định thường xuyên. • Lưu lượng, áp lực của khí than, gió trợ đốt và gió làm mát ổn định. Lưu lượng. làm mát đặc biệt mẫn cảm với tình hình lò, tính thấu khí tầng liệu của tình hình lò bình thường tốt, lực cản tầng liệu nhỏ, lưu lượng làm mát lớn, bầu không khí ô xy hóa trong lò mạnh, tốc độ sấy khô miệng lò nhanh, áp lực và lưu lượng của hai chiếc ống nhánh duy trì cân bằng, ổn định. • Khí thải buồng đốt có hàm lượng ô xy đầy đủ, ít nhất phải ở 4% trở lên, điều. này chứng tỏ khí than đốt hoàn toàn, duy trì khí thải có môi trường ô xy hóa. • Nhiệt độ các điểm thân lò ổn định, chênh lệch nhiệt độ của hai đoạn tường lò. trên cùng một mặt phẳng lò đứng phải nhỏ nhất (nhỏ hơn 60oC). • Luồng khí cửa lò đồng đều, nhiệt độ, áp lực dưới buồng sấy khô ổn định, quặng. sống không bị nứt vỡ, quặng khô nạp vào lò đồng đều. • Lượng xả quặng của lò đứng đều (đã phản ánh liệu lò xuống đồng đều), nhiệt. độ xả quặng ổn định, chất lượng quặng vê viên tốt, tỉ lệ quặng hồi thấp (thông qua kiểm tra thực tế và quan sát). • Hàm lượng FeO trong quặng vê viên ổn định.. e. Vận hành lò đứng sản xuất - Lò đứng sản xuất là 3 ca làm việc liên tục, nhất thiết phải làm tốt công việc vận hành thống nhất, chấp hành chế độ giao nhận ca. Trong toàn bộ khâu sản xuất của nhà máy lò đứng vê viên, bộ phận lò đứng là trọng điểm. - Trong quá trình lò đứng sản xuất, đầu tiên là căn cứ vào sản lượng của lò đứng. (205) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 204/275. để khống chế lượng khí thải của buồng đốt (tức là dựa vào lượng tiêu hao và sản lượng lò đứng của mỗi tấn quặng vê viên để tính toán ra lượng khí than và lưu lượng gió trợ đốt) để bảo đảm nhiệt độ và nhiệt lượng cần thiết để nung quặng vê viên, cần hiểu rõ hai khái niệm khác nhau là nhiệt độ buồng đốt và nhiệt lượng cần. Thứ hai là căn cứ vào lò đứng sản xuất để điều chỉnh hợp lý lưu lượng gió làm mát. Tác dụng chính của gió làm mát là làm mát quặng vê viên, và coi là môi chất lấy nhiệt lượng của quặng vê viên dùng để sấy khô quặng sống tại miệng lò, đồng thời gió làm mát còn tăng cường khí ô xy trong lò đứng. Do đó, sử dụng gió làm mát thích hợp có lợi đối với nung, nếu không thì sẽ dẫn đến phản tác dụng của nhiệt độ đều tại vùng nung. Trung bình mỗi tấn quặng vê viên thành phẩm cần lượng gió làm mát là 800÷1000m3. - Công nhân bố liệu khi vận hành có thể trực tiếp nhìn thấy sự thay đổi tức thời của tình hình lò, do đó nó có thể căn cứ vào tình hình sấy quặng sống đỉnh lò để điều khiển xả lượng liệu, làm cho cân bằng cấp liệu và xả liệu. Đồng thời với điều chỉnh lượng nạp quặng sống vào, còn cần điều chỉnh lượng khí thải, làm cho tình hình lò duy trì cân bằng. f. Tình hình lò thất thường và xử lý khác - Trong quá trình lò đứng sản xuất, có lúc xuất hiện hiện tượng tình hình lò thất thường, phân tích chính xác nguyên nhân thất thường của nó và áp dụng biện pháp có hiệu quả để tiến hành xử lý là rất quan trọng. • Quặng vê viên có màu đỏ sậm, nhiều bột.. ▪ Phán đoán nhiệt lượng không đủ, nhiệt độ nung thấp hoặc cỡ hạt bột quặng quá to, cường độ quặng sống kém. ▪ Biện pháp xử lý: Căn cứ vào nhiệt lượng tiêu hao của quặng vê viên nung, tính toán lượng khí than, cung cấp nhiệt lượng đầy đủ cho lò đứng, và căn cứ vào tính chất bột quặng để điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt. Ngoài ra, cần nâng cao chất lượng quặng sống, giảm bớt lượng bột nạp vào lò, để cải thiện tính thấu khí tầng liệu. • Quặng vê viên sống chín lẫn lộn, chênh lệch cường độ, treo liệu.. ▪ Phán đoán: liệu lò xuống không đều hoặc chênh lệch nhiệt độ trong lò tương đối lớn. ▪ Biện pháp xử lý: Biện pháp căn bản là nâng cao cường độ quặng sống, giảm bớt lượng bột nạp vào lò, để cải thiện tính thấu khí tầng liệu. Thứ hai là thay đổi trạng thái chuyển động của liệu lò, điều chỉnh xả quặng, tốc độ vận hành trục bánh răng và áp dụng biện pháp “tọa liệu”, để làm tơi xốp liệu trong lò, làm cho liệu lò xuống liệu đồng đều, và kiểm tra cửa phun lửa ở cổ lò có bị tắc hay không. • Xả quặng không đều, chênh lệch nhiệt độ quặng tương đối lớn. ▪ Lượng xả quặng của hai chiếc máng xả quặng dưới lò đứng không đều, chênh lệch nhiệt độ quặng tương đối lớn, nhiệt độ xả quặng cao, cường độ quặng thấp; nhiệt độ hai mặt bầu lò khác nhau rõ rệt.. (206) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 205/275. ▪ Phán đoán: Liệu lò sinh ra lệch. ▪ Biện pháp xử lý: điều chỉnh lượng xả liệu của hai chiếc máng xả liệu. Mở to khu vực xuống liệu chậm, nâng cao nhiệt độ nung khí than của đoạn xuống liệu nhanh (tăng lượng khí thải). Khi cần thiết áp dụng thao tác “tọa liệu” (tức là sau khi dừng xả liệu một thời gian nhất định, lại đột nhiên xả nhiều quặng, hụt liệu lấy liệu chín để bổ sung). Nếu xử lý kịp thời, hoàn toàn có thể loại bỏ được hiện tượng thất thường này. • Xuống liệu không đều. ▪ Miệng lò xuống liệu không đều, cục bộ quá nhanh, tốc độ sấy khô chênh lệch tương đối lơn, cục bộ luồng khí quá lớn, nhiệt độ bầu lò thay đổi không có quy luật. ▪ Phán đoán: Trong lò hình thành đường ống hoặc treo liệu. Nếu không kịp thời xử lý, ở chỗ xuống liệu nhanh có quặng ẩm vào lò, thì sẽ sinh ra bột, càng tăng thêm tình hình xấu đi, hình thành hiện tượng dính kết tích đống. ▪ Phương pháp xử lý: bổ sung quặng chín vào chỗ xuống liệu nhanh, áp dụng thao tác “tọa liệu”, xả quặng nhiều trong một lần (độ cao xả quặng khoảng 1m), lại bù quặng chín, để loại bỏ đường ống trong lò, hồi phục liệu lò xuống bình thường. Hiện tượng này phần lớn là phát sinh trong tình hình thao tác sai hoặc điều chỉnh lò không kịp thời. • Áp lực đột nhiên tăng cao. ▪ Lưu lượng khí than và không khí không thay đổi, mà áp lực buồng đốt đột nhiên tăng cao, chênh lệch của hai buồng đốt tương đối lớn, tốc độ sấy khô đỉnh lò giảm chậm. ▪ Phán đoán: nạp vào lò quặng ẩm, lượng bột tăng lên, vị trí bên trên miệng phun lửa sinh ra hiện tượng dính tích đống do quặng ẩm. ▪ Phương pháp xử lý: hạ thấp nhiệt độ của buồng đốt và giảm nhỏ lượng khí thải thích hợp, dừng nạp quặng sống, nạp bù quặng chín, tiếp tục xả quặng bình thường, đợi mẻ liệu này xuống đến phía dưới miệng phun lửa, sau khi áp lực của buồng đốt bình thường, lại phục hồi sản xuất bình thường. Khi nghiêm trọng, có thể xả quặng nhiều đến dưới miệng phun lửa, cho vật liệu dính kết nhẹ loại này vỡ ra, bổ sung quặng chín lại, sau đó chạy khai lò. Hiện tượng này với hiện tượng kết bánh thông thường là khác nhau. • Các thông số thất thường. ▪ Các thông số của đồng hồ đo thất thường nghiêm trọng, liệu lệch nghiêm trọng, thậm chí hình thành đường ống, sau khi dựa theo phương pháp đã nói ở trên để xử lý mà vẫn không có hiệu quả. Ngoài ra, ở chỗ xả quặng có thể nhìn thấy viên nóng chảy (hiện tượng này trước mắt xuất hiện rất ít). ▪ Phán đoán: Trong lò kết bánh. ▪ Trước mắt chỉ có trong tình hình như: thao tác thất thường hoặc mất điện sẽ sinh ra kết bánh, nguyên nhân của nó có thể là:. (207) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 206/275. ▫ Nhiệt độ nung cao hơn nhiệt độ mềm hóa của quặng vê viên. Sau khi thay đổi tỉ lệ phối nguyên liệu, mà nhiệt độ nung chưa điều chỉnh, dẫn đến cao hơn nhiệt độ mềm chảy, phát sinh kết bánh. Nếu đặc tính nguyên liệu không thay đổi, thì thường là do thao tác thất thường, giá trị nhiệt khí than tăng lớn và chỉ số đồng hồ đo chênh lệch mà dẫn đến nhiệt độ của buồng đốt quá cao. ▫ Buồng đốt xuất hiện bầu không khí hoàn nguyên, khiến cho hợp chất điểm nóng chảy thấp của quặng vê viên sinh ra ferrosilite, tạo lên kết bánh trong lò. ▫ Do sự cố thiết bị hoặc mất điện tạo lên dừng lò, cột liệu không được tơi xốp (không thể xả quặng và nạp bổ sung quặng chín), thời gian vật liệu dừng ở vùng nhiệt độ cao quá dài. Có lúc cũng do, sau khi dừng lò không thể kịp thời ngắt khí than, hoặc do van không chặt, khí than bay vào trong lò dẫn đến. ▫ Nạp quặng ẩm vào lò, tạo lên quặng sống nứt vỡ nghiêm trọng, sinh ra lượng bột lớn, và làm cho quặng sống dính kết, nếu xuất hiện trong lúc giao nhận ca, không kịp thời xử lý hoặc phát sinh dừng lò đột ngột, vật liệu dính kết dần dần tích đống, càng hình thành tảng nóng chảy lớn. ▫ Quy trình thao tác không phù hợp, chế độ giao nhận ca không nghiêm, giao nhận ca giấu sự cố, giao ra “tình hình lò tốt”, trước khi giao ca đã dừng xả liệu, tạo lên hiện tượng giả dối. Sau khi nhận ca thấy tình hình lò tốt, tăng nhanh tốc độ xả liệu, nâng cao sản lượng, và tạo lên tình hình lò thất thường. ▫ Trong lò kết bánh cũng thường xuất hiện trong quá trình lò đứng chạy dừng nhiều lần. Do đó tạo ra điều kiện cho lò đứng sản xuất liên tục là biện pháp có hiệu quả tránh kết bánh trong lò. Khi phát sinh kết bánh nhẹ, cũng có thể loại bỏ dần dần trong quá trình liệu lò tơi xốp, đi xuống.. ▪ Xử lý kết bánh: Nếu trong quá trình xả liệu lớn phát hiện chính xác trong lò tồn tại kết bánh, chỉ có cách dừng lò kịp thời xử lý. Thông thường áp dụng biện pháp như: mở lỗ người chui bầu lò, cho công nhân xử lý và kết hợp máy để loại bỏ kết bánh trong lò. Khi rất nghiêm trọng cũng có thể sử dụng biện pháp đặt bộc phá, nhưng đây là biện pháp rất nguy hiểm, cần có biện pháp an toàn nhất định và phải thực hiện nghiêm ngặt. CÔNG NGHỆ NUNG QUẶNG VÊ VIÊN KIỂU BĂNG TẢI - Máy nung dạng băng tải là một loại thiết bị tạo bánh vật liệu có cỡ hạt nhỏ lâu đời nhất trên lịch xử, tính linh hoạt lớn nhất, phạm vi sử dụng rộng rãi nhất, nhưng dùng để sản xuất quặng vê viên lại là mới bắt đầu từ thập niên 50. Do yêu cầu cấp bách lúc đó đối với máy nung dạng băng tải, công việc nghiên cứu hạng mục này ở mọi nơi trên thế giới hầu như là được tiến hành đồng bộ và lại độc lập, sau thập niên 60 đạt được sự phát triển nhanh chóng. Năng lực sản xuất của máy nung dạng băng tải năm 1960 chiếm 34,3% của năng lực tổng sản lượng quặng vê viên, năm 1971 tăng lên đến 56,1%. Và năm 1964 đến 1965 và 1966 đến 1967 đều tăng lên 1300 vạn tấn. Năm 1967 và 1978 năng lực sản xuất của máy nung dạng băng tải lần lượt đạt 1590 triệu tấn và 27000 triệu tấn. Sự phát triển của máy nung dạng băng tải nhanh như ngày đó, chủ yếu có những đặc điểm sau: • Tầng liệu quặng sống tương đối mỏng (200÷400mm), có thể tránh áp lực tầng. liệu quá lớn, lại có thể duy trì tính thấu khí tầng liệu đồng đều.. (208) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 207/275. • Luồng khí công nghệ và tính thấu khí tầng liệu sinh ra bất kỳ dao động nào chỉ. có thể ảnh hưởng đến một bộ phận tầng liệu, và di chuyển theo mặt phẳng của xe gòong, những dao động này rất nhanh biến mất. • Có thể căn cứ vào nguyên liệu khác nhau, thiết kế thành các đoạn công nghệ. có nhiệt độ, lưu lượng thể khí, tốc độ và hướng đi khác nhau, do đó máy nung dạng băng tải có thể dùng để nung các loại quặng sống nguyên liệu. - Sử dụng dòng khí nóng tuần hoàn, lợi dụng nhiệt nung quặng vê viên, tiêu hao năng lượng quặng vê viên tương đối thấp; - Có thể chế tạo máy nung dạng băng tải loại lớn, năng lực đơn máy lớn. - Phương pháp của máy nung dạng băng tải có thể chia làm: phương pháp máy nung dạng băng tải thông gió nhiên liệu thể rắn, phương pháp máy nung dạng băng tải loại Michi và phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen. Phương pháp máy nung dạng băng tải thông gió nhiên liệu thể rắn do chất lượng quặng vê viên không thể đáp ứng yêu cầu của lò cao và đã dừng sản xuất. Phương pháp máy nung dạng băng tải loại Michi và Roorkee– DramMen có nhiều chỗ gần giống nhau, dưới đây lấy loại Roorkee– DramMen làm ví dụ giới thiệu quy trình nung của máy nung dạng băng tải. 7.3.1.. Phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee – DramMen - Công nghệ của máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen đầu tiên do Công ty Roorkee của Đức sáng lập, và ở Canada công ty International Nicke đã đưa máy nung dạng băng tải vào sản xuất, sau đó Roorkee– DramMen đã sửa đổi, đến nay trở thành phương pháp máy nung dạng băng tải được thế giới ứng dụng rộng rãi nhất.. 1. Hình 7-16: Sơ đồ lò nung dạng băng tải. (209) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 208/275. a. Đặc điểm công nghệ - Sử dụng máy tạo viên dạng mâm tròn vê viên quặng sống; - Sử dụng máy bố liệu sàng phân dạng trục, có tác dụng sàng phân và bố liệu đối với quặng sống, và hạ thấp quặng sống kém rơi xuống, tiết kiệm lượng dùng bentonite; - Sử dụng phương pháp liệu lót đáy và liệu lót biên, để ngăn ngừa thành chặn; thanh ghi; dầm đỡ đáy xe gòong quá nóng, xem hình 7 – 16. - Quặng sống sử dụng công nghệ sấy khô bằng thông gió và hút gió, đầu tiên thổi gió nóng vào tầng quặng sống từ dưới lên trên, sau đó hút gió xuống dưới để sấy khô, tránh tầng liệu quá ẩm, và bong mỏng kết cấu của quặng; - Để thu hồi nhiệt nóng của quặng vê viên, sử dụng thông gió làm mát, gió làm mát đầu tiên đi qua xe gòong và tầng liệu đáy dự nhiệt, lại xuyên qua tầng liệu quặng vê viên nhiệt độ cao, đã tránh tốc độ làm mát quặng vê viên quá nhanh, làm cho chất lượng quặng vê viên được cải thiện. b. Các loại máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen - Chức năng chủ yếu nhất của phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen chính là có thể dùng các loại quặng để sản xuất quặng vê viên có hiệu quả. Nó có thể căn cứ vào loại quặng khác nhau để sử dụng phương thức tuần hoàn thể khí và phương thức trao đổi nhiệt khác nhau, thông thường chia làm 4 loại hình sau: • Loại hình thứ nhất là xử lý tinh quặng hỗn hợp manhetit, hematite, xem hình 7. – 17. Máy nung dạng băng tải loại này sử dụng hỗn hợp là thông gió tuần hoàn và hút gió tuần hoàn, nâng cao lợi dụng nhiệt năng, sử dụng nhiệt nóng đoạn làm mát trực tiếp trao đổi nhiệt tuần hoàn. Đến ống khói Quạt gió xả gió chụp lò. Quạt gió đổi nhiệt chụp gió. Đường ống hồi nhiệt trực tiếp Nhiên liệu. Thổi Hút khô khô. Dự nhiệt. Nung. Làm mát. Bình nhiệt. Quặng vê viên Dự nhiệt Quạt gió làm khô đến ống khói. Dự nhiệt Quạt gió xả gió hộp gió. Bình nhiệt. Quạt gió đổi nhiệt hộp gió. Nung. Quạt gió làm mát. Làm mát. (210) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 209/275. Hình 7-17: Một trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen • Loại hình thứ hai (xem hình 7 – 18) là sau khi từ loại hình thứ nhất sửa đổi. dùng để xử lý vê viên tinh quặng bằng quặng manhetit (ví dụ United States service promise pelletizing plant), sửa đổi chính là sử dụng tuần hoàn trực tiếp toàn bộ luồng khí đổi nhiệt của chụp lò, đã bỏ quạt gió đổi nhiệt, cho dòng khí đoạn tương đối lạnh của đoạn làm mát xả vào khí quyển. Đến ống khói Quạt gió xả khí chụp khói. Điều tiết gió. Chụp khói hồi nhiệt trực tiếp. Thông gió Hút gió Dự nhiệt sấy khô sấy khô. Nung. Nhiên Bình nhiệt liệu. Làm mát. Quặng vê viên. Khí thải. Quạt gió thu nhiệt hộp gió. Quạt gió xả khí. Gió lạnh Quạt thông gió sấy khô. Quạt gió làm mát. Hình 7-18: Hai trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee - DramMen • Loại hình thứ ba (xem hình 7-19) là sản xuất công nghệ vê viên quặng hematite.. Để thích hợp với đặc điểm của quặng sống cần thời gian sấy khô và dự nhiệt tương đối dài, đã tăng lớn diện tích của máy nung. Đồng thời tăng lưu lượng gió hút nhiệt sấy khô và vùng dự nhiệt cần, sử dụng tuần hoàn trực tiếp toàn bộ luồng khí đổi nhiệt của chụp lò. Đặc điểm của nó là cho gió nóng hộp gió của vùng bình quân nhiệt hút gió và dự nhiệt hút gió tuần hoàn vào vùng sấy khô, như vậy đã bù được lưu lượng gió hút gió sấy khô cần tăng gió.. (211) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Đến ống khói Quạt gió xả gió chụp lò. Trang. 210/275. Đường ống hồi nhiệt trực tiếp. Nhiên liệu Thổi khô. Hút khô. Dự nhiệt. Nung. Bình nhiệt. Quặng vê viên. Quạt gió thông gió sấy khô. Quạt gió xả gió hộp gió. Gió lạnh. Quạt gió hồi nhiệt hộp gió. Quạt gió thu nhiệt hộp gió. Quạt gió làm mát. Hình 7-19: Ba trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen • Loại hình thứ tư (xem hình 7 - 20) là công nghệ vê viên quặng sắt xử lý nguyên. tố có hại. Nó có thể xả khí thải từ vùng hút gió nhiệt độ cao, để loại bỏ một số vật ô nhiễm tính dễ bốc của khoáng sản sinh ra làm ô nhiễm môi trường, ví dụ: thạch tín, Flo, lưu huỳnh, cũng có thể xử lý khoáng chất có nước kết tinh.Thập niên 80 Công ty Roorkee lại thiết kế ra một loại máy nung dạng băng tải loại mới dùng than thay thế dầu. Phương pháp sử dụng máy nung loại này gọi là phương pháp nung đa cấp Roorkee. Phương pháp này đầu tiên cho than nghiền thành cỡ hạt nhất định, thông qua bộ phận chia bột than đặc chế dùng không khí áp thấp tại hai mặt đoạn thông gió làm mát cho bột than phun vào bên trong lò, và nhờ vào gió làm mát thổi vào từ dưới lên trên, cho bột than phân chia đến các đoạn để đốt. Bột than đốt ở trong máy nung dạng băng tải được cấu thành từ ba loại hình: loại thứ nhất gọi là đốt tầng cố định, nó phát sinh trong tình hình trọng lực của than lớn hơn áp lực gió, hạt than dừng ở phần đỉnh tầng liệu quặng vê viên, đốt theo quá trình đoạn xả nghiêng của xe gòong di chuyển đến máy nung. Loại thứ hai gọi là đốt hóa lỏng, hoặc đốt sôi, nó phát sinh tronh tình hình trọng lực và áp lực gió của than tương đương nhau, than đốt trong trạng thái treo nổi. Loại thứ ba gọi là đốt trôi, nó phát sinh trong tình hình áp lực gió vượt quá trọng lực bột than, sau khi kết thúc đốt trôi, nhiệt độ công nghệ cuối cùng cũng đã đạt được rồi.. (212) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 211/275. Đến ống khói Đường ống hồi nhiệt trực tiếp. Quạt gió xả gió chụp lò. Nhiên liệu. Thổi khô. Hút Khử Dự khô nước nhiệt. Nung. Bình nhiệt. Làm mát. Hộp gió xả bẩn Đến ống khói. Quạt gió đổi nhiệt hộp gió. Gió lạnh Quạt gió làm mát. Quạt gió đổi nhiệt chụp lò. Hình 7-20: Bốn trong những quy trình tuần hoàn luồng khí của máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen Đến ống khói. Dầu hoặc khí than. Than. Quặng vê viên. Hình 7-21: Máy nung quặng vê viên dùng toàn bộ bằng than, khí than hoặc dầu. (213) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 212/275. ▪ Công nghệ này yêu cầu bột than có cỡ hạt hợp lý cấu thành, điểm nóng chảy độ tro của than phải cao hơn nhiệt độ nung quặng vê viên. Còn không giới hạn chủng loại than, than khói, than không khói, than nâu đều có thể được. Mục đích của quy trình này quyết định ở hạ thấp giá thành quặng vê viên. - Hình 7 – 21 là quy trình thiết kế mới nhất của Roorkee, quy trình này có thể sử dụng 100% than hoặc khí than hoặc dầu, cũng có thể sử dụng mấy loại nhiên liệu với một loại quan hệ tỉ lệ bất kỳ để nung trên máy nung dạng băng tải. Nhà máy vê viên đầu tiên như vậy được xây dựng ở công ty Kudremukh Iron ore co.ltd. Nhà máy này dùng 50% dầu và 50% than có độ tro cao để tiến hành nung. 7.3.2.. Công nghệ nung máy nung dạng băng tải. - Khi nung quặng vê viên bằng máy nung dạng băng tải, sấy viên sống, dự nhiệt, nung, đều nhiệt và làm mát đều được hoàn thành trên một thiết bị thống nhất.. a. Bố liệu. - Viên sống được rải phía trước máy nung, đầu tiên sẽ phủ lên liệu đáy phía trên máy (liệu đáy dầy 100mm), đồng thời vừa bố liệu viên sống vừa phủ liệu biên. Liệu ở đáy, biên là được phân ly ra từ trong quặng vê viên thành phẩm. - Tác dụng của liệu lót: • Bảo vệ máy và ghi lò khỏi nhiệt độ cao làm hư hại; • Làm cho dòng khí phân bố đều, cải thiện tính thấu khí của tầng liệu, nung. quặng vê viên được đều hơn; • Có thể hấp thụ được một lượng nhiệt khí thải, tránh được nhiệt tổn thất khí. thải quá lớn; • Tại quạt gió, để tránh tầng dưới bị nguội gấp và duy trì thời gian nhiệt độ cao. nhất định, từ đó mà đảm bảo chất lượng vê viên được đều. - Tác dụng của liệu biên: • Bảo vệ 2 tấm cạnh của máy, phòng tránh nhiệt độ cao làm hư hại; • Tránh 2 tấm cạnh bị hở gió.. - Nhằm đảm bảo tầng viên có được tính thấu khí tốt và đảm bảo cỡ hạt quặng vê viên thành phẩm, trước khi rải liệu vào trong máy, bắt buộc phải sàng loại bỏ quặng có cỡ hạt không đủ tiêu chuẩn và bột quặng. Hệ thống bố liệu quặng sống do băng tải lắc (hoặc có thể dùng băng tải nghịch), băng tải rộng và máy bố liệu dạng trục cấu thành. Viên sống sau khi qua máy bố liệu dạng trục và được phân bố đều trên máy. Tác dụng của bố liệu dạng con lăn như sau: • Có tác dụng sàng tuyển, sàng viên lớn và nhỏ dưới 8mm; • Nâng cao cường độ quặng sống, quặng sống trong quá trình di chuyển máy bố. liệu, bề mặt sáng bóng, cỡ hạt được sắp xếp càng chặt chẽ; • Làm giảm chênh lệch giữa các viên sống.. b. Sấy viên sống.. (214) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 213/275. - Khi cho viên sống vào sấy ở nhiệt độ cao, phải loại bỏ độ ẩm của nó, để tránh viên sống vì nước bị bốc hơi gấp mà dẫn đến vỡ vụn. - Máy nung dạng băng tải thường có đoạn quạt gió sấy và đoạn hút gió sấy. Mục đích là để cường hóa quá trình sấy, quạt gió sấy trước, làm cho lớp viên ở dưới được gia nhiệt tới trên nhiệt độ điểm hóa sương, có thể tránh được khi hút gió hướng phía dưới do nước bị ngưng tụ mà xuất hiện hiện tượng quá ướt, đồng thời khi quạt gió hướng phía trên, nước ở lớp viên dưới bị thoát đi, do đó có thể nâng cao nhiệt độ vỡ vụn và cường độ nén của lớp viên dưới. Sau đó chuyển tới hút gió sấy, như vậy có thể tránh được lớp viên ở trên quá ướt mà bị vỡ vụn, đồng thời cũng có thể nâng cao tốc độ sấy. - Viên sống được tạo bởi từ các loại nguyên liệu khác nhau, cần có nhiệt độ sấy và thời gian sấy là cũng khác nhau, bình thường: nhiệt độ đoạn quạt gió sấy là 150÷400ºC, thời gian sấy 4÷7min; nhiệt độ đoạn hút gió sấy là 150÷350ºC, thời gian sấy 2÷4min. Tốc độ gió là 1,5÷2,0m/s. c. Dự nhiệt. - Mục đích dự nhiệt có 3 điểm là: • Làm cho nước kết tinh, CO3 phân giải; • Làm cho quặng từ được ôxy hóa hoàn toàn, tránh hình thành lớp kết cấu quặng. vê viên; • Hoàn thành quá trình chuyển đổi từ đoạn sấy tới vùng sấy nhiệt độ cao, tránh. được vì tăng chênh lệch nhiệt độ bên ngoài, trong của quặng vê viên quá cao sản sinh ra ứng lực, kết cấu vê viên bị phá vỡ. - Nguyên liệu khác nhau, mục đích dự nhiệt và tốc độ tăng nhiệt cũng khác nhau. Quặng vê viên sử dụng loại tinh quặng hematit, dự nhiệt chính là đảm bảo vì nhiệt độ tăng quá cao mà phá vỡ kết cấu; quặng vê viên sử dụng tinh quặng từ ở giai đoạn dự nhiệt, đảm bảo quặng vê viên từ trong ra ngoài đều được ôxy hóa hoàn toàn; nếu không sẽ dẫn tới bị nứt ở lõi, giảm cường độ quặng vê viên; đối với quặng siderite hoặc quặng có hàm lượng S cao, nhiệt độ dự nhiệt và tốc độ tăng nhiệt phải khống chế cẩn thận, tốc độ tăng nhiệt hợp lý, giảm chậm, nhằm tránh vì tăng nhiệt quá nhanh mà làm cho CO3 trong quặng vê viên bị phân giải nghiêm trọng mà dẫn tới bị nứt vỡ. d. Sấy. - Quặng viên khi được sấy sẽ hoàn thành phản ứng pha rắn và tái kết tinh, kết cấu chặt chẽ và hình thành một lượng nhỏ pha lỏng. Nhiệt độ vùng sấy thường trong khoảng 1250ºC÷1340ºC, nhiệt độ quá thấp, mức độ mật thiết hóa kém, cường độ giảm; nhiệt độ quá cao, pha lỏng quá nhiều,quặng vê viên bị kết dính, tính thấu khí của lớp liệu kém, không những ảnh hưởng tới chất lượng quặng vê viên mà còn làm giảm hiệu suất sản xuất. e. Ủ nhiệt. - Vùng ủ nhiệt bình thường không phải sấy nhiệt lại, mà sẽ do khí nóng ở đoạn làm mát thứ nhất trực tiếp sấy nhiệt, thể khí nóng là từ viên ở tầng trên dẫn xuống. (215) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 214/275. phía dưới, ngoài ra còn tiếp tục quá trình quá trình thành quặng của viên sống, FeO chưa được ôxy hóa thì tiếp tục ôxy hóa; duy trì nhiệt độ cao cho lớp viên dưới trong khoảng thời gian nhất định. f. Làm mát. - Vùng làm mát sử dụng 2 đoạn quạt gió để làm mát. Đoạn thứ nhất, không khí lạnh đi qua tầng viên và được gia nhiệt tới 750÷800ºC; bình thường thì một phần không khí nóng được đưa vào vùng dự nhiệt, còn dư sẽ được làm gió trợ đốt lần 2. Đoạn thứ 2, gió làm mát được gia nhiệt tới 300÷400ºC, làm nguồn nhiệt cho đoạn sấy hút gió và gió trợ đốt lần 1. - Đoạn làm mát sử dụng phương thức quạt gió, mục đích là: • Tránh cho máy chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao; • Gió lạnh được đưa vào đi qua đáy liệu và được gia nhiệt ở nhiệt độ nhất định,. tránh cho quặng vê viên qua nguội mà làm giảm cường độ; • Lợi dụng sự thay thế nhiệt của máy và đáy liệu để giảm tiêu hao năng lượng. 7.3.3.. Ủ nhiệt máy sấy dạng băng tải. - Quặng vê viên máy sấy dạng băng tải và quặng vê viên lò vê viên là không giống nhau, dây chuyền công nghệ được hiển thị rõ, khi tính toán ủ nhiệt, căn cứ vào lưu trình hệ thống gió để tính toán phân biệt ủ nhiệt của các vùng. - Điều kiện tính toán ủ nhiệt: • Máy sấy được chia thành quạt gió sấy, hút gió sấy, dự nhiệt, sấy, ủ nhiệt, lầm. mát lần một, làm mát lần hai; • Gió nóng của đoạn gió sấy đến từ quạt gió thu hồi nhiệt của đoạn ủ nhiệt và. sấy; gió nóng của đoạn sấy hút gió đến từ gió làm mát lần hai; • Phản hồi toàn bộ gió nóng đoạn làm mát.. a. Các công đoạn thu hồi nhiệt Qthu của máy sấy. - Thu hồi nhiệt tại vùng quạt gió sấy Q1-thu • Nhiệt lượng đưa vào của vùng gió nóng Q1-thu.. Q1−1 = C1−1 × t1−1 × V1−1. kj/t.. ▪ Trong đó: ▫ C1-1 là giá trị tỷ lệ bình quân của gió nóng đưa vào vùng sấy, kj/Nm3,C; ▫ T1-1 là nhiệt độ gió nóng đưa vào vùng sấy,C; ▫ V1-1 là lưu lượng gió nóng đưa vào vùng sấy, Nm3 • Nhiệt lượng máy đưa vào Q1-2. Q1-2=C1-2*W*t1-2. kj/t. ▪ Trong đó: ▫ C1-2 là tỷ nhiệt bình quân của máy, kj/kg*C,C1-2-bình thường lấy 0.489;. (216) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 215/275. ▫ T1-2 là nhiệt độ máy của đoạn quạt gió sấy, lấy 80ºC; ▫ W là chất lượng của máy, kg/t. • C là nhiệt lượng quặng sống đưa vào Q1-3. Q1-3=C1-3*Csống*t1-3 ▪ Trong đó: ▫ C1-3 là tỷ nhiệt viên sống, thường lấy 0.585kj/kg*C; ▫ Csống là chất lượng viên sống, kg/t. Csống=Ctinh+Cdính+Cphản ▪ Trong đó: ▫ Ctinh là lượng tinh quặng cần thiết để sản xuất 1 tấn quặng vê viên, kg; ▫ Cdính là lượng dung môi kết dính cần thiết để sản xuất 1 tấn quặng vê viên, kg ▫ Cphản là lượng liệu hỗn hợp cần thiết để sản xuất ra được 1 tấn quặng vê viên sinh qua hồi. ▫ T1-3 là nhiệt độ thành viên, ºC. • Nhiệt độ vùng biên, đáy liệu đưa vào Q1-4. Q1-4= C1-4*C đáy*t1-4. kj/t. ▪ Trong đó: ▫ C1-4 là tỷ nhiệt của liệu biên và đáy *C; ▫ Cđáy là chất lượng liệu biên và đáy, thường là 250kg/t; ▫ T1-4 là nhiệt độ liệu biên và đáy, ºC. • Nhiệt lượng do nước mang tới Q1-5. Q1-5 =C1-5*Cnước*t1-5 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C1-5 là tỷ nhiệt bình quân của nước, lấy 4.18kj/kg*C; ▫ Cnước là lượng nước viên sống dẫn vào, kg/t; ▫ T1-5 là nhiệt độ viên sống, ºC; • Tổng nhiệt thu được của đoạn gió sấy. Q1-thu = Q1-1 + Q1-2+ Q1-3+ Q1-4+ Q1-5 - Nhiệt thu của đoạn gió hút sấy Q2-thu Q2-thu = C2-1*t2-1*V2-1 kj/t • Trong đó:. ▪ C2-1 là tỷ nhiệt của gió nóng đoạn hút gió sấy, kj/m3* ºC; ▪ T2-1 là nhiệt độ gió nóng đoạn hút gió sấy, ºC; ▪ V2-1 là lưu lượng gió đoạn hút gió, Nm3/t. - Thu nhiệt của đoạn dự nhiệt Q3-thu. (217) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Q3-thu = C3-1*t3-1*V3-1. Trang. kj/t. • Trong đó:. ▪ C3-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn dự nhiệt hút qua, kj/m3* ºC; ▪ T3-1 là nhiệt độ gió nóng, ºC; ▪ V3-1 là lưu lượng gió nóng, Nm3/t. • Ôxy hóa FeO giải phóng nhiệt Q3-2. Q3-2 = 1952 × 60%Feo kj/t ▪ Trong đó: ▫ 1952 là nhiệt lượng giải phóng 1kg ôxy hóa Feo, kj/kg; ▫ 60% là giả định ôxy hóa 60% FeO tại đoạn dự nhiệt; ▫ FeO là hàm lượng FeO trong hỗn hợp liệu vê viên, kg. - Thu nhiệt đoạn sấy Q4-thu • Nhiệt lượng gió nóng đưa vào Q4-1. Q4-1 = C4-1 * t4-1 * V4-1. kj/t. ▪ Trong đó: ▫ C4-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn sấy, kg/m3 * ºC; ▫ T4-1 là nhiệt độ gió nóng, ºC; ▫ V4-1 là lưu lượng gió nóng, Nm3/t. • Ôxy hóa FeO giải phóng nhiệt Q4-2. Q4-2 = 1952 × 32% FeO. kj/t. • Trong đó: 32% là ôxy hóa 32% FeO tại vùng sấy.. Q4-thu = Q4-1 + Q4-2 - Thu nhiệt tại vùng ủ nhiệt Q5-thu Q5-thu=C5-1 * t5-1 * V5-1 kj/t • Trong đó:. ▪ C5-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn ủ nhiệt, kg/m3 * ºC; ▪ T5-1 là nhiệt độ gió nóng, ºC; ▪ V5-1 là lưu lượng gió nóng, Nm3/t. - Thu nhiệt đoạn làm mát Q6-thu Q6-thu = C6-1 * t6-1 * V6-1. kj/t. • Trong đó:. ▪ C6-1 là tỷ nhiệt của không khí làm mát, kj/m3 * ºC;. 216/275. (218) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 217/275. ▪ T6-1 là nhiệt độ không khí lạnh, ºC; ▪ V6-1 là lượng không khí, Nm3/t. - Thu nhiệt đoạn làm mát lần 2 Q7-thu Q7-thu = C7-1 * t7-1 * V7-1. kj/t. • Trong đó ý nghĩa vật lý của các ký hiệu giống với đoạn làm mát lần 1.. -. Tổng thu nhiệt các đoạn máy sấy: Qthu = Q1-thu + Q2-thu +…..+Q7-thu. kj/t. b. Nhiệt ra của các đoạn máy sấy Qtỏa - Nhánh nhiệt thoát ra của các đoạn quạt gió sấy • Nhiệt lượng khí thải thoát ra Q’1-1. Q’1-1=1,1. C’1-1 .t’1-1 .V1-1 kJ/t ▪ Trong đó: ▫ 1.1 là tỷ lệ hở gió 10% ▫ C1-1’ là tỷ nhiệt khí thải quạt gió sấy thoát ra, kj/Nm3 ▫ t1-1’ là nhiệt độ khí thải, ºC. • Nhiệt lượng hơi nước hấp thụ Q1-2’. Q1-2’ = 40%Cnước - Gnước kj/t ▪ Trong đó: ▫ 40% là 40% nước trong viên sống bị bốc hơi trong quá trình sấy của quạt gió. ▫ Cnước là nhiệt bốc hơi của nước, lấy 2253kj/kg; ▫ Gnước là hàm lượng nước trong viên sống, kg/t. ▪ Nhiệt tổn thất Q1-2’ = 23450 kj/t ▪ Ý nghĩa vật lý của các ký hiệu trong công thức ở dưới tương ứng với ký hiệu của đoạn quạt gió sấy, nhiệt tổn thất lấy giá trị tham khảo thiết kế máy sấy dạng băng tải của Bao Cương. - Nhánh thoát nhiệt của vùng hút gió sấy. • Nhiệt lượng khí thải thoát đi Q2-1’. Q2-1’ = C2-1’ * t2-1’ * V2-1. kj/t. • Nhiệt lượng nước bốc hơi hấp thụ Q2-2’. Q2-2’ = 60% * Cnước * Gnước. kj/t. ▪ Trong đó: 60% là 60% nước bị thoát ở đoạn hút gió sấy. • Nhiệt tổn thất Q2-3’ = 2931 kj/t. - Nhánh thoát nhiệt ở vùng dự nhiệt.. (219) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. • Nhiệt lượng khí thải mang đi Q3-1’. Q3-1’ = C3-1’ * t3-1’ * V3-1. kj/t. • Nhiệt tổn thất Q3-1’ = 38105 kj/t. - Nhiệt tổn thất ở đoạn sấy. • Nhiệt lượng khí thải mang đi Q4-1’. Q4-1’ = C4-1 * t4-1 * V4-1. kj/t. • Nhiệt tổn thất Q4-1’ = 60405 kj/t. - Nhánh nhiệt thoát ra ở đoạn ủ nhiệt. • Nhiệt lượng khí thải mang đi Q5-1’. Q5-1’ = C5-1’ * t5-1 * V5-1. kj/t. • Nhiệt tổn thất Q5-2’ = 12081 kj/t. - Nhánh nhiệt thoát ở đoạn làm mát lần 1. • Nhiệt lượng gió nóng mang đi Q6-1’. Q6-1’ = C6-1’ * t6-1’ * V6-1 • Nhiệt tổn thất Q5-2’ = 12081. kj/t. kj/t. - Nhánh nhiệt thoát ở đoạn làm mát lần 2. • Nhiệt lượng gió nóng mang đi Q7-1’. Q7-1’ = C7-1’ * t7-1’ * V7-1. kj/t. • Nhiệt lượng máy mang đi Q7-2’. Q7-2’ = C7-2’ * W * t7-2 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C7-2’ là tỷ nhiệt cân bằng của máy, kj/kg *ºC; ▫ W là chất lượng máy trên mỗi tấn quặng vê viên, kg/t; ▫ T7-2’ là nhiệt độ bình quân của máy, ºC • Nhiệt lượng quặng vê viên mang đi Q7-3’. Q7-3’ = C7-3’ * Gviên * t7-3’. kj/t. ▪ Trong đó: ▫ C7-3’ là tỷ nhiệt bình quân của quặng vê viên, kj/kg * ºC; ▫ T7-3’ là nhiệt độ bình quân của quặng vê viên, ºC; ▫ Gviên là tổng chất lượng của quặng vê viên thành phẩm và quặng hồi, kg. • Nhiệt lượng của biên, đáy liệu mang đi Q7-4’. Q7-4’ = C7-4’ * Gs .G* t7-4’ kj/t. 218/275. (220) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 219/275. ▪ Trong đó: ▫ C7-4’ là tỷ nhiệt của biên, đáy liệu, kj/kg * ºC; ▫ Gs là chất lượng của biên, đáy liệu, kg/t; ▫ T7-4’ là nhiệt độ biên, đáy liệu, ºC; • Nhiệt tổn thất Q7-5’ = 12081 kj/t. - Căn cứ vào những kết quả tính toán ở trên, có thể liệt kê ra bảng cân bằng nhiệt của máy sấy dạng băng tải ( xem bảng 7-4). - Căn cứ tính toán ủ nhiệt, tính ra được các đoạn cung cấp nhiệt và tổng nhiệt lượng cung cấp Qtổng cộng Qtổng cộng = Q1-1+ Q2-1+ Q3-1+ Q4-1+ Q5-1 - Từ điều kiện tiền đề có thể thấy: gió nóng đoạn làm mát được lợi dụng hoàn toàn, nhiệt lượng đoạn quạt gió sấy được cung cấp nhiệt bởi đoạn ủ nhiệt, do đó nhiệt lượng cần thiết trên thực tế là Qthực là: Qthực = Qtổng cộng – Q1-1 – Q1-6’ – Q1-7’. kj/t. - Sấy 1t quặng vê viên cần nhiệt lượng Gnhiệt là: kg(m3)/t. Gnhiệt = Qthực/q. • Trong đó: q là nhiệt trị của nhiên liệu, nếu nhiên liệu là dầu nặng thì đơn vị là. kj/kg; nếu nhiên liệu là thể khí thì đơn vị là kj/m3. Bảng 7-4: Bảng cân bằng nhiệt vê viên dạng băng tải. Thu nhận Ký hiệu 1 Q1-1 Q1-2 Q1-3 Q1-4. Hạng mục Vùng quạt gió sấy Nhiệt lượng gió nóng đưa vào Nhiệt lượng máy mang vào Nhiệt lượng viên sống mang vào Nhiệt lượng biên, đáy liệu mang vào. Nhánh thoát Nhiệt % lượng,kj/t. Ký hiệu. Hạng mục. Q1-1’ Nhiệt lượng khí thải mang đi Q1-5’ Nhiệt lượng nước bốc hơi Q1-7 Nhiệt tổn thất. Q1-5 Nhiệt lượng độ ẩm mang vào Σ 2 Vùng gió hút sấy Q2-1 Nhiệt lượng gió nóng mang vào Σ 3 Q3-1 Q3-3 Σ 4 Q4-1 Q4-3 Σ 5 Q5-1 Σ. Vùng dự nhiệt Nhiệt lượng do nóng mang vào Nhiệt lượng giải phóng ôxy hóa FeO Vùng sấy Nhiệt lượng gió nóng mang vào Nhiệt thoát ra khi ôxy hóa FeO Vùng ủ nhiệt Nhiệt lượng gió nóng mang vào. Σ Q2-1’ Nhiệt lượng khi thải mang đi Q1-7’ Nhiệt tổn thất Σ Q3-1’ Nhiệt lượng khí thải mang đi Q3-3’ Nhiệt tổn thất Σ Q4-1’ Nhiệt lượng khí thải mang đi Q4-3’ Nhiệt tổn thất Σ Q5-1’ Nhiệt lượng khí thải mạng đi Q5-5’ Σ. Nhiệt lượng,kj/t. %. (221) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 6 Đoạn làm mát lần1 Q6-1 Nhiệt lượng không khí ,ang vào Σ 7 Đoạn làm mát lần 2 Q7-1 Nhiệt lượng không khí mang vào. Σ Tổng số. 7.3.4.. Trang. 220/275. Q6-1’ Nhiệt lượng gió nóng mang đi Q6-6 Nhiệt tổn thất Σ Q7-1’ Q7-2’ Q7-3’ Q7-4’ Q7-5’ Σ Tổng 100 số. Nhiệt lượng gió nóng mang đi Nhiệt lượng máy mang đi Nhiệt lượng quặng vê viên mạng đi Nhiệt lượng biên, đáy liệu mạng đi Nhiệt tổn thất 100. Thiết bị và kết cấu chính máy sấy dạng băng tải. - Thiết bị của nhà máy vê viên dùng máy sấy nung dạng băng tải có cấu đơn giản, thiết bị ít, chủ yếu gồm thiết bị bố liệu, máy sấy dạng băng tải và tổ hợp quạt gió. - Tham khảo thêm tại địa chỉ: • • • a. Thiết bị bố liệu. - Thiết bị bố liệu gồm bố liệu quặng sống và, bộ phận bố liệu 2 biên liệu. Bố liệu viên sống được tổ hợp bởi 3 thiết bị: động cơ băng tải dạng con thoi (hoặc động cơ băng tải rung) – băng tải rộng – máy bố liệu dạng trục; tốc độ băng tải trục chậm và có thể điều chỉnh được, độ rộng thường rộng hơn khoảng 300mm chiều rộng máy sấy. Trên băng tải rộng có cân điện tử, đo lượng viên sống cung cấp cho máy sấy. b. Đầu máy sấy và cơ cấu truyền động. - Máy sấy được dẫn động bởi bánh hình sao, truyền động của máy sấy được tổ hợp bởi mô-tơ, giảm tốc và bánh hình sao. Hoạt động của các bộ phận máy sấy đều được điều khiển bởi phòng thao tác. Đầu máy có phễu xả liệu và máng trượt xả liệu, thu liệu xả của máy và liệu bột trong quá trình xả liệu và bố liệu. Giữa phễu liệu xả và hộp gió sấy có 2 hộp gió phụ để tăng độ đậy kín của đầu máy. c. Đuôi máy sấy và giá rung hình sao. - Giá rung hình sao đuôi máy có hai loại hình thức: dạng rung và dạng trượt. Máy sấy DL dung loại trượt. Máy sấy sau khi được ăn khớp với bánh hình sao, theo chuyển động của bánh hình sao, máy sẽ từ từ di chuyển từ đường ray ở phía trên lật xuống đường ray phía dưới, quá trình này tiến hành xả liệu. Khi hai mát tiếp xúc nhau theo hình bình hành mới thoát ly ra. Vì thế, máy sấy trong quá trình xả liệu không được va đập và sinh ra ma xát, mặt tiếp xúc duy trì độ kín tốt để tuổi thọ của máy được lâu dài. - Khi xe sấy bị nhiệt giãn nở,tâm bánh hình sao đuôi máy di chuyển trượt ra phía. (222) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 221/275. sau giá rung, khi dừng máy làm mát, do đối trọng dẫn động thanh truyền hướng theo vị trí ban đầu. Khi xả liệu, liệu xả sẽ do phễu xả liệu tập trung, thoát ra ngoai bởi máng trượt liệu. d. Xe sấy và ghi lò. - Xe sấy máy sấy nung dạng băng tải của công ty Lurgi chế tạo gồm 3 bộ phận chính: giá đế phần giữa và các bộ phận 2 biên. Bộ phận ở biên là bánh di chuyển của xe sấy, tổ hợp kiện bánh nén và tấm biên, dung bu lông liên kết với giá đáy. Giá đáy phần giữa có thể lật 180º. Sau khi xe sấy thay đổi một cách linh hoạt có thể lật lại sử dụng, nhằm thay đổi biến dạng, nắp thêm xe sấy và ghi lò và đều sử dụng hợp kim thép niken-crom, cho nên tuổi thọ của xe sấy và ghi lò cao. e. Thiết bị bịt kín. - Máy sấy dạng băng tải cần bịt kín các vị trí: hộp gió đầu, đuôi máy,đường trượt xe sấy và phần giữa vỏ lò và xe sấy. hộp gió đầu, đuôi thường sử dụng tấm trượt lò xo để bịt kín. Xe sấy và hộp gió, giữa vỏ lò được bịt kín. f. hộp gió. - Tỷ lệ phân phối các đoạn hộp gió máy sấy dạng băng tải là do chế độ sấy quyết định. Thông qua lượng gió của tầng viên, tốc độ gió và thời gian dừng của các đoạn, căn cứ vào sự khác nhau của nguyên liệu để quyết định. Khi tốc độ máy và điều kiện nhất định, những tham số này chính là để quyết định diện tích và độ dài của hộp gió các đoạn, tổng diện tích hộp gió máy sấy là căn cứ vào quy mô sản lượng để quyết định. g. Quạt gió. - Máy sấy dạng băng tải cần quạt gió nhiều hơn các thiết bị sấy khác. Căn cứ vào cách dung của nó để chia ra làm 4 loại: • Quạt gió khí thải, tác dụng của nó là xả nhiệt khí thải của gió làm mát hoặc. khí thải các hộp ra ngoài; • Quạt gió hồi nhiệt, loại quạt gió hồi nhiệt này là đưa khí nóng vào trong vỏ lò. hoặc dẫn vào hệ thống gió trợ đốt, dùng để thu hồi nhiệt; • Quạt gió làm mát, không khí sẽ được thổi tới tầng không khí lạnh và làm mát. quặng vê viên; • Quạt gió trợ đốt. Tính năng quạt gió phải đáp ứng lượng gió cho các đoạn của. thiết bị sấy,yêu cầu công nghệ về áp lực gió và nhiệt độ. CÔNG NGHỆ NUNG QUẶNG VÊ VIÊN KIỂU GHI XÍCH - LÒ QUAY. - Máy ghi xích lò quay được dùng sớm nhất cho các nhà máy xi măng. Năm 1960 tại Mỹ đã xây dựng nhà máy vê viên sử dụng máy ghi xích lò quay đầu tiên trên thế giới. Công nghệ mới nhưng đã được thế các nhà máy gang thép coi trọng và đã có những bước phát triển nhanh. Năm 1960, năng lực sản xuất của máy ghi xích lò quay đã chiếm 3,7% tổng sản lượng quặng vê viên trên toan thế giới, sau năm 1964 số lần đã được tăng lên, năm 1971 tổng sản lượng là 97. (223) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 222/275. triệu tấn và chiếm 33%. - Máy ghi xích lò quay là loại tổ hợp máy móc, bao gồm máy ghi xích, lò quay, bộ làm mát và các thiết bị phụ kiện. Đặc điểm công nghệ vê viên này là quá trình sấy khô, dự nhiệt, sấy và làm mát được chia và tiến hành trên 3 thiết bị khác nhau. Viên sống được tiến hành sấy trên máy ghi xích, vắt nước, dự nhiệt, sau đó được cho vào lò quay nung, cuối cùng là được làm mát. 7.4.1.. Quá trình và tham số công nghệ máy ghi xích— lò quay. a. Bố liệu. - Máy ghi xích lò quay sử dụng thiết bị bố liệu bao gồm 2 loại là máy bố liệu có băng tải và máy bố liệu dạng trục. - Máy bố liệu băng tải: • Trước thập niên 60, 70, nhà máy vê viên sử dụng máy ghi xích— lò quay nước. ngoài đều áp dụng máy bố liệu băng tải. Để quặng vê viên được phân bố đều theo phương hướng chiều rộng máy ghi xích, phía trước máy bố liệu băng tải phải lắp động cơ băng tải rung hoặc băng tải hình thoi. Nhà máy Furukawa Nhật bản sử dụng động cơ băng tải hình thoi bố liệu, viên sống sẽ được giải đều theo chiều rộng của băng tải (4,7m) và độ dầy quy định (180mm) ( hình 832). Hình 8-33 là nguyên lý hoạt động của động cơ băng tải hình thoi. Khi động cơ băng tải hình thoi bị đẩy ra phía sau viên sống sẽ rải theo đường nghiêng tới băng tải rộng, do băng tải rộng cấp liệu cho động cơ băng tải, lại từ động cơ băng tải rải liệu đều cho máy ghi xích. Cũng có thể áp dụng cho băng tải hình thoi khi tiến và lùi đều bố liệu, nhưng như vậy trên băng tải rộng sẽ xuất hiện đường nghiêng hình “Z”, viên sống trên máy bố liệu xuất hiện hiện tượng giữa ít, 2 biên nhiều, vì thế phương thức cấp liệu dạng này không được lý tưởng.. B = 1500. Băng tải hình thoi Băng tải bản rộng. Băng tải bố liệu. Ghi xích. (224) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 223/275. Hình 7-22: Hệ thống bố liệu băng tải • Máy bố liệu băng tải bố liệu, đều theo chiều ngang, nhưng chiều dọc sẽ bị. lượng viên sống mà không đều. • Nhằm giảm ảnh hưởng viên sống rơi xuống va đập, nhà máy Adams Canada. áp dụng tại đầu xả liệu máy bố liệu băng tải có lắp thêm trục nam châm. Có thể làm giảm thiểu lượng viên sống bị vỡ. - Máy bố liệu dạng trục. Máy bộ liệu dạng trục được xuất hiện đầu tiên tại nhà máy Minntac Mỹ, nó kết hợp thành bộ với máy cấp liệu rung. Khi sử dụng máy bố liệu dạng trục, chất lượng viên sống đã được cải thiện về 2 phương diện, điều chỉnh được khỏng cách trục bố liệu, viên sống có thể sàng được; viên sống lại được cuộn, cải thiện được độ mịn bề mặt của viên sống, nâng cao chất lượng của viên sống. Máy bố liệu dạng trục là loại thiết bị bố liệu được cải tiến từ những năm 70. Hiện nay có rất nhiều nhà máy vê viên trong và ngoài nước đều sử dụng thiết bị bố liệu loại này.. Hình 7-23: Nguyên lý hoạt động của động cơ băng tải hình thoi.. 1 băng tải hình thoi; 2 bánh truyền động băng tải; 3 đuôi bánh; 4 đầu bánh; 5 bánh chuyển hướng ( di động); 6 bánh chuyển hướng (cố định); 7 đường chạy xe; 8 thùng. (225) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 224/275. dầu; công tắc cực hạn không tiếp điểm; 10 đường ray xe; 11 động cơ băng tải rộng; 12 tấm pallet di động; 13 vỏ; 14 máy bố liệu băng tải. • Hiện nay, các nhà máy vê viên lớn mới xây dựng đều có xu hướng sử dụng máy. bố liệu dạng con thoi ( hoặc băng tải rung), hệ thống bố liệu băng tải rộng và máy bố liệu dạng trục. Máy bố liệu băng tải dạng con thoi hiệu quả hơn so với bố liệu băng tải rung, càng thích hợp với máy ghi xích hơn. b. Sấy, vắt nước và dự nhiệt. - Loại hình công nghệ và lựa chọn máy ghi xích. Viên sống khi ở trên máy ghi lò, lợi dụng nhiệt khí thải của lò quay thải ra để tiến hành quạt gió sấy, hút gió sấy và hút gió dự nhiệt. Công nghệ dự nhiệt sấy có thể dựa vào phân đoạn vỏ lò máy ghi xích và buồng gió để phân loại. - Dựa vào phân đoạn vỏ máy ghi xích có thể chia thành: • Dạng 2 đoạn: Máy ghi xích được chia làm 2 đoạn, 1 đoạn sấy, 1 đoạn dự nhiệt. • Dạng 3 đoạn: Máy ghi xích chia làm 3 đoạn, 1 đoạn quạt gió sấy, đoạn 2 hút. gió sấy, đoạn còn lại quạt gió dự nhiệt. - Dựa theo buồng gió có thể chia ra: • Dạng 2 buồng: Đoạn sấy và đoạn dự nhiệt có 1 buồng hút gió, hoặc đoạn sấy. thứ nhất có 1 buồng quạt gió, đoạn sấy thứ 2 và đoạn dự nhiệt cùng dùng chung buồng hút gió; • Dạng 3 buồng: Đoạn sấy thứ nhất và thứ hai và các đoạn dự nhiệt cùng có. chung một buồng hút (quạt) gió. - Tính dị ứng nhiệt của viên sống là căn cứ chính để lựa chọn loại hình công nghệ máy ghi xích. Thường thì tinh quặng hematit và quặng từ có tính dị ứng nhiệt không cao, thường dụng phương pháp 2 buồng -2 đoạn (hình 8-34). Nhưng trong quá trình sấy, cũng có thể áp dụng một đoạn quạt gió sấy, một đoạn hút gió sấy và dự nhiệt, phương pháp 2 buồng-2 đoạn ( hình 8-35). Khi xử lý viên sống quặng hematit trạng thái đất ẩm có tính ổn định nhiệt kém, để nâng cao gió nóng nhằm thích ứng sấy gió to nhiệt thấp, phải sử dụng tới lò sinh khí, không khí gia nhiệt không đủ, cấp đoạn sấy nhiệt thấp. Tình huống này đều áp dụng phương pháp 3 buồng – 3 đoạn (hình 8-36). Nhà máy vê viên #1 Kakogawa Nhật Bản dùng tinh quặng tuyển từ, quặng hematit tự nhiên, khoáng vật hỗn hợp quặng hematit ướt, để sản xuất quặng vê viên có tính tự chảy chứa MgO, trong quá trình phối liệu cho một lượng thích hợp đá vôi, 5% đo lô mít và 0,5÷0,8% bentonite. Sau khi nghiền hỗn hợp quặng hematit và đá vôi, đô lô mít, tiến hành phối liệu, cỡ hạt nghiền 0,044mm chiếm 65%, diện tích bề mặt tỷ là 2800mm2/gram. Căn cứ điều kiện nguyên liệu này, các nhà máy áp dụng máy ghi xích dạng 3 buồng - 3 đoạn. Đối với tinh quặng và quặng hematit dạng đất… có cỡ hạt mịn, độ ẩm cao thì tính ổn định nhiệt kém, cho phép sấy viên sống lúc đầu với nhiệt độ thấp, phải qua thời gian dài, công nghệ dự nhiệt của sấy cũng có thể áp dụng 3 buồng – 4 đoạn (hình 8-37). Ví dụ, nhà máy Piot Virginia Mỹ, nguyên liệu quặng hematit dạng đất, Martite và Fe2O3.nH2O , nhiệt độ nứt của viên sống chỉ cần 140ºC, các nhà máy đều sử dụng 3 buồng – 4 đoạn hút gió, 3. (226) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 225/275. đoạn hút gió và 1 đoạn dự nhiệt hút gió.. Hình 7-24: Máy ghi xích– lò quay.. - Quá trình công nghệ máy ghi xích và chế độ nhiệt. Sau khi viên sống được rải lên máy ghi xích, tiếp theo là qua đoạn sấy và đoạn dự nhiệt, tách nước, ôxy hóa quặng từ thành quặng hematit, vê viên có cường độ nhất định, sau đó đưa vào lò quay. Đối với vấn đề cường độ dự nhiệt quặng vê viên, hiện nay chưa có tiêu chuẩn thống nhất. Nhà máy vê viên Kakogawa Nhật Bản yêu cầu là 150N/viên; Công ty Alice Mỹ lúc đầu yêu cầu là 90÷120N/viên, trải qua thực tiễn đã chứng minh là 30÷40N/viên, vê viên khi vào trong lò quay cũng không bị vỡ, cho nên họ không kiểm tra độ nén mà sửa thành thực nghiệm trống quay. - Khí thải thoát ra từ đuôi lò quay, nhiệt độ đạt từ 1000÷1100ºC, thông qua hút gió dự nhiệt hút qua lớp viên, tiến hành gia nhiệt vê viên. Nếu nhiệt độ thấp dưới giá trị quy định, có thể bổ sung nguồn nhiệt. Nhiệt độ quá cao hoặc xảy ra sự cố, có thể dùng đoạn ống khói đoạn dự nhiệt để điều tiết. Do đoạn dự nhiệt hút gió qua lọc bụi, trộn hỗn hợp với gió của đoạn nhiệt thấp của bộ quần hoàn mát, nhiệt độ điều chỉnh tới 250÷400ºC, đưa tới để hút gió sấy hoặc quạt gió sấy viên sống, khí thải sẽ được thải ra ngoài môi trường thông qua quạt gió sấy. - Chế độ nhiệt của máy ghi xích là căn cứ vào chủng loại quặng khác nhau mà khác nhau, bảng 8-5 là tính dị ứng nhiệt của các loại quặng khác nhau và nhiệt độ sấy tương ứng. Bảng 8-5 Tính dị ứng nhiệt và nhiệt độ sấy của các loại quặng khác nhau.. (227) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 226/275. Chủng loại quặng. Tính dị ứng nhiệt. Nhiệt độ sấy/ºC. Quặng từ châu Phi. Rất cao. 150÷250. Quặng hematit dạng đất. Cao. 150÷250. Quặng sắt đỏ. Vừa. 250÷350. Tinh quặng hematit, từ và quặng bột nguyên khai. Thường không quá dị ứng. 350÷450. - Nhiệt độ dự nhiệt thường là 1000÷1100ºC, nhưng chủng loại quặng khác nhau, nhiệt độ dự nhiệt cũng có sai lệch. Quặng từ trong quá trình dự nhiệt sẽ bị ôxy hóa thành quặng hematit, đồng thời giải phóng nhiệt lượng, sinh ra Fe2O3, nâng cao cường độ. Quặng heematit không phản ứng giải phóng nhiệt, phải cần nhiệt độ cao mới có thể nâng cao cường độ, vì thế nhiệt độ dự nhiệt vê viên của quặng hematit cao hơn nhiệt độ của quặng từ. c. Tham số công nghệ chính của máy ghi xích: - Máy ghi xích xử lý khoang vật khác nhau cho nên hệ số lợi dụng cũng khác nhau. Hệ số lợi dụng của máy ghi xích thường trong phạm vi: quặng hematit, quặng limonit là 25÷30 tấn/m2*ngày, quặng từ là 40÷60 tấn/m2*ngày. Tỷ lệ chiều rộng hiệu quả của máy ghi xíchvà đường kính trong của lò quay là 0,7÷0,8, đa số là gần 0,8, cá biệt có thể đạt tới 0,9÷1,0. - Độ dài hiệu quả của máy ghi xíchcó thể căn cứ thời gian vật liêu dừng trên máy ghi xíchvà tốc độ của máy để quyết định. Hình 8-6 là tham số các đoạn máy ghi xích số 1 Kakogawa Nhật bản. Bảng 8-6 Tham số các đoạn máy ghi xích Kakogawa. Phân đoạn Sấy Tách nước Dự nhiệt. Số hộp gió (cái) 8 5 7. Độ dài (m) 24,4 15,25 21,35. Thời dan dừng vật liệu (phút) 6,1 3,8 5,34. Nhiệt độ (ºC) 200 350 1050. Hệ số lợi dụng 35,9 tấn/m2*ngày. d. Nung: - Nung vê viên là được tiến hành trong lò quay, viên sống sau khi được sấy và dự nhiệt, tấm gạt liệu phía đuôi máy ghi xích gạt liệu xuống, đưa vào lò quay thông qua mang trượt, đồng thời vật liệu được cuộn ven theo xung quanh lò quay, di chuyển hướng trục. Đầu lò quay có bộ đốt, đốt nhiên liệu cung cấp nhiệt lượng, duy trì nhiệt độ nung trong lò. Khói được thoát ra ngoài ở bên phải đuôi lò tới máy ghi xích. Vê viên trong quá trình cuộn, sau khi được nung ở nhiệt độ 1250÷1350ºC, liệu sẽ từ cửa xả liệu đầu lò vào bộ làm mát. - Hiệu suất sản xuất của lò quay không chỉ phụ thuộc vào chủng loại và tính chất của quặng mà còn liên quan tới tham số công nghệ và loại hình lò. - Hiện nay lò quay để sản xuất quặng vê viên đều sử dụng loại ống tròn thẳng, nó. (228) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 227/275. giống với lò quay để sản xuất xi măng và sản xuất kim loại màu. Trong quá trình vê viên, sản xuất vê viên kim loại hóa, phải cần thời gian hoàn nguyên lâu, thể lò mới phải cần dài hơn. - Tham số lò quay bao gồm độ dài, đường kinh, tỉ lệ chiều dài và đường kính, độ nghiêng, tốc độ quay, thời gian liệu dừng trong lò, tỷ lệ điền đầy… • Tỉ lệ chiều dài và đường kính: Tỉ lệ chiều dài và đường kính (L/D) là tham số. rất quan trọng của lò quay. Lựa chọn tỉ lệ chiều dài và đường kính phải xét tới tính chất của nguyên liệu, sản lượng, tiêu hao nhiệt và công nghệ tổng thể. Phải đảm bảo tiêu hao nhiệt thấp, khả năng cấp nhiệt lớn, ngoài ra còn phải cung cấp đầy đủ lưu lượng khí thải và phù hợp với yêu cầu về nhiệt độ, nhằm đảm bảo dự nhiệt được tiến hành thuận lợi. Khi sản xuất quặng vê viên ôxy hóa thường dùng tỉ lệ chiều dài và đường kính 6,4 ÷7,7. Vài năm gần đây, tỉ lệ chiều dài và đường kính đã giảm xuống 6,5÷6,9. Tỉ lệ chiều dài và đường kính quá lớn, nhiệt độ khí thải lò quay thấp, ảnh hưởng tới dự nhiệt, nhiệt lượng dễ bị bức xạ ra vách lò, làm cho nhiệt độ của vách lò bị quá nhiệt cục bộ, liệu bột và quặng vê viên nung quá sẽ kết dính lại vào thể lò. Tỉ lệ chiều dài và đường kính nhỏ, có thể làm tăng độ dầy lớp bức xạ, cải thiện tính truyền nhiệt, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu hiện tượng kết dinh. • Độ nghiêng, tốc độ quay và thời gian vật liệu dừng trong lò: Sự quyết định độ. nghiêng và tốc độ quay của lò chủ yếu là nhằm đảm bảo năng lực sản xuất và mức độ cuộn của vật liệu. Căn cứ vào thực nghiệm và kinh nghiệm sản xuất thực tiễn, độ nghiêng thường là 3%÷5%, tốc độ quay là 0,3÷1,0 vòng/phút. Tốc độ quay cao có thể cường hóa vật liệu và sự truyền nhiệt giữa các dòng khí, nhưng bụi quá nhiều. Thời gian dừng trong lò của liệu phải đảm bảo quá trình phản ứng hoàn thành và nâng cao yêu cầu sản lượng, khi độ dài lò ở mức nhất định, thời gian liệu dừng trong lò sẽ quyết định tốc độ chảy liệu, mà tốc độ di chuyển của liệu lại có liên quan tới cỡ hạt liệu, độ dính, góc đống tự nhiên và độ nghiêng của lò quay. Thời gian vật liệu dừng trong lò quay thường là 30÷40p. • Tỷ lệ điền đầy và hệ số lợi dụng: tỷ lệ điền đầy bình quân của lò tương đương. với tỷ lệ giữa thể tích vật liệu và dung tích hiệu quả của lò. Tỷ lệ điền đầy của lò quay nước ngoài thường là 6÷8%. Hệ số lợi dụng của lò quay có liên quan tới tính chất của nguyên liệu. Tiêu hao nhiệt quặng sắt từ thấp, đơn vị sản lượng cao. Nhưng do độ dầy của lớp liệu lò quay lớn, nhỏ là không chênh lệch nhiều, tỷ lệ điền đầy lò lớn thấp, vì thế độ dài tương ứng cũng dài hơn một chút, để thời gian sấy tiện bảo trì. - Chế độ nhiệt lò quay căn cứ vào tính chất của quặng và chủng loại của sản phẩm, nhiệt độ trong lò thường là 1300÷1350ºC, sản phẩm của Kokogawa Nhật bản quặng vê viên MgO tự chảy, nhiệt độ nung là 1250ºC. - Lò quay sử dụng nguyên liệu: Bắc Mỹ thường dùng khí đốt, các nước khác thường dùng dầu nặng hoặc hỗn hợn khí, dầu. Đốt nhiên liệu cần phải có không khí, thường lấy từ đoạn nhiệt cao bộ làm mát, nhiệt độ gió khoảng 1000ºC. Do từ thập niên 70 giá dầu nặng tăng mạnh, nước ngoài đã thực nghiệm đốt than.. (229) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 228/275. - Công ty Alice Mỹ đưa ra yêu cầu về chất lượng than: nhiệt trị ≥ 19480 Kj/kg, độ ẩm ≤ 2,6%, độ tro ≤ 6%, độ tro ở môi trường ôxydizing atmosphere sẽ có nhiệt độ ≥ 1430ºC, độ bốc ≥ 25%. Nếu sản xuất quặng vê viên có tính tự tan chảy, còn phải không chế hàm lượng S trong than. - Lò quay khi sản xuất không thể tránh được tình huống dừng lò ngoài kế hoạch hoặc đột nhiên mất điện, nếu xử lý không tốt, sẽ làm cho thể lò bị cong vênh, gạch chịu lửa bị rơi. Khi mất điện đột xuất, thể lò không quay, do nhiệt độ thể lò không đều, quặng vê viên sấy đều tập chung xuống phía dưới, hơn nữa chênh lệch nhiệt độ phía trên và phía dưới lớn, gây ra cho thể lò bị cong vênh, dẫn tới bánh răng bị chết cứng hoặc ăn không khớp. Đồng thời sau khi dừng lò, nhiệt độ trong lò hạ nhanh, gạch chịu lửa nguội đột ngột dẫn đến bị rơi, hậu quả là lò không thể tiếp tục sản xuất được nữa. Nhằm tranh những sự cố như vậy, trong nhà máy phải có nguồn điện dự phòng, khi gặp sự cố mất điện có thể lợi dụng nguồn điện dự phòng, tốc độ quay của lò giảm xuống bằng 1 phần 10 hoặc 1 phần 20 so với tốc độ bình thường, duy trì quay chậm. - Kết cuộn là khuyết điểm chính của lò quay: Nguyên nhân chính kết cuộn là chất lượng viên sống kém, cường độ dự nhiệt không tốt, bột nhiều, khống chế kém. - Biện pháp xử lý kết cuộn thường dùng là phương pháp làm mát đột ngột, điều chỉnh cho ngọn lửa dài đốt vị trí vuộn hoặc dùng máy đục. Phương pháp làm mát đột ngột là phương pháp hiện nay hay dùng nhất. Ngoài ra, một số nhà máy của Mỹ, Canada còn sử dụng sung phá, nhưng họ không sử dụng sung phá cuộn trực tiếp mà sử dụng phương pháp hạ nhiệt để cho kết cuộn rơi xuống, sau đó lại dùng súng phá vỡ miếng kết cuộn rơi xuống đó. Ngoài ra, khi mang trượt ở giữa máy ghi xíchvà lò quy bị tắc, có thể dùng sung xử lý. e. Làm mát: - Quặng vê viên ở nhiệt độ 1200ºC từ lò quay xả vào bộ làm mát, làm mát quặng vê viên hạ xuống khoảng 100ºC, bộ băng tải dễ dàng vận chuyển và thu hồi nhiệt. Hiện nay nhà máy vê viên sử dụng máy ghi xích– lò quay của các quốc gia. - Bộ làm mát tuần hoàn được chia đoạn làm mát nhiệt cao (đoạn làm mát thứ nhất) và đoạn làm mát nhiệt độ thấp (đoạn làm mát thứ 2), phần giữa dùng tường phân cách. Độ dầy lớp liệu 500÷762mm. Thời gian làm mát thường là 26÷30 phút. Lượng gió làm mát mỗi tấn quặng vê viên thường là 2000m3 tiêu chuẩn. - Nhiệt độ gió thoát ra tại đoạn làm mát nhiệt độ cao đạt tới 1000÷1100ºC, làm không khí chay và được lợi dụng quay trở về lò quay. Gió nóng đi qua đoạn nhiệt thấp, các nhà máy đều cho thải ra ngoài môi trường, vài năm trở lại đây các nhà máy mới được xây dựng thường sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt lưu hồi để thu hồi gió nóng đoạn nhiệt thấp cung cấp sử dụng cho đoạn sấy máy ghi xích. 7.4.2.. Kết cấu thiết bị chính máy ghi xích– lò quay.. a. Máy ghi xích.. (230) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 229/275. - Máy ghi xích được tổ hợp bởi xích bịt kín, tấm ghi, bánh dẫn động.., xem hình 8-38. - Tấm ghi là áp lực trên ổ chính của máy ghi xích ( xem hình 8-39), yêu cầu đối với tấm ghi là ngoài cường độ tốt và tính năng chịu nhiệt nhất định ra còn yêu cầu thông gió tốt, vì thế bề mặt tấm ghi phải đục lỗ có chiều rộng là 6mm. Để tiện lắp và thao giỡ, sử dụng kẹp bu lông. Chất liệu tấm ghi là bằng gang đúc chịu nhiệt. - Tấm vỉ, dây xích và tấm cạnh được liên kết với nhau thông qua mắt xích, phía ngoài trục tấm xích có bộ ống, dây xích sẽ được bộ ống đỡ, đầu bộ ống có 2 miếng đệm và chống bạc vỉ, để tránh dây xích chạy ngang. Đầu tấm xích dùng kẹp trục kẹp cố định, bảo đảm tấm vỉ, dây xích và tấm cạnh có khe hở trên trục tấm xích. - Tác dụng của tấm cạnh là đảm bảo tầng viên có được độ cao nhất định và đảm bảo mật độ tốt. Tấm cạnh sẽ vận động theo bộ tấm xích, do tấm cạnh làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao, dễ bị nứt hỏng, vì thế tấm cạnh thường chế tạo thành 2 đoạn trên và dưới, như vậy cần thay thế cũng rất tiện. - Phần đuôi máy ghi xích có tấm gạt liệu, phần đầu tấm gạt liệu có đường cong và ăn khớp với tấm ghi, mục đích là để tấm gạt liệu và tấm ghi duy trì sự tiếp tốt với nhau, đảm bảo có thể rót liệu nhưng lại không kẹt với tấm vỉ. - Do máy ghi xích rộng, trục chuyển động chính dài, lại làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao, sau khi bị gian nở vì nhiệt cao dễ bị biến dạng, vì thế máy ghi xích thường dùng bánh xích chuyển động 2 bên, trục chính dùng gió tự nhiên làm mát, đảm bảo trục hoạt động binh thường. - Bên trên máy ghi xích có thiết kế chụp khói, giữa chụp khói và máy ghi xích được bịt kín tốt nhằm đảm bảo lợi dụng nhiệt được đầy đủ. Chụp khói thường được làm bằng thép tấm, đoạn dự nhiệt có nhiệt độ tương đối cao, vì thế bề mặt trong phải có gạch chịu lửa. Đoạn tách nước và đoạn sấy có nhiệt độ thấp hơn, thường là sử dụng xi măng chịu nhiệt. Giữa đoạn sấy, đoạn tách nước và đoạn dự nhiệt có vách ngăn cách nhau, tác dụng của vách là ngăn cản sự xuyên gió giữa các vung lẫn nhau mà ảnh hưởng tới nhiệt độ khống chế. Chất liệu của vách ngăn giữa đoạn sấy và đoạn tách nước là sử dụng thép tấm, vách ngăn giữa đoạn tách nước và đoạnh dự nhiệt áp dụng dầm thép rỗng giữa và bên ngoài xây gạch chịu lửa. - Phương thức bịt kín mặt bên của máy ghi xích có nhiều loại, thường là căn cứ vào nhiệt độ khác nhau của các đoạn mà tổ hợp bịt kín cũng khác nhau. b. Lò quay. - Lò quay do thể lò nung, con lăn đỡ và con lăn tròn, thiết bị truyền động …tổ hợp, xem tại 8-41.. (231) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Bản thể ống quay. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Vòng con lăn. Trang. 230/275. Bánh răng dẫn động. Động cơ điện và hộp giảm tốc. `. Hình 7-25: Lò quay.. - Thể lò lò quay. • Chất liệu thể lò quay là thép tấm, vỏ ngoài có con lăn và bánh răng lớn. Kết. nối thép tấm vỏ lò trước đây thường dùng đinh tán. Đinh tán có thể làm tăng cường độ thể lò, nhưng chi phí gia công lớn, hiện nay thường dùng kết cấu hàn nối. • Thể lò quay được đặt cố định trên 2 tổ con lăn đỡ có khoảng cách tương đối. xa, vì thế thể lò phải chịu ứng lực cong tương đối lớn. Do đó, độ dầy của thép tấm thể lò và cự ly của con lăn đỡ phải căn cứ vào giới hạn ứng lực cong của thép tấm để quyết định. Bình thường khoảng cách của con lăn đỡ sẽ tăng theo đường kinh thể lò. • Ngoài thể lò phải chịu ứng lực cong ra, còn phải chịu tác dụng của ứng lực. cắt…. • Để tranh biến dạng, có thể dùng phương pháp làm tăng độ dầy cho thép tấm. thể lò, làm cho lực quán tính của mặt cắt dọc lớn hơn. Ví dụ. trong tinh huống ở điều kiện tương đồng khác, nếu lấy thép tấm có độ dầy 22cm thay thế thép tấm dầy 20cm, tỷ lệ biến dạng sẽ giảm 33%. Nhưng tăng lực quán tính tốt nhất đó là thiết kế thêm vong gia cố. • Để tránh liệu lót di chuyển hướng trục bên trong lò, bên trong thể lò quay còn. lắp thêm vong kẹp gạch bằng thép góc. - Con lăn đỡ và cuộn lăn. • Con lăn đỡ và cuộn lăn cùng kết cấu đỡ cho lò quay, vòng lăn được bố trí trên. con lăn đỡ. Khi lò quay được thiết bị truyền động dẫn quay xoay, vong lăn và con lăn đỡ sẽ đồng thời truyền động tương đối, từ đó mà lò quay được khống chế trong vong vị trí hướng trục nhất định. Do yêu cầu về công nghệ, con lăn. (232) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 231/275. đỡ khi lắp móng phải đảm bảo lò quay có độ nghiêng 3÷5% theo đoạn xả liệu. • Vị trí khi lắp cuộn lăn, thể lò là nơi chịu ứng lực cắt lớn nhất, ngoài ra còn. chiun tác dụng của nhiệt độ cao. Vì thế, đầu nối của thể lò không được nằm phía dưới con lăn và bánh răng, đồng thời vị trí con lăn đỡ và cuộn lăn phải tránh khu vực có nhiệt độ cao của thể lò. • Chất liệu của cuộn lăn là thép cứng, phương thức chế tạo là đúc và cuộn. Độ. rộng của cuộn lăn là căn cứ vào phụ tải lên con lăn đỡ để quyết định. Cuộn lăn, về mặt chất lượng là tương đối tốt, nhưng yêu cầu mặt cắt cuộn tương đối lớn (dưới 200mm), vì thế lực quan tính của cuộn lăn không lớn, đồng thời dễ làm cho kết cấu tổng thể trở lên vững chắc. Cuộn lăn đúc, có thể đạt được mặt cắt tương đối lớn, do đó lực quan tính cũng lớn. • Con lăn đỡ được làm từ thép đúc, đặt trong máng dầu.. - Lắp đặt truyền đồng cho lò. • Thiết bị truyền động dẫn lực chuyển động cho lò quay, được cấu thành từ bộ. giảm tốc và bánh răng lớn. Bánh răng lớn có kết cấu bằng thép (có lúc dùng gang đúc), thông thường được tạo thành 2 nửa, lắp tại phía trên thể lò quay, khi đường kính bánh răng lớn lớn hơn 4m, có thể phân thành nhiều miếng để chế tạo, xung quanh bánh răng lớn có bánh răng nhỏ ăn khớp với bánh răng của bộ giảm tốc. • Bên cạnh bánh răng lớn có lắp thêm bánh chặn, tác dụng của bánh chặn là. khống chế vị trí tương đối của bánh răng lớn và bánh răng nhỏ. • Vị trí ăn khớp giữa bánh răng lớn và bánh răng nhỏ là ¼ bánh răng lớn, đường. nối tâm bánh răng lớn và nhỏ tạo thành 40÷45º so với đường thẳng đứng. • Phần dưới bánh răng lớn được chìm trong máng dầu, như vậy khi bánh răng. lớn chuyển động, bánh răng lớn, nhỏ đều được bôi trơn. - Phần đầu lò và thiết bị bịt kín. • Kết cấu phần đầu lò có 2 loại hình thức: một là phần đầu lò di động được lắp. trên 4 bánh, bánh có thể di chuyển bất kỳ ven theo đường ray; loại khác là phần đầu lò là một lắp đậy dùng cẩu cẩu lên đồng thời có thể mở ra. • Do trong lò quay là thao tác phụ áp, cho nên dùng hình thức nào đi nữa, giữa. đầu lò và thể lò phải được bịt kín tốt, nhằm tránh hở gió mà ảnh hưởng tới tính lợi dụng đầy đủ nhiệt năng và điều khiển quá trình sản xuất. - Liệu lót và tầng cách nhiệt. • Tác dụng của liệu lót và tầng cách nhiệt là bảo vệ thể lò không bị phân cắt. nhiệt độ cao, đảm bảo tính hoạt động liên tục của lò quay. Do nhiệt độ và phản ứng lý hóa tại mỗi vùng trong lò quay không giống nhau, do đó liệu lót trong lò cũng không giống nhau. • Lớp lót trong lò chủ yếu là để chịu nhiệt độ cao, ma xát và biến đổi hóa học,. vì thế yêu cầu lót trong phải có đặc điểm chịu được nhiệt độ cao, chống mài mòn ổn định hóa học. Ngoài ra, tính năng dẫn nhiệt và tính năng gian nở nhiệt. (233) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 232/275. của lót trong đối với sản xuất binh thường của lò quay cũng rất quan trọng. Đối với mỗi loại vật liệu chịu lửa mà nói, đạt được những yêu đã nói ở trên là rất khó, ví dụ gạch chịu lửa chứ Al2O3 65÷70%, nó có khả năng chịu nhiệt rất cao (1825÷1850ºC, tải hóa mềm bắt đầu là 1400ºC, điểm cuối là 1600ºC), tính năng chuyền nhiệt thích hợp, hệ số gian nở nhiệt thích hợp và cường độ cơ rất cao ( ở trạng thái lạnh cứng, cường độ chịu áp 3432 ÷3923N/mm2). Nhưng loại gạch chịu lửa này không hiệu quả đối với loại vật liệu và nhiên liệu có thành phần hóa học bào mòn. Ngoài ra có mấy loại gạch cao nhôm có hàm lượng Fe2O3 tương đối cao dễ làm hỏng giới chất hoàn nguyên. • Ngược lại, gạch magie có hàm lượng MgO 85% có khả năng chống chất hóa. học, đồng thời không không làm ảnh hưởng tới giới chất hoàn nguyên. Nhưng, loại này có tính năng truyền nhiệt và hệ số gian nở cao. Vì thế, lò quay thường căn cứ vào tình trạng các đoạn cụ thể để chọn loại gạch chịu lửa tương ứng. • Để kéo dài tuổi thọ sử dụng thể lò, nhiệt độ thể lò không được vượt quá 300ºC,. nhưng trên thực tế đã chứng minh, liệu lót gạch magie trong tinh trạng không cách nhiệt, cho dù có lớp vỏ lò tốt, nhiệt độ cũng tới 500ºC, mà ở nhiệt độ 500ºC, cường độ chống nở chỉ bằng ½ so với cường độ ở 20ºC. • Để thể lò, lớp cách nhiệt và gạch lót được gắn chặt với nhau, phải căn cứ vào. hệ số giãn nở nhiệt của gạch chịu lửa để quyết định khe hở đàn hồi giữa các lớp gạch. Bởi vì, ở điều kiện chọn vật liệu, chọn khe nhở đàn hồi thích hợp có thể giảm thiểu ứng lực liệu lót vì giãn nở mà dẫn đến. Không thì, khe hở quá nhỏ, gạch chịu lửa sẽ tách lớp; nếu khe hở quá lớn, gạch sẽ có hiện tượng rơi. • Khe hở gạch thường được nhét vữa bột Mg và nước thủy tinh, thành phần hóa. học của loại vữa này rất giống với thành phần hóa học cảu gạch chịu lửa. 7.4.3.. Bảo trì và thao tác lò quay. - Bảo trì và thao tác chính xác lò quay là đảm bảo tiền đề cơ bản cho lò quay đạt sản lượng cao và tiêu hao thấp, là phương pháp kéo dài tuổi thọ của lò. Thao tác lò quay và bảo trì bao gồm: điểm hỏa và sấy lò quay, hình thành và bảo vệ vỏ lò; kết cuộn và xử lý; điều chỉnh lò, dừng lò….. a. Điểm hỏa và sấy lò quay. - Điểm hỏa lò quay chính là cho vật dẫn lửa vào ( dầu đốt, khí than), làm cho lò quay ở trạng thái làm việc. - Sau khi điểm hỏa xong, cho nhiên liệu dễ cháy vào, mở kênh khói thứ 1. Nhiệt độ trong lò dần dần được tăng cao, khi nhiệt độ đạt tầm 300ºC, mở quạt gió gia nhiệt, dùng than bột cho lò quay thì lúc đó sẽ cấp than bột và đóng nguồn cấp khí hoặc cấp nhiên liệu lỏng, sau đó để nhiệt lò dần dần tăng lên, cứ cách một khoảng thời gian nhất định lại chuyển động góc lò quay nhất định một lần, cứ như thế từ từ tăng nhiệt, dần dần tăng lên lượng chuyển động cho đến khi quay binh thường. - Nhiệt độ tăng của lò quay và đặc tính thay đổi lý hóa của liệu lót có liên quan mật thiết với nhau, tốc độ tăng nhiệt quá nhanh, do các vị trí liệu lót giãn nở. (234) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 233/275. không đều, dễ dẫn đến làm nứt vỡ liệu lót, làm rút ngắn tuổi thọ sử dụng của liệu lót. Ngược lại, tăng nhiệt quá chậm, mặc dù đối với sự bảo vệ liệu lót là có lợi, nhưng đối với sản xuất lại ảnh hưởng không có lợi. Do đó, mỗi một lò quay đều phải căn cứ vào đặc tính của liệu lót để đưa ra một giản đồ tăng nhiệt hợp lý, căn cứ vào yêu cầu của giản đồ tăng nhiệt để tiến hành tăng nhiệt từ từ và đều. Đối với liệu lót dầy, lò quay có đường kinh lớn, thời gian tăng nhiệt và thời gian đưa vào sản xuất lên lâu hơn. - Ngoài ra, trong 3 ngày đầu khai lò, lên sử dụng phụ tải nhẹ, ngày đầu tiên nạp 70% viên sống, ngày thứ hai 80%, ngày thứ ba 90%, ngày thứ tư mới cấp liệu bình thường. b. Hình thành và bảo vệ vỏ lò. - Vỏ lò là là trong quá trình sản xuất, pha lỏng hoặc pha bán lỏng chuyển thành liệu chín rắn và các hạt liệu bột sẽ hình thành lớp dính kết trên vách vỏ lò, đối với liệu lót có tác dụng bảo vệ rất tốt. Sau khi hình thành vỏ lò, liệu lót đã có thể bảo vệ vỏ lò. Ngoài ra, vỏ lò còn bảo vệ liệu lót tránh được ma xát và sự ăn mòn hóa học. - Mức nhiệt độ cần thiết và điểm chảy nhất định, đối với sự hình thành vỏ lò là rất cần thiết. Hình 7-26 là trạng thái hình thành vở lò ở mức nhiệt độ khác nhau. (a) là nhiệt độ lò thấp, lúc đó do nhiệt độ bề mặt và vật liệu của vỏ lò là tương đối thấp, không thể sản sinh ra được được dạng vật chất lỏng cần thiết để hình thành ra vỏ lò; (b) là nhiệt độ lò bình thường, lúc đó có thể hình thành ra pha lỏng cần thiết để hình thành vỏ lò, khi vỏ lò xuất hiện từ trong lớp liệu và tiếp xúc với vật liệu, bề mặt của nó sẽ dính một lớp liệu sống, chỉ cần bề mặt cảu vỏ lò luôn duy trì nhiệt độ ở phạm vi nóng chảy các hạt sẽ không ngừng dính bên trên nó, từ đó làm cho vỏ lò dầy. Quá trình này đến khi đạt được nhiệt độ cấu kết, vỏ lò mới về trạng thái cân bằng. (c) là tình trạng nhiệt độ vỏ lò cao, ở tinh huống này do pha lỏng quá nhiều, vỏ lò từ thể rắn lại chuyển sang thể lỏng, vì thế làm cho vỏ lò bị rơi, tinh trạng này là đặc biệt có hại cho vật liệu chịu lửa. Thực tiễn đã chứng minh, để hình thành ra một lớp vỏ lò thích hợp, lượng pha lỏng trong khoảng 24% là thích hợp. - Trong sản xuất thực tiễn, có lúc để hình thành vỏ lò, sẽ tạo thể khí có tính hoàn nguyên trước, để Fe2O3 hoàn nguyên thành FeO, hình thành ra dạng vật chất có điểm nóng chảy thấp. Phương pháp thao tác loại này, có lợi là sớm hình vỏ lò. Nhưng do CO có tác dụng không tốt đối với vật liệu chịu lửa, thậm chí còn ảnh hưởng lớn đối với liệu lót gạch cao nhôm, do đó khống chế khí có tính hoàn nguyên bắt buộc phải chú ý. - Chế độ nung ổn định, có quy luật, bình ổn vị trí vùng cháy và khống chế chính xác phương hướng ngọn lửa, để ngọn lửu không tiếp xúc trực tiếp với liệu lót, đối với vỏ lò bảo vệ là rất có lợi. Ngược lại, vỏ lò có hiện tượng quá nóng, lò quay chậm, dừng lò, kết cuộn và kết cục lớn, có hại cho vở lò.. (235) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 1260oC. Trang. 234/275. 1540oC. o 1205oC 1540 C. o 1378oC 1590 C. 1205oC 1315oC. 1154oC. (a). (b). 1650oC. 1595oC. 1650oC. 1650oC. (c) Hình 7-26: Các loại tình trạng của vỏ lò.. A- ngọn lửa nhiệt thấp, vỏ lò ở trạng thái khó khăn; B- ngọn lửa bình thường, vỏ lò bình thường; C- ngọn lửa có nhiệt cao, quá trình hình thành pha lỏng, vỏ lò bị hư hại nghiêm trọng.. c. Kết cuộn và cách xử lý. - Kết cuộn trong lò là sự cố thường gặp của lò quay trong sản xuất. Đây là dưới tác dụng của vật liệu mịn bị kết dính ở trạng thái pha lỏng, xung quanh vách lò bị kết thành dạng vật liệu cuộn vòng dầy. Kết cuộn phần lớn xuất hiện ở vùng nhiệt độ cao. Vỏ lò bị kết và kết cuộn tại vùng nhiệt độ cao, đối với sản xuất lò quay đều có ảnh hưởng. Vỏ lò có thể bảo vệ liệu lót vùng đó, không làm cho nó bị mòn quá sớm, đồng thời có thể giảm thiểu sự tản nhiệt của thể lò. Nhưng nếu vùng đốt bị kết cuộn, sẽ làm giảm nhỏ mặt cắt của lò và tăng trở lực vận động của thể khí và vật liệu. Đồng thời kết cuộn còn giống như tấm ngăn nhiệt, làm cho nhiệt đốt không thể tới được đoạn có nhiệt thấp của lò, kết quả là làm cho nhiệt độ vùng đốt tăng cao, điều kiện làm việc của liệu lót vùng đó xấu đi. - Nguyên nhân sinh ra kết cuộn có nhiều: nguyên liệu, chất lượng nhiên liệu, thao tác sản xuất của lò quay đều ảnh hưởng tới việc bị kết cuộn. Ví dụ, tinh quặng có cỡ hạt tương đối thô (-0,074mm thấp hơn 60%) trong máy tạo viên khó tạo ra được viên sống có mật độ lớn, cường độ tốt, loại viên sống này sẽ bị vỡ nhiều. (236) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 235/275. khi đi qua động cơ băng tải tới máy ghi xích, được sấy và dự nhiệt trong máy ghi xích cũng không thể làm tăng cường độ viên dự nhiệt, kết quả hàm lượng bột của lò quay lớn, từ đó dễ hình thành kết cuộn. Cụ thể, quá trình kết cuộn là vì pha lỏng tại vùng có nhiệt cao sinh ra quá nhiều. Vì thế, hình thành kết cuộn lại có quan hệ mật thiết với chế độ nhiệt. Phân tích từ quá trình vận động của vật liệu trong lò có thể thấy, dựa vào cỡ hạt của liệu lót, khi nó mới xuất hiện tầng vật liệu, nhiệt độ đạt tới giá trị lớn nhất. Khi đó nhiệt độ đạt tới nhiệt độ tan chảy của vật liệu, pha lỏng sẽ bám lên liệu lót. Rất tự nhiên, hạt mịn pha lỏng gần đó cũng bám theo pha lỏng ở gần. Giả dụ lúc đó nhiệt độ chênh lệch giữa khí trong lò và nhiệt độ vật liệu lớn, pha lỏng càng dễ bị kết cứng. Nếu quá trình được lặp đi lặp lại nhiều lần không được sửa đổi sẽ dễ dẫn đến xuất hiện kết cuộn. - Ngoài ra, số lượng dạng vật chất có nhiệt độ tan chảy thấp trong nguyên liệu là bao nhiêu, dao động thành phần hóa học của vật liệu, thay đổi môi không khí, quá trình sản xuất có ổn định hay không đều ảnh hưởng trực tiếp tới việc kết cuộn. - Vật kết cuộn có thể chia ra thành hai loại, một là vùng nhiệt độ cao do bột vụn tan chảy, từ từ dính bám trên vách lò mà thành, loại này kết cuộn có kết cấu chắc, trong đó hàm lượng khoáng vật sắt là Fe2O3. Loại khác đó là có kết cấu lỏng lẻo, cỡ hạt vật kết cấu cuộn tương đối thô, cường độ kém. - Do ảnh hưởng kết cuộn đối với sản xuất của lò quay rất lớn, cho nên các nhà máy sử dụng máy ghi xích- lò quay phải khống chế chặt chẽ, chất lượng nhiên liệu phải xây dựng chế độ nung nghiêm ngặt. Ngoài ra phải có các biện pháp xử lý kết cuộn hiệu quả. - Các biện pháp xử lý kết cuộn thường có: • Thường xuyên di chuyển tới vị trí vùng cháy để làm cuộn chảy xuống. • Dùng nước hoặc gió làm mát, làm cho co lại mà tự động rơi xuống. • Sau khi dừng lò cả để mát, áp dụng phá cuộn thủ công. Thời gian dừng lò. phương pháp này dài, cường độ làm việc lớn, hư hại lót liệu lớn, bất đắc dĩ mới phải dung phương pháp này. • Dùng máy móc để xử lý kết cuộn.. - Một loại dùng máy gọt cuộn, phía đầu máy này có lắp một dao hợp kim, máy được cố định trên bánh xe. Khi sử dụng, mở động cơ để cho dao gọt chui vào lò tiến hành gọt. Ưu điểm của phương pháp này không phải dừng lò. Phương pháp khác đó là dùng súng bắn rơi vật kết cuộn, phương pháp này cũng không phải dừng lò. Trung quốc đã xây dựng được một phương pháp mới đó là dùng máy xúc cuộn làm mát bằng nước để xúc cuộn, thực tiễn đã chứng minh phương pháp này có thể thực hiện được, song có hai khuyết điểm, một là phải dừng lò xử lý, hai là chiếm diện tích trước lò lớn. d. Điều chỉnh lò. - Trong sản xuất lò quay sẽ phát sinh hiện tượng rung lắc, nguyên nhân là: • Con lăn đỡ mòn không đều;. (237) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 236/275. • Lò quay vận hành không ổn định sinh ra rung lắc; • Bu lông con lăn đỡ bị lỏng…. - Các nguyên nhân trên đều là nguyên nhân dẫn tới đường tâm của lò quay không nằm trên một đường thẳng. Phương pháp điều chỉnh là: Khi phần trên lò bị rung lắc, tra thêm dầu vào con lăn đỡ, khôi phục lại phía dưới lò; khi phần dưới lò bị rung lắc, có thể kê cát hoặc gỗ hoặc kê thêm miếng sắt trên trục con lăn đỡ. Nhưng chủ yếu vẫn phải thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh, đảm bảo đường tâm lò quay không thay đổi, tránh lò bị rung lắc. - Lò quay bị sụt thể lò là sự cố rất nghiêm trọng, nó đối với thể lò và tuổi thọ lò đều không có lợi. Sự cố phát sinh ra sụt thể lò là vì không thao tác theo quy trình thao tác hoặc gặp phải sự cố đột xuất (như mất điện đột xuất, lạnh hoặc nóng đột ngột khi bị dừng lò…) mà dẫn đến, gặp phải tình huống này phải tìm cách làm cho phía cong ra của lò di chuyển lên phía trên, sau đó dần tăng nhiệt, từ từ duy trì nhiệt độ sấy. - Yêu cầu dừng lò và khai lò tương đồng nhau, yêu cầu của nó là từ từ thay đổi nhiệt độ trong lò, tránh thay đổi nhiệt đột biến mà ảnh hưởng tới tuổi thọ của lớp lót sử dụng. Thực tiễn đã chứng minh, mức độ hư hại của liệu lót và tốc độ hạ nhiệt lò có liên quan trực tiếp với nhau, khi tốc độ làm mát, hư hại càng lớn. Vì thế trong quá trình sản xuất phải áp dụng các phương pháp hiệu quả, giảm thiểu dùng lò. Khi dùng lò phải đảm bảo từ từ hạ nhiệt chính xác và đều. Thời gian làm mát tốt nhất là duy trì trên 8h. Khi dừng lò, dùng van chặn để chặn đoạn khí ra của lò (đuôi lò), đảm bảo nhiệt lượng trong lò và làm mát từ từ. Có một số lò quay khi dừng lò vẫn duy trì ngọn lửa nhỏ vì mục đích đó. Để đảm bảo làm mát đều, vẫn phải quay mâm lò có kế hoạch, bởi vì lớp vật liệu lúc này và liệu lót phía dưới có sự làm mát chậm hơn rất nhiều so với liệu lót lộ ra trong lò. Vì thế, sau khi dừng lò phải có kế hoạch tiếp tục quay mâm lò một thời gian nhất định. Thời gian quay mâm và số vòng quay sẽ căn cứ vào dung tích lò, thời gian ngắn dài và đặc tính của liệu lót là nhân tố điều chỉnh hợp lý. Dưới đây là kế hoạch quay mâm của một nhà máy nước ngoài, có thể tham khảo. - Số lần và thời gian quay lò được phân phối như sau: • Dùng thiết bị ngoài để hỗ trợ quay khoảng 30 phút; • Cứ 10 phút quay 1/3 vòng, 1 h. • Cứ 15 phút quay 1/3 vòng, 1h. • Cứ 30 phút quay 1/3 vòng, 4h. • Cứ 1h quay ½ vòng, 4h. • Cứ 2h quay ½ vòng, 12h. • Không quan tâm dừng lò bao lâu, cứ 24h lại quay ½ thời gian.. (238) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 237/275. 8. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN Bảng 8-1: Ảnh hưởng của các chất phụ gia đến đặc tính quặng viên Không chất dính Hàm lượng chất dính % Đặc tính Viên quặng sống 1. Độ ẩm % 2. Trọng lượng riêng g/cm3 3. Độ xốp % 4. Độ cao rơi không vỡ cm 5. Số lần rơi đến vỡ từ 18m 6. Độ bền nén Kg/viên Viên quặng khô 1. Độ bền nén Kg/viên 2. Độ bền nhiệt 0C Viên quặng đã nung 1. Trọng lượng riêng g/cm3 2. Độ co khi nung % 3. Độ bền nén Kg/viên 4. Độ hoàn nguyên tính bằng phút để hoàn nguyên tới mức độ 50% 95%. Bentô nít Thí Thí nghiệm I nghiệm II 0,25 0,5. CaCl2 0,25. 0,5. 1. 3. 5. 6,5 3,53 30,8 110 22 2,6. 6,5 3,55 29,9 115 29 2,8. 6,6 3,49 29,4 125 36 3,2. 6,5 3,37 30,3 125 32 2,9. 6,7 3,55 30,8 105 20 2,0. 7,0 3,52 31,3 90 25 2,4. 4,5. 8,3. 8,0 1,4 2,0 1,3 350 350 350 600. 0,7 600. 6,9 3,52 31,5 100 30 2,9. 7,1 3,54 31,0 100 30 2,9. 0,4 175. 0,4 175. 2,9 6,8 3,5 500 450. 3,97 5,1 1130. 3,95 5,2 1520. 4,0 3,94 3,95 3,92 6,1 7,3 13,6 5,3 5,4 5,2 5,9 1750 1970 1260 1770 1930 2310 1250 1250 1650 1475 24 90. 22 95. 24 96. 6,6 3,56 30,7 100 17 2,0. 0,5. Na2B4O7.10 H2O 0,25 0,15. NaCl. 6,5 3,59 30,3 100 25 2,2. 21 85. 6,9 3,47 32,1 105 35 3,5. CaO. 26 98. 6,6 3,57 30,2 105 17 2,0. 19 76. 20 78. - Chế độ chất phụ gia: trong thực tế sản xuất người ta có thể cho thêm một lượng chất thích đáng các chất phụ gia vào nguyên nhiên liệu vê tròn. Chất phụ gia thường dùng là đá vôi, vôi, CaCl2 , MgCl2 . Hai chất trên dùng để tăng độ kiềm của quặng, hai chất dưới dùng để tiến hành clorua hoá kim loại mầu. Cho vôi sống hoặc nước vôi làm tăng độ bền của viên quặng, vì rằng CaO có tính thấm nước mạnh, tính dính kết của nước vôi rất lớn, khi nước bay đi thì Ca(OH)2 kết tinh có tác dụng làm dính kết các hạt quặng lại, nếu sấy khô triệt để viên quặng thì có phản ứng : Ca(OH)3 + CO2 = CaCO3 + H2O - CaCO3 làm cho viên quặng rất bền chắc. - Ngoài ra vôi sống cao còn có tác dụng làm tăng tính bền nhiệt của viên quặng. Độ hạt của vôi sống không nên lớn hơn 1mm, khi lượng nước trong quặng không đủ thì thay vôi sống bằng nước vôi. - Cho một lượng vôi sống thích hợp thì có lợi nhưng nếu nhiều quá sẽ làm cho tốc độ truyền đi của nước mao dẫn chậm lại, vừa giảm tốc độ vê tròn, vừa làm cho nước ở trong và mặt ngoài viên quặng không đều nhau. Do lượng nước mao dẫn ở mặt ngoài nhỏ, các hạt tiếp xúc nhau không chặt chẽ như ở trung tâm cho nên bề mặt dễ nứt mặc dù vôi sống có tính dính kết tốt. Lượng vôi sống nhiều quá còn làm cho các viên quặng dính vào nhau, kích thước không đều nhau.. (239) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 238/275. - Trong phối liệu thiêu kết cho thêm đá vôi có cỡ hạt 0÷0,5 mm có thể làm tăng lực ma sát giữa các hạt và làm cho viên quặng bền chắc. Nếu độ hạt của của đá vôi lớn quá thì không tốt, làm cho khả năng vê tròn của nguyên liệu kém đi, vì rằng hạt đá vôi lớn không thể dính kết được với hạt quặng. - Chất clorua hoá cho vào làm cho độ bền của viên quặng kém đi, nhưng trong quá trình thiêu viên tròn có thể lấy được những kim loại mầu như Cu, Pb, Zn … (các kim loại này bốc hơi dưới dạng CuCl2, PbCl2 …). Bản thân các chất clorua hoá như MgCl2, CuCl2 lại bị ôxy hoá thành MgO, CaO... Là những ôxits có ích. TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG CỦA QUẶNG VÊ VIÊN - Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên ở nước ta chưa có, hiện nay dựa vào tiêu chuẩn của Trung Quốc trên cơ sở 3 tiêu chuẩn quốc tế ISO4695, ISO 4696/DP4698 quy định 3 nội dung là: phương pháp kiểm tra tính hoàn nguyên quặng sắt, phương pháp kiểm tra tính năng bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp trạng thái tĩnh, phương pháp kiểm tra giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên. - Quặng vê viên bao gồm thành phần hóa học, tính năng vật lý và tính năng luyện kim. Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên tham khảo biểu 8-2. Thành phần hóa học dựa theo tiêu chuẩn GB-6703-86 phương pháp phân tích thành phần hóa học quặng sắt. Bảng 8-2: Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên. Phạm vi dao động cho phép. ±0.5 ±1.0. Chỉ số sàng phân (‹5mm）%. Tỷ lệ giãn nở (%). Chỉ số độ hoàn nguyên-RI (%). Cỡ hạt (10÷16m) %. 1 2. S. Chỉ số chống mài mòn (<0.5mm） /%. FeO. Chỉ số trống Quay (ISO）/%. Cấp 1 Cấp 2 Cấp 1 Cấp 2. TFe. Tính năng luyện kim. Độ bền nén /N• Số lẻ‾¹. Chỉ tiêu. Cấp sản phẩm. Độ kiềm R= m(CaO)/m(SiO2). Tên. Tính năng vật lý. Thành phần hóa học W/%. Hạng mục. 0.05 0.08. ≥2000 ≥1500. ≥90 ≥86. 6 9. 5 5. 15 20. ≥65 ≥65. 90 80. ±0.05 ±0.1. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TÍNH NĂNG VẬT LÝ QUẶNG VÊ VIÊN - Để đảm bảo tính thông khí của cột liệu lò cao, yêu cầu nghiêm khắc đối với hàm lượng bột và cường độ liệu lò. Quặng vê viên được cho là lý tưởng đầu tiên của kết cấu liệu lò lò cao, tính năng vật lý được đánh giá là chỉ tiêu quan trọng đầu tiên của chất lượng. Chỉ tiêu kiểm tra tính năng vật lý quặng vê viên gồm: độ bền nén, chỉ số trống quay, chỉ số chống mài mòn và chỉ số sàng phân. 8.3.1.. Độ bền nén - Độ bền nén là biểu thị chỉ tiêu quan trọng cường độ quặng vê viên, thường dùng N/ viên quặng để biểu thị. - Tiêu chuẩn kiểm tra độ bền nén quặng vê viên theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 4700. Cho quặng vê viên vào giữa hai tấm thép nằm ngang, dùng phụ tải ép lên từng. (240) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 239/275. viên quặng, cho đến khi phụ tải lớn nhất làm quặng vê viên bị ép vỡ, giá trị này dựa vào giá trị bình quân số học của tất cả các viên quặng kiểm tra trong một mẻ thử nghiệm. Tham số chủ yếu của phương pháp kiểm tra: áp lực lớn nhất của máy nén áp 104 hoặc lớn hơn một chút; tốc độ tăng áp của pittong (15±5)mm/min; cỡ hạt thử nghiệm 10,0÷12,5mm; mỗi lần máy tự động lấy 60 viên quặng để kiểm tra, và lượng quăng đó có thể tăng lên. Có thể dùng phương pháp dưới đây để tính lượng quặng vê viên mỗi lần lấy: 2σ 2 n=( ) β. - Trong đó: • n-số lượng quặng vê viên mỗi lần thử nghiệm • -chênh lệch tiêu chuẩn số lần dự bị thử nghiệm • ß-độ chính xác yêu cầu(ß =95% chênh lệch tiêu chuẩn tin cậy). - Dùng số học tính trị giá bình quân tính chỉ tiêu độ bền nén, hoặc dùng chênh lệch tiêu chuẩn để biểu thị, đối với quặng ôxy hóa, độ bền nén đạt yêu cầu của quặng vê viên không nhỏ hơn 2000N/1 viên; lò cao nhỏ không nhỏ hơn 15000N/viên. 8.3.2.. Cường độ trống quay - Cường độ trống quay là 1 phần quan trọng đánh giá độ chống va đập của quặng vê viên và khả năng chịu mòn. Hiện nay phương pháp đo của các nước chưa thống nhất, bảng 8-3 liệt ra phương pháp đo cường độ trống quay của một số nước. Trong đó tiêu chuẩn quốc tế ISO 3272:2015 được sử dụng rộng rãi, phương pháp đo của Việt Nam cũng dựa vào quy định tiêu chuẩn quốc tế này. Bảng 8-3: Phương pháp đo cường độ trống quay các nước Tiêu chuẩn Hạng mục Kích thước tang trống/mm. Trống Tấm chặn/mm quay Tốc độ quay (v/min) Số vòng quay/r Mẫu Cỡ hạt quặng vê viên/mm thử Chất lượng/kg Biểu Sàng sau trống/mm thị Chi số trống quay T/% kết Chỉ số chống mài mòn quả Sai số cho phép 2 mẫu. Trung Quốc GB8209-87. Tiêu chuẩn quốc tế ISO 3271:2015. Nhật bản JIS-M3712-77. Liên xô cũ ROCT15137-77. 1000x500. 1000x500. 914x457. 1000x600. 500x50, 2 tấm, 180º 25±1 200 6.3≈40. 500x50, 2 tấm, 180º 25±1 200. 457x50 2 tấm, 180º 25±1 200. 600x50 2 tấm, 180º 25±1 200. 10≈40. >5. 5≈25. 15±0.15 6.3, 0.5 >6.3 <0.5. 15±0.15 6.3,0.5 >6.3 <0.5. 23±0.23 10.5 >10 <5. 15 5,0.5 >5 <0.5. 1.4 0.8. 3.8±0.03T 0.8±0.03T. 6.6, 0.8 6.2. 2.3 2.2. T/%. T/%. - Tiêu chuẩn ISO 3271:2015. (241) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 240/275. • Trống tang quay, làm bằng thép tấm dày ít nhất 5 mm, có đường kính trong. 1.000 mm và chiều dài trong 500 mm. Khoảng cách giữa hai thanh chống bằng thép hình chữ L phẳng 50 mm x cao 50 mm x dày 5 mm và dài 500 mm được gắn cố định theo chiều dọc trong của trống bằng cách hàn, theo cách như vậy để ngăn sự tích tụ của vật liệu giữa cam nâng và trống. Cửa được cấu tạo phù hợp với trống để bề mặt bên trong nhẵn. Trong khi thử nghiệm, cửa phải được đóng chặt và làm kín để tránh mất mẫu. Trống được quay trên trục ngắn kết thúc bằng cách hàn với mặt bích để bề mặt bên trong nhẵn. Phải thay trống khi độ dày bất kỳ chỗ nào của tấm giảm xuống dưới 3 mm. Phải thay thanh chống khi chiều cao giảm xuống dưới 47 mm. • Thiết bị quay trống, có khả năng hoạt động trên một nguồn cung cấp tối thiểu. 1,5 kW để đảm bảo rằng trống đạt tốc độ cao trong một vòng quay, quay ở tốc độ không đổi 25 r/min ± 1 r/min và dừng lại trong một vòng quay. Thiết bị phải được trang bị với một bộ đếm vòng quay và một thiết bị tự động để dừng trống sau số vòng quay đã xác định trước. • Sàng thử nghiệm, phù hợp với ISO 3310-1 và ISO 3310-2 và có lỗ lưới vuông. kích cỡ danh nghĩa như sau: 40,0 mm, 6,30 mm; 0,5 mm. • Dụng cụ cân, cân mẫu thử và các phần mẫu thử với độ chính xác 1g.. - Cách tiến hành thử trống quay: • Lấy ngẫu nhiên một phần mẫu thử đã chuẩn bị cỡ hạt 6,3÷40mm, (15±0,15)kg,. ghi khối lượng (mo) và để vào trống tang quay. Đóng chặt cửa và quay trống ở tốc độ 25 r/min ± 1 r/min trong tổng số 200 vòng quay. Dừng trống và giữ chặt cửa trong ít nhất 2 min trước khi mở, để bụi lắng xuống. Nên sử dụng ma tít hoặc đất sét để làm kín cửa, để tránh mất bụi trong trống. • Trong điều kiện phòng thử nghiệm, đặc điểm phù hợp mẫu thử ít có thể thu. nhỏ độ rộng trống quay (1/2 hoặc 1/5) và dựa theo tỉ lệ giảm bớt lượng nạp liệu(7,5kg hoặc 3kg), có tính so sánh với số liệu đo thu được giống nhau. - Tiến hành sàng • Cẩn thận lấy vật liệu ra khỏi trống và sàng bằng tay trên sàng có kích thước. lỗ 6,30 mm và 0,5 mm. Xác định và ghi lại khối lượng của mỗi phần còn lại trên sàng cỡ lỗ 6,30 mm (m1) và 0,5 mm (m2) chính xác đến 1g. Vật liệu bị mất trong quá trình sàng sẽ được coi là phần các hạt dưới 0,5 mm. • Chênh lệch giữa khối lượng ban đầu của phần mẫu thử và tổng khối lượng của. các phần không được vượt quá 1,0 %. Nếu chênh lệch này vượt quá 1,0 % thì loại bỏ phép thử. • Có thể sử dụng sàng cơ giới tương đương miễn là kết quả thử sơ bộ cho kết. quả tương tự như sàng bằng tay với sai số tuyệt đối cho phép là 2 %. • Chú ý để đảm bảo rằng sàng không bị quá tải. Một cách hiệu quả để đạt được. điều này bao gồm bằng cách sử dụng sàng có cỡ lỗ giữa 6,3 mm và 0,5 mm (ví dụ 2,0 mm hoặc 1,0 mm) và một sàng có cỡ lỗ lớn hơn 6,3 mm (ví dụ như 10,0 mm hoặc 8,0 mm). Điều này sẽ nâng cao hiệu quả sàng bằng cách giảm khối. (242) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 241/275. lượng mẫu còn lại trên sàng 0,5 mm và 6,3 mm. - Kết quả xác định biểu thị như sau: Chỉ số trống quay: T =. m1 m0. × 100. Chỉ số chống mài mòn: A =. m0 −(m1 +m2 ) m0. × 100. - Trong đó: • mo-khối lượng mẫu thử cho vào trống, kg; • m1- khối lượng cỡ hạt +6,3mm sau trống quay , kg; • m2- khối lượng cỡ hạt -6,3÷+0,5mm sau trống quay , kg; • m3- khối lượng cỡ hạt -0,5mm sau trống quay, kg.. Hinh 8-1: Máy thử nghiệm trống quay. 1. Bộ đếm vòng quay; 2. Cửa có tay cầm; 3. Tấm ốp trục; 4. Hai thanh giằng; 5. Hướng quay; 6. Đĩa; ID đường kính trong.. - T,A Lấy chính xác đến 2 số sau dấu phảy, yêu cầu T 90,00%, A6,00%. - Yêu cầu sai số: Lượng mẫu thử cho vào trống m0 và chênh lệch tổng lượng ra phân cấp phân sàng sau trống quay (m1+m2+m3) không lớn ở 1,0%, tức là m0 −(m1 +m3 ) × 100% không lớn hơn 1,0%. trường hợp lượng mẫu thử hỏng lớn m0. hơn 1,0% thì thử nghiệm thất bại. - Mẫu thử đôi: • T=T1-T21.4% ( giá trị tuyệt đối) • T=A1-A20.8% ( giá trị tuyệt đối) 8.3.3.. Chỉ số sàng phân - Phương pháp xác định chỉ số sàng phân: lấy 100 kg mẫu thử, chia thành 5 phần, mỗi phần 20kg, dùng sàng 5x5mm sàng phân, lặp lại sàng tay 10 lần, lượng A. (243) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 242/275. ra trên sàng ước lượng lớn hơn 5mm, dùng số phần trăm khối lượng mẫu thử nhỏ hơn 5mm làm chỉ số sàng phân (%). Chỉ số sàng =. 100 − A × 100 100. - Chỉ số phân sàng quặng vê viên yêu cầu không lớn hơn 5%. XÁC ĐỊNH TÍNH NĂNG LUYỆN KIM QUẶNG VÊ VIÊN. - Theo sự phát triển kĩ thuật luyện gang, không những yêu cầu cường độ trạng thái nguội tốt của quặng vê viên mà còn yêu cầu có đủ tính năng trạng thái nóng, vì thế ngoài tiến hành kiểm tra thông thường tính năng vật lý và thành phần hóa học còn phải tiến hành kiểm tra tính năng trạng thái nóng của quặng vê viên. Nội dung kiểm tra chủ yếu bao gồm: tính hoàn nguyên, tính năng bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp, tính giãn nở hoàn nguyên, đặc tính mềm chảy nhiệt độ cao…. 8.4.1.. Xác định tính hoàn nguyên quặng vê viên - Tính hoàn nguyên được mô phỏng theo điều kiện liệu lò từ phần trên lò cao đi vào vùng nhiệt cao, mức đo lường mức độ khó dễ của khí tính hoàn loại bỏ ôxy kết hợp trong sắt từ quặng vê viên, là chỉ tiêu đánh giá chất lượng quan trọng tính năng luyện kim của quặng vê viên. - Tiêu chuẩn kiểm tra tính hoàn nguyên quặng vê viên (GB13214-91) là một phương pháp xác định cân trọng lượng độ hoàn nguyên. Cố định phạm vi mẫu hạt nhất định trong sàng, dùng thể khí hoàn nguyên thành phần cấu tạo từ CO và N2, dưới nhiệt độ 900oC, hoàn nguyên đẳng nhiệt, dùng trạng thái sắt hóa trị 3 để làm tiêu chuẩn cơ bản, giả thuyết sắt của quặng sắt tồn tại toàn bộ hình thức Fe2O3, ôxy trong Fe2O3 tính thành 100%, dùng lượng ôxy mất đi của 180min hoàn nguyên để tính độ hoàn nguyên quặng thép(RI), và so sánh vận tốc hoàn nguyên nguyên tử O/Fe=0.9 để biểu thị.. a. Thiết bị kiểm nghiệm tính hoàn nguyên 7. 8. 6 5. 9. 4. 3. 2. 10. 1 11 N2 CO2. (244) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 243/275. Hình 8-2: Tiết bị kiểm nghiệm tính hoàn nguyên quặng sắt.. 1-máy phát sinh CO; 2, 5 máy lọc thể khí; 3-bình phối khí;4-công tắc chữ T; 6- máy đo lưu lượng; 7-cân tiểu ly ước lượng; 8-máy phản ứng; 9-lò gia nhiệt; 10-mẫu thử; 11máy khống chế nhiệt độ.. Hình 8-3: Thiết bị xác định tính hoàn nguyên quặng theo Tiêu chuẩn ISO 4696-1: 2015. 1- Ống hoàn nguyên, 2- Tấm đục lỗ, 3- Khí đầu vào, 4- Nắp, 5- Cửa thoát khí, 6- Cặp nhiệt điện để đo sự giảm nhiệt độ, 7- Lớp bóng sứ, 8- Phần lò thử nghiệm, 9- Lò nung bằng điện, 10- Cặp nhiệt điện để điều chỉnh nhiệt độ của hệ thống lò nung khí gas, 11Bình khí, 12- Điều chỉnh khí, 13- Mạch điều chỉnh trộn.. - Hình 8-2 thể hiện, 4 bộ phận cấu tạo chủ yếu là: thiết bị chế tạo thể khí hoàn nguyên, ống phản ứng hoàn nguyên, lò gia nhiệt và cân tiểu ly ước lượng. Thể khí hoàn nguyên dựa theo yêu cầu thử nghiệm phối phí trong bình phối khí, nếu không có bình đựng thể khí CO, có thể dùng axit HCOOH hoặc phương pháp chuyển đổi cacbon nhiệt độ cao(1100oC) để lấy thể khí CO, ống cảm ứng gác trong lò gia nhiệt, lò gia nhiệt phải bảo đảm nhiệt độ cao 900oC khu nhiệt độ ổn định độ dài (độ cao) không nhỏ hơn 200mm, ống cảm ứng là ống hai lớp chịu nhiệt không bong vỏ (hình 8-3), mẫu thử nghiệm trong ống phản ứng, thu được lượng O bị mất của quá trình hoàn nguyên thông qua ước lượng cân tiểu ly điện tử ( lượng cảm ứng 1g). b. Điều kiện thử nghiệm. Điều kiện thử nghiệm xem biểu 8-4. Bảng 8-4: Tham số liên quan phương pháp kiểm định tính hoàn nguyên của một số nước. Mẫu Thử. Hạng mục. Tiêu chuẩn quốc tế ISO4695. Tiêu chuẩn quốc tế ISO7215. Tiêu chuẩn Trung Quốc GB13241. Thiết bị. ống cảm ứng hai lớp Фtrong 75. ống cảm ứng 1 lớp Фtrong 75. ống cảm ứng hai lớp Фtrong 75. 500±1 10.012.5. 500±1 10.012.5. 500±1 10.012.5. Khối lượng/g Cỡ hạt quặng vê. Nhật bản JISM871 3 ống cảm ứng 1 lớp Фtrong 75 500±1 12.0±1. Tây Đức V.D.E ống cảm ứng hai lớp Фtrong 75 500±1 10.012.5. (245) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang. Thể khí hoàn nguyê n. viên/mm Thành phần,Ф(CO)/% Ф(N2)/%. Thời gian hoàn nguyên/min. 244/275. 40.0±0.5. 30.0±0.5. 30.0±0.5. 30.0±1.0. 40.0±0.5. 60.0±0.5. 70.0±0.5. 70.0±0.5. 70.0±1.0. 60.0±0.5. 50. 15. 15. 15. 50. 950±10 Khi độ hoàn nguyên 60% lớn nhất 240min. 900±10. 900±10. 900±10. 180. 180. 180. 950±10 Khi độ hoàn nguyên 60% lớn nhất 240min. Lưu lượng (trạng thái tiêu chuẩn)/L•min-1. Nhiệt độ hoàn nguyên/oC. Trang. Rt. Phương pháp biểu thị tính hoàn nguyên. 1.lượng ôxy mất- đồ thị thời gian Rt dR. 2. (. dt. ) 40. 0,11W1 0,43W2 . ml − mt Wo − W1 + = m [0,43(TFe) o × 0,43W2 Wo . − 0,112W(FeO)] × 104 % × 100] × 100% R. =[. RVI = (. Giống ISO7215. Giống ISO4695. dR ) dt 40. c. Biểu thị kết quả thử nghiệm - Tính độ hoàn nguyên • Dùng công thức sau biểu thị, tính độ hoàn nguyên Rt sau thời gian t, khi tính. RI, t là 3h, dùng trạng thái sắt hóa trị 3 làm tiêu chuẩn, dùng % khối lượng. Rt = [. 0,11W1 ml − mt + × 100] × 100% 0,43W2 mo × 0,43W2. • Trong đó:. ▪ Rt-độ hoàn nguyên trong thời gian hoàn nguyên t, %; ▪ mo-khối lượng mẫu thử, g; ▪ m1-khối lượng mẫu thử trước khi bắt đầu hoàn nguyên, g; ▪ mt-khối lượng mẫu thử sau hoàn nguyên t, g ▪ W1-hàm lượng FeO trong mẫu thử trước hoàn nguyên, %; W2-hàm lượng tổng sắt mẫu thử trước thử nghiệm, % ▪ 0.11- hệ số chuyển đổi lượng ôxy tương ứng cần thiết, sắt FeO ôxy hóa thành Fe2O3 ; ▪ 0.43-hệ số chuyển đổi bao gồm lượng ôxy, khi TFe ôxy hóa hoàn toàn thành Fe2O3. • Hình đồ thị hoàn nguyên, độ hoàn nguyên Rt(%) đối với thời gian hoàn nguyên. t (min). - Tính vận tốc hoàn nguyên. • Từ đồ thị độ hoàn nguyên đọc ra thời gian hoàn nguyên tương ứng khi độ hoàn. nguyên khi đạt đến 30% và 60%. Tốc độ hoàn nguyên RVI, dùng vận tốc hoàn nguyên của tỉ lệ nguyên tử O/Fe là 0,9( khi độ hoàn nguyên tương đương với 40%), dùng cách tính sau.. (246) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. RVI =. Trang. 245/275. dR t O 33,6 ( )= dt Fe t 60 − t 30. • Trong đó:. ▪ t30 -thời gian khi độ hoàn nguyên đạt đến 30%, min; ▪ t60 - thời gian khi độ hoàn nguyên đạt đến 60%, min; ▪ 33.6-hằng số • Trong một số trường hợp, độ hoàn nguyên thử ngiệm không đạt đến 60%, lúc. đó dùng cách tính sau để tính độ hoàn nguyên thấp hơn. RVI =. dR t O k ( )= dt Fe t y − t 30. • Trong đó:. ▪ ty- thời gian khi độ hoàn nguyên đạt đến y, min; ▪ k-hằng số quyết định bởi y Khi y=50%, k=20.2 Khi y=55%, k=26.5 • Quy định tiêu chuẩn quốc gia GB13241, dùng chỉ số độ hoàn nguyên (RI). 180min làm chỉ số đánh giá, vận tốc hoàn nguyên (RVI) làm chỉ số tham khảo. • Cho phép sai số chỉ số độ hoàn nguyên (RI), đối những mẫu thử đồng cấp giá. trị chênh lệch tuyệt đối của kết quả thử nghiệm thì quặng vê viên nhỏ hơn 3%. Nếu giá trị chênh lệch kết quả thử nghiệm không nằm trong phạm vi nói trên, thì dựa vào trình tự quy định của phụ lục phương pháp tiêu chuẩn GB13214 để thử nghiệm lại. 8.4.2.. Xác định tính năng bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp quặng vê viên. - Cho quặng vê viên vào phía trên thân lò lò cao ở 500÷600oC, do tác động cơ học và phát sinh thay đổi tinh thể quá trình hoàn nguyên Fe2O3 Fe3O4 FeO, tạo ra bột quặng vê viên, ảnh hưởng trực tiếp tới thuận hành liệu lò và phân bố luồng khí trong lò. - Có 2 phương pháp kiểm tra tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp là trạng thái động và trạng thái tĩnh.. (247) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Hình 8-4: Ống cảm ứng vách đơn. Trang. 246/275. Hình 8-5: Ống cảm ứng trạng thái động 1- Trống quay; 2- Vòng kín khí đi vào; 3- Máy ly hợp; 4- Bộ phận dẫn động; 5- Lò điện; 6- Trục dây chuyển động ngang; 7- Đường ray dẫn.. a. Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn quốc gia GB13242 ( ở trạng thái tĩnh). - Phương pháp này theo tiêu chuẩn quốc tế ISO4696 (phương pháp sử dụng trống quay lạnh sau hoàn nguyên trạng thái tĩnh - thử nghiệm bột quặng sắt nhiệt độ thấp). Lấy mẫu thử phạm vi cỡ hạt nhất định, trong sàng cố định (500oC) dùng hoàn nguyên đẳng nhiệt thể khí (60min) có thành phần cấu tạo CO, CO2 và N2, sau khi qua làm mát dùng trống quay (Ф130mm X 200mm) quay 10min, lấy mẫu thử trong trống quay ra, dùng sàng lỗ vuông 6,3mm; 3,15mm; 0,5mm sàng phân. Dùng chỉ số bột hoàn nguyên biểu hiện mức độ bột quặng thép. - Thiết bị thử nghiệm. Thiết bị thử nghiệm lần này gồm 2 bộ phận: lắp ráp hoàn nguyên và trống quay. Lắp rắp hoàn nguyên giống GB13241, trống quay là bình chứa chất bằng thép dài 200mm, đường kính trong Ф130mm, trong trống có 2 tấm bản nâng (200mmX20mm X 2mm ) bố trí đối xứng viền trục, vận tốc trống quay 30r/min. Hình 8-5 do đại học công nghiệp Nam Trung nghiên cứu chế tạo phương pháp cùng lúc sử dụng 2 trống quay trạng thái động và trạng thái tĩnh. - Điều kiện thử nghiệm xem biểu 8-5. Bảng 8-5: Phương pháp xác định tỉ lệ bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp. Tiêu Tiêu chuẩn chuẩn Hạng mục quốc tế ISO quốc tế 4696 ISO 4697 Ống vách đôi Ống cảm ứng hoàn Фtrong75 Thiết bị nguyên/mm Ф130 X Ф130 X 200 200 Trống quay:kích. Trung Quốc GB13242. Nhật Bản JIS-M8714. Mĩ ASTME1072. Ống vách Ống vách Ống vách đôiФtrong75 đôiФtrong75 đôiФtrong75 Ф130 X 200. Ф130 X 200. Ф130 X 200. (248) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. thước/mm. Trang. 30. 10. 30. 30. 30. 500. 500. 500. 500. 500. 10.012.5. 10.012.5. 10.012.5. 12±1. 9.512.5. 20/20/60. 20/20/60. 20/20/60. 26/14/60. 247/275. Vận tốc quay/r•min1. Số lượng/g Cỡ hạt quặng vê viên/mm Thành phần cấu tạo(so sánh phân số Thể khí thể tích), hoàn CO/CO2/N2 nguyên Lưu lượng(trạng thái tiêu -1 chuẩn)/L•min Nhiệt độ hoàn nguyên/oC Thời gian hoàn nguyên/min Thời gian trống quay/min Mẫu thử. 30/0/70 20. 20. 15. 20 hoặc 15. 500±10 60 10. 500±10. 500±10 60 10. 550 hoặc 500 30 30. 60. RDI+3.15 Chỉ tiêu đánh giá. RDI+6.3 Biểu thị kết quả RDI+3.15. Giống ISO4696. RDI+6.3. LTB+6.3. RDI-3.0. RDI-05 RDI-0.5 Chỉ tiêu tham khảo. RDI-0.5. 500±10 60 10. LTB+3.15 LTB-0.5. - Biểu thị kết quả thử nghiệm. Chỉ số bột hoàn nguyên (RDI) biểu thị mức độ bột quặng vê viên sau hoàn nguyên thông qua trống quay. Dùng phân số khối lượng sàng phân đạt được sau trống quay lớn hơn 6.3mm, lớn hơn 3.15mm và nhỏ hơn 0.5mm để phân biệt, dùng công thức tính sau: RDY+6,3 = RDY+3,15 = RDY−0,5 =. mD1 × 100% mD0. mD1 + mD2 × 100% mD0. mD0 − (mD1 + mD2 + mD3 ) × 100% mD0. • Trong đó:. ▪ mDo –khối lượng mẫu thử trước trống quay sau hoàn nguyên, g; ▪ mD1-khối lượng sau trống quay lớn hơn 6.3mm, g; ▪ mD2-khối lượng sau trống quay 3,15÷6,3mm,g; ▪ mD3-khối lượng sau trống quay 0,5÷3,15mm, g. - Quy định này dùng lượng ra của cỡ hạt RDI+3.15 lớn hơn 3,15mm làm chỉ tiêu đánh giá bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp, RDI+6.3 và RDI-0.5 làm chỉ tiêu tham khảo. - Biểu 8-5 đưa ra các nước có liên quan tới phương pháp biểu thị kết quả và tham số thử nghiệm thiết bị thử nghiệm đo bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp, so sánh. (249) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 248/275. tiêu chuẩn quốc tế ISO 4696 với tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc GB13242, tiêu chuẩn Trung Quốc chỉ có lưu lượng thể khí hoàn nguyên từ 20NL/ min đổi thành 15NL/min, những tham số khác hoàn toàn tương đồng. Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản JIS-M8714 sử dụng ống hoàn nguyên vách đơn, ở (500±10)oC hoàn nguyên nhiệt độ ổn định 30min, dùng phân số khối lượng cỡ hạt nhỏ hơn 3mm biểu thị (RDI-3.0). b. Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn quốc tế ISO 4697 ( ở trạng thái động). - Phương pháp thử nghiệm này lấy mẫu thử trực tiếp cho vào trong trống quay, khi nhiệt độ tăng đồng thời cho thể khí có tính bảo vệ vào ( ví dụ N2), vận tốc trống quay 10r/min, khi nhiệt độ tăng đến 500oC, thì dùng thể khí tính hoàn nguyên (CO/CO2/N2=20/20/60), hoàn nguyên nhiệt độ ổn định 60min, lấy mẫu thử ra sau khi làm mát, dùng sàng lỗ vuông 6.3mm, 3.15mm, 0.5mm để phân cấp, xác định lượng ra của các cỡ hạt. Kết quả thử nghiệm biểu thị giống tiêu chuẩn ISO 4696. - Kết quả thử nghiệm chứng tỏ, trạng thái động và trạng thái tĩnh đều có thể dùng để đánh giá tính năng bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp quặng sắt, hơn nữa kết quả đo của 2 phương pháp còn tồn tại quan hệ tuyến tính tốt. - So sánh trạng thái động và trạng thái tĩnh có những ưu điểm sau: • Sử dụng cùng một lắp ráp có thể xác định hoàn nguyên trạng thái tĩnh và tính. hoàn nguyên, luồng khí phân bố đồng đều, điểm đo nhiệt càng giống nhiệt độ thực tế của mẫu thử, sai số nhỏ. • Trong nhiệt độ bình thường tiến hành thử nghiệm trống quay, tính bịt kín tốt,. thao tác thuận lợi, kết quả thử nghiệm ổn định. - Vì thế đại đa số quốc gia sử dụng hoàn nguyên trạng thái tĩnh sau đó sử dụng phương pháp trống quay lạnh (viết tắt phương pháp trạng thái tĩnh) đánh giá tính năng bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp. 8.4.3.. Xác định tỉ lệ giãn nở tự do tương đối quặng vê viên. - Trong quá trình hoàn nguyên quặng vê viên, do phát sinh chuyển biến mạng tinh thể khi Fe2O3Fe3O4, và có thể xuất hiện sợi tinh thể hoàn nguyên wustite, làm giãn nở thể tích quặng vê viên. Nếu quăng vê viên xuất hiện giãn nở bất thường sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình hoàn nguyên và thuận hành liệu lò, trước mắt chỉ số giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên đã được làm chỉ tiêu đánh giá quan trọng chất lượng quặng vê viên. - Có rất nhiều phương pháp xác định tính năng giãn nở quặng vê viên biểu hiện tỉ lệ giãn nở tự do tương đối, nhưng dù bất cứ phương pháp xác định nào cũng phải có đầy đủ những yêu cầu sau: • Mẫu thử trong quá trình hoàn nguyên cần nằm ở trạng thái giãn nở tự do, • Ở nhiệt độ 900÷1000oc hoàn nguyên đến wustite, để hoàn nguyên thành sắt. kim loại; • Bảo đảm trong điều kiện bịt kín, thể khí hoàn nguyên và mẫu thử quặng vê viên. (250) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 249/275. phản ứng đầy đủ; • Có thể thay có thể thay đổi tổng thể tích quặng vê viên trước và sau phản ứng. hoàn nguyên. - Biểu 8-6, phương pháp xác định tỉ lệ giãn nở tự do quặng vê viên một số nước trên thế giới. - Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn quốc gia GB13240 định ra phỏng theo tiêu chuẩn quốc tế ISO4689. Lấy quặng vê viên quặng sắt cỡ hạt nhất định 10,0÷12,5mm, dưới 900oC hoàn nguyên đẳng nhiệt, phát sinh thay đổi thể tích quặng vê viên, xác định giá trị tương đối thay đổi thể tích quặng vê viên trước, sau hoàn nguyên, dùng phân số thể tích biểu thị. Có hai phương thức các định là thử nghiệm hoàn nguyên quặng vê viên và xác định thể tích quặng vê viên. a. Thử nghiệm hoàn nguyên quặng vê viên. - Dùng GB13241 lắp đặt thống nhất xác định tính hoàn nguyên, đồng thời bảo đảm quặng vê viên quá trình hoàn nguyên thuộc trạng thái tự do, bình chứa mẫu thử chế tạo bởi tấm thép không gỉ chia ống trong thành 3 tầng. Lấy 18 viên quặng không bị nứt vỡ 10,0÷12,5mm, mỗi tầng 6 viên để tự do trong bình chứa ( xem hình 8-5). Bảng 8-6: Phương pháp xác định tỉ lệ giãn nở tự do tương đối quặng vê viên Hạng mục. Lắp ráp. Cỡ hạt quặng vê viên/m Số lượng quặng vê viên/ viên Thể Tp cấu tạo(so khí sánh phân số hoàn thể tích), lưu nguyên ,lượng (trạng thái tiêu chuẩn) CO/N2 /L• min-1 Nhiệt độ hoàn nguyên/oC Thời gian hoàn nguyên/min Phương pháp xác định thể tích quặng vê viên Mẫu thử. Biểu thị kết quả thử nghiệm. Thụy Điển LKAB pháp Ống phản ứng lò ra nhiệt dạng đứngФtrong 75X640 bình chứa 3 tầng 10.012.5. Tây Đức lussion Ống phản ứng Ф60X650. Tiêu chuẩn quốc tế SIO4698 Ống phản ứng lò ra nhiệt dạng đứngФtrong 75X800 Bình chứa 3 tầng 10.012.5. Trung Quốc GB13240 Ống phản ứng lò ra nhiệt dạng đứngФtrong 75X800 Bình chứa 3 tầng 10.012.5. Nhật Bản JIS-M8715 Ống phản ứng lò ra nhiệt dạng nằm Ф30X360 Thạch anh đỏ 760X20X5 5. 3X6. 3X6. 2X3. 3X6 hoặc 60g. 30/70. 30/70. 30/70. 40/60. 40/60. 15. 15. 5. 20. 15. 900±10 60. 900±10 60. 900±10 60. 1000±5 15,40,70,120. 900,950,1000 15,30,45,60,90. Phương pháp OKG Phương pháp loại bỏ thủy ngân Tỉ lệ giãn nở hoàn nguyên/% V −V Sw = 1V 0 ×. Phương pháp OKG Phương pháp loại bỏ nước Tỉ lệ giãn nở hoàn nguyên/% Sw V1 − V0 = × 100% V0. Phương pháp loại bỏ thủy ngân. Phương pháp loại bỏ thủy ngân. Phương pháp đường kính. Sw. Sw. Sw. 0. 100%. 10.012.0 60g. (251) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 250/275. Hình 8-6: Thiết bị kiểm tra tỉ lệ giãn nở hoàn nguyên. 1- Cửa vào thể khí; 2-Ống trong ống cảm ứng; 3-Ống ngoài ống cảm ứng; 4-Cửa ra thể khí; 5-Can nhiệt; 6-Giá đỡ; 7-Mẫu thử nghiệm; 8-Thiết kế đặt trên sàn cẩu lồng thép; 9Thiết kế đặt trên sàn của giá đỡ.. - Điều kiện thử nghiệm xem hình 8-5. Sau khi kết thúc hoàn nguyên, dùng N2 làm mát quặng vê viên ở nhiệt độ dưới 100oC, lấy quặng vê viên hoàn nguyên từ trong ống phản ứng ra để xác định thể tích quặng vê viên. b. Xác định thể tích quặng vê viên hoàn nguyên. - Phương pháp thường dùng là: phương pháp OKG, phương pháp loại bỏ thủy ngân, và phương pháp loại bỏ nước. - Phương pháp OKG. • Trước tiên trên bề mặt quặng vê viên tạo thành một lớp màng mỏng dung dịch. natri cacbonat, sau khi dùng Kenosene ổn định lớp màng mỏng này, sau đó đo lượng chất của quặng vê viên trong không khí và trong nước, tính thể tích quặng vê viên. • Trình tự tiến hành của phương pháp xác định này dựa theo hình 8-7 a, b, c.. ▪ Cho quặng vê viên đặt trong lồng treo vào dung dich nước Natri cacbonat ngâm 30min, sau đó dùng bọt nhựa xốp hút vật còn sót lại dính trên bế mặt quăng vê viên để lấy quặng vê viên;. (252) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 251/275. Hình 8-7: Trình tự thao tác phương pháp OKG. 1- Dung dịch nước Na axit dầu; 2- Dầu hỏa; 3- Nước; 4- Cân tiểu ly; 5- Quả đối trọng; 6- Dây câu; 7- Lồng treo; 8 – Quặng vê viên; 9- Giá đỡ; 10- Cốc chịu nhiệt.. ▪ Cho quặng vê viên đã hình thành lớp màng mỏng Natri cacbonat vào trong lồng treo, ngâm trong kenosene 10s, nhằm ổn định lớp màng mỏng natri cacbonat. Lấy quặng vê viên từ trong kenosene ra, cùng phương pháp đó loại bỏ dầu sót lại trên bề mặt quặng vê viên; ▪ Sau khi sử lý mẫu thử quặng vê viên qua Natri cacbonat và kenosene , cân khối lượng mẫu thử trong nước m1. • Lấy mẫu thử quặng vê viên từ trong nước ra, dùng cùng phương pháp để loại. bỏ nước sót lại trên bề mặt , cân khối lượng quặng vê viên trong không khí m2, lồng treo m3. Dùng công thức sau đo thể tích quặng vê viên V: V=. m2 − (m1 − m3 ) × 100% ρ. ▪ Trong đó: ▫ V-thể tích mẫu thử quặng vê viên,cm3; ▫ m1-khối lượng mẫu thử quặng vê viên trong nước và lồng treo, g; ▫ m2-khối lượng mẫu thử quặng vê viên trong không khí,g; ▫ m3-khối lượng lồng treo trong nước,g; ▫ - mật độ đo nhiệt độ nước xuống, g/cm3 • Phương pháp OKG độ đo chính xác cao, nhưng thao tác tương đối phức tạp.. - Phương pháp ngâm nước. • Lấy mẫu thử quặng vê viên trực tiếp ngâm trong nước 20min, sau đó đo khối. lượng mẫu thử quặng vê viên m1. Lấy mẫu thử quặng vê viên từ nước ra rồi dùng máy hút để loại bỏ nước tồn lại trên bề mặt, sau đó đo khối lượng mẫu thử quặng vê viên trong không khí m2. Dùng công thức sau tính thể tích quặng vê viên V.. (253) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. V=. Trang. 252/275. m2 − m1 ρ. • Trong đó:. ▪ V-Thể tích mẫu thử quặng vê viên, cm3; ▪ m1-khối lượng mẫu thử quặng vê viên trong nước, g; ▪ m2-khối lượng mẫu thử quặng vê viên trong không khí sau khi ngâm nước, g; ▪ - mật độ đo nhiệt độ nước xuống, g/cm3 - Phương pháp loại thủy ngân. • Phương pháp loại thủy ngân có phương pháp dung tích và phương pháp trọng. lượng. Phương pháp dung tích là loại bỏ những thủy ngân có thể tích tương đồng của mẫu thử quặng vê viên. Phương pháp trọng lượng là dùng lực nổi lớn nhỏ thu được trong thủy ngân của mẫu thử quặng vê viên để tính thể tích quặng vê viên. Thực tiễn chứng minh, phương pháp loại bỏ thủy ngân và phương pháp ngâm nước cho kết quả đo tương đương, nhưng đối với quặng vê viên có vết nứt, do thủy ngân ngấm vào ảnh hưởng tới tính chính xác, hơn nữa thủy ngân có hại cho con người nên phương pháp loại bỏ thủy ngân dần dần dần bị đào thải. 8.4.4.. Xác định tính tan chảy- mềm hóa hoàn nguyên quăng vê viên. - Vị trí và sự hình thành vùng chảy mềm trong lò cao, đều ảnh hưởng rõ ràng đối với quá trình hoàn nguyên và phân bố thể khí trong lò, vì thế rất nhiều quốc gia đã tiến hành rộng rãi đi sâu nghiên cứu tính năng chảy mềm quặng sắt. Lần lượt xuất hiện các phương pháp xác định tính chảy mềm. Nhưng cho đến bây giờ vẫn chưa có tiêu chuẩn thống nhất, đối với chỉ tiêu đánh giá tính chảy mềm cũng không hoàn toàn tương đồng. Thông thường dùng nhiệt độ mềm hóa và khu mềm hóa, tính thông khí vùng chảy mềm, tính trạng vật nhỏ dọt chảy mềm làm chỉ tiêu đánh giá. Dưới đây giới thiệu 2 phương pháp xác định.. a. Xác định tính thông khí –mềm hóa tải trọng. - Phương pháp thử nghiệm lần này phỏng theo vùng mềm chảy nhiệt độ cao trong lò, dưới vùng khí hoàn nguyên và trọng tải nhất định, dựa theo quy định tăng nhiệt nhất định, nhiệt độ mềm hóa khởi đầu biểu thị giá trị thu nhỏ nào đó trong quá trình tăng nhiệt mẫu thử, kết thúc vùng mềm hóa và nhiệt độ, dùng thay đổi chênh áp tầng liệu thông qua thể khí ,biểu thị ảnh hưởng tính thông khí đối với vùng tan chảy. - Biểu 8-7 Đưa ra phương pháp biểu thị kết quả và tham số thử nghiệm, lắp đặt xác định tính chảy mềm của các nước. Những phương pháp này có chung đặc điểm là: đặt mẫu thử trong nồi quặng than chì vùng lỗ dưới đáy, dưới điều kiện tải trọng quy định, tăng nhiệt tronò dựa theo trình tự nhất định hoặc tăng nhiệt, đồng thời từ phần dưới đưa thể khí hoàn nguyên vào đến trạng thái nhỏ giọt tan chảy và mền hóa. Nhiệt độ thử nghiệm cao nhất có thể đạt đến 1600oC, cho đến. (254) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 253/275. khi nóng chảy kết thúc. Xác định nhiệt độ thử nghiệm và tỉ lệ co H, tổn thất áp lực của vùng mềm chảy p, sự liên quan độ hoàn nguyên R, xác định nhiệt độ vùng nhỏ giọt và vật thu nhỏ giọt tiến hành phân tích kết hợp kim loại và thành phần hóa học. Bảng 8-7: Một số phương pháp xác định đặc tính nóng chảy và mềm hóa tải trọng quặng sắt . Hạng mục. Tiêu chuẩn quốc tế ISO/DP7992. Trung Quốc Viện nghiên cứu gang thép mã Cương. Bình chứa mẫu thử/mm. Ф125 ống lò giai nhiệt. Nồi quặng than chì lỗ Ф 48. Dự không hoàn nguyên 1200 10.012.5 1000oc giữ nhiệt 30min >1000oc 3oc/min. Dự độ hoàn nguyên 60% 130 1015 1000oc giữ nhiệt 30min >1000oc 3oc/min. Mẫu. Dự sử lý. Thử. Khối lượng/g Cỡ hạt/mm. Tăng nhiệt. Quy định tăng nhiệt. Nhiệt độ cao nhất/oc TP cấu tạo(so sánh phân số thể Thể khí tích)CO/N2 hoàn Lưu lượng nguyên (trạng thái tiêu chuẩn)/ L/min Trọng lượng/Pa Hạng mục xác định Tiêu chuẩn đánh giá. 1100. 1600. Nhật Bản Viện nghiên cứu chế tạo gang théo kobe Nồi quặng than chì lỗ Ф 75 Dự không hoàn nguyên 500 10.012.5 1000oc giữ nhiệt 60min >1000oc 6oc/min. Nguyên Tây Đức Đại học A Hưởng. Hiệp hội gang thép Anh Quốc. Nồi quặng than chì lỗ Ф 60. Nồi quặng than chì lỗ Ф 90. Dự không hoàn nguyên 400 715. Dự độ hoàn nguyên 60% Cao liệu 700mm 10.012.5. 900oc giữ nhiệt >900oc 4oc/min. 950oc giữ nhiệt >950oc 3oc/min. 1500. 1600. 1350. 40/60. 30/70. 30/70. 30/70. 40/60. 85. 1,4,6. 20. 30. 60. 490X102 H,p,T Khi R=80%p Khi R=80%H. (490980)X102 H,p,T T1%•4%•10%•40% Ts, Tm, T. 490X102 H,p,T T100% Ts, Tm, T. (5881078)X102 H,p,T Ts, Tm, T. 490X102 H,p,T p-T đồ thị Ts, Tm, T. - Chú ý:T10%•40%-nhiệt độ khi tỉ lệ thu nhỏ 10%, 40% ; Ts, Tm-nhiệt độ tăng chênh áp độ ngột và nhiệt độ bắt đầu rơi chảy; T khu chảy mềm; p chênh áp; Hlượng biến dạng; R-độ hoàn nguyên. - Hình 8-8 Sơ lược hình lắp đặt thử nghiệm nóng chảy –mềm hóa tải trọng. Thành phần cấu tạo lắp đặt chủ yếu như sau: • Ống cảm ứng là ống thuần cao Al2O3, nồi quặng than chì là bình chứa mẫu. thử, đáy ống cảm ứng có lỗ nhỏ, khối lượng mẫu thử quyết định kích thước nồi quặng, từ Ф48mm đến Ф120mm, giới thiệu kích thước Ф70mm. Độ cao lắp liệu 70mm. • Lò gia nhiệt sử dụng nguyên liệu phát nhiệt nhiệt độ cao silic cacbua hoặc. molybdenum silicide, sử dụng khống chế tự động trình tự tăng nhiệt, yêu cầu nhiệt độ tăng nhiệt cao nhất có thể đạt đến 1600o. • Phần trên không có dụng cụ ghi bộ cảm biến trọng tải và bộ trọng tải. • Phần đáy không thùng thu mẫu, dùng vật thu nóng chảy. • Thiết bị máy ghi tự động gồm: tổn thất áp lực khi tầng liệu qua thể khí và tỉ lệ. co, nhiệt độ.. (255) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 254/275. - So sánh có tính đại diện là nghiên cứu lắp đặt xác định tính thông khí –trọng tải hoàn nguyên nhiệt độ cao của O.Burghardt –viện nghiên cứu ou tefu food forest của Đức (hình 9-9) . Thành phần cấu tạo lắp rắp là: lò gia nhiệt, bộ tải trọng, ống cảm ứng và chênh áp tầng liệu, máy ghi lại tỉ lệ co tầng liệu. Dùng ống cảm ứng vùng lỗ Ф125mm để lắp đặt, mẫu thử đặt ở giữa 2 tầng nhôm ôxy trên tấm bản lỗ, tải trọng thông qua pittong thể khí truyền cho mẫu thử, sau khi qua ống vách đôi dự nhiệt, thể khí hoàn nguyên đi vào tầng liệu từ phần dưới tấm lỗ. Ống cảm ứng treo trên cân tiểu li, từ cân tiểu li có thể đọc được ước lượng thay đổi khối lượng trong quá trình hoàn nguyên. - Điều kiện xác định: 1200g mẫu thử, 10,0÷12,5 mm cỡ hạt, CO/N2 40/60 thể khí hoàn nguyên, 85BNL/min lưu lượng, 5N/cm2 tải trọng, nhiệt độ hoàn nguyên đẳng nhiệt 1050oC( 1100oC). - Phương pháp biểu thị kết quả thử nghiệm: dùng tỉ lệ co khi độ hoàn nguyên 80% và chênh áp làm tiêu chuẩn đánh giá tính mềm chảy, 𝒅𝑹. b. Dùng ( ). 𝒅𝒕 𝟒𝟎. làm tiêu chuẩn đánh giá tính hoàn nguyên.. Hình 8-8: Thiết bị xác định tính chảy mềm của quặng vê viên. - Thử nghiệm lần này tốt do phỏng theo sản xuất lò cao, đã được tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế chỉnh sửa, năm 1984, định ra ISO /DP 7992 dự án thực hành phương pháp kiểm tra tính mềm hóa-hoàn nguyên tải trọng quặng vê viên, lưu lượng (trạng thái tiêu chuẩn 85L/min), nhiệt độ (1050±5)oC. c. Xác định đặc tính mềm chảy- mềm hóa tải trọng - Khi liệu lò từ vùng mềm hóa vào trạng thái nóng chảy, nhiệt độ thử nghiệm chỉ là 1050oC (hoặc 1100oC), đã không thể phản ánh chính xác đặc tính liệu lò phần dưới lò cao. Yêu cầu dưới nhiệt độ cao hơn (1500÷1600oC), tập hợp xác định đặc tính tan chảy và đặc tính nóng chảy để xem xét. Thông thường dùng lượng thay đổi hình vật liệu trong quá trình tan chảy, thay đổi chênh áp thể khí, nhiệt độ chảy để biểu thị đặc tính tan chảy.. (256) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 255/275. 9. LỌC BỤI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG - Dựa theo sự phát triển không ngừng của công nghiệp gang thép và sự tiến bộ về kĩ thuật luyện gang lò cao, kĩ thuật vê viên quặng sắt bằng liệu tinh chất lượng tốt cung cấp cho lò cao đang trên đà phát triển nhanh. Dựa vào thống kê không hoàn toàn, số nhà máy quặng vê viên quặng sắt Trung Quốc có 10 nhà máy, bao gồm nhà máy quặng vê viên lò đứng, máy tải dạng xích- nhà máy quặng vê viên lò quay và nhà máy quặng vê viên máy dạng tải, hằng năm lượng quặng vê viên sản xuất ra đạt hơn 1200 vạn tấn, trong đó khoảng 60% là do nhà máy quặng vê viên dạng đứng sản xuất. - Thông thường nhà máy quặng vê viện quặng sắt được cấu tạo bởi hệ thống nguyên liệu dự bị, phối liệu, trộn đều, chế tạo quặng, nung, và làm mát thành phẩm. Trong quá trình sản xuất quặng vê viên khói bụi sinh sản, phát tán và khí phế có hại, nước bẩn sinh ra trong quá trình xử lý bụi bằng phương pháp ẩm, tiếng ồn phát sinh của thiết vị vận chuyển tốc độ nhanh, xỉ phế tách ra trong quá trình phức hợp, tạo nên ô nhiễm tổng hợp đối với môi trường. Trong đó bụi là vật gây ô nhiễm chủ yếu nguy hại nghiêm trọng, diện rộng, lượng lớn. Ngoài ra, tinh quặng sắt từ chứa lượng lưu huỳnh lớn, tỉ lệ khử lưu huỳnh phương pháp vê viên có thể lên đến 90%, nồng độ SO2 trong khí khói tương đối cao. Nhằm phòng ngừa ô nhiễm, bảo vệ môi trường, cần dùng phương pháp có hiệu quả đối với khí khói xưởng vê viên cần tiến hành lọc bụi, tăng cường sử lí đối với SO2 trong khí khói nhà xưởng vê viên quăng tinh sắt lưu huỳnh cao. a. Tác dụng khử lưu huỳnh khí khói và lọc bụi. - Tác dụng đối với lọc bụi khí khói xưởng vê viên và khử lưu huỳnh là: • Nâng cao hiệu suất thu được sắt, giảm thấp giá thành sản xuất quặng vê viên.. Trong mỗi loại khí thải của xưởng vê viên lượng tinh quặng bị mang đi chiếm khoảng 5÷10% sản lượng quặng vê viên. Thu hồi tinh quặng từ trong khí khói, giảm bớt hao quặng, là điều quan trọng đầu tiên để nâng cao lợi ích kinh tế của các xí nghiệp xưởng vê viên. • Sử dụng những tài nguyên tổng hợp có lợi. Đại đa số trong tinh quặng sắt từ. chứa hàm lượng lưu huỳnh cao, ngoài ra nhà xưởng vê viên muốn giảm thấp giá thành nguyên liệu, phối vào tỉ lệ nhất định như xỉ H2SO4 tạp liệu chứa sắt chứa lưu huỳnh cao. trên 90% lưu huỳnh trong quặng vê viên nung dùng SO2 và SO3 vào khí than, tăng cường lọc bụi, có thể tạo nên điều kiện để thu hồi và làm sạch khí khói chứa lưu huỳnh. Ngoài ra, phương pháp vê viên còn có thể dùng để xử lý một số quặng gang phức hợp, từ trong khói bụi thu hồi được những nguyên tố có giá trị. • Cải thiện môi trường, phòng chống ô nhiễm. Lọc bụi và khử lưu huỳnh có thể. làm lưu huỳnh ôxy hóa và nồng độ bụi trong khí khói giảm đến phạm vi phép, đạt đến mục đích phòng ngừa ô nhiễm, cải thiện môi trường. Kĩ thuật lọc bụi nhà xưởng vê viên thuận theo sự phát triển của kĩ thuật công nghệ vê viên mà phát triển. Hệ thống lọc bụi từ phân tán dạng nhỏ đến tập trung dạng lớn; Quy định về kĩ thuật công nghệ khử lưu huỳnh khí khói dựa vào sự không ngừng cải. (257) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 256/275. thiện của luật lệ bảo vệ môi trường Trung Quốc mà ngày càng nhận được sự coi trọng của mọi người. b. Phân loại kĩ thuật công nghệ lọc bụi - Phân loại dựa vào hiệu suất lọc bụi cao thấp. • Thiết bị lọc bụi dạng thô: Hiệu suất lọc bụi không quá 90%, đối với thu thập. bụi lớn hơn 10m thì hiệu suất lọc bụi tương đối cao. Kết cấu của thiết bị loại này đơn giản, đầu tư ít, chu kì tạo ra ngắn.. • Thiết bị lọc bụi mịn: Hiệu suất lọc bụi cao đạt đến 95 ÷ 99% trở lên, có thể. thu thập bụi khói nhỏ hơn 1m. Kết cấu của thiết bị loại này phức tạp, đầu tư cao, chu kì tạo ra dài.. - Phân loại dựa vào cơ chế lọc bụi. • Bộ lọc bụi trọng lực và lực quán tính: Là loại thiết bị lọc bụi sử dụng trọng. lực của bụi, lực quán tính để tách bụi. Có buồng lắng bụi, bộ lọc bụi quán tính, bộ lọc bụi gió xoáy và bộ lọc bụi dòng xoáy. • Bộ lọc bụi dạng ẩm: Là loại thiết bị lọc bụi sử dụng nước hoặc thể lỏng khác,. sau khi thông qua phương thức không đồng và tiếp xúc bụi hoặc làm bụi ẩm trơn hỗ trợ ngưng tụ thành các hạt tương đối to, bụi được tách ra từ trong khí khói. Có bộ lọc bụi màng nước, bộ lọc bụi bọt, bộ lọc bụi dạng chấn động và bộ lọc bụi Venturi. • Bộ lọc bụi lọc: Là loại thiết bị lọc bụi sử dụng giới chất lọc để chặn bụi trên. bề mặt giới chất lọc hoặc trong giới chất lọc, đạt đến tách rời bụi và khí khói. Có bộ lọc bụi túi lọc, bộ lọc bụi tầng hạt và bộ lọc lỗ nhỏ. • .Bộ lọc bụi điện: Là loại thiết bị lọc bụi dùng điện lực (lực coulomb) làm tách. rời khí khói và bụi. Có 2 loại bộ lọc bụi điện lớn là dạng khô và dạng ướt. • Bộ lọc bụi khác. c. Phân loại kĩ thuật công nghệ khử lưu huỳnh khí khói - Dùng phương pháp hấp thụ thể lỏng để làm sạch hoặc thu hồi thể khí có hại có trong vật lưu huỳnh oxy hóa trong khí khói là phương pháp chủ yếu, và còn phương pháp đóng băng, phương pháp hấp thụ thể rắn, phương pháp chuyển hóa chất xúc tác, phương pháp đốt trực tiếp. • Phương pháp hấp thụ thể lỏng: Là phương pháp dùng thể lỏng hấp thụ hơi. nước hoặc vật chất có hại trong khí thải, là phương pháp thường dùng nhất để làm sạch hoặc thu hồi thể khí có hại. Bao gồm phương pháp hấp thụ chất hòa tan và phương pháp hấp thụ phát sinh phản ứng hóa học, chất hấp thụ thường dùng là nước, kiềm hoặc dung dịch khác. • Phương pháp đóng băng: Đóng băng vật chất có hại ở trạng thái hơi nước là. tách rời thể khí và thể lỏng (hoặc thể rắn). Ví dụ dùng phương pháp đóng băng thu hồi hơi nước thủy ngân. • Phương pháp hấp thụ: Dùng chất hấp thụ thể rắn, để hấp thụ vật chất có hại. trong khí thải. Chất hấp thụ thường dùng là than hoạt tính, si-lic dẻo, sàng. (258) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 257/275. phân, nhôm oxit hoạt tính. • Phương pháp thay đổi chất xúc tác: Có thể phân biệt thành 2 phương pháp đó. là phương pháp ôxy hóa chất xúc tác và phương pháp hoàn nguyên chất xúc tác, là chỉ tác dụng của chất xúc tác, dùng hoàn nguyên hoặc ôxy hóa vật chất có hại trong khí thải là 1 loại hình thái vật chất khác xử lý dễ dàng hoặc vô hại • Phương pháp đốt: Là đốt vật chất có hại trong khí thải thành vật chất vô hại,. chủ yếu dùng cho những chất dễ cháy hoặc những thể khí có hại có thể dễ dàng phân giải dưới nhiệt độ cao. - Các dạng lọc bụi có thể ứng dụng trong công nghệ vê viên là các dạng sau: • Bộ lọc bụi điện • Máy móc lọc bụi • Bộ lọc bụi dạng ẩm • Bộ lọc bụi dạng lọc • Sử dụng và khử SO2 trong khí khói. - Việc áp dụng loại nào tùy thuộc vào thành phần khói bụi, xin xem thêm trong tập X.. (259) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 258/275. 10. ĐÓNG BÁNH QUẶNG SẮT YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG QUẶNG ĐÓNG BÁNH. Hạng mục. Cho lò cao. Lò Máctanh. Lò điện. Hình dáng. Tròn. Nên tròn. Nên tròn. Độ bền kg/cm2. > 60. >50. >50. Tỷ lệ vụn Ф < 5mm sau khi cho <10 rơi hai lần từ độ cao 2m, %. <10. Độ xốp, %. <10. >10. 3,4 4,5. Trọng lượng riêng, g/cm3 Độ bền nhiệt, 0C. 900. 1500. 1500. Độ bền bảo quản trong khí 10 15 quyển, ngày. 10 15. 10 15. Kích thước lớn nhất, mm. 100. 100. 28. PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG BÁNH 10.2.1.. Khái quát. - Áp suất đóng bánh có thể ở 3 mức • Thấp : 50. 150 kg/cm2. • Vừa : 150. 750 kg/cm2. • Cao : trên 750 kg/cm2. - Độ hạt quặng phối liệu không được quá 5mm, càng nhỏ thì bánh quặng đóng càng bền. - Các phương pháp đóng bánh có thể chia làm 2 loại chính : Có chất kết dính và không chất kết dính. 10.2.2.. Phương pháp đóng bánh không chất dính. - Phương pháp đóng bánh không chất dính được dùng đối với quặng chứa sẵn đất sét. Vì hàm lượng đất sét trong quặng tự nhiên thường không đủ cho yêu cầu đóng bánh bền, bởi vậy đóng bánh thường kèm theo nung thiêu nhằm tăng bền.. (260) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Trang. 259/275. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung thiêu tới độ bền quặng bánh được chỉ rõ trong hình 162.. Hình 162 : Ảnh hưởng của nhiệt độ nung thiêu tới độ bền quặng bánh 1) 2) 3) 4). Quặng sắt từ Quặng matít Quặng Máctít pha 10% đất sét Quặng sắt nâu. % chất Áp suất Độ bền Gia công sau khi đóng bánh 2 dính kg/cm kg/cm2 Ubasep Xi măng Poclăng 3,5 6,0 300 500 Hong 7 ngày ở nhiệt độ thường Đạt yêu cầu Trộn với xỉ hạt lò cao Xỉ nghiên mịn 8,0 10,0 300 500 Ngâm 10h trong nôi hơi 8atm Đạt yêu cầu Vôi tôi 6,0 8,0 Trộn với vôi hay xỉ 250 500 Hong 3 4 tuần trong không khí Đạt yêu cầu Xỉ lò cao 1 Hong 6 7 ngày trong không khí Aveckiep và Uđôvenkô Nước thuỷ tinh 15 18 250 500 100 hoặc 2 3h ở 4000C Cốc vụn 8 Hong 6 7 ngày trong không khí Aveckiep và Uđôvenkô 250 500 80 90 Đá vôi vụn 16 hoặc 2 3h ở 4000C Trộn với thạch anh Thạch anh mịn 1 5,0 300 400 Ngâm 12h trong hơi nước 8at 100 130 hay vôi tôi Vôi tôi 3,0 8,0 Xiđêrit nghiền 13,5 Trộn với vôi hay mịn 250 Hong 7 ngày trong không khí 112 xiđêrit Vôi bột 1,5 Trộn với Clorua Hong 10h ngày trong không khí Clorua manhê 0,5 2,0 300 150 manhê mùa hè Trêpen nghiền 5 Trộn với vôi hay mịn tới 63 250 750 Ngâm hơi nước 6h Trêpen (SiO2) Vôi bột 5 Xiđêrit nghiền 12,5 Trộn với vôi hay mịn Ngâm 120h trong không khí 400 700 70 110 xiđêrit hoặc 6h trong CO2 10 at Vôi bột hay sữa 48 vôi Phương pháp. Chất dính. (261) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Fônakôp Iakhô Mactít và Cácbon. Nước thuỷ tinh 1,2 5,0 300 600 Clorua canxi 0,1 0,6 Phoi gang vụn 5,0 10 250 750 Muối ăn 0,5 1,0 Thanh lửa dài và ~20% 500 700 đá vôi vụn. Nung thiêu ở 500 600 0C. Trang. 260/275. 183 294. Hong 3 4 ngày ở nhiệt độ 85 205* thường, 7 8 ngày về mùa đông Nung 1 2 h ở 200 3000C hoặc 140 220 trong CO2 với tốc độ nhanh hơn. - Phương pháp đóng bánh không chất dính được dùng phổ biến ở Thuỵ điển và Na uy là phương pháp Grendan. Bánh quặng được nung thiêu trong lò hầm ( tuynen ) ba ngăn : • Ngăn sấy : • Ngăn nung : • Ngăn nguội :. - Không khí cho đốt được nung nóng tới 800 0C bằng nhiệt hoàn lại khi làm nguội bánh quặng. - Điều kiện đóng bánh • Độ ẩm : 8. 10 %. • Áp suất ( tuỳ theo đặc tính quặng ) 300. 500 kg/cm2. • Độ bền bánh sống : Giữ được hình dánh đến hết thời gian nung. • Hình dạng bánh : Vuông góc.. - Điều kiện nung thiêu : • Lò 3 ngăn : dài 45. 70m. • Nhiên liệu : Khí hay than bột • Tiêu thụ nhiên liệu : 8. 9%. • Năng suất lò 50 tấn/ngày • Mức độ khử S tới 98% 10.2.3.. Phương pháp đóng bánh có chất dính kết. - Đối với đóng bánh quặng sắt, người ta không dùng chất dính hữu cơ, vì chúng sẽ cháy mất ở nhiệt độ cao làm cho bánh quặng mất bền. - Phương pháp đóng bánh có chất dính các kiểu được tóm tắt trong bảng 60 • * Tuỳ đặc tính quặng, độ hạt, phoi gang, áp suất đóng bánh và điều kiện ngâm. 10.2.4.. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xưởng đóng bánh. (262) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 261/275. (263) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 1 2 3,4 5,6. Thùng khuấy Lọc chân không Lắng Bơm. 16 17 18,19 20. 7 8 9 10 11 12 13 14. Gầu ngoặm Bàn pha liệu Băng tải Tiếp liệu Sàng Gòng Nghiền bi Máng thẳng đứng. 21 22 23 24 25 26 27 28. 15. Sàng. Trang. 262/275. Máng thẳng đứng Nghiền trục Vận chuyển muối Trộn 2 trục lưỡi xoắn Đóng bánh Nhặt bánh tự động Băng tải xích Máy xúc Máy trục Xe Máy trục Máy ném. 29,30 31, Vận chuyển bánh 32. MÁY ĐÓNG BÁNH - Máy đóng bánh gồm nhiều kiểu: Trục ép, chày ép, rơvonve, vòng ép, băng tải ép. - Đóng bánh áp suất thấp thường tiến hành trong máy trục ép. Nó gồm một đôi trục quay mang vành có nhiều hõm khuôn bánh. Áp suất đóng bánh không quá 50 kg/cm2. Năng suất khoảng 1012 t/h. Nhưng gần đây ở Đức đã làm máy đóng bánh kiểu trục ép có áp suất đóng bánh tới 600700 kg/cm2, đạt năng suất 37 t/h, sản xuất được bánh quặng sống có độ bền tới 7090 kg/cm2. Vành khuôn Ф1000 mm, quay 67,5 vòng/phút, mô tơ 125 kw. - Máy đóng bánh kiểu chầy ép và rơvonve cũng chỉ đạt áp suất max 250 kg/cm2. - Máy đóng bánh kiểu vòng ép đạt áp suất tới 3000 kg/cm2. Với công suất dẫn động 22 kw, kích thước quặng 50x40mm và trọng lượng riêng của bánh quặng 2,5g/cm3, máy có năng suất khoảng 9 t/h. - Máy đóng bánh kiểu băng tải ép có áp suất đóng bánh 501000 kg/cm2, công suất 192 kw, đạt năng suất 50 t/h.. (264) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 263/275. 2 3. Hình 166 : Sơ đồ đóng bánh kiểu vòng ép 1- Vòng đế; 2-Trục ép; 3- Con lăn gạt liệu; 4- Bánh liệu; 5- Thành phẩm. - Quả lô ép than quả bàng được chế tạo bằng vật liệu thép hợp kim Mn, Cr, Si, Mo….có khả năng chống mài mòn va đập cao phù hợp để ép các loại vật liệu dạng bột thành dạng viên như : bột than, bột quặng, bột đá, bột thạch cao… - Tùy vào từng loại vật liệu và yêu cầu về hình dáng kích thước của viên được ép, Công ty Victory chế tạo các loại roller ép than, ép quặng, ép bột đá…theo nhu cầu của người sử dụng và theo kích thước và công suất sẵn có của máy ép than - Tất cả dạng viên than, viên quặng… sau khi được ép qua roller của máy ép viên sẽ có cơ tính và độ bền liên kết vật liệu không thua kém gì so với hình dạng nguyên khối ban đầu của nó. - Ngoài việc chế tạo quả lô ép viên, Công ty Victory còn có dịch vụ sửa chữa, phục hồi, bảo dưỡng toàn bộ hệ thống máy ép viên quả bàng, tư vấn, lắp mới toàn bộ dây chuyền ép than quả bàng…mọi chi tiết liên hệ tới phòng kinh doanh công ty Victory Việt Nam. * Bảng thông số kỹ thuật quả lô ép viên - Roller ép than quả bàng :. Model. Đường kính Chiều rộng Công suất Roller (mm) Roller (mm) (t/h). Roller Ф290. 290. 230. 1-2. Roller Ф360. 360. 250. 2-4. Roller Ф400. 400. 280. 4-6. (265) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Roller Ф450. 450. 300. 6-8. Roller Ф500. 500. 320. 8-10. Roller Ф 650. 650. 336. 10-14. Roller Ф750. 750. 400. 14-17. Roller Ф850. 290. 230. 18-30. Và các loại kích cỡ quả lô ép viên chế tạo theo yêu cầu… . 264/275. (266) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. MỤC LỤC “SỔ TAY KỸ THUẬT LUYỆN GANG”. TẬP I: ĐẠI CƯƠNG CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG 1. KHÁI NIỆM VỀ GANG 1.1.1.. Sắt và các hợp chất của nó. 1.1.2.. Phân biệt sắt – gang – thép. 2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN LÒ CAO LUYỆN GANG 2.1.1.. Lịch sử phát triển lò cao trên thế giới. 2.1.2.. Lịch sử lò cao luyện gang ở việt nam. 3. VAI TRÒ CỦA LÒ CAO TRONG LIÊN HỢP LUYỆN KIM 4. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG 4.1.1.. Lưu trình công nghệ sản xuất lò cao. 4.1.2.. Nguyên liệu, nhiên liệu dùng cho lò cao. 4.1.3.. Khái quát quá trình hóa lý trong lò cao. 4.1.4.. Sản phẩm của lò cao. 5. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LÒ CAO 6. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ PHI CỐC 6.1.1.. Khái quát những công nghệ luyện sắt. 6.1.2.. Giới thiệu một số công nghệ luyện kim phi cốc. TẬP II: LÝ LUẬN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG 1. SỰ PHÂN HÓA VÀ BỐC HƠI NƯỚC TRONG LÒ CAO 1.1.1.. Nước trong phối liệu lò cao. 1.1.2.. Sự bốc hơi nước ẩm dính. 1.1.3.. Sự phân hóa nước hydrat. 2. SỰ THOÁT CHẤT BỐC CỦA THAN TRONG LÒ CAO 2.1.1.. Khi lò cao chạy than cốc. 2.1.2.. Khi lò cao chạy than gỗ và antraxit. 3. SỰ PHÂN HÓA CACBONAT TRONG LÒ CAO. Trang. 265/275. (267) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 3.1.1.. Các dạng cacbonat trong phối liệu lò cao. 3.1.2.. Phản ứng phân hóa cacbonat trong lò cao. 3.1.3.. Nhân tố ảnh hưởng tới sự phân hóa cacbonat. 3.1.4.. Ý nghĩa thực tế quá trình phân hóa cacbonat. 4. HÀNH VI CỦA KIM LOẠI KIỀM TRONG LÒ CAO 4.1.1.. Khái quát. 4.1.2.. Ý nghĩa thực tế. 5. HÀNH VI CỦA HỢP CHẤT FLOR TRONG LÒ CAO 5.1.1.. Khái quát. 5.1.2.. Ý nghĩa thực tế. 6. CƠ SỞ NHIỆT LỰC HỌC CỦA HOÀN NGUYÊN QUẶNG SẮT 6.1.1.. Cơ sở nhiệt lực học hoàn nguyên quặng sắt. 6.1.2.. Hoàn nguyên trực tiếp và gián tiếp. 6.1.3.. Tác dụng hoàn nguyên của hy - dro. 6.1.4.. Điều kiện tăng nhanh tốc độ hoàn nguyên sắt. 7. HOÀN NGUYÊN NGUYÊN TỐ KHÔNG PHẢI LÀ SẮT 7.1.1.. Hoàn nguyên Mn. 7.1.2.. Hoàn nguyên si -lic. 7.1.3.. Hoàn nguyên phốt pho (P). 8. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH GANG 9. QUÁ TRÌNH TẠO XỈ 9.1.1.. Khái niệm cơ bản của xỉ lò. 9.1.2.. Tác dụng xỉ lò trong quá trình lò cao. 9.1.3.. Quá trình tạo xỉ trong lò cao. 9.1.4.. ảnh hưởng của quá trình tạo xỉ đến lò cao. 9.1.5.. Tính năng hoá - lý của xỉ lò cao. 10. TÁC DỤNG KHỬ S CỦA XỈ LÒ 10.1.1. Khái quát 10.1.2. Nguồn và hướng đi của s trong lò cao 10.1.3. Phản ứng khử s của xỉ lò cao. Trang. 266/275. (268) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 267/275. 10.1.4. Nhân tố ảnh hưởng đến sự khử s của xỉ lò 10.1.5. Khử s ngoài lò 11. CHUYỂN ĐỘNG CỦA KHÍ VÀ LIỆU TRONG LÒ 11.1.1. Điều kiện đi xuống của liệu lò 11.1.2. Điều kiện lực học của lò đi xuống 11.1.3. Nhân tố ảnh hưởng đến whh 11.1.4. Nhân tố ảnh hưởng đến chênh áp 11.1.5. Tính thấu khí của liệu lò và trở lực khí than 11.1.6. Sự hình thành và phân bố của khí than nồi lò 11.1.7. Sự đi lên và trao đổi nhiệt của khí than. TẬP III: YÊU CẦU VỀ NGUYÊN NHIÊN LIỆU CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 1. QUẶNG SẮT CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 2. QUẶNG MN CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 3. NHIÊN LIỆU CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 4. CHẤT TRỢ DUNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 5. TRUNG HOÀ QUẶNG SẮT CHO CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG 6. CÁC NGUYÊN LIỆU DÙNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG Ở VIỆT NAM. TẬP IV: TUYỂN QUẶNG SẮT DÙNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 1. ĐẬP NGHIỀN QUẶNG 2. SÀNG PHÂN CẤP VÀ RỬA QUẶNG 3. TUYỂN TRỌNG LỰC 4. TUYỂN TỪ, 5. TUYỂN NỔI 6. TUYỂN HOÁ 7. KHỬ NƯỚC 8. NUNG THIÊU QUẶNG. (269) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. TẬP V - CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT 1.. 2.. 3.. 4.. 5.. 6.. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT. 1.1.. Khái quát.. 1.2.. Ý nghĩa của công nghệ sản xuất quặng vê viên.. 1.3.. Khái quát về công nghệ sản xuất quặng vê viên. 1.4.. Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sản xuất quặng vê viên.. NGUYÊN NHIÊN LIỆU CHO CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT. 2.1.. Yêu cầu chất lượng của nguyên liệu, nhiên liệu.. 2.2.. Quặng chứa sắt.. 2.3.. Nguyên liệu chứa sắt lần 2.. 2.4.. Chất kết dính quặng vê viên.. 2.5.. Chất phụ gia.. 2.6.. Nhiên liệu.. 2.7.. Chuẩn bị nguyên liệu vê viên.. CÔNG ĐOẠN PHỐI LIỆU VÀ TRỘN ĐỀU. 3.1.. Phối liệu.. 3.2.. Trộn đều. CÔNG ĐOẠN TẠO VIÊN 4.1.. Tương tác giữa khí - nước và vật liệu. 4.2.. Cơ lý tạo viên của quặng tinh. 4.3.. Quá trình thành viên của vật liệu. 4.4.. Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tạo cầu. 4.5.. Yêu cầu kỹ thuật của viên sống. 4.6.. Thiết bị tạo viên. SẤY KHÔ VIÊN SỐNG 5.2.. Cơ chế sấy khô viên sống. 5.3.. Hành vi của viên sống trong quá trình sấy khô. 5.4.. Kiểm soát nhiệt độ viên sống nứt vỡ.. CÔNG ĐOẠN NUNG KẾT VIÊN SỐNG 6.1.. Khái quát quá trình nung kết viên sống. 6.2.. Ôxy hoá quặng manhetit và khử s trong nung kết viên. 6.3.. Cơ lý cố kết vê viên. 6.4.. Loại hình cố kết quặng vê viên. Trang. 268/275. (270) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 7.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 6.5.. Cấu tạo quặng của quặng vê viên và tổ chức tế vi. 6.6.. Yếu tố ảnh hưởng đến nung kết quặng vê viên. 6.7.. Sự giãn nở khi hoàn nguyên quặng vê viên. 6.8.. Nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng quặng viên. THIẾT BỊ NUNG VIÊN SỐNG 7.1.. Khái quát. 7.2.. Công nghệ nung quặng vê viên kiểu lò đứng. 7.3.. Công nghệ nung quặng vê viên kiểu băng tải. 7.4.. Công nghệ nung quặng vê viên kiểu ghi xích - lò quay.. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN. 8.. 8.1.. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng quặng vê viên. 8.2.. Tiêu chuẩn chất lượng của quặng vê viên. 8.3.. Phương pháp kiểm tra tính năng vật lý quặng vê viên. 8.4.. Xác định tính năng luyện kim quặng vê viên.. 9.. LỌC BỤI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG. 10.. ĐÓNG BÁNH QUẶNG SẮT 10.1. Yêu cầu chất lượng quặng đóng bánh 10.2. Phương pháp đóng bánh 10.3. Máy đóng bánh TẬP VI: CÔNG NGHỆ THIÊU KẾT QUẶNG SẮT. 1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THIÊU KẾT 1.1.1.. Chuẩn bị nguyên liệu cho công nghệ thiêu kết. 1.1.2.. Công nghệ phối liệu thiêu kết. 1.1.3.. Công nghệ trộn tạo hạt, bố liệu và điểm hoả. 1.1.4.. Làm nguội và xử lý quặng thiêu kết thành phẩm. 1.1.5.. Sản phẩm thiêu kết và vấn đề cường hoá quá trình thiêu kết. 2. BIẾN ĐỔI HOÁ LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT 3. QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LỚP PHỐI LIỆU THIÊU KẾT 4. TÍNH PHỐI LIỆU VÀ CÂN BẰNG NHIỆT QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT 5. HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ THIÊU KẾT 6. TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG CÔNG ĐOẠN THIÊU KẾT. Trang. 269/275. (271) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 7. VẬN HÀNH CÔNG NGHỆ THIÊU KẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ LÝ SỰ CỐ 8. CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA THIÊU KẾT TẬP VII: THIẾT KẾ LÒ CAO LUYỆN GANG 1. TÍNH PHỐI LIỆU LÒ CAO LUYỆN GANG 2. TÍNH THÀNH PHẦN KHÍ LÒ CAO LUYỆN GANG 3. CÂN BẰNG NHIỆT LÒ CAO LUYỆN GANG 4. TÍNH TRẮC ĐỒ LÒ CAO LUYỆN GANG 5. TÍNH THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ LÒ GIÓ NÓNG CAOPO 6. TÍNH THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI THÔ KHÍ LÒ CAO 7. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN KHÍ LÒ CAO TẬP VIII: THIẾT BỊ LÒ CAO LUYỆN GANG 1. THIẾT BỊ BẢN THỂ LÒ CAO LUYỆN GANG 1.1.. Móng lò. 1.2.. Kết cấu thép lò cao. 1.3.. Vật liệu thể xây lò cao. 1.4.. Thiết bị làm mát lò cao. 2. THIẾT BỊ HỆ THỐNG LÊN LIỆU CỦA LÒ CAO 3. THIẾT BỊ TRƯỚC LÒ LÒ CAO 4. THIẾT BỊ HỆ THỐNG CẤP GIÓ NÓNG VÀ LÒ GIÓ NÓNG 5. HỆ THỐNG PHUN THAN VÀ CẤP GIÓ LIÊN HỢP CHO LÒ CAO 6. HỆ THỐNG LỌC RỬA KHÍ THAN 7. THIẾT BỊ MÁY ĐÚC GANG 8. THIẾT BỊ CƠ KHÍ DÙNG CHUNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG 9. THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ CỦA LÒ CAO LUYỆN GANG 10. BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRÊN MẶT BẰNG LIÊN HỢP LÒ CAO LUYỆN GANG TẬP IX: VẬN HÀNH LÒ CAO LUYỆN GANG 1. TIÊU CHUẨN NGUYÊN NHIÊN LIỆU VÀ GANG LÒ CAO 2. TÍNH TOÁN HIỆN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ LUYỆN GANG LÒ CAO 3. ĐIỀU KHIỂN NẤU LUYỆN TRONG LÒ CAO 3.1.. Phương pháp phán đoán tình trạng lò.. 270/275. (272) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 3.2.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. Dấu hiệu nguyên nhân và xử lý tình trạng lò thất thường. 4. DỰ PHÒNG VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ THIẾT BỊ 5. KHAI LÒ CAO 6. NGỪNG LÒ CAO 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP CƯỜNG HOÁ LÒ CAO 8. TỔ CHỨC THAO TÁC Ở CÁC CÔNG ĐOẠN LÒ CAO 9. THAO TÁC VÀ SỬ LÝ SỰ CỐ TRONG LÒ 10. THAO TÁC VÀ SỬ LÝ SỰ CỐ NGOÀI LÒ 11. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VẬN HÀNH LÒ CAO LUYỆN GANG 12. CHẤT LƯỢNG GANG TẬP X: ĐẦU TƯ XÂY DỰNG DỰ ÁN KHU LIÊN HỢP GANG THÉP 1. CÔNG NGHỆ LUYỆN GANG LÒ CAO VÀ CÔNG NGHỆ PHI CỐC 2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN LƯỢNG CÁC NHÀ MÁY 3. BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHU LIÊN HỢP SẢN XUẤT GANG THÉP 4. CUNG ỨNG NGUYÊN NHIÊN LIỆU CHO SẢN XUẤT GANG THÉP 5. BỐ TRÍ CẤP ĐIỆN, ĐỘNG LỰC TRONG KHU LIÊN HỢP 6. AN TOÀN VÀ MÔI TRƯỜNG TRONG KHU LIÊN HỢP GANG THÉP 7. CÔNG TÁC QUẢN LÝ SẢN XUẤT KHU LIÊN HỢP GANG THÉP 8. MỘT SỐ THUẬT NGỮ VỀ CÔNG NGHỆ LUYỆN GANG LÒ CAO. --------------------------------------------------. 271/275. (273) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. Trang. 272/275. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TT A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14. 15. 16 17 18 19 20 21. Tên tài liệu TÀI LIỆU TIẾNG NGA ΠPABИЛA БEЗOΠACHOCTИ B ДOMEHHOM ΠPOUЗBOДCTBE ( Nội quy an toàn trong ngành lò cao Luyện gang ) ЭKOHOMИKA ДOMENNOГO ПPOИЗBOДCTBA ( Tính kinh tế trong nấu luyện lò cao ) ABTOMATИЧECKOE YПPABЛEHИE ПPOЦECOCOM ( Tự động hoá quá trình nấu luyện lò cao ) ЧYГYH ДOMEHHOЙ ПЛABKИ KAK ЛИTEЙHЫ MATEPИAЛ ( Nấu luyện gang đúc trong lò cao ) KOMПЛEKCHAЯ ABTOMATИЗAЦИЯ ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Bộ phức hợp tự động hoá lò cao ) TEOPИЯ ДOMEHHOЙ ПЛABKИ ПOД ДABЛEHИEM ( Lý thuyết nấu luyện lò cao dưới áp lực cao ) ABTOMATИЧECKOE YПPABЛEHИE ZAЗOДИHAMИПECKИM PEЖИMOM ДOMEHHЫX ПEЧИ ( Tự động điều khiển chế độ khí lò cao ) HEПOЛAДKИ XOДA ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Biến cố vận hành lò cao ) KOMБИHИPOBAHHOE ДYTЬE ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Thổi gió liên hợp cho lò cao ) ЭKCПЛYATAЦИЯ ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Vận hành lò cao luyện gang ) METOДЫ PACЧETA ДOMEHHOЙ ПЛABKИ ( Phương pháp tính toán nấu luyện lò cao ) PAЦИOHAЛЪHЫE ПPOГPAMMЫ И CПOCOЬЫ ЗAГPYЗKИ ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Chương trình hợp lý hoá và phương pháp chất liệu lò cao ) OCHOBHЫE HOMOГPAMMЫ ДOMEHHOГO ПPOЦECCA ( Toán đồ cơ bản quá trình luyện gang lò cao ) KPATKИЙ CПPABOЧHИK ДOMEHЩИKA ( Cẩm nang sơ lược cho thợ lò cao ) MAШИHЫ И AГPEГATЫ METAЛЛYPГИЧECKИX ЗABOДOB – TOM I : MAШИHЫ И AГPEГATЫ ДOMEHHЫX ЦEXOB ( Máy và thiết bị nhà máy luyện kim - Tập I : Máy và thiết bị phân xưởng lò cao ) ABTOMATИЗAЦИЯ ПPOЦEC COB ПEPEPAБOTKИ ДOMEHHЫX ШЛAKOB (Tự động hoá quá trình tạo xỉ lò cao) MAШИHИCT ЗAГPYЗKИ ДOMEHHOЙ ПEЧИ ( Máy chất liệu của lò cao ) OБЩAЯ METAЛЛYPГИЯ ( Cơ sở luyện kim ) OXPAHA TPYДA B ДOMEHHOM ПPOИЗBOДCTBE (Công tác bảo hộ lao động trong sản xuất lò cao) OXЛAЖДEHИE ДOMEHHЫX ПEЧEЙ (Làm mát lò cao) COBEPШEHCTBOBAHИE И OПTИMИЗAЦИЯ ПPAMETPOB ДOMEHHOГO ПPOЦECCA (Hoàn thiện và thể thức hoá tham số lò cao). NXB, năm METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1979 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1969 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1962 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1982 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1972 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1974 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1975 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1961. Tác giả. N.B.ГOHЧAPOB Н.Г. ВЕСЕЛОВ А.А.ГИММЕЛЬФАРБ Г.Г. ЕФИМЕНКО П.Д.KYPOЧKИH B.A.COPOKИH В.М. ЩЕДРИН K.A.ШYMИЛOB A.M.ДOBГAЛЬ B.Л.MEЛЬHИЧYK K.И.YДOBEHKO E.H. TИXOMИPOB M.Я. OCTROYXOB Л. Я. ШПРБЕР Б.Н. ЮРЬЕБ Л.В. ЮРЬЕВА. TEXHИKA, KИEB 1982. Г.И.ФEДOPEHKO. TEXHИKA, KИEB 1985. Б.П. ДОВГАЛЮК. METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1981. Е.Ф. ВЕГМАН. METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1976. A.И.ЦEЛИKOB. METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1970. Я.П.ГИHAИC. METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1972 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1973 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1976 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1972 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1987. Ю.B.ФEДYЛOB A.M.MOPДYXOBИЧ B.Г.BOCKOБOЙHИKOB Ю.H.XECИH C.M.AHДOHЬEB И.Г. ТОВАРОВКИЙ. (274) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. B 26. ДOMEHHOE ПPOИЗBOДCTBO - CПPABOЧHИX B ДBYX TOMAX (Quá trình lò cao – sách tra cứu) KOHTPOЛЬ TEПЛOBOГO COCTOЯHИЯ ГOPHA ДOMEHHOЙ ПEЧИ (Kiểm tra tình trạng nhiệt nồi lò cao) ПOBЫШEHИE ЭФФEKTИBHOCTИ METAЛЛYГИЧECKOГO ПPOИЗBOДCTBA И COBEPШEHCTBOBAHИE ДOMEHHOГO OБOPYДOBAHИЯ (Nâng cao hiệu quả sản xuất và hoàn thiện thiết bị lò cao) ДOMEHHOE ПPOИЗBOДCTBO – CПPABOЧHИK TOM I (Quá trình lò cao - sổ tay tra cứu tập 1) TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Chuẩn bị nguyên nhiên liệu cho lò cao luyện gang. 27. Tính phối liệu vào lò cao. 28 29 31. Lý thuyết quá trình luyện gang lò cao Nguyên nhiên liệu lò cao luyện gang Luyện kim và kim loại học, tập I: Khai thác nguyên liệu – nhiên liệu và luyện kim Cơ sở thiết kế nhà máy luyện kim đen. 32. Quá trình và thiết bị công nghệ luyện kim, tập 1,2,3,4. ĐHBK Hà nội - 1990. 33. Lý thuyết quá trình luyện kim tập II– Hỏa luyện. NXB Giáo dục 1997. 34. Lý thuyết các quá trình luyện kim. Thuỷ luyện. 35. Luyện kim màu và quý hiếm. 36. Nhiệt động học và động học ứng dụng. 37. Quặng kim loại và các quá trình làm giàu. 22 23. 24. 25. 30. METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1989. Е.Ф. ВЕГМАН. TEXHИKA, KИEB 1968. C.Л.ЯPOШEBKИЙ Я.C.ГAЙBOPOHCKИЙ H.H.ПOПOB. TEXHИKA, KИEB 1982. Б.В.ЩЕРБИЦКИЙ Ф.К. ИВАНЧЕНКO В.Д. ЖЕРНАЧУК В.М.КОЗУБ. METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963. И.П. БАРДИНА. ĐH BK Hà Nội, 1977 Công nghiệp , Hà nội 1961 ĐH BK Hà Nội, 1971 ĐH BK Hà Nội, 1971 NXB Khoa học 1960 ĐHBK Hà nội - 1968. Lý thuyết các quá trình luyện kim. Hoả luyện. Giáo dục; 1997. 39. Cơ sở lý thuyết chung về lò. NXB KHKT 1976. 41 42. 273/275. Võ Viết Đồng M.A. Páp lốp ( Văn Ngọc dịch ) Nguyễn Đức Trường Nguyễn Đức Trường Khoa Mỏ - luyện kim ĐH Bách Khoa HN dịch Trần Đoàn Hùng Nguyễn Kế Bính Nguyễn Đức Trường Bùi Văn Mưu Phùng Viết Ngư. Phùng Viêt Ngư chủ biên Lê Xuân Khuông Giáo dục, 1997 Trương Ngọc Thận Đinh Phạm Thái Giáo dục, 1996 Lê Xuân Khuông Phạm Kim Đĩnh Khoa học & Kỹ Phạm Kim Đĩnh, thuật, 2006 Lê Xuân Khuông Bách Khoa; 2008 Trương Ngọc Thận. 38. 40. Trang. Phùng Viết Ngư Bùi Văn Mưu Lê Xuân Khuông Trương Ngọc Thận. M.A.GLINCOP Hoàng Kim Cơ Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim NXB Giáo dục 2000 Đỗ Ngân Thanh Dương Đức Hồng Luyện gang tập 1,2 NXB Giáo dục 1964 N.I.KRAXAPXEP Fathi Habashi Vấn đề ô nhiễm trong công nghiệp mỏ-luyện kim NXB Giáo dục 2005 Lê Xuân Khuông dịch. C. TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG TRUNG. 43. 中小高炉 (Kỹ thuật thao tác thực dụng lò cao vừa và nhỏ). 44. （中文 版 翻 成 越 文 版 ） ( Luyện gang ). 冶金工 凌 (NXB công nghiệp Lăng Thiệu Nghiệp luyện kim 1990 ) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh ) Tôn Tiến Sinh 1990. (275) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 45. 高炉 ） ( Thiết bị luyện gang lò cao tập 1,2 ). 46. 高炉 算 （Công nghệ và tính toán luyện gang lò cao）. 47. 高炉生 答 ( Hỏi đáp về kiến thức sản xuất lò cao). 48. 49. 50. 51. 答 ( Hỏi đáp kiến thức kỹ năng sản xuất thiêu kết) 高炉 CBR智能控制技 (Kỹ thuật điều khiển thông minh CBR đốt lò cao, lò gió nóng) (Kỹ thuật luyện gang lò cao thực dụng) ( Kỹ thuật mới lắp đặt thiết bị công nghệ luyện gang ). 52. 高炉 ( Kỹ thuật thao tác lò gió nóng lò cao). 53. 高炉冶 (Kỹ thuật thao tác luyện kim lò cao). 54. (Kỹ thuật tự động hoá sản xuất luyện gang). 55. 践 (Lý luận và thực tiễn thiết kế công nghệ luyện gang). 56. 高炉 册 (Sổ tay kỹ thuật sản xuất luyện gang lò cao). 57. 58. 册 (Sổ tay thiết kế thiêu kết). (Sổ tay vật liệu luyện gang ). 59. 炉外精 ( Sổ tay kỹ thuật thực dụng tinh luyện ngoài lò và xử lý trước gang lỏng). 60. 高炉操作 (Thao tác lò cao). 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh 2007 ) 冶金工 (NXB công nghiệp luyện kim 1990 ) 冶金工 版社 (NXB công nghiệp luyện kim 2003) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh 2005) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh 2006) 冶金-北京(Luyện kim - Bắc kinh 2005) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2006) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2006) 冶金工 社 NXB công nghiệp luyện kim 2005 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2005) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2007) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2005). Trang. 274/275. 王宏启-王明海 Vương Hồng Khởi – Vương Minh Hải 成 Thành Lan Bá 王筱留 Vương Tiêu Lưu 薛俊虎 Tiết Tuấn Hổ. Tôn Tiến Sinh 由文泉 Do Văn Tuyền 周建男 Chu Kiến Nam 胡先 Hồ Tiên. Trương Điện Hữu 刘玠 Lưu Giới – 王筱留 Hạng Chung Dung – Vương Tiêu Lưu 周 Điển. Chu Truyền. 冶金工 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh Viện thiết kế luyện kim 2008) đen Trường Sa Dương 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh Gia Bân – Trương Lệ 2007) Khôn 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh Triệu Bái 2004) 北京-冶金(Luyện 傅燕 kim - Bắc kinh Bố Yến Lạc 2006). (276) Sổ tay kỹ thuật luyện gang.. 61. 62. 63 D. 64 65 66 67 68 69 70. Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt. 高炉 (Thiết bị luyện gang lò cao) (Thiết bị luyện gang). (Tính toán luyện gang ). 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2007) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2006) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2005). Trang. 王宏启-王明海 Vương Hồng Khởi – Vương Minh Hải 王平 Vương Bình 那 Na Thục Dân. TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH. Sintering, desification-Grain growth & microstructure (Thiêu kết , Sự cô đặc, Sự phát triển hạt và Cấu trúc vi mô) Quá trình thiêu kết khi thay quặng limonit bằng manhetit. 2004 2011. 275/275. Suk-Joong L. Kang. Mutombo Nyembwe. (277) |
