[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. 120. 120÷100. Thể tích giãn nở/mL/g. >12. 12÷8. Cỡ hạt [-0,074mm]/%. ≥99%. ≥99%. Độ ẩm/%. 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 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+