Sổ tay kỹ thuật luyện gang (Tập 4: Công nghệ vê viên quặng sắt)

- 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 [r]

SỔ TAY KỸ THUẬT LUYỆN GANG 2015 Hà nội 2020 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 1/275 LỜI NÓI ĐẦU Các tài liệu Luyện gang tiếng Việt phần lớn đã xuất cách đây gần 50 năm Từ đó đến đã có nhiều thay đổi quan trọng khoa học – công nghệ và thiết bị lò cao luyện gang Việt Nam và trên giới Để tiếp cận với tiến đó chúng tôi cố gắng biên tập lại các tài liệu giới và thực tiễn sản xuất luyện gang lò cao Việt Nam năm gần đây thành Bộ sách “ Sổ tay Kỹ thuật Luyện gang” nhằm phục vụ công việc tra cứu và tham khảo cho người làm ngành luyện kim có liên quan 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 công nghệ luyện gang Tập II Lý luận công nghệ luyện gang Tập III Yêu cầu nguyên vật liệu 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 công nghệ vê viên quặng sắt dùng làm nguyên liệu lò cao luyện gang Trong tập này, phần vê viên chủ yếu sâu vào công nghệ sản xuất quặng vê viên thiêu ôxy hóa, đây là công nghệ phổ biến các nhà máy sản xuất quặng vê viên Việt nam Do thời gian ngắn, khối lượng kiến thức lớn nên không tránh khỏi sai sót biên soạn Mọi ý kiến đóng góp xin gửi địa chỉ: toxuanthanh@gmail.com Thay mặt người tham gia biên soạn, Xin chân thành cám ơn đồng nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tài liệu này Hy vọng tài liệu này giúp ích nhiều cho các cán quản lý ngành luyện kim, người trực tiếp làm việc ngành luyện gang Ngày 25 tháng 12 năm 2020 TM NHÓM BIÊN SOẠN Tô Xuân Thanh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 2/275 MỤC LỤC ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT 1.1.1 1.1.2 1.1.3 Mục đích công nghệ vê viên quặng sắt Lịch sử phát triển phương pháp vê viên quặng sắt 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 lò cao 15 Yêu cầu kết cấu liệu lò lò cao phải hợp lý 16 Những vấn đề tồn công nghệ sản xuất quặng vê viên 17 1.3.1 1.3.2 1.3.3 Khái quát 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 tiêu kinh tế kỹ thuật chính nhà máy vê viên 22 So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật chính 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 nguyên liệu chứa sắt 28 Đối với yêu cầu chất lượng chất kết dính 29 Yêu cầu chất lượng dung môi 30 Yêu cầu chất lượng 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 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 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 61 Thiết bị trộn 62 CÔNG ĐOẠN TẠO VIÊN QUẶNG SỐNG 64 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 3/275 4.1.1 4.1.2 4.1.3 Các loại khí - nước vật liệu 64 Đặc tính và tác dụng các loại nước trên bề mặt hạt quặng 69 Mối liên kết hạt quặng tinh và nước 72 4.2.1 4.2.2 Lực liên kết chính 75 Hành vi quặng tinh quá trình thành viên 75 4.3.1 4.3.2 4.3.3 Ba giai đoạn quá trình vê viên liên tục 78 Ba giai đoạn 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 tinh quặng 88 Ảnh hưởng chất phụ gia 89 Ảnh hưởng thông số công nghệ máy tạo cầu 89 Ảnh hưởng điều kiện thao tác 90 4.5.1 4.5.2 Yêu cầu kỹ thuật viên sống 91 Phương pháp kiểm tra đo lường tính 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 máy vê viên mâm tròn 95 Nguyên lý làm việc máy vê viên mâm tròn 99 Tham số máy vê viên mâm tròn 105 Tính toán suất máy vê viên mâm tròn 108 Tính toán công suất khởi động 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 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 quá trình sấy khô 126 Nguyên nhân phát sinh nứt vỡ quá trình sấy khô viên sống 128 Cách thức nâng cao nhiệt độ nứt vỡ viên sống 129 Nhân tố ảnh hưởng đến sấy khô viên sống 130 Sự ảnh hưởng độ cao lớp quặng quá trình sấy khô 132 Sự ảnh hưởng chất kết dính quá trình sấy khô 133 CÔNG ĐOẠN NUNG KẾT QUẶNG VIÊN 138 6.2.1 6.2.2 6.2.3 Ý nghĩa ôxy hoá quặng manhetit nung kết quặng viên 139 Cơ lý ôxy hoá quặng manhetit 140 Loại bỏ lưu huỳnh quá trình nung quặng viên 143 6.3.1 6.3.2 Phản ứng khuếch tán pha rắn và lý 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 nhiệt độ nung 159 Ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt 163 Ảnh hưởng thời gian trì nhiệt độ 163 Ảnh hưởng áp suất nung 163 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 4/275 6.6.5 6.6.6 6.6.7 Ảnh hưởng nhiên liệu đốt 164 Ảnh hưởng chế độ làm nguội 166 Ảnh hưởng cỡ hạt viên sống 167 6.7.1 6.7.2 6.7.3 Khái quát 169 Nguyên nhân giãn nở 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 hạt quặng 174 Độ ẩm phối liệu vê tròn 174 Thành phần sàng và độ hạt quặng 175 Quá trình công nghệ vê tròn 175 THIẾT BỊ NUNG VIÊN SỐNG 177 7.1.1 7.1.2 7.1.3 Tính thích ứng nguyên liệu 177 Năng lực sản xuất đơn máy 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 nhiệt và cân vật liệu 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 bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp quặng vê viên 245 Xác định tỉ lệ giãn nở tự tương đối quặng vê viên 248 Xác định tính tan chảy- mềm hóa hoàn nguyên quăng vê viên 252 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 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 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 Hoa kỳ 23 Bảng 1-6: Chỉ tiêu kỹ thuật số nhà máy vê viên 24 Bảng 1-7: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sản xuất chính các nhà máy vê viên Trung Quốc năm 1999 .24 Bảng 1-8: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ lò quay - ghi xích và kiểu băng tải Trung Quốc năm 1999 26 Bảng 2-1: Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên dùng bentonite 29 Bảng 2-2: Yêu cầu chất lượng 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 khí lò cao luyện gang khác .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 xỉ H2SO4 34 Bảng 2-8: Thành phần hóa học chính bụi chứa sắt nhà máy gang thép .34 Bảng 2-9: So sánh đặc tính vật lý đất thay đổi và đất nguyên sơ 38 Bảng 2-10: So sánh lượng trao đổi hạt ion+ 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 vật lý bentonite 39 Bảng 2-13: Điều kiện kỹ thuật đá vôi .40 Bảng 2-14: Thành phần đá đô lô mít 40 Bảng 2-15: Phạm vi dao động 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 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 các loại quặng sắt và chất phụ gia 71 Bảng 4-2: Chỉ tiêu tính chủ yếu viên sống 91 Bảng 4-3: Tham số máy vê viên mâm tròn .105 Bảng 4-4: Tham số kỹ thuật 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 dọn dẹp 114 Bảng 5-1; Quan hệ hàm lượng nước viên sống và nhiệt độ nứt vỡ 132 Bảng 5-2: Nhiệt độ tầng sấy khô xưởng vê viên lò đứng Trung Quốc (oC) 137 Bảng 6-1: Nhiệt độ bắt đầu xuất chất phản ứng pha rắn 144 Bảng 6-2: Chất hóa hợp dễ nóng chảy và hỗn hợp eutecti chủ yếu 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 quặng sắt khác 164 Bảng 7-1: Ưu, khuyết điểm chính ba loại thiết bị nung 177 Bảng 7-2: Bảng cân vật liệu vê viên lò đứng 186 Bảng 7-3: Bảng cân nhiệt vê viên lò đứng 189 Bảng 7-4: Bảng cân nhiệt vê viên dạng băng tải 219 Bảng 8-1: Ảnh hưởng 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 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 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 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 biến đổi tinh thể 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 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 thời gian nghiền ẩm cỡ hạt 52 Hình 2-7: Tác dụng thời gian nghiền cường độ viên sống .52 Hình 2-8: Ảnh hưởng nghiền ẩm lượng dùng bentonit 53 Hình 2-9: Sơ lược trang bị máy nghiền ẩm 54 Hình 2-10: Bãi trung hòa quặng 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 Pekay Chicago Mĩ sản xuất .62 Hình 3-8: Máy trộn cường lực 63 Hình 4-1: Phân loại các loại nước vật liệu 64 Hình 4-2: Lực điện phân tử và xếp phân tử nước cực tính bề mặt và hạt quặng 65 Hình 4-3: tượng mao dẫn ống thuỷ tĩnh nhỏ 67 Hình 4-4: Sơ đồ nước mao dẫn 68 Hình 4-5: Thể khí viên sống .69 Hình 4-6: Sơ đồ nước màng mỏng di chuyển 70 Hình 4-7: Nước nối điểm tiếp xúc hạt quặng hình cầu 73 Hình 4-8: Nước tổ ong và nước tiếp xúc các hạt hình cầu .73 Hình 4-9: Mối liên hệ 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 nước thành viên .78 Hình 4-12: Tác dụng lực mao mạch liên kết hạt 80 Hình 4-13: Sơ đồ để tính áp suất tự trọng quặng viên tròn gây hạt tinh quặng nó 81 Hình 4-14: Tốc độ thay đổi đường kính trung bình viên các giai đoạn thành viên 82 Hình 4-15: Quan hệ đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn .83 Hình 4-16:Mối quan hệ đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn .84 Hình 4-17: Ảnh hưởng lượng nước nguyên liệu viên sống lớn lên (vê viên mẻ liệu) 84 Hình 4-18: Sự ảnh hưởng lượng nước nguyên liệu viên sống lớn lên (vê viên liên tục) 85 Hình 4-19: Sự thay đổi tốc độ viên sống lớn lên vê viên liệu có hàm lượng nước khác 85 Hình 4-20: Sự ảnh hưởng Sodium montmorilonite động lực học viên sống lớn lên 86 Hình 4-21: Sự ảnh hưởng Calcium montmorillonite động lực học viên sống lớn lên 87 Hình 4-22: Sự ảnh hưởng Pellido động lực học viên sống lớn lên 87 Hình 4-23: Mối quan hệ 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 viên liệu .90 Hình 4-26: Máy vê viên mâm tròn truyền động bánh 93 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 ngoài 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 máy vê viên mâm tròn 100 Hình 4-37: Bản vẽ hiển thị ứng suất liệu viên mâm tròn 100 Hình 4-38: Sơ đồ phân tích hợp lực (R1, R2) hai viên liệu có kích thước khác 101 Hình 4-39: Trạng thái vận động vật liệu máy vê viên mâm tròn 102 Hình 4-40: Sơ đồ phân tích ứng suất mâm tròn 110 Hình 4-41: Hình vẽ hiển thị vật liệu động và dao gạt mâm tròn 112 Hình 4-42: Bản vẽ hiển thị kết dính liệu đáy mâm tròn 113 Hình 4-43: Hiệu vê viên các phương pháp gia liệu thêm nước vào khác 116 Hình 4-44: Quan hệ hỗ trợ lẫn góc nghỉ động liệu bột và góc nghiêng mâm tròn .118 Hình 4-45: Phạm vi làm việc dao gạt đáy trên mâm tròn 121 Hình 4-46: Hình vẽ mật độ cong rãnh 1/6 dao gạt 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 độ bền nén và lượng nước sấy khô viên sống quặng manhetit tự nhiên 127 Hình 5-4: Sự ảnh hưởng nhiệt độ giới chất sấy thời gian sấy 130 Hình 5-5: Mối quan hệ tốc độ giới chất sấy với thời gian sấy .131 Hình 5-6: Sự ảnh hưởng độ cao lớp quặng thời gian sấy khô 132 Hình 5-7: Sự ảnh hưởng bentonit với cường độ khô 134 Hình 5-8: Sự ảnh hưởng lượng chất kết dính nhiệt độ viên sống nứt vỡ .134 Hình 5-9: Sự ảnh hưởng các loại cao lanh khác cường độ viên khô 135 Hình 5-10: Hành vi tinh thể phiến cao lanh sấy viên sống 135 Hình 5-11: Sự ảnh hưởng chất kết dính cường độ viên khô 136 Hình 5-12: Sự ảnh hưởng vôi tôi độ bền nén đơn viên khô 136 Hình 6-1: Quá trình nung quặng vê viên 138 Hình 6-2: Độ oxy hóa quặng manhetit tự nhiên và nhân tạo nung 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 lượng sinh 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 thiêu kết hạt hình tròn .147 Hình 6-7: Mối quan hệ 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 nito, quan hệ 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 độc lập quặng vê viên (mũi tên chỉ) 155 Hình 6-12: Kirschsteinite (C.F.S) .155 Hình 6-13: Calcium silicate và Kirschsteinite cùng tồn .156 Hình 6-14: Fe3O4 (mầu đậm) phủ 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 nhiệt độ nung cường độ vê viên tinh quặng manhetit 160 Hình 6-18: Sự ảnh hưởng nhiệt độ nung cường độ vê viên 160 Hình 6-19: Sự ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt cường độ quặng vê viên .161 Hình 6-20: Quan hệ mức độ ôxy hoá Fe3O4 với thời gian và nhiệt độ nung thiêu viên quặng 162 Hình 6-21: Quan hệ độ bền viên quặng Manhêtít với nhiệt độ nung thiêu (không phụ gia ) 162 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 8/275 Hình 6-22: Quan hệ độ bền viên quặng Manhêtít có trợ dung với nhiệt độ nung thiêu 162 Hình 6-23: Mối quan hệ tốc độ làm mát với độ bền nén quặng vê viên 165 Hình 6-24: Mối quan hệ 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 nhiệt độ làm mát cuối cùng và giới chất làm mát với cường độ vê viên .167 Hình 6-27: Mối quan hệ độ bền nén đơn vị, độ bền nén nguội với đường kính .168 Hình 6-28: Sự ảnh hưởng giãn nở thể tích và tính dị hướng thể lập phương quặng hematit kết cấu nó 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 lò 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 động rung 195 Hình 7-10: Hệ thống bánh dùng cho lò đứng 195 Hình 7-11: Thiết bị bịt kín dầu lót .196 Hình 7-12: Bộ làm mát kiểu đứng khí .197 Hình 7-13: Nguyên lý làm việc 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 quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen 209 Hình 7-18: Hai quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee - DramMen 209 Hình 7-19: Ba quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen 210 Hình 7-20: Bốn quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen 211 Hình 7-21: Máy nung quặng vê viên dùng toàn than, khí than dầu 211 Hình 7-22: Hệ thống bố liệu băng tải 223 Hình 7-23: Nguyên lý hoạt động động 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 vỏ lò .234 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 9/275 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT KHÁI QUÁT 1.1.1 Mục đích công nghệ vê viên quặng sắt - Theo số liệu thống kê năm 1970 trên 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 P, S, Pb, Zn, As Do quặng nghèo không đáp ứng quá trình luyện kim nên phải nghiền tuyển làm giầu, sản phẩm sau làm giầu không đáp ứng cỡ hạt cho công nghệ lò cao là trên 5mm, vì 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 các nhà máy gang thép quy mô lớn hàng năm có xu tăng lên, đã đạt trên 95% Với tình hình thay đổi tài nguyên quặng sắt và tính ưu việt quặng nhân tạo, thúc đẩy kỹ thuật luyện cục quặng sắt phát triển, đó hai công nghệ vê viên và thiêu kết phát triển nhanh - Cũng quặng sắt tự nhiên ngày càng nghèo và phát triển kỹ thuật làm giầu quặng đã cung cấp loại tinh quặng giầu cỡ hạt nhỏ mịn đến xưởng thiếu kết, làm cho phối liệu thiêu kết trở nên kém thông khí, suất máy thiêu kết bị giảm đến 50%, thân công nghệ thiêu kết phổ biến chưa khắc phục nhược điểm là: sản phẩm thiêu kết có độ bền thấp và cỡ hạt không đồng Bởi đã phát sinh phương pháp tạo cục quặng sắt từ tinh quặng mịn là sản xuất quặng vê viên gồm công đoạn chính là tạo viên nung kết quặng viên - Do quặng vê viên có ưu điểm là hàm lượng sắt cao, lượng xỉ thấp, tính luyện kim tốt, cường độ 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, phương pháp vê viên và thiêu kết loại có phạm vi ứng dụng riêng công nghệ luyện gang lò cao và có quan hệ bổ trợ lẫn nhau, phối hợp quặng vê viên và quặng thiêu kết tính toán tỉ lệ hợp lý - Hiện phương pháp vê viên và phương pháp thiêu kết đã trở thành là phương pháp tạo quặng nhân tạo chính, sử dụng rộng rãi Ngoài ra, còn có phương pháp chú trọng là phương pháp đóng bánh, phương pháp này có nhược điểm chưa khắc phục là cường độ nhiệt độ cao kém và tính hoàn nguyên không cao 1.1.2 Lịch sử phát triển 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 sáng chế này - Cũng thời gian đó, Đức tiến hành nghiên cứu phương pháp vê viên, năm 1913 Brackelsber đã lấy sáng chế Đức Phương pháp đó là: quặng bột trộn với nước chất kết dính để tạo viên, sau đó sấy khô Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 10/275 thành thể rắn nhiệt độ tương đối thấp Qua nghiên cứu, đã chứng minh quặng vê viên hoàn nguyên nhanh 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 giải vấn đề khu vực Mesabi là có mỏ quặng nghèo với trữ lượng lớn, hàm lượng sắt quặng thấp, phải nghiền mịn và tuyển từ với cỡ hạt 0,044mm trên 85%, hạt mịn làm giảm tính thấu khí hỗn hợp liệu quặng thiêu kết - Tại Mỹ đã bắt đầu tiến hành nghiên cứu phương pháp vê viên tiến hành năm 1950 nhà máy Gang thép Ashland Sau đó, công ty Công nghiệp Quặng Reserve đã tiến hành xây dựng 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 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 năm 70, đã là 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 lúc với chiều rộng ghi 5,66m, dài 64,21m, đường kính lò quay 7,62m, dài 48,77m, sản lượng triệu tấn/năm Năm 1982, tổng sản lượng giới đã đạt tới 300 triệu tấn, chưa coi trọng chất lượng giảm chi phí, mà chú trọng thúc đẩy sản lượng - Khoảng từ năm 1975, công nghiệp gang thép giảm sút, lượng dùng quặng vê viên giảm càng rõ, chiếm tỷ lệ 10% liệu vào lò, chủ yếu dùng để nâng cao hệ số lợi dụng 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 phương diện sau: • Nghiên cứu thêm các chất phụ gia: Đa số các nhà máy vê viên dùng bentonite làm chất kết dính, mặc dù nó là chất kết dính hiệu và quá trình tạo viên có thể trở thành chất khống chế độ ẩm, nó lại đưa kim loại tính kiềm và tạp chất vào, ảnh hưởng không tốt hoàn nguyên, vì thế, cần phải tìm chất kết dính Hiện đã tìm loại chất kết dính hữu có hiệu cao và gọi là Peridur công ty Enka Hà Lan sản xuất chính thức Peridur có ảnh hưởng lớn chất lượng quặng vê viên, tỷ lệ phối nó là 0,45÷0,73% kg/ hỗn hợp liệu Có số nhà máy vê viên Mỹ đã áp dụng Peridur vào làm chất kết dính • Cải thiện tổ hợp khoáng chất quặng vê viên: Lâu nay, hoàn nguyên quặng vê viên có tính axit đã đáp ứng yêu cầu lò cao, tốt quặng thiêu kết Nhưng theo đà phát triển tiến kỹ thuật luyện kim, quặng vê 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 yêu cầu cường hóa lò cao đại Xuất phát từ quan điểm cải thiện tính 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 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 quốc gia sử dụng loại quặng này, 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 giảm động lực và đơn vị tiêu hao nhiên liệu Có nhiều nhà máy tiêu hao nhiên liệu giảm tới 50%, tiêu hao điện quạt gió công nghiệp giảm Công ty LK Thụy Điển sử dụng máy ghi xích-lò quay có tiêu hao nhiệt là 27,5×104 kJ/ tấn, Mỹ là 24,5×104 kJ/tấn Các nhà máy xây dựng nước ngoài có hệ thống thu hồi nhiệt, tích cực thu hồi lợi dụng nhiệt dư mà chi phí đã giảm đáng kể Có số quốc gia, để nâng cao hiệu kinh tế sản xuất quặng vê viên đã dùng than bột để thay nhiên liệu lỏng, 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 Kakogawa Nhật sử dụng 80% là than bột, 10% là cốc bột, 10% là khí than lò luyện cốc, nên giảm nhiều chi phí lượng - Tại Trung Quốc • Năm 1968 lò vê viên Tế Nam 8m2 đầu tiên Trung quốc đưa vào sản xuất và đã thành công đưa phương án “buồng sấy – vách dẫn gió” đại Do lò vê viên đứng sử dụng vôi tôi làm chất kết dính, cường độ viên sống kém, nhiệt độ nứt vỡ thấp, buồng sấy có 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 cho vôi tôi, làm cho cường độ viên sống và nhiệt độ vỡ tăng lên, hiệu sấy khô 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 Thẩm Dương xây dựng và thực nghiệm máy ghi xích 1,8m X 20,5m – lò quay Φ2,5x24m; năm 1982 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 đạt 40 vạn tấn/ năm - Tại Việt Nam • Năm 2007 lò vê viên kiểu đứng xây dựng Khu liên hợp sản xuất Gang thép Kinh môn - Hải dương, công suất 100.000 thành phẩm/năm Sau đó Gia Lai, Hải Phòng, Yên Bái… đã xây lò đứng sản xuất quặng vê viên tương tự 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 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 các nhà máy thép lớn 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 sản phẩm thiêu kết - Tính hoàn nguyên quặng vê viên tốt Sắt hầu hết dạng Fe2O3 là dạng ôxits sắt dễ hoàn nguyên so với các dạng Fe3O4 và 2FeO.SiO2 là các dạng ôxits sắt chủ yếu thiêu kết phẩm - Độ xốp tế vi nhiều và phân bố (20÷30%), tạo điều kiện tốt cho hoàn nguyên và đảm bảo độ bền cao quặng viên (chỉ số tang quay Rubin đạt tới 6÷8%) - Cấu trúc vĩ mô chứa ít thể thuỷ tinh, nên khoảng biến mềm hẹp - Cỡ hạt đồng đều, thí dụ nhà máy vê viên Trung Quốc đã sản xuất quặng viên có thành phần cỡ hạt Bảng 1-1 Bảng 1-1: Cỡ hạt quặng vê viên nhà máy An sơn (Trung Quốc) 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 cột liệu lò cao Hình dạng cầu nên góc đống rải quặng nhỏ (vì viên tròn rễ lăn xa) đó mặt liệu 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 lò cao sử dụng quặng vê viên có thể phép kéo dài mà không làm giảm cường độ nấu luyện lò cao - Quặng vê viên có thể để ngoài trời và ít vỡ vụn điều kiện vận chuyển nhiều lần, ít suy giảm chất lượng chuyên chở đường biển - Quặng vê viên là loại phương pháp tạo cục có hiệu cao và lò cao, lò thổi, lò điện có thể sử dụng - Công nghệ sản xuất quặng vê viên thích hợp cho quy mô sản xuất lớn b So sánh điều kiện nguyên liệu - Quặng vê viên thích hợp dùng tinh quặng mịn sau tuyển khoáng Trong khi, dùng tinh quặng mịn cho thiêu kết thì làm tính thấu khí lớp liệu kém, ảnh hưởng lớn đến sản lượng và chất lượng quặng thiêu kết Thực tế sản xuất chứng minh liệu thiêu kết hàm lượng vật liệu nhỏ 0,074mm tăng lên, xuất thiêu kết giảm - Do điều kiện tài nguyên quặng sắt, tỷ trọng quặng phải qua tuyển nghiền mịn 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 lò cao và phần liệu bỏ không thích hợp với tạo cầu, thì dùng cho sản xuất quặng thiêu kết - Công nghệ sản xuất quặng thiêu kết có khả thích ứng với nguyên liệu tương đối rộng, yêu cầu nguyên liệu cho công nghệ sản xuất quặng vê viên khá khắt khe, cỡ hạt nguyên liệu càng nhỏ càng có lợi cho tạo cầu Ngoài tính chất khoáng vật, thành phần và hàm lượng đá vỉa có ảnh hưởng lớn công nghệ sản xuất và chất lượng quặng vê viên c So sánh tính luyện kim - Phần lớn các tính luyện kim quặng vê viên tốt quặng thiêu kết Quặng vê viên có cỡ hạt hàm lượng Fe cao, hoàn nguyên tốt, cường độ nhiệt độ thấp tốt Bảng 1-2 đưa các so sánh chất lượng 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 quặng vê viên nhỏ ít, lỗ khí nó Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 14/275 nhỏ mà dầy vì có lợi cho việc nâng cao cường độ và tính hoàn nguyên Nhưng độ kiềm quặng vê viên thường thấp quặng thiêu kết nên cường độ hoàn nguyên nóng kém so với quặng thiêu kết - Kết thực tế nấu luyện quặng vê viên lò cao chứng minh rằng, sau dùng quặng vê viên các tiêu lò cao nói chung cải thiện; sản lượng nâng cao, tiêu hao cốc giảm thấp điều kiện nấu luyện cải thiện - Cường độ nhiệt độ thường quặng vê viên tốt so với quặng thiêu kết nên quá trình vận chuyển và dự trữ lâu thì quặng vê viên ít bị vụn vỡ - Cường độ hoàn nguyên nóng quặng vê viên kém quặng thiêu kết Trong lò cao, quặng vê viên hoàn nguyên nhanh quặng thiêu kết, độ hoàn nguyên cao mức vỡ vụn lớn quặng thiêu kết - Cường độ hoàn nguyên nóng quặng vê viên giảm thấp có quan hệ trực tiếp với giãn nở nó hoàn nguyên Qua thí nghiệm, quặng vê viên và quặng thiêu kết gia nhiệt hoàn nguyên, giảm độ cứng và tăng thể tích quá trình giãn nở làm vỡ vụn và bột hóa; nhiều thí nghiệm chứng minh quặng vê viên có tỉ lệ nứt vỡ nhiều quặng thiêu kết vì quặng vê viên sắt có dạng Fe2O3 Sự giãn nở quặng vê viên thường chia làm bước: • Bước thứ phát sinh giai đoạn hematít hoàn nguyên thành manhetít (Fe2O3  Fe3O4), tỉ lệ giãn nở mức 20% trở xuống Thông thường, giải thích là kết cấu từ thể mặt hematít chuyển biến thành kết cấu thể lập phương manhetít, kết cấu tinh thể sắt oxy hóa bị phá vỡ, gây nên giãn nở thể tích Tỉ lệ giãn nở lớn xuất độ hoàn nguyên là khoảng 30%÷40%, loại giãn nở này ảnh hưởng không nhiều tới thao tác lò cao Đối với manhetít quặng vê viên dính kết lạnh không có bước giãn nở này Hình 1-3: Ảnh hưởng biến đổi tinh thể oxit sắt đến cường độ quặng vê viên a- Bình thường, b- Bất thường, râu sắt phát triển • Bước thứ phát sinh sắt oxit chuyển thành sắt, thì giãn nở càng rõ rệt, gọi là giãn nở bất thường, thể tích có thể tăng lên 100%, chí có lúc còn tăng 300÷400% Khi giãn nở bất thường, hạt tinh quặng sắt bị kéo dài phía 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 sợi, gọi là râu tinh thể (sắt) Râu tinh thể bị kéo dài gây nên lực kéo lớn, làm cho kết cấu sắt bị lỏng lẻo, gây nên giãn nở, cần sử dụng các biện pháp thích hợp khống chế độ giãn nở theo tiêu chuẩn quy định, không giãn nở bất thường này làm cho độ thấu khí lò cao xấu 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 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 Fe3O4 ít, giãn nở chuyển biến mạng tinh thể sinh giảm xuống Quặng vê viên có hàm lượng SiO2 cao, sinh pha xỉ dính kết tương đối nhiều, có lợi cho việc nâng cao cường độ hoàn nguyên nóng 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 hoàn nguyên giãn nở thể tích tăng lên, gây bất lợi cường độ hoàn nguyên nóng Nâng cao nhiêt độ nung thích hợp làm cho pha lỏng quặng vê viên tăng lên, có thể nâng cao cường độ hoàn nguyên nóng - Hiện việc sử dụng 100% quặng vê viên để nấu luyện các lò cao cỡ lớn không còn thấy nhiều Cùng với việc sử dụng tăng lên quặng vê viên thì yêu cầu cường độ hoàn nguyên nóng quặng vê viên ngày càng cao Nếu cường độ hoàn nguyên thấp, làm cho lò cao không thuận hành - Nói tóm lại thiêu kết và vê viên là phương pháp tốt để tạo quặng cục, nâng cao hiệu nấu luyện lò cao Nếu là sử dụng toàn là quặng nghiền mịn, thì phương pháp vê viên có thể biểu tính ưu việt càng nhiều, quặng vê viên không thay quặng thiêu kết Hiện sản xuất quặng thiêu kết và quặng vê viên phát triển, lực sản xuất và chất lượng sản phẩm không ngừng nâng cao; dùng phương pháp thiêu kết hay vê viên phải 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 lò cao a Hàm lượng nguyên tố quặng sắt cao, nguyên tố có hại ít - Đối với loại quặng nào có chứa lượng CO2 nước kết tinh lớn, trực tiếp đưa vào lò cao không kinh tế; phải nghiền vụn, sàng tuyển để sản xuất quặng vê viên; bỏ thành phần chất bốc, nâng cao hàm lượng sắt quặng nguyên liệu vào lò, giảm nhẹ phụ tải quá trình luyện kim - Trong quặng sắt hàm lượng các nguyên tố S, P, Cu, Pb, Zn, vượt quá giá trị nào đó, trực tiếp ảnh hưởng lớn tới chất lượng gang thép và làm cho thiết bị bị hư hại Vì thế, công nghệ luyện kim, càng giảm các nguyên tố có hại càng tốt - Tuy nhiên có nguyên tố S quá trình sản xuất quặng vê viên, có thể thu hồi giúp tăng hiệu sử dụng nguồn tài nguyên 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 nhà máy hóa chất, thường có lượng sản phẩm phụ lớn; là bụi lò cao, vảy cán, vảy gang, xỉ lò luyện thép và xỉ axit sunfuaric; sản phẩm phụ này có hàm lượng Fe tương đối cao, cỡ hạt quá bé còn chứa các nguyên tố có hại, không thể trực tiếp đưa vào lò Sản xuất quặng vê viên có thể dùng phụ phẩm trên và còn tiết kiệm tiêu hao lượng 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 tiến kỹ thuật, bước sử dụng than gầy để thay nhiên liệu trên Ngoài việc mở rộng nguồn nhiên liệu luyện kim, còn 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 vào tính chất các loại nguyên liệu quặng, sử dụng các phương pháp và biện pháp kỹ thuật vê viên khác nhau, để cải thiện tính chất các nguyên liệu 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 luyện kim tốt, đáp ứng tối đa yêu cầu luyện kim quá trình cường hóa nấu luyện; sản xuất quặng vê viên đã trở thành phận tổ hợp chính không thể thiếu công nghiệp luyện kim giới 1.2.2 Yêu cầu kết cấu liệu lò lò cao phải hợp lý - Quặng thiêu kết độ kiềm cao có cường độ trạng thái nguội cao và tính hoàn nguyên tốt đã dùng rộng rãi các nhà máy gang thép; nhiên yêu cầu kết cấu liệu để lò cao phải có phối liệu phù hợp Quặng vê viên ôxy hóa có hàm lượng nguyên tố Fe quặng cao, nguyên tố có hại ít, cỡ hạt đều, cường độ trạng thái nguội tốt, kết cấu liệu hợp lý 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 làm liệu lò cao làm tăng sản lượng, tiết kiệm cốc, giảm chi phí sản xuất Chỉ tiêu kỹ thuật sản xuất lò cao Trung quốc cho thấy kết cấu liệu lò cao hợp lý tăng sản lượng lò trên 10% và giảm tiêu hao cốc trên 5% Bảng 1-3: Kết cấu liệu lò 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 là 5% Tăng Tỷ lệ cốc tiết Fe/% kiệm/% 8÷11 6÷8 4,5 3,1 3,5 12,41 4,5 12,41 10,11 12,21 7,7 3,2 12 Sổ tay kỹ thuật luyện gang 1.2.3 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 17/275 Những vấn đề tồn công nghệ sản xuất quặng vê viên - Mặc dù nhiều tiêu quặng vê viên tốt quặng thiêu kết, vấn đề giãn nở luôn ảnh hưởng tới tính luyện kim không thể không hạn định tỉ lệ phối trộn quặng vê viên lò Thực tiễn đưa kết luận sau: • Khi tỉ lệ giãn nở quặng vê viên nhỏ 20%, thao tác lò cao 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 40%, thao tác lò cao trở nên bất thường, lúc đó tỉ lệ phối trộn quặng vê viên vào lò phải nhỏ 65%, đồng thời phải giảm lượng gió - Tiêu chuẩn tiêu chất lượng quốc tế quy định tỉ lệ giãn nở quặng vê viên mức 20%, chí còn thấp hơn, nhằm đảm bảo lò cao vận hành thuận lợi Để cải thiện tính luyện kim nhiệt cao quặng vê viên, cần giải vấn đề giãn nở nó, các biện pháp sau: • Nâng cao hợp lý hàm lượng SiO2 quặng vê viên Hàm lượng SiO2 quặng vê viên cao có lợi cho việc hình thành tạo xỉ nhiều Có thể kìm chế giãn nở và tăng trưởng râu tinh thể quặng vê viên Quặng vê viên vùng Bắc Mỹ ít giãn nở bất thường, tỉ lệ cấp vào lò có thể đạt 100%, điều này có liên quan tới hàm lượng SiO2 quặng đó có thể đạt 4%÷6% • Xác định độ kiềm thích hợp cho quặng vê viên Qua nghiên cứu lý thuyết, CaO sắt oxit phân bố không đồng là nguyên nhân chính hình thành râu tinh thể sắt Giải phân bố đồng CaO, liên quan đến vấn đề độ kiềm quặng vê viên Qua thử nghiệm cho thấy, 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, tiếp tục tăng độ kiềm đến 0,7÷0,8, thì tỉ lệ giãn nở giảm rõ rệt Độ kiềm tối ưu quặng vê viên có thể thông qua thử nghiệm để xác định • Nâng cao nhiệt độ nung quặng viên Dưới điều kiện cho phép thiết bị và bề mặt tầng liệu không phát sinh nóng chảy quá mức thì việc nâng cao nhiệt độ nung thích hợp không có thể nâng cao độ bền trạng thái nguội quặng vê viên, mà còn có thể nâng cao độ bền hoàn nguyên nhiệt nó Điều này nhiệt độ cao có thể tăng kết cứng xỉ, có lợi cho khuyếch tán Ca2+, đạt phân bố đồng và cải thiện nguyên nhân dẫn tới điều kiện phát sinh kết tinh quặng sắt đỏ Cùng với việc nâng cao nhiệt độ nung, còn làm cho tầng trên và quặng vê viên nung đồng Hiện phổ biến lấy việc nâng cao nhiệt độ nung để thúc đẩy kết tinh xỉ giúp cải thiện tính luyện kim nhiệt độ cao quặng vê viên - Ngoài ra, việc tăng tỉ lệ giới hạn hạt nguyên liệu, giảm hàm lượng Fe2O3 nguyên liệu…cũng đạt hiệu định việc khống chế độ giãn nở quặng vê viên 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 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 luyện kim Quá trình nó là: chuẩn bị tốt nguyên liệu (quặng tinh, chất phụ gia và chất kết dính), trộn theo tỷ lệ định, qua chuyển động lăn trên đĩa vê viên tạo thành quặng viên sống theo kích thước định, sau đó sấy khô 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 gọi là quặng vê viên - Trong quá trình sản xuất quặng viên, vật liệu không thay đổi tính chất vật lý (mật độ, độ chắc, hình dạng, to nhỏ và cường độ học ), mà còn sinh thay đổi tính chất hóa lý (thành phần hóa học, tính hoàn nguyên, tính giãn nở, tính hoàn nguyên hóa mềm nhiệt độ cao, tính hoàn nguyên vỡ vụn nhiệt độ thấp, tính nóng chảy nhỏ giọt, ), từ đó tính luyện kim vật liệu có thể cải thiện - Căn vào khác biệt môi trường khí nung viên quặng sống và nhiệt độ tạo viên quặng vê viên; quặng vê viên thành phẩm 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 loại là có tính axit và có tính trợ dung So sánh loại quặng đó, quặng vê viên tính axit không khó khăn quá trình thao tác, mà hàm lượng sắt quặng lại cao, cường độ tốt, thuận lợi cho việc vận chuyển đường dài Đồng thời đại đa số các nhà máy thiêu kết sản xuất quặng thiêu kết có độ kiềm cao, vì phải sử dụng phối hợp quặng vê viên có tính axit để đáp ứng đủ yêu cầu nấu luyện lò cao Hiện các quốc gia trên giới đa số sản xuất quặng vê viên có tính axit - Vài năm gần đây, quặng vê viên Việt Nam sản xuất đã có phát triển, lò cao luyện gang 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 phối liệu cho thấy có cải tiến rõ rệt tăng sản lượng và giảm tiêu hao than cốc trên gang lỏng 1.3.2 Phân loại phương pháp sản xuất quặng vê viên - Phương pháp sản xuất quặng vê viên có nhiều loại, có thể dựa vào nhiệt độ kết cục, môi trường khí kết cục có thể dựa vào thiết bị sản xuất để chia Phương pháp phân loại cụ thể có thể xem Bảng 1-4 - Hiện 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 máy ghi xích-lò sấy ống quay có công suất lớn và nguyên liệu ít khắt khe 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 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 các công đoạn liên tiếp tạo thành, trình tự là loại thiết bị khác Hình 4, và 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 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 ổn định thành phần hóa học quặng vê viên để tạo thuận lợi cho quá trình vê viên, nguyện liệu phải trộn Chất trợ dung (bentonite, vôi sống, đolomite) và quặng phải nghiền nhỏ đến độ hạt quy định để vê viên; bột quặng có độ ẩm cao, phải sấy khô Chuẩn bị nguyên liệu trộn hỗn hợp quặng đầy đủ, trộn nước máy trộn, qua máy vê viên tạo thành viên quặng sống với kích thước phù hợp, và sàng phân loại hạt nhỏ Viên quặng sống đạt tiêu chuẩn bố liệu lên thiết bị thiêu thông qua máy bố liệu để tiến hành sấy khô, dự nhiệt và thiêu nhiệt độ cao, sau đó làm mát xuống 1500C, sàng loại bỏ hạt nhỏ 5mm, phân loại cỡ hạt từ 5÷10mm làm liệu rải đáy (máy thiêu dạng băng tải), đạt quặng vê viên thành phẩm có tính luyện kim, độ bền tốt nhiệt độ thường 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 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 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 quặng vê viên ôxy hóa, chủ yếu sử dụng 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 đây tài liệu này quặng vê viên ôxy hóa CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT SẢN XUẤT QUẶNG VÊ VIÊN 1.4.1 Tính toán tiêu kinh tế kỹ thuật chính nhà máy vê viên a Hệ số lợi dụng - Hệ số lợi dụng là giá trị tỷ lệ sản lượng thời gian lò và diện tích thể tích thiết bị: ) lò × thời gian Hệ số lợi dụng = Diện tích có ích (m2 ) Sản lượng thời gian lò ( ) lò × thời gian Hệ số lợi dụng = Diện tích có ích (m3 ) Sản lượng thời gian lò ( (1 − 1) (1 − 2) 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 thiết bị Hiệu suất làm việc thiết bị = Thời gian hoạt động × 100% Thời gian lò hoạt động theo lịch (1 − 3) - Thời gian lò hoạt động theo lịch là 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 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, lượng, vật liệu dùng để sản xuất quặng vê viên 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, nước e Chi phí sản xuất và gia công - Chi sản xuất là chi phí cần thiết để sản xuất sản phẩm, gồm 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 sản phẩm Bentonite, nhiên liệu, dầu bôi trơn, ghi lò, nước và 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 công nhân toàn nhà máy sản xuất số sản phẩm, nó thể thiện trình độ quản lý và kỹ thuật người trưởng ca Hiệu suất lao động = 1.4.2 Số sản phẩm Tấn ( ) Số công nhân toàn nhà máy Người × Năm (1 − 6) So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật chính nhà máy vê viên - Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính nhà máy vê viên 1-5, 1-6, 1-7 và 1-8 Bảng 1-5: Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên ôxy hóa tính axit Hoa kỳ 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 14 1150 1260 Bảng 1-6: Chỉ tiêu kỹ thuật 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 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 các nhà máy vê viên Trung Quốc 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 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 25/275 Bảng phụ 1-7 Tính quặng vê viên thành phẩm Tên xưởng Năng suất lao động (t/ng) Tiêu hao than (kg/t) TFe FeO S R Cường độ chống ép Chỉ số trống quay Chỉ số chống mòn Chỉ số sàng phân % % % CaO/SiO2 10N >6,3mm <0,5mm <5mm Hàng Châu (1x6) 2.578,00 42,21 57,17 0,92 0,013 0,28 281 93,79 Tề Nam (8+10) 2.485,34 29,36 63,30 0,58 0,008 0,15 331 91,27 37,35 59,88 0,97 0,040 0,26 47,00 62,17 0,47 0,013 0,09 33,79 60,29 0,61 0,028 0,20 31,41 62,26 1,08 0,021 60,00 1,27 0,084 0,24 56,81 3,70 0,020 0,28 62,28 0,40 An Dương (2x8) Lăng Nguyên (2x8) 2.357,00 Lai vu (1x8) Thông Hóa (2x8) 1.082,00 Tưởng Hương (2x5) 1.129,00 Lai nguyên (1x8) Nga Khẩu (2x8) 751,00 37,37 2.386,29 Bản Thế (1x16) 79,22 220 202 7,81 82,71 3,00 166 0,05 208 90,04 9,12 0,04 137 92,25 2,00 274 88,00 8,08 200 86,39 62,34 0,44 38,58 60,96 3,16 0,030 Tân Tây (1x8) 1.976,00 67,00 63,03 0,61 0,027 0,20 Trường Giã (1x8) 1.270,10 62,23 1,92 0,051 0,33 Nam Kinh (1x8) 1.536,26 61,85 0,55 0,019 0,31 229 96,53 62,06 0,69 0,009 0,11 263 87,00 65,91 61,42 0,74 90 91,66 46,15 64,65 0,57 45,57 62,06 1,40 0,031 0,40 62,42 1,36 0,031 0,28 60,28 0,97 0,006 0,11 Đường Sơn (1x8) 319,00 Mật Vân (1x8) Tân Cương (1x8) 2.310,00 Na Đan (1x8) 1.669,46 Mã An Sơn (1x8) Tên xưởng 250,00 48,00 Nhiệt độ ( C) 0,15 Gió làm mát Hàng Châu (1x6) 1.117 534 13.954 20.254 26.494 Tề Nam (8+10) 1.083 7.934 7.798 An Dương (2x8) 1.050 400 Lăng Nguyên (2x8) 1.045 Lai vu (1x8) 11.190 21.023 Thông Hóa (2x8) 11.400 15.120 12.373 Tưởng Hương (2x5) 1.050 Lai nguyên (1x8) Nga Khẩu (2x8) 1.182 612 Bản Thế (1x16) 9.495 13.900 9.560 83,77 3,20 81,60 161 Buồng Buồng Buồng Buồng Gió trợ Khí than đốt sấy xả đốt đốt 928 85,15 221 17.505 16.700 4,78 90,51 256 M3/h M3/t 14.004 274 1,19 Lượng gió trợ đốt M3/h M3/t 12.717 249 7.481 186 8.773 6.609 271 9.375 20.800 6.794 201 4.458 8.983 4.836 550 5.736 19.700 19.500 6.247 181 14.523 14.190 23.000 8.326 23.080 1,11 79,65 Chế độ vận hành lò vê viên Lượng khí Áp lực (kPa) than o 3,77 89,16 1.029,00 Phú Thuận (1x8) 87,00 2,22 84,63 Tuyên Hóa (1x8) 38,00 Cỡ hạt 1016mm % 275 87,17 Lượng gió làm mát M3/h M3/t 19.763 387 37.985 795 26.356 773 16.942 381 22.415 625 5.548 Tuyên Hóa (1x8) 1.030 372 6.430 31.820 24.930 23.850 7.869 197 7.621 190 Tân Tây (1x8) 990 385 18.863 17.972 22.400 15.600 6.494 184 6.991 198 24.662 699 Trường Giã (1x8) 913 345 15.580 19.840 23.410 23.360 8.337 184 12.562 277 27.325 602 Nam Kinh (1x8) 1.021 511 6.347 15.370 19.400 17.500 9.264 169 10.349 298 35.914 657 Đường Sơn (1x8) 949 390 1.558 2.534 27.520 2.204 11.335 193 19.339 329 25.580 435 Mật Vân (1x8) 1.150 520 3.500 Phú Thuận (1x8) 12.000 13.000 37.000 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tân Cương (1x8) 1.031 476 Na Đan (1x8) 1.057 Mã An Sơn (1x8) 1.101 532 Tên xưởng Hàng Châu (1x6) Tề Nam (8+10) An Dương (2x8) Lăng Nguyên (2x8) Lai vu (1x8) Thông Hóa (2x8) Tưởng Hương (2x5) Lai nguyên (1x8) Nga Khẩu (2x8) Bản Thế (1x16) Tuyên Hóa (1x8) Tân Tây (1x8) Trường Giã (1x8) Nam Kinh (1x8) Phú Thuận (1x8) Đường Sơn (1x8) Mật Vân (1x8) Tân Cương (1x8) Na Đan (1x8) Mã An Sơn (1x8) Tinh quặng Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 560 8.218 19.748 22.213 14.824 15.260 22.410 16.130 5.300 13.700 23.400 21.300 24.200 Bentonit Nước Điện Kg/t 1.202 1.012 948 1.104 Kg/t 26,00 34,00 52,15 36,00 M3/t 0,85 0,23 0,76 Kwh/t 34,00 17,32 27,61 26,00 1.056 1.160 927 35,19 47,00 80,60 32,78 56,00 62,00 40,00 47,47 17,82 41,00 56,91 30,96 48,34 39,54 49,31 3,75 20,03 6,21 1,12 60,25 20,08 29,87 45,19 22,37 29,74 37,74 35,00 29,24 27,81 32,31 30,75 45,12 1.137 960 1.099 1.086 1.083 1.166 1.063 999 1.044 978 1.172 1,34 6,36 3,63 0,80 0,50 0,45 4,03 7.238 7.720 Trang 254 268 40.942 7.540 266 11.203 21.353 833 190 286 26.938 11.606 Tiêu hao và chi phí Tiền Phí lương Phí nhà gia và phụ xưởng công cấp Tệ/t Tệ/t Tệ/t 11,43 17,43 45,61 48,06 Tệ/t 362,92 346,78 6,22 59,44 284,06 60,79 257,75 53,07 53,39 256,61 15,32 8,03 8,31 6,16 37,50 8,57 47,68 Chi phí 26/275 980 653 Phân tích sản xuất 369,01 224,71 402,72 335,76 316,76 280,59 361,54 278,95 451,58 Dầu nặng 18,57 kg/t Tiêu hao than 12,06 kg/t Bảng 1-8: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ lò quay - ghi xích và kiểu băng tải Trung Quốc năm 1999 Sổ tay kỹ thuật luyện gang TT 10 11 12 13 14 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Chỉ tiêu Thiết bị thiêu kết Băng tải m2 Bộ ghi lò dài x rộng Lò quay đường kính x dài (m) Sản lượng (10000 tấn) Tỷ suất làm việc (%) Theo lịch Thực tế Sản lượng ngày (t) Theo lịch Thực tế Tiêu hao nhiên liệu thể khí Giá trị nhiệt MJ/m3 Lượng dùng M3/t Tiêu hao nhiên liệu thể lỏng Giá trị nhiệt MJ/kg Lượng dùng kg/t Tiêu hao nhiên liệu thể khí Giá trị nhiệt MJ/m3 Lượng dùng M3/t Hệ số lợi dụng t/(m2.h) Tỷ lệ đạt chuẩn (%) Tỷ lệ thành phẩm (%) Năng suất lao động t/ng Tiêu hao nhiệt MJ/t Tiêu hao đơn vị Tinh quặng kg/t Bentonit kg/t Nước M3/t Điện kwwh/t Phí gia công (tệ/t) Chi phí (tệ/t) Tiêu hao than theo trình tự làm việc (kg/t) Thành phẩm TFe % FeO % S% CaO/SiO2 Chống ép (10N/viên) Trống quay (%) Sàng phân (%) Thiêu kết An Cương 321,6 Trang Tên xưởng Thiêu kết Thiêu kết Thành Bao Cương Cương Vê viên Thủ Cương 162,0 2,4x28,9 3,5x30,0 4,0x48,0 4,7x74,0 211,59 114,00 32,15 72,23 84,12 85,41 89,74 89,49 89,19 89,70 80,07 99,46 5797,00 6892,00 3115,00 3480,00 1063,00 1168,00 1979,00 2461,00 12,50 57,70 10,45 207,00 20,89 50,42 0,762 79,39 0,93 97,16 98,61 5539 716 0,84 96,47 3208 1198 1552,1 1000 13 0,198 48,25 94,56 347,5 44,18 1041 15,02 1,02 65,9 1025 81,37 1,009 39,43 70,86 314,66 82,66 971 24,65 1,23 50,79 122,99 398,2 63,54 62,93 0,52 62,03 3,67 55,79 0,05 236 93,03 3,32 0,13 0,107 165 89,55 64,31 7,08 0,005 0,045 165 64,33 87,35 4,22 27/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 28/275 NGUYÊN NHIÊN LIỆU DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT - Nguyên liệu dùng công nghệ vê viên quặng sắt chủ yếu gồm hai loại: là nguyên liệu chứa sắt; loại khác là dung môi kết dính và chất phụ gia - Nhiên liệu gồm có nhiên liệu thể khí, thể lỏng và thể rắn YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU 2.1.1 Yêu cầu chung - Đối với nguyên liệu khác có yêu cầu kỹ thuật khác nhau, có thể tóm tắt thành yêu cầu chung sau đây: • Hàm lượng nguyên tố có ích và đặc biệt là Fe quặng tinh quặng; • Giảm mức tối đa các nguyên tố có hại S, P, As…; • Thành phần đất chay (SiO2, Al2O3); • Tính chất vật lý nguyên liệu (cỡ hạt, diện tích bề mặt, tỷ lệ xốp, tính ưa nước ); • Độ ẩm nguyên liệu; • Thành phần hữu ích nhiên liệu và dung môi, cacbon cố định nhiên liệu thể rắn, nhiệt trị nhiên liệu khí và lỏng, CaO đá vôi, MgO đá đô lô mít 2.1.1 Yêu cầu chất lượng nguyên liệu chứa sắt - Theo tiêu chuẩn quặng vê viên TFe trên 60±0,5% thuộc loại I, vì thế, hàm lượng nguyên tố tinh quặng nguyên liệu phải đáp ứng yêu cầu quy định các nhà máy để đảm bảo sản xuất sản phẩm có chất lượng tốt - Trong nguyên liệu sản xuất quặng vê viên nay, chiếm tỷ lệ lớn đó là tinh quặng manhetit (chiếm trên 50%) và tinh quặng hematit (chiếm khoảng 20%) Phạm vi dao động sắt tinh quặng thường là ±1% - Cỡ hạt tinh quặng là nhân tố chính để tạo viên, tinh quặng khác thì có cỡ hạt khác Cỡ hạt tinh quặng tốt có thể dùng tỷ lệ % và diện tích bề mặt cấp độ cỡ hạt định (như 0,074; 0,05; 0,044mm) để biểu thị Diện tích bề mặt các loại tinh quặng để tạo viên không giống nhau, bình thường phạm vi 1500÷1900cm2/g, cỡ hạt nhỏ -0,074mm lớn 80% - Độ ẩm tốt để tạo viên thường là phạm vi 9÷9,5% Đồng thời theo độ mịn quặng nghiền tăng, giá trị độ ẩm tăng theo Để có tạo viên tốt, độ ẩm tinh quặng dao động không vượt quá ± 0,2% - Đối với việc tạo viên từ tinh quặng thì thành phần hóa học, tổ hợp khoáng chất và tính ổn định cỡ hạt tinh quặng là quan trọng Để đảm bảo tinh quặng có tạo viên tốt thì dao động cỡ hạt tinh quặng không vượt quá ±1,0%, dao động bề mặt riêng không vượt quá 100cm2/g Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 29/275 - Nhân tố chính ảnh hưởng tới quá trình công nghệ vê viên là khoảng nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ hóa mềm quá trình nung, hàm lượng chất bốc và khoảng nhiệt độ thoát chất bốc, đặc tính nhiệt vật lý nguyên liệu (nhiệt dung, tính dẫn nhiệt) - Phạm vi dao động khoảng nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ hóa mềm tinh quặng khác từ 1250÷1370ºC, điều này có liên quan tới các oxit tạo xỉ tinh quặng (như là SiO2, AlO2, CaO, MgO) nhiệt hóa mềm cao, chứng tỏ hàm lượng thành phần tạo xỉ ít Nhiệt độ bắt đầu hóa mềm quặng hematit cao tinh manhetit (50÷100ºC) - Hàm lượng chất bốc hỗn hợp liệu và thay đổi hàm lượng thành phần loại hỗn hợp liệu định đến tính gia nhiệt quặng vê viên Chất bốc đây bao gồm nước bên viên sống Hàm lượng nước lỗ nhỏ tế vi viên quặng sống ảnh hưởng tới thời gian sấy khô quặng sống: độ ẩm viên quặng sống càng cao, thời gian sấy càng dài Hợp chất nước và CO3 có độ ẩm và hút nhiệt phân giải hợp chất, gây phản ứng và nhiều nhiệt lượng, ảnh hưởng tới tốc độ gia nhiệt quặng vê viên - Điều đó cho thấy, thành phần hóa học, độ ẩm, cỡ hạt và tính ưa nước bề mặt tinh quặng định đến điều kiện tạo viên, sấy viên và đặc tính chủ yếu chất lượng quặng vê viên 2.1.2 Đối với yêu cầu chất lượng chất kết dính - Trong quá trình sản xuất quặng vê viên, có thể dùng số khoáng chất và chất hữu để làm chất kết dính, như: bentonite, vôi tôi, bã rượu, bột lắng Bentonite tiện dụng, hiệu cao, nên dùng rộng rãi Cỡ hạt bentonite nhỏ 0,05mm chiếm 85÷90%, thường sử dụng 6÷10kg/mỗi quặng vê viên, chiếm 0,5÷0,8% Trung Quốc thường dùng là 2%, tương đương 20kg/tấn - Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên dùng bentonite xem 2-1, đánh giá tham số chính bentonite bao gồm: hàm lượng monmorilonit, tỷ lệ hút ẩm, tỷ lệ giãn nở, ion + hấp thu và lượng thay đổi, giá trị chất dẻo, hàm lượng nước và cỡ hạt cấp -0,074mm Bảng 2-1: Chỉ tiêu chất lượng quặng vê viên dùng bentonite Loại Chỉ tiêu Loại Loại Monmorilonit /% >60 60÷45 Tỷ lệ hút ẩm 2h/% >120 120÷100 Thể tích giãn nở/mL/g >12 12÷8 Cỡ hạt (-0,074mm)/% ≥99% ≥99% Độ ẩm/% <10% <10% Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 30/275 Yêu cầu chất lượng dung môi 2.1.3 - Yêu cầu chất lượng dung môi: hàm lượng thành phần có ích cao, S, P thấp, cỡ hạt và độ ẩm hợp lý • Hàm lượng vật ôxy hóa kiềm tính (CaO+MgO) phải cao Hàm lượng CaO đá vôi thường là 50÷54%; CaO+MgO đô lô mít đạt 42÷45% • Hàm lượng S, P phải thấp Trong dung môi chất lượng tốt, S thường là 0,01÷0,08%, P 0,01÷0,03% • Cỡ hạt và độ ẩm hợp lý Sản xuất quặng vê viên có kiềm tính, cỡ hạt đá vôi phải phù hợp với cỡ hạt tinh quặng, đồng thời đảm bảo quá trình nung đá vôi và tinh quặng phải tác dụng tương hỗ với nhau, đồng thời chú ý hàm lượng CaO đá vỉa Độ ẩm đá vôi, đô lô mít manhezit nhập xưởng không quá 3%, độ ẩm cao làm cho việc vận chuyển và nghiền gặp khó khăn Yêu cầu chất lượng nhiên liệu 2.1.4 - Khi sấy quặng vê viền cần phải dùng đến nhiên liệu khí, lỏng và rắn Lò vê viên và máy nung dạng băng tải sử dụng khí than từ lò sinh khí, khí lò cao khí than trộn, máy ghi xích– lò quay sử dụng dầu nặng bột than gầy, yêu cầu chất lượng xem 2-2 đến 2-6 Bảng 2-2: Yêu cầu chất lượng than cho lò sinh khí ĐVT Than gầy Than mỡ Than nâu Chất bốc Ad; % ≤ 25 ≤ 20 ≤ 20 Lượng St*d; % ≤4 ≤ 1,2 ≤ 1,2 Điểm nóng chảy tro o ≥ 1200 ≥ 1200 ≥1200 - ≤ 16 - Hạng mục C Giá trị y tầng kết keo Cường độ máy (>25mm), % ≥ 65 ≥ 65 - Tính ổn định nhiệt (>13mm), % ≥ 60 - - % 6÷13 (13%) 13÷25 (15%) 25÷50 (15%) % 13÷25 (10%) 25÷50 (12%) 50÷100 (12%) 25÷50 (8%) 50÷100(10%) Cỡ hạt (mm) và yêu cầu tỷ lệ giới hạn không nhỏ (%) Bảng 2-3: Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu thể rắn Máy ghi xích - lò quay Chất bốc Độ tro (%) (%) Điểm nóng chảy tro (ºC) ≤ 20 ≤5 1.430 Tên gọi Than gầy Cỡ hạt Nhiệt trị (KJ/kg) ≥18.640 (-0.074mm,%) 7÷80 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 khí lò cao luyện gang khác 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 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 nước và không khí trên bề mặt thể lỏng tiếp xúc lửa mà sản sinh nhiệt độ cháy có lửa màu xanh QUẶNG CHỨA SẮT - Nguyên liệu chứa sắt để vê viên đa số là tinh quặng, đó chủ yếu là quặng manhetit, quặng hematit và quặng limonit, có lúc dùng quặng phong hóa và quặng siderit 2.2.1 Quặng manhetit - Là loại quặng chưa bị phong hóa ôxy hóa, nó tồn lớp trầm tích khu vực đá magma, hàm lượng sắt quặng này là từ 20÷50% quặng taconite và 65% quặng magma - Công thức hóa học manhetit là Fe3O4, thường có thể viết là FeO.Fe2O3, hàm lượng Fe theo lý thuyết là 72,4%, đó FeO là 31%, Fe2O3 là 69% - Tỷ trọng 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 tự nhiên gặp, tác dụng ôxy hóa, phận manhetit bị Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 32/275 ôxy hóa chuyển thành quặng hematit, đảm bảo trì hình dạng kết tinh quặng manhetit, vì gọi là quặng giả hematit quặng bán giả hematit - Để cân 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 quặng càng cao • Khi TFe/FeO <2,7 là manhetit nguyên sinh; • Khi TFe/FeO = 2,7÷3,5 là quặng hỗn hợp; • Khi TFe/FeO >3,5 là quặng ôxy hóa - Cần lưu ý: Thành phần loại này là thành phần đơn giản khoáng chất, quặng sắt tổ hợp khá đơn giản từ manhetit và quặng hematit Nếu quặng có hàm lượng SiFe, Fe2S3, FeO đó không có từ tính, tính toán mà cho FeO vào xuất hiện tượng giả từ - Bình thường hàm lượng Fe manhetit là 30÷60%, hàm lượng Fe trên 55% thì cỡ hạt từ trên mm có thể trực tiếp nấu luyện, nhỏ mm thì tạo thành quặng thiêu kết Khi hàm lượng Fe 55% tạp chất vượt mức quy định không sử dụng trực tiếp, mà bắt buộc phải qua khâu tuyển quặng Phương pháp thường dùng đó là phương pháp tuyển từ Tinh quặng thu có hàm lượng Fe khoảng 60%, mặt kết cấu khoáng chất tương đương với quặng nguyên khai Nguyên liệu tạo viên giống tinh quặng sau đã tuyển từ 2.2.2 Quặng Hematit - Quặng hematit là loại quặng phổ biến và nhiều Nó có kết tinh thô, kết tinh vừa (quặng sắt đỏ), có quặng kết tinh mịn 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 Có lúc quặng hematit chính là quặng từ phong hóa mà thành, cho nên luôn phản trì hình dạng tinh thể lập phương - Tỷ trọng quặng hematit là 3,8÷5,3 gam/mm3, độ cứng không giống Độ cứng quặng hematit kết tinh là 5,5÷6,0 bột quặng có độ cứng thấp Bề ngoài quặng hematit kết tinh có màu xám xám đen Bình thường quặng hematit là loại dễ hoàn nguyên và dễ nghiền - Quặng sắt khai thác hàm lượng sắt đạt 40÷60%; hàm lượng sắt trên 55% làm nguyên liệu thiêu kết; hàm lượng sắt 55% nhiều tạp chất phải qua xử lý tuyển quặng, thường sử dụng phương pháp tuyển trọng lực, nung từ hóa, đãi quặng lưu trình liên hợp, nhằm đạt 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 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 tồn dạng 2Fe2O3.3H2O - Tỷ trọng quặng limolit là 3,0÷4,2 gram/mm3, độ cứng 1÷4 Bề ngoài có màu nâu vàng, nâu tối màu đen Không có từ tính, quặng limolit hình thành từ nhiều loại quặng khác phong hóa mà thành, vì 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 nó là oxit nhôm và oxit silic Chứa hàm lượng S, P, As tương đối cao Khi hàm lượng nguyên tố quặng 35%, phải tiến hành tuyển quặng, thông thường dùng hai phương pháp tuyển quặng là tuyển trọng lực và nung từ tính - Hiện có số nhà máy vê viên, là Robe River Úc, Sidor Venezuena sử dụng quặng limolit làm nguyên liệu chính Nhà máy gang thép Bằng Tường–Trung Quốc sử dụng quặng limolit làm nguyên liệu vê viên 2.2.4 Quặng phong hóa - Quặng phong hóa làm nguyên liệu vê viên mặt số lượng có ý nghĩa vô cùng quan trọng Hiện nay, số mỏ quặng loại này tiếng phân bố Canada, Tây Phi, Brasil, Venezuena, Ấn độ và Tây Úc Quặng nguyên sinh đá vỉa có tính phong hóa cao, phần lớn bị trôi hết, cho nên thành phần sắt tàn dư tăng cao Như quặng Brasil hàm lượng đá vỉa thấp 1% - Đặc trưng điển hình quặng phong hóa đó là thành phần hóa học không đều, phạm vi ngắn lại có dao động lớn Tỷ lệ hàm lượng chứa sắt tất các loại quặng là quặng manhetit, quặng hematit, quặng limolit có phạm vi dao động lớn Khi dùng loại quặng này làm nguyên liệu vê viên, phải xử lý qua hệ thống trung hòa và trộn đều, không, thao tác sản xuất gặp nhiều khó khăn 2.2.5 Quặng siderite - Thành phần hóa học 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 dạng rắn cứng, dễ phân giải thành quặng limolit, tự nhiên 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 nung phân giải và CO2, làm cho hàm lượng sắt tăng lên rõ rệt, quặng tơi xốp, dễ nghiền và tính hoàn nguyên tốt NGUYÊN LIỆU CHỨA SẮT LẦN - Trong quá trình sản xuất quặng vê viên còn sử dụng số nguyên liệu chứa sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 34/275 lần là xỉ quặng FeS2 và liệu phế chứa sắt nhà máy gang thép 2.3.1 Xỉ quặng FeS2 - Xỉ quặng sunphua còn gọi là “xỉ sunphua” là sản phẩm phụ sau thiêu quặng FeS2 để điều chế H2SO4 Xỉ sunphua thường có màu hồng đen, thô mịn Màu đỏ là quặng hematit, hàm lượng Fe thấp 35%), cỡ hạt tương đối thô (0,1÷3mm), tạo từ lò hơi, có thể dùng làm chất trợ dung cho xi măng Cỡ hạt mịn 0,1mm là bụi quặng 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 xỉ H2SO4 TT TFe S SiO2 Cu Pb Sn Chú thích 48÷50 1÷1.5 14÷17 - - - Quặng tro 31 0,3 41 - - - Quặng xỉ 47 0,5 15 0.16 0.07 - Quặng tro 48÷50 0,92 18,6 0,069 - - Tro, hỗn hợp xỉ - Trong xỉ sunphua thường có chứa kim loại màu (Cu, Pb, Zn) 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 quá trình sản xuất quặng vê viên, thu hồi Cu, Pb, Zn và các loại kim loại khác Ngoài ra, có số nhà máy sử dụng xỉ sunphua để tuyển quặng để có tinh quặng, TFe ≥ 60%, cỡ hạt -0.074mm có thể đạt khoảng 80% 2.3.2 Liệu phế chứa sắt nhà máy gang thép - Liệu phế chứa sắt 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 2-8 Bảng 2-8: Thành phần hóa học chính 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 tạo viên nguyên liệu, đặc tính 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 thực nghiệm với nhiều loại vật chất hữu và vô nhằm nghiên cứu tính thực dụng chất kết dính Hiện nay, chất kết dính phổ biến chính là bentonite, có số ít nhà máy sử dụng vôi tôi Vài năm gần đây còn nghiên cứu loại gọi là chất kết dính hữu (Peridur) 2.4.1 Bentonite - Bentonite là đá có khoáng thủy tinh bị phong hóa mà tạo thành bentonite Thành phần khoáng chất chính bentonite là montmorillonite, đồng thời còn chứa lượng khoáng chất đất sét (cao lanh) và khoáng chất phi sét (thạch anh, felspar, cri-to-ba-lit) - Bentonit là đất sét phyllosilicat nhôm hút nước, bao gồm chủ yếu là montmorillonit Nó Wilbur C Knight đặt tên năm 1898 theo hệ đá phiến sét Benton kỷ Phấn trắng gần Rock River, Wyoming - Các loại bentonit khác đặt tên theo nguyên tố chi phối tương ứng, chẳng hạn kali (K), natri (Na), canxi (Ca), và nhôm (Al) Bentonit thường hình thành từ phong hóa tro núi lửa, thường xuyên với diện nước Đối với các mục đích công nghiệp, hai lớp chính bentonit tồn là bentonit natri và bentonit canxi a Kết cấu montmorillonite - Montmorillonite có kết cấu phân tử là: (Na,Ca)0,33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2.nH2O ; nH2O biểu thị lớp hút nước Nếu không tính tầng nước, công thức lý thuyết 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 lớp kết tinh montmorillonite có tượng thay đồng hình, tức là phần nhỏ Si4+ thể tứ diện SiO2 (không vượt quá 15%) bị Al3+ thay thế, phần nhỏ Al3+ thể lục giác Al2O3 bị Mg2+,Fe2+, thay Kết cấu này không thay đổi vị trí đồng hình ion dương giá trị khác nhau, nên kết cấu có điện tích âm - Hàm lượng nước montmorillonit là không cố định và nó tăng mạnh thể tích 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 phổ biến, tỷ lệ chính xác các cation phụ thuộc vào nguồn Nó thường xuất dạng trộn lẫn với clorit, muscovit, illit, cookeit và kaolinit b Tính montmorillonite - Có tính hút và trao đổi ion dương • Do tượng thay đồng hình mà mang đến điện tích âm, lớp đơn vị tinh thể có khoảng 0,66 điện tích dư, dựa vào ion dương hấp thu các lớp tinh thể để cân Montmorillonite có thể lớp đơn vị tinh thể hấp thu 0,66 ion dương hóa trị M+ 0,33 ion dương hóa trị M2+ để cân • Trong tự nhiên montmorillonite hấp thu ion dương đó là Ca2+, Mg2+,Na+, kế Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 36/275 đến là K+, đó Ca2+ là nhiều Bentonite hấp thu Na+ có số nơi như: Mỹ, Hy Lạp, Ý, Ấn độ, Nga và Trung quốc Bentonite Trung Quốc hấp thu Mg2+ Bentonite chất lượng cao có thể hấp thu K+ gặp • Ion dương tứ diện SiO2 montmorillonite là cố định Điện tích âm thể bát diện Al2O3 chiếm ưu thế, để cân điện tích này mà các hạt ion dương hấp thụ trên bề mặt tinh thể Trong tình trạng tồn nước, ion dương bị hấp thụ biến thành hydrat, trở thành ion “có thể trao đổi” Cũng có thể nói, tồn nước, chúng có khả thay các ion dương khác, đồng thời tiến hành thay theo các bước đây: ▪ Ion dương có nồng cao thay ion có nồng độ thấp ▪ Nồng độ ion tương đương, ion cao có thể thay ion thấp • Vì thế, trình tự trao đổi ion+ thường gặp bentonite là: Li+<Na+<K+<Mg2+<Ca2+<Ba2+<AL3+<Fe3+<H+ • Trong đó có H+ là ngoại lệ, vì nó mang điện tích, thể tích vô cùng nhỏ, môi trường giới chất có tính axit, nó có trao đổi mạnh mẽ với các ion khác Hình 2-1: Cấu trúc montmorillonite • Hiện thường hấp thu ion lớp tinh thể để phân loại bentonite, nó hấp thu Na+ thì gọi là bentonite natri, hấp thu Ca2+ thì gọi là bentonite canxi, H+ chiếm ưu thì gọi là bentonite hidro • Châu Âu và Châu Mỹ vào hệ số K để xác định loại bentonite K= ENa+ + EK+ ECa2+ + EMg2+ • K >1 là bentonite natri, K<1 là bentonite canxi, ENa+, Ek+,ECa2+ và EMg2+ chia thành là Na, K, Ca, Mg Gần đây Mỹ còn áp dụng chia ENa+/ECa2+ lớn thì gọi là loại natri, nhỏ gọi là loại canxi Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 37/275 • Do ion lớp kết tinh bentonite có tính trao đổi, đó bentonite biến dạng Công thức phản ứng là: Ca2+ (Bentonite) +Na2CO3  CaCO3 +2Na+ (Bentonite) Ca2+ (Bentonite) +2Na(OH)2  Ca (OH)2 +2Na+ (Bentonite) • Cũng có thể dùng NaPO3 kết hợp với bentonite Ca2+: Ca2+ (Bentonite) + (NaPO) 5O6Na2[CaNa(PO3)6]+ 2Na+ (Bentonite) • Phản ứng này thu Na+ liền hấp thu lớp tinh thể bentonite gần đó tạo thành bentonite natri Bentonite sau thay đổi có tính gần tương đương với bentonite natri tự nhiên • Từ công thức phản ứng trên có thể thấy, Na2CO3 có hiệu cao, vì phản ứng nó sinh CaCO3 kết tủa, phản ứng không ngừng diễn - Có tính hút nước cực mạnh: • Montmorillonite có tính hút nước mạnh, vì Montmorillonite ngoài hút ẩm bề mặt ra, còn tồn lớp hút nước Độ dầy lớp nước có tính chất hút ion dương bên cạnh và có quan hệ mật thiết với độ ẩm môi trường xung quanh Khi độ ẩm tương đối là 50%, nước lớp tinh thể làm cho ion dương bị hydrat hóa, lúc này ion Na mà Montmorillonite natri hấp thu chính là phân tử nước, khoảng cách lớp tinh thể là 1,25nm; ion Ca là hydrat hóa, có lớp phân tử nước, khoảng cách lớp kết tinh là 1,55nm Lớp kết tinh Montmorillonite ngoài khả hấp thu ion dương hydrat hóa ra, còn hấp thu các phân tử nước, làm cho khoảng cách lớp tinh thể càng lớn • Lớp tinh thể Montmorillonite, có liên hệ thu hút phân tử, lực liên kết yếu, ion dễ men theo lớp tinh thể để thâm nhập vào, làm cho lớp tinh thể bị tách ra, ion dương bị hydrat hóa, thể tích tăng, độ ẩm tiếp tục tăng, thể tích không ngừng giãn nở, cuối cùng là bề mặt lớp gốc SiO2 sản sinh lực tĩnh điện Nhưng Montmorillonite canxi hấp thu nước, khoảng cách lớp tinh thể tăng lên đến 2,14nm thì không tăng Trong Montmorillonite natri lại không ngừng giãn nở hoàn toàn phân ly, trở thành lớp đơn màng cực mỏng, xuất tính chất thể keo mạnh Đây tính phân tán bentonite natri tốt bentonite canxi • Hiệu suất hút nước và tốc độ hút nước bentonite có liên quan tới loại hình Hiệu suất hút nước bentonite natri cực đại là 600÷700%, thời gian phải 60÷70 phút hoàn thành, mà hiệu suất hút nước bentonite canxi 200÷300% tốc độ lại nhanh, cần 10 phút là hoàn thành - Đánh giá tham số chất lượng thường dùng bentonite • Giá trị Ehslin-Wert: Tính giãn nở bentonite dùng hiệu suất hút nước để biểu thị, 1gram bentonite hấp thu số ml nước Thời gian kiểm tra là 15s, 30s, 45s, 1p, 2p, 5p, 10p, 20p, 30p, 1h, 2h 24h Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 38/275 • Bội số chất kết dính, giãn nở: là tính giãn nở sau hút nước • Hàm lượng Montmorillonite • Dung lượng và tính trao đổi ion dương kim loại c Gia công bentonite - Xử lý nghiền nhỏ: Gia công bentonite chủ yếu là nghiền tán, sau đó sấy khô, độ ẩm bình quân 30% (25÷50%) khô đến 7÷8% Để trì hoạt tính bentonite, nhiệt độ sấy không quá 150ºC Sau sấy khô quá trình sấy, nghiền mịn xuống -0,044mm và chiếm 90%, tương đương với diện tích bề mặt là 8000mm2/gram - Xử lý biến đổi Natri hóa bentonite Bảng 2-9: So sánh đặc tính vật lý đất thay đổi và đất nguyên sơ Khả Hàm Lần Giá hấp thu lượng trị Phương pháp Phương pháp giãn màu xanh montmori nở PH tiêu chuẩn so sánh 3g /100g llonite 15g mẫu mẫu 72 24 11 35,7 80,8 Giới chất dính% Loại đất Đất nguyên sơ Cừu Phương pháp khô sơn (1 để thay đổi đât lớp) Phương pháp ẩm để thay đổi đất Đất nguyên sơ Đất nguyên sơ Hắc Phương pháp khô Sơn để thay đổi đât (mới) Phương pháp khô để thay đổi đât ▫ Hiệu suất hút nước Min Độ mịn 0,074 Max mm/% 130 132 96 >100 99 11 34,7 78,9 10 157 281 95 >100 100 78 34,7 78,9 10 262 316 97,5 100 24 15 32 72 152 158 98,5 >100 99 49 31 70,5 10,3 243 330 97,5 >100 100 85 31 70,5 10,4 162 331 99 Trong mẫu thực nghiệm có hạt mịn Na2CO3 • Phương pháp khô: Cho 3% Na2CO3 vào bentonite, trộn là có mẫu thực nghiệm khô Phương pháp ướt: trộn bentonite và nước theo tỷ lệ 1:2, khuấy thành vữa, cho 3% Na2CO3 vào, lại trộn đều, đợi 24h sau có tác dụng hydrat hóa, sấy khô 95÷105ºC, kết thành cục, lại nghiền mịn, ta có mẫu thực nghiệm ướt So sánh và tiến hành thực nghiệm phương pháp khô và ướt hai loại bentonite, kết phân hình 2-9, 2-10 Bảng 2-10: So sánh lượng trao đổi hạt ion+ đất tự nhiên và đất nhân tạo Loại đất ΣEc EK+ ENa+ ECa2+ EMg2+ K Đất tự nhiên 67,3 2,9 1,0 58,6 8,8 0,06 Cừu sơn Đất thay đổi phương pháp khô 68,7 4,5 44,5 11,6 6,6 2,69 (1 lớp) Đất thay đổi phương pháp ướt 73,9 5,0 52,4 12,7 2,6 3,75 Đất tự nhiên 69,5 4,3 1,4 50,8 14,37 0,08 Hắc Sơn Đất thay đổi phương pháp khô 67,0 2,2 32,8 15,4 13,2 1,22 (mới) Đất thay đổi phương pháp ướt 71,1 2,6 52,4 10,5 3,5 3,93 - Kết cho thấy: • Đất thay đổi dùng phương pháp khô, hiệu tương đương với bentonite chưa biến dạng Có thể nạp thêm Na2CO3 mà làm tính đặn, làm cho chất lượng quặng vê viên xuất dao động Vì thế, phương Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 39/275 pháp biến dạng khô tạo viên không hiệu Khi kiểm tra đất thương phẩm, nên chú ý điểm đó • Đất thay đổi dùng phương pháp ướt, làm cho chất lượng quặng vê viên tăng lên, tiêu quặng vê viên sống và quặng vê viên khô cải thiện Khả chống nén quặng vê viên khô tăng cao, cường độ chống nén đạt 6,7÷7,9kg/viên; hệ số chống mài mòn đạt 74÷77%, có số tốt, sản xuất quặng vê viên có lợi • Tác dụng hydrat hóa là điều kiện bắt buộc để xử lý natri hóa, là khác biệt phương pháp biến đổi khô và biến đổi ướt Từ góc độ hiệu tạo viên cho ta thấy, có phương pháp ướt là có hiệu Nhưng thao tác phức tạp, lưu trình công nghệ sản xuất phải tiến - Sản xuất quặng vê viên thường dùng có loại bentonite và tính hóa học, vật lý bentonite, xem bảng 2-11 và 2-12 Bảng 2-11: Phân tích đầy đủ thành phần hóa học Bentonite (%) Tên Thiêu hỏng SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 P2O5 MnO H2O Cảnh Xương, An Huy 66,26 12,78 1,46 2,08 0,67 0,48 1,96 0,280 0,099 0,050 Cừu Sơn, Triết Ging 65,57 16,14 4,13 1,89 3,46 0,57 0,40 0,120 0,010 0,040 5,65 7,51 Bình Sơn, Triết Giang 72,19 14,50 1,29 1,43 2,15 1,65 2,01 0,060 0,020 0,010 3,40 4,44 Hắc Sơn Lưu Ninh 68,40 13,95 1,69 1,51 2,48 0,90 0,45 0,080 0,019 0,026 8,94 Bình Sơn, Triết Giang 68,64 15,48 1,08 1,47 2,43 1,26 1,79 0,080 0,021 0,031 7,55 Wyoming (US state) 60,40 20,50 6,76 1,00 2,59 0,42 2,29 0,120 0,070 0,004 6,74 10,02 Bảng 2-12: Tính vật lý bentonite Giới chất dẻo (%) Tên Hàm Tỷ lệ hấp thụ Số Lượng lượng nước (%) lần mặt montm giãn bích (g orilloni 2h 24h nở /100g) te (%) Lượng trao đổi ion dương (mg đương lượng /100g) EMg2+ EK+ ECa2 + ENa+ Hệ số tính kiềm Cảnh Xương, An Huy 100 29 38,2 84,6 185 230 Cừu Sơn, Triết Ging 72 11 35,7 80,8 130 132 Bình Sơn, Triết Giang 98 18 25,0 56,6 147 Hắc Sơn Lưu Ninh 100 15 32,0 72,7 152 158 Bình Sơn, Triết Giang 100 16 29,0 66,0 124 223 2,60 1,7 21,9 44,0 1,81 Wyoming (US state) 92 33,0 75,0 224 467 1,88 2,0 10,0 50,0 4,33 2.4.2 100 Giá trị PH 9,0 8,80 2,9 58,6 1,0 0,06 1,00 1,2 18,7 39,1 1,96 14,40 4,3 50,8 1,4 Cỡ hạt -0,074 Ghi chú 100,0 97,0 Ca 98,0 Na 98,5 Ca 10,0 98,5 Na 9,7 100,0 Na 9,8 0,08 Peridur - Peridur là dạng xenlulo (là loại vật liệu phức hợp tự nhiên) Xenlulo là loại đa phân tử đường C6H12O6, đó xuất trùng lặp đơn đường glucozo không nước lấy B-1, có quan hệ với đai glycosidic Peridur thông qua phương thức Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 40/275 thích hợp lấy nguyên tử hy-dro đường glucozo không nước để tạo thành Peridur không độc, mà không có nguyên tố có hại cho luyện kim và môi trường là lưu huỳnh, phốt pho,… Peridur là sản phẩm công ty Enka Hà Lan Hiệu kết dính nó cao Bentonite, mà lượng dùng 1/5÷1/10 Bentonite CHẤT PHỤ GIA 2.5.1 Chất phụ gia tính kiềm - Trong sản xuất quặng vê viên, thường dùng đá vôi, đá đô lô mít, vôi tôi để làm chất phụ gia có tính kiềm, nhằm nâng cao độ kiềm quặng vê viên a Đá vôi - Theo lý thuyết có hàm lượng CaO là 56%, CO2 là 44% Trong tự nhiên, đá vôi có Mg, Fe, Mn, Si, Al vì đá vôi tự nhiên CaO có hàm lượng thấp hàm lượng lý thuyết, bình thường hàm lượng CaO mức 50÷55% - Đá vôi có trạng thái cục, dễ nghiền vỡ Màu sắc có loại là trắng xám và xanh đen, chất lượng trắng xám tương đối cao Đá vôi trước làm nguyên liệu vê viên phải nghiền mịn, đạt diện tích bề mặt là 2500÷4000cm2/gram Yêu cầu kỹ thuật đá vôi xem bảng 2-13 Bảng 2-13: Điều kiện kỹ thuật đá vôi Cấp độ CaO(%) MgO(%) I ≥52 ≤3,5 II ≥50 ≤3,5 III ≥49 ≤3,5 SiO2(%) <1,75 <3 <4 Tạp chất không tan(%) <2,15 <3,75 <5 P2O5(%) SO3(%) ≤0,02 ≤0,25 ≤0,04 ≤0,25 ≤0,06 <0,35 b Đá đô lô mít: - Tổ hợp lý thuyết là 54,2%CaCO3; (30,41% CaO) và 45,8% MgCO3 (21,87% MgO) Quá trình chuyển đổi đá đô lô mít và đá vôi gọi là xen lớp Căn vào hàm lượng MgO phân thành đá vôi xen lớp (MgO 6%) và đô lô mít xen lớp (MgO: 6÷16%) Đá đô lô mít phải nghiền mịn - Thành phần đá đô lô mít Việt Nam xem 2-14 Bảng 2-14: Thành phần đá đô lô mít Tổ hợp CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 CO2 Hàm lượng (%) 26÷35 17÷24 1÷5 0,5÷3,0 0,1÷3,0 43÷46 c Vôi tôi: - Vôi tôi là đá vôi qua quá trình nung nhiệt khoảng 900ºC, sau đó tôi nước tạo thành Công thức hóa học vôi tôi là Ca(OH)2, nó vừa là chất phụ gia có tính kiềm vừa lại là chất kết dính, ngoài còn cải thiện tính tạo viên nguyên liệu 2.5.2 Chất phụ gia khác - Nếu nguyên liệu tạo viên có chứa kim loại màu là Cu, Pb, Zn, cần phải cho thêm CaCl2, NaCl FeCl2 , tiến hành nung clo hóa Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 41/275 - Nếu vê viên không dùng cách nung kết nhiệt cao để kết cục, mà lại dùng cách kết cục nguội thì bắt buộc phải thêm số chất phụ gia đặc thù, xi măng, bi tum, axit humic Để dễ dàng kết cục hạ tăng nhiệt độ NHIÊN LIỆU 2.6.1 Nhiên liệu thể khí a Khí lò cốc - Khí lò cốc trước làm có màu vàng, hóa nó chuyển sang không màu Do hàm lượng khí CO khí lò cốc khoảng 6%, vì khí lò cốc là dạng thể khí độc - Hàm lượng H2 khí lò cốc tương đối cao, đạt khoảng 60% Hàm lượng thể khí trơ tương đối ít, đó tốc độ cháy nhanh, lửa ngắn, nhiệt trị cao Do nhiệt độ điểm cháy thấp, dễ bắt lửa, dễ kết hợp với không khí tạo thể khí cháy nổ Trong khí than có hàm lượng dầu cốc, dễ làm tắc đường ống, chí còn bị gỉ sét - Khí lò cốc là hỗn hợp thể khí tạo thành Thành phần có thể cháy (% thể tích) gồm H2 (55÷60), CO (5÷8), CH4(23÷28), CmHm(2÷4), benzen (0.5÷1); thành phần không thể cháy (%thể tích) bao gồm N2(3÷5), CO2(1.5÷3), H2O (hơi) (4÷5%) (30ºC), O2(0,4÷0,8) b Khí lò cao - Khí lò cao là sản phẩm phụ lò cao luyện gang, là nhiên liệu thể khí quan trọng khu liên hợp gang thép Thành phần có thể cháy chính nó là gồm lượng nhỏ CO, H2 và CH4, đa số là N2 và CO2, vì nhiệt trị thấp, thường có 3.000÷3.800kj/m3 - Lò cao là nơi tiêu hao nhiên liệu lớn sản xuất luyện kim, lượng nhiệt nhiên liệu lò cao khoảng 60% chuyển vào khí lò, cốc tiêu hao có thể sản sinh 3.000÷4.000m3 khí lò cao Lợi dụng khí lò cao có hiệu có ý nghĩa làm giảm tiêu hao lượng và tiết kiệm nhiên liệu Trong quá trình sản xuất luyện kim, khí lò cao thường dùng đơn độc (hoặc trộn cùng lượng nhỏ khí lò cốc) dùng cho lò gió nóng (chiếm 40÷55%), lò cốc và lò hơi; có thể trộn cùng với khí lò cốc, để có khí than trộn có nhiệt trị 4.605÷8.373 kj/m3 - Nhiệt độ cháy khí lò cao theo lý thuyết là 1.400÷1.500ºC, phần lớn tình phải trộn không khí với khí than để dự nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ cháy nó, có thể đáp ứng yêu cầu bên hộ dùng - Do hàm lượng thành phần khí có thể cháy khí lò cao chưa đến 30%, đó tốc độ cháy chậm, lửa dài - Khí than từ lò cao có hàm lượng bụi lớn, bình thường 60÷80g/m3 Bụi này ngoài khả làm tắc đường ống khí và làm hỏng thiết bị, còn làm kết xỉ gạch chịu lửa buồng bi lò gió nóng dẫn tới khả dẫn nhiệt kém Vì thế, khí lò cao bắt buộc phải xử lý cấp và sử dụng: Lò < Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 42/275 0,5g/m3, lò gió nóng - gia nhiệt < 20÷50mg/m3, lò cốc <10mg/m3 - Mức độ làm bụi khí than, nên vào yêu cầu chất lượng khí than bên hộ dùng và điều kiện kỹ thuật có thể đạt Đối với thao tác cao áp lò cao, yêu cầu hàm lượng khí than không quá 10mg/m3; thao tác thường áp lò cao hàm lượng bụi không vượt quá 10÷20mg/m3 Ngoài ra, để giảm lượng nước bão hòa khí lò cao, còn phải yêu cầu nhiệt độ khí than không quá 40ºC; độ ẩm khí lò cao phải loại bỏ Trong điều kiện bình thường không dùng quạt tăng áp, áp lực phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo lò cao và chế độ theo tác; áp lực khí lò cao cấp cho nhà máy vê viên mức 2.500÷3.000 mmHg - Thành phần khí lò cao có liên quan tới chủng loại nhiên liệu, tỷ lệ cốc, loại gang mà lò cao sử dụng và các chế độ thao tác, thành phần xem 2-4 Trong điều kiện bình thường, sử dụng cốc để nấu luyện thì dao động thành phần khí than khoảng phạm vi bảng 2-15 Bảng 2-15: Phạm vi dao động thành phần khí lò cao Thành phần CO2 CO CH4 H2 N2 Phạm vi (%) 9,0÷15,5 25÷31 0,3÷0,5 2,0÷30 55÷58 c Khí than trộn - Khí than trộn là khí lò cốc và khí lò cao hỗn hợp tạo thành Nhiệt trị nó phụ thuộc vào tỷ lệ trộn khí lò cốc và khí lò cao, bình thường mức 4.800÷12.000kj/Nm3 Đặc tính khí than trộn thông thường xem 2-16 Bảng 2-16: Đặc tính thành phần khí than trộn Thành phần CO2 Phạm vi CO CH4 H2 N2 11,2÷5,5 25,2÷13,5 2,8÷16,8 7,8÷38,6 52,7÷23,8 d Khí thiên nhiên - Khí thiên nhiên là loại khí đốt có nhiệt trị cao, vật chất chính có thể cháy là khí metal (CH4), hàm lượng đạt 90% trở lên, nhiệt trị 32.000÷36.000kj/Nm3 - Khí thiên nhiên từ mỏ khí đốt có hàm lượng chất khoáng lớn, phải làm sau đó cung cấp cho đơn vị sử dụng Đặc tính khí thiên nhiên số khu vực Trung quốc bảng 2-17 Bảng 2-17: Thành phần khí thiên nhiên (%) và nhiệt trị TT CH4 C2H6 C3H8 CO 96,70 0,63 H2 N2 0,26 0,13 0,07 1,30 Giá trị phát nhiệt kj/m3 33.948 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 95,84 1,50 0,41 0,02 0,10 0,92 34.312 95,13 1,46 2,19 - - 0,12 36.784 84,36 8,86 4,54 - - 40.544 - 43/275 Nhiên liệu thể lỏng 2.6.2 a Đặc điểm dầu nặng Bảng 2-18: Đặc trưng chính các loại vòi phun dầu TT Hạng mục Pép phun thấp áp Tỷ lệ điều tiết 1:5÷1:8 Áp lực chất 4,9-9,8kPa hóa sương Lượng tiêu hao Lượng không khí lý chất hóa sương thuyết 75-100% Tốc độ phun chất hóa 50-80 m/s sương Áp dầu 0,05-0,1Mpa Lượng dầu đốt 2-300kg/h Độ dính dầu 3,5-5,0oE theo yêu cầu Phương thức Thường không cấp cấp không khí hàng khác trợ đốt Hệ số không 1,1-1,15 khí tiêu hao Nhiệt độ dự 10 nhiệt không khí 11 Cấu tạo Chi phí và 12 lượng tiêu hao Chi phí xây 13 dựng 14 Phạm vi sử dụng Pép phun cao áp Hơi nước Không khí nén hóa sương hóa sương 1:6÷1:10 Pép phun hóa sương máy kiểu dòng xoáy 1:2÷1:3 Pép phun hóa sương máy kiểu cốc xoáy 1:4 0,1-0,5Mpa 10-1500kg/h 1-3Mpa 30-2000kg/h 0,2-0,4Mpa 10-1000kg/h 4-15oE (thường 4-6) 2-3,5oE 2,5-8oE Tòn cung cấp hàng khác Cung cấp phần hàng khác 0,5-0,6kPa 0,3-0,7kPa 0,4-0,6 kg/kg dầu 0,5-0,8 kg/kg dầu 300-400 m/s Toàn cung cấp hàng khác Cung cấp phần hàng khác 1,25 300oC 800oC 800oC Tương đối đơn giản Đơn giản nhất, không tắc nghẽn Đơn giản, cần độ chính xác cao Tương đối phức tạp Tương đối thấp Tương đối cao Nhỏ Tương đối thấp Tương đối thấp Thấp Tương đối cao Cao Lò gia nhiệt, hầm lò, lò xử lý nhiệt, lò tôi thép, lò vôi Lò quay, lò chứa, lò hơi, lò nung peplit, lò cao, lò đúc, máy sấy khô Lò quay, ò gia nhiệt loại lớn, lò Lò xử lý nhiệt, lò - Dầu nặng có màu đen, mật độ 0,9÷0,96 g/cm3, nhiệt trị cao ( trên 36.000kj/kg) Dầu nặng có ưu điểm là vận chuyển dễ dàng, sử dụng an toàn; cần hệ thống cung cấp dầu, so sánh với nhiên liệu khí thì thao tác không tiện - Độ nhớt lớn, ảnh hưởng tới hiệu suất làm việc và lượng tiêu hao bơm, vòi phun dầu Nếu độ nhớt quá lớn làm cho hiệu suất phun thấp, tốc độ phun chậm, tạo sương kém, cháy không hoàn toàn, ảnh hưởng tơi tuổi thọ sử dụng, tăng lượng tiêu hao dầu Các loại đặc tính chính vòi phun xem 2-18 - Độ nhớt của dầu nặng phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ gia nhiệt thường là 60÷90ºC, độ nhớt SI khoảng 7÷10E Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 44/275 - Điểm bốc cháy chủ yếu là để biểu thị mức độ tính dễ cháy và tính cháy nổ nó khả gây bốc cháy Vận chuyển, lưu trữ và an toàn có mối quan hệ chặt chẽ Nhiệt độ gia nhiệt dầu nặng phải thấp 20÷30ºC so với nhiệt độ bốc cháy, tránh gây tự bốc cháy - Hàm lượng S dầu nặng càng thấp càng tốt Vì S sau cháy chuyển thành H2S, SO2, không có lợi cho việc nung quặng vê viên và môi trường Đồng thời, nhiều tạp tạp chất dễ bị tắc đường ống và vòi phun, đó phải có thêm lọc dầu 2.6.3 Nhiên liệu thể rắn - Nung quặng vê viên tốt là dùng nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng, việc trực tiếp dùng than làm nhiên liệu giảm giá thành Lò vê viên Hòa phát Hà Giang dùng nhiên liệu là than bột đã cho kết khả quan Nhiều lò vê viên sử dụng khí than lò sinh khí để đốt CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU VÊ VIÊN - So với thiêu kết, chủng loại nguyên liệu liệu vê viên hẹp, tính lý hóa vật liệu đơn giản hơn, yêu cầu nguyên liệu sản xuất quặng vê viên chặt chẽ Không yêu cầu hàm lượng SiO2 thấp, hàm lượng nguyên tố quặng sắt cao, nước kết tinh ít, thành phần hóa học ổn định, mà còn yêu cầu tính vật lý nguyên liệu sắt, ví dụ, cỡ hạt và tổ hợp cỡ hạt tinh quặng, độ ẩm, trạng thái bề mặt, tính vỡ nứt…có ảnh hưởng tới quá trình sản xuất quặng vê viên lớn Vì nguyên liệu vê viên phải có cỡ hạt và tổ hợp cỡ hạt định; độ ẩm thích hợp và thành phần hóa học hợp lý là nhân tố quan trọng quá trình sản xuất quặng vê viên 2.7.1 Yêu cầu tính hóa lý tinh quặng - Trong quá trình tạo viên, cỡ hạt tinh quặng mịn, lại có tổ hợp cỡ hạt hợp lý, làm cho độ chặt chẽ cỡ hạt quặng tốt, đường kính mao dẫn càng nhỏ, lực mao dẫn sản xuất càng lớn, cường độ tạo viên cao Đồng thời quá trình nung, tác dụng nghiền quặng, sinh khuyết điểm cho mạng tinh thể nhiều, có lợi cho pha rắn và kết cục, nâng cao cường độ quặng vê viên thành phẩm Nhưng cỡ hạt tinh quặng quá nhỏ, mặt làm tăng chi phí nghiền quặng, ngoài làm cho bột quặng khó thoát nước, sau đó bắt buộc phải sấy khô, làm cho phức tạp hóa công nghệ Đồng thời cỡ hạt quá nhỏ làm giảm nhiệt độ vỡ vụn, làm cho việc sấy khô gặp khó khăn Do đó cỡ hạt tinh quặng nên có phạm vi định, thực tế đã chứng minh hàm lượng cỡ hạt 0,04mm chiếm trên 60%, nhỏ 0,074 chiếm 90% Phạm vi cỡ hạt dùng để biểu thị để biểu thị diện tích bề mặt nên có thể phản ánh tính tạo viên tốt hay xấu quặng, diện tích bề mặt tinh quặng thường phạm vi 1.500÷1.900cm2/g là tương đối thích hợp Yêu cầu diện tích bề mặt tinh quặng thực tế sản xuất lớn 1.300cm2/g, hàm lượng cỡ hạt 0,074mm chiếm 80% - Độ ẩm thích hợp nguyên liệu là ảnh hưởng tính vật lý, cỡ hạt và tổ hợp cỡ hạt nguyên liệu, tổ hợp hỗn hợp liệu và chất phụ gia…Đối với Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 45/275 loại nguyên liệu mà nói, độ ẩm tạo viên thích hợp là không giống Phạm vi độ ẩm tinh quặng manhêtít và tinh quặng hematit là 7÷9,5%; xỉ quặng pirit và tinh quặng tuyển từ, các hạt có khe hở và vết nứt, độ ẩm nó đạt 12÷15%; tinh quặng limonit có thể đạt 17% Phạm vi dao động độ ẩm thích hợp yêu cầu để tạo viên hẹp, thường là 0,5% - Để sản xuất quặng vê viên có thành phần hóa học hợp lý, đầu tiên phải đảm bảo thành phần hóa học nguyên liệu ổn định Yêu cầu dao động bình quân hàm lượng sắt tinh quặng đầu vào ±1,5%, Nhật Bản yêu cầu ±0,2÷0,3%, Pháp dao động là ±0,4%, Trung quốc là ±0,5% - Từ yêu cầu sản xuất quặng vê viên tinh quặng có thể thấy, chuẩn bị nguyên liệu vê viên bao gồm các công đoạn như: khống chế độ ẩm, khống chế cỡ hạt tinh quặng sắt, và trung hòa đặn tinh quặng sắt,… 2.7.2 Khống chế độ ẩm tinh quặng dùng cho vê viên a Biện pháp khống chế độ ẩm tinh quặng - Biện pháp khống chế độ ẩm tinh quặng thường có: • Mở rộng trữ lượng chứa kho tinh quặng; • Mở rộng tỷ lệ phối bentonite hỗn hợp liệu; • Phối thêm bụi khô nhà máy gang thép; • Quặng hồi sau nghiền lại phối vào bột tinh quặng; • Dùng thiết bị sấy sấy cưỡng chế - Mở rộng lưu trữ kho chứa tinh quặng là phương pháp mà áp dụng đơn giản, quá lưu trữ kho bãi chứa liệu làm khô tự nhiên Kết thực nghiệm là: tinh quặng có hàm lượng nước cao (11÷12%), là 0,5÷1m bề mặt đống liệu thoát 1÷2% nước, nữa, nước từ bề mặt thẩm thấu xuống phía dưới, làm cho độ ẩm liệu lớp luôn vượt quá độ ẩm vốn có Khi độ ẩm tinh quặng quá thấp, trên thực tế đống liệu không có khả thoát nước Do đó, tinh quặng, phương pháp này không hiệu quả, mà chiếm diện tích lớn, đầu tư cao - Việc dùng bentonite với lượng lớn 5÷6%, đó chính là nguyên nhân độ ẩm tinh quặng cao Bởi vì bentonite ngoài hấp thụ nước bề mặt khoáng chất ra, còn hấp thụ tầng nước giữa, tầng nước này tác dụng lực tĩnh điện và lực phân tử mà hấp thụ, từ đó mà không làm vỡ quặng vê viên sống quá trình vận động bình thường, đó mà thao tác tạo viên diễn bình thường Vì sử dụng bentonite để điều tiết độ ẩm tinh quặng, quá trình tạo viên là phương pháp có lợi Nhưng hàm lượng SiO2 bentonite cao, đồng thời còn có hàm lượng K, Na định làm giảm hàm lượng sắt quặng vê viên, làm tăng nguyên tố có hại K, Na liệu lò lò cao, làm tăng chi phí quặng vê viên Như phương pháp này không thể áp dụng - Phối thêm bụi bột nhà máy gang thép để điều tiết độ ẩm nguyên liệu là biện pháp kinh tế mà giản đơn, có lợi cho môi trường Để điều tiết độ ẩm tinh quặng; trước Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 46/275 tiên cho 5% nước vào bụi lò cao, sau mài nghiền cỡ hạt 0,074mm chiếm trên 55% lại cho vào vật liệu khác Bình thường phối thêm 3÷5% bụi lò cao, có lúc quá trình sản xuất sử dụng toàn tro lọc bụi vào hỗn hợp liệu tạo viên Mặc dù hàm lượng sắt tro bụi thấp, cỡ hạt mịn, không có nước, cho tro bụi vào có thể giảm lượng dùng bentonite Khi toàn tro bụi lợi dụng, lượng dùng bentonite giảm từ 3,95% xuống còn 2,79% Đồng thời phối thêm tro bụi, tiêu hao bột tinh quặng cho quặng vê viên giảm từ 1078 kg xuống còn 1031 kg, chi phí quặng vê viên giảm - Thời gian gần đây, nhà máy vê viên xây dựng thiết kế máy sấy dạng hình ống tròn Ưu điểm nó là trình độ giới hóa cao, kết cấu đơn giản, lực sản xuất cao, thao tác điều khiển tiện lợi, cố ít, chi phí bảo trì thấp, tính thích ứng vật liệu tốt, không xử lý dạng vật liệu có trạng xốp, mà còn xử lý loại vật liệu có độ dính cao độ ẩm cao Nhược điểm thiết bị đó là trọng lượng nặng, hiệu nhiệt thấp, chi phí đầu tư cao, xử lý bột tinh quặng có độ dính cao dễ dẫn đến kết cục, sau sấy lại phải nghiền b Công nghệ máy sấy dạng ống tròn 10 11 Hình 2-2: Máy sấy ống tròn 1-Lò đốt; 2-Bunke liệu; 3-Thân lò thép; 4-Động điện; 5-Hộp giảm tốc; 6-Bánh dẫn động; 7-Con lăn; 8-Vành lăn; 9-Lọc bụi; 10-Quạt hút; 11-Băng tải thành phẩm - Máy sấy dạng ống tròn là dạng thiết bị truyền thống cổ điển để sấy liệu thể rắn, thiết bị chính bao gồm thể ống, bên trên có bánh răng, dẫn động hồi chuyển thể ống, hai đầu thể ống còn có thiết bị bịt kín, để tránh tro bụi thoát ra, phía trước và phía sau thể ống có trang bị thiết bị nạp liệu và liệu (hình 2-2) - Dòng chảy thể khí bên máy sấy ống và vật liệu có thể áp dụng thao tác chảy ngược chảy đồng thời Bình thường xử lý vật liệu có lượng nước cao, không chịu nhiệt cao, có thể sấy nhanh, thì áp dụng thao tác chảy đồng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 47/275 thời Khi xử lý loại vật liệu không thể sấy nhanh và chịu nhiệt cao, thì áp dụng thao tác chảy ngược Do liệu không ngừng lật, làm cho pha khí tiếp xúc với lớp liệu từ đó mà làm tăng tốc độ làm khô liệu - Tham số công nghệ chính máy sấy ống là đường kính, độ dài, độ nghiêng và vận tốc truyền thể ống Đường kính thể ống chính là định tốc độ chảy giới chất sấy Bình thường tốc độ chảy thể khí lớn có thể nâng cao hệ số truyền nhiệt, cường hóa thao tác sấy Khi đường kính ống tròn quá nhỏ, tốc độ chảy quá cao, thể khí chứa nhiều bụi xuất hiện tượng tắc nghẽn nghiêm trọng Vì thế, tốc độ dòng khí bình thường khoảng 0,55÷5,5kg/(s.m2), đường kính thể ống D tính theo công thức (2-1): D= 1,13 √1 − β ×√ vg ug (2 − 1) - Trong đó: • β- là hệ số tràn đầy vật liệu, bình thường là 0,05÷0,30; • vg - là dòng chảy thể tích giới chất sấy, m3/s; • ug- là tốc độ giới chất sấy ống, m/s - Độ dài ống L có thể tính theo công thức (2-2): vb L= (2 − 2) 0,785D2 - Đường kính dài ống tròn thường là 5÷10 Trong đó, Vb là thể tích ống tròn, có thể tính theo công thức (2-3): W Vb = (2 − 3) Rv - Trong đó: • w - lượng nước bốc hơi, kg/h; • Rv -tốc độ sấy thể tích , kg/(m3*h) - Tốc độ quay thể ống n có tính theo công thức kinh nghiệm (2-4): 60k1 k2 L n= (2 − 4) τDtanα - Trong đó: • n là tốc độ quay thể ống, r/min; • k1 là hệ số vận động vật liệu, sấy đối lưu, k1=0,2÷0,7; • k2 là hệ số trạng thái hình vát, k2 = 0,5÷1,0; • α là góc nghiêng thể ống; • τ là thời gian sấy, s Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang τ= 2ρb β x1 − x2 × Rv − (x1 − x2 ) Trang 48/275 (2 − 5) - Trong đó ρb là mật độ chất đống, kg/m3; x1,x2 là hàm lượng ẩm khô trước và sau sấy (%) Vận tốc quay máy sấy sử dụng thực tế là 15÷25m/min - Hiện sấy quặng vê viên áp dụng máy sấy hình ống Lưu trình nguyên liệu vê viên sử dụng máy sấy ống tròn xem hình 2-3 Sơ đồ 2-3a là sấy riêng tinh quặng, sơ đồ 2-3b là hỗn hợp liệu sấy So sánh loại phương án này, lưu trình phương án loại thứ tương đối linh hoạt, đầu tiên sau sấy tinh quặng cấp liệu vào silo phối liệu, liệu phía silo quặng thông suốt, cấp liệu đặn, có thể khiến tỷ lệ liệu phối khá chính xác, mà hàm lượng nước tinh quặng dao động nhỏ, chi phí đầu tư tương đối lớn Hình 2-3b là lưu trình liệu hỗn hợp sấy, kết hợp trình tự hỗn hợp và trình tự sấy, ưu điểm nó là tiết kiệm máy trộn, công nghệ đơn giản, đầu tư ít, chiếm diện tích ít Hình 2-3: Lưu trình sấy nguyên liệu vê viên a – Là lưu trình sấy liệu tinh; b- Là lưu trình sấy hỗn hợp - Nhược điểm máy sấy kết hợp trộn liệu sau: • Hiệu trộn kém, lượng bentonite dùng cao; • Trong quá trình sấy dễ hình thành viên phôi, không có lợi tạo viên • Khi không giải vấn đề nước nhiều tinh quặng, máng phối liệu khó liệu, phối liệu không chuẩn - Máy sấy hình ống tròn các nhà máy vê viên trên vật liệu cần sấy khô thông qua băng tải đưa vào máy sấy, nhiệt độ đầu đưa liệu vào tương đối cao, cố băng tải nhiều, vì có nhà máy áp dụng phương pháp sấy khô kiểu chảy ngược Sổ tay kỹ thuật luyện gang 2.7.3 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 49/275 Khống chế cỡ hạt tinh quặng vê viên a Công nghệ nghiền quặng - Thông thường, công nghệ nghiền quặng chia thành nghiền khô và nghiền ướt (xem hình 2-4) Hình 2-4a là lưu trình công nghệ nghiền ướt Nghiền ướt là cho bột quặng trộn với nước sau đó nghiền, nghiền tới mức cỡ hạt đạt yêu cầu, nghiền xong tiến hành lọc và vắt nước Do tinh quặng có ưa nước đặc biệt là tinh quặng hematit, limonit, khả lọc kém, khó vắt nước, Vì tinh quặng sau vắt nước luôn phải tiến hành sấy khô, số nơi quặng cỡ hạt thô nhiều, phải áp dụng công nghệ nghiền ướt nghiền lại Hình 2-4: Công nghệ nghiền nguyên liệu vê viên a – Nghiền ướt; b- Nghiền khô - Do công nghệ nghiền ướt gặp khó khăn việc lọc, nguyên nhân tiêu hao giới chất nghiền cao, không ít quốc gia áp dụng công nghệ nghiền khô Công nghệ nghiền khô là trước nghiền sấy khô bột quặng để độ ẩm 0,5%, sau đó dùng hệ thống quạt gió khép kín phân loại Cỡ hạt thô hồi lại để nghiền, hạt mịn sau làm ướt đưa tạo viên (xem hình 2-4b) Hình 2-5 là hình vẽ lưu trình nghiền quặng và sấy nhà máy Hà Lan Nhà máy này sử dụng máy nghiền viên với kích thước Ф4mx14m Máy nghiền viên chia làm buồng, buồng sấy dài 3m, buồng nghiền dài 10,5m Vách ngăn có cánh quạt dòng xoáy, cấp bột quặng khô vào buồng nghiền quặng, cỡ hạt sau nghiền nhỏ 0,044mm chiếm 60%, dùng quạt gió phân cấp, hạt thô đưa trở lại để nghiền Dùng chất khí sấy khô có nhiệt độ cho phép là 600oC Cũng có thể tiến hành sấy khô và nghiền quặng đơn độc riêng biệt thiết bị - So sánh loại công nghệ nghiền quặng, ưu điểm nghiền ướt đó là chi phí ít, Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 50/275 tiêu hao thấp, điều kiện làm việc và môi trường tốt, nhược điểm là không dùng loại liệu khó lọc, giới chất nghiền thất thoát lớn, sau vắt nước khó đạt độ ẩm theo yêu cầu tạo viên 10 Hình 2-5: Lưu trình nghiền quặng kết hợp sấy khô nguyên liệu tạo viên 1-Si lô liệu; 2-Cân; 3-Thiết bị đốt khí; 4-Buồng sấy khô; 5-Buồng nghiền quặng; 6Sàng phân ly; 7-Máy nâng; 8-Vận chuyển sức gió; 9-Lọc bụi điện; 10-Thành phẩm đến silo quặng - Ưu điểm nghiền khô là tổn thất quặng thấp, không cần phải cô đặc và lọc, tính thích ứng cao; có thể cho thêm chất kết dính để nghiền, tiết kiệm bentonite, vấn đề còn tồn là: • Mặc dù đã lắp thiết bị lọc bụi, bụi còn; • Hơi nước bị ngưng tụ đường ống và phân ly; • Hiệu suất máy nghiền và nghiền quặng hạt nhỏ chịu ảnh hưởng độ ẩm nguyên liệu, độ ẩm nguyên liệu phải khống chế mức 0,5%; • Bột quặng mịn sau sấy, quá trình trộn ướt sinh các viên nhỏ, ảnh hưởng tới chất lượng, đặn - Về vấn đề chọn công nghệ nghiền ướt hay nghiền khô chủ yếu là tính chất quặng để định, quặng hematit, limonit quặng siderite khó lọc thì đa số dùng phương pháp nghiền khô, quặng dễ lọc như: quặng manhetit, hồi liệu sử dụng phương pháp nghiền ướt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 51/275 b Công nghệ nghiền ướt - Nghiền ướt không thể có sản phẩm trực tiếp đạt độ ẩm thấp, nghiền cỡ hạt thật mịn, lọc luôn khó khăn, yêu cầu phải có thiết bị sấy, làm cho công nghệ phức tạp, chi phí tăng cao Nghiền khô lại phải sấy khô vật liệu trước 0,5%, sau đó nghiền Nghiền ướt có thể trực tiếp thu sản phẩm có cỡ hạt và độ ẩm đạt yêu cầu tạo viên, điều kiện lao động cải thiện rõ rệt so với nghiền khô Vì nghiền ướt là phương pháp lý tưởng để khống chế cỡ hạt nguyên liệu vê viên - Nhà máy Thành Đô - Trung Quốc, chuyển từ máy nghiền khô thành máy nghiền ướt, nghiền xỉ quặng pyrite, đạt hiệu mong muốn, cỡ hạt 0,044mm từ 50% đã nâng lên 75÷80%, cường độ nén từ 10÷20N/viên đơn nâng lên 40÷60N/viên đơn, cường độ rơi từ 1÷2 lần nâng lên 4÷10 lần, độ ẩm quặng vê viên sống từ 16÷20% giảm xuống 9÷10%, lượng CaCl2 phải phối giảm từ 3,5÷4,5% xuống còn 2,5% - Nhà máy vê viên Nam Kinh-Trung Quốc sử dụng máy nghiền ướt nung clo nghiền nguyên liệu, có thông số Ф3300 ×5100mm, tốc độ quay là 15,5r/min, lực sản xuất max là 50t/h Thực tế sản xuất năm đã chứng minh, tinh quặng sau nghiền ướt đã đạt yêu cầu cỡ hạt, chất lượng viên sống đã có cải thiện rõ rệt, hệ số lợi dụng máy vê viên nâng cao thấy rõ, cường độ rơi không 16 lần chiếm 98,65%, lượng dùng bentonite giảm từ 4% xuống còn 2%, đã thực thao tác tuần hoàn không có vật liệu gây ô nghiễm môi trường - Phòng nghiên cứu quặng vê viên trường đại học Trung Nam-Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu toàn diện máy nghiền ướt liệu hỗn hợp vê viên, tác dụng liệu hỗn hợp nghiền ướt quá trình sản xuất vê viên sau: • Hỗn hợp liệu nghiền ướt có thể cải thiện cỡ hạt liệu hỗn hợp ▪ Hình 2-6 là hàm lượng % liệu trộn vê viên có cỡ hạt – 0,074mm thời điểm nghiền ướt khác nhà máy vê viên Trong hình có thể thấy, hỗn hợp liệu sau nghiền ướt, cỡ hạt -0,074 đã tăng lên nhiều, nghiền ướt vòng 8p, hàm lượng % -0,074 từ 49,45% tăng lên 71,99%, kéo dài thời gian nghiền ướt cỡ hạt -0,074mm tăng lên không nhiều ▪ Đối với nguyên liệu khác nhau, tác dụng nghiền quặng nghiền ướt là không giống Tác dụng nghiền quặng máy nghiền ướt có liên quan tới tính ưa nước và tổ hợp cỡ hạt thân nguyên liệu, tác dụng quặng nghiền có tính ưu nước tốt bị giảm đi, đồng thời thân nguyên liệu có cỡ hạt nhỏ, tác dụng quặng nghiền không thể rõ Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 52/275 -0,074mm (%) Ảnh hưởng thời gian nghiền ẩm cỡ hạt 85 80 75 70 65 60 55 50 45 Thời gian nghiền ẩm (min) 10 12 Hình 2-6: Ảnh hưởng thời gian nghiền ẩm cỡ hạt • Nâng cao độ dẻo nguyên liệu, cải thiện chất lượng quặng vê viên sống ▪ Trong quá trình nghiền ướt nguyên liệu bị chà xát, nén làm cho tính dẻo vật liệu tăng, cùng với thời gian nghiền ướt kéo dài, tác dụng loại này thể rõ Hình 2-7 là mối quan hệ thời gian nghiền ướt liệu trộn và cường độ quặng viên sống nhà máy, từ hình ta thấy: 28 26 20 24 15 22 10 20 18 16 14 10 11 12 13 Thời gian nghiền ẩm/min Cường độ chống ép N/viên Cường độ rơi xuống/lần (0,5m) 25 Hình 2-7: Tác dụng thời gian nghiền cường độ viên sống ▫ Sau nghiền ướt, cường độ nén và cường độ rơi quặng viên sống tăng lên; ▫ Cùng với kéo dài thời gian nghiền ướt mà cường độ rơi quặng vê viên sống luôn tăng cao, cường độ nén có giới hạn; ▫ Sau nghiền ướt 8min, mặc dù tác dụng quặng nghiền không rõ, hàm lượng -0,074mm không tăng rõ rệt, cường độ rơi luôn tăng, chứng minh thời gian nghiền hỗn hợp liệu càng kéo dài, tính dẻo càng lớn, tác giả gọi là “tác dụng bề mặt vê viên” • Nghiền ướt làm giảm lượng bentonite sử dụng ▪ Khi vê viên dùng tinh quặng thô, dẫn tới cường độ và tốc độ tạo viên kém, quá trình tạo viên không thể thuận lợi để tiến hành Nhằm giải mẫu thuẫn trên, sử dụng lượng lớn bentonite, có lúc tới 5÷6% Liệu hỗn hợp sau nghiền ướt, có thể giảm lượng bentonite dùng Hình 2-8 là quan hệ Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 53/275 Cường độ rơi xuống/lần (0,5m) cường độ quặng vê viên sống và lượng bentonite dùng để nghiền ướt liệu trộn sau Từ hình vẽ ta thấy: Hỗn hợp liệu sau nghiền ướt 6min, bentonite dùng thêm 1,5% thì cường độ quặng vê viên sống cao cường độ quặng vê viên sống không nghiền ướt dùng bentonite là 2,5%, đó có thể thấy nghiền ướt hỗn hợp liệu có thể giảm lượng dùng 1% 6,5 Nghiền ướt 5,5 4,5 Không nghiền ướt 3,5 2,5 1,4 1,6 1,8 2,2 2,4 2,6 2,8 Lượng dùng bentonit, % Hình 2-8: Ảnh hưởng nghiền ẩm lượng dùng bentonit c Đặc điểm kết cấu và tham số công nghệ máy nghiền ướt - Nghiền ướt yêu cầu nguyên liệu đầu vào có độ ẩm định, đó yêu cầu máy nghiền ướt có hình thức kết cấu đặc thù, đặc điểm sau: • Xả liệu xung quanh Do liệu nghiền ướt có độ ẩm định, sử dụng máy nghiền xả liệu có lưới tấm, làm tắc mắt lưới, nên phải xả liệu xung quanh • Cấp liệu cưỡng chế Đối với quặng nghiền ướt, ướt, cấp liệu và cấp liệu dòng xoáy đường kính trục rỗng vì “dính liệu” mà xuất cố, khiến việc nghiền quặng không thể tiến hành bình thường Cho nên máy nghiền ướt phải sử dụng máy cấp liệu hình xoắn ốc để cưỡng chế cấp liệu (xem hình 2-8) Để cho máy nghiền ướt làm việc trạng thái ổn định, trước máy cấp liệu dòng xoáy lắp đặt máy cấp liệu mâm tròn, dùng để ổn định lượng liệu đưa vào nghiền • Tấm lót cao su: Bình thường sử dụng lót thép, nó có tính ưa nước định, không đàn hồi, dễ dính liệu, dùng cho nghiền khô Khi nghiền ướt, bên vật liệu có độ ẩm định, để tránh tượng “dính liệu”, máy nghiền ướt sử dụng lót cao su Bởi vì lót cao su có tính ưa nước kém, bi sắt va đập vào lót cao su, tác dụng lực đàn hồi, vật liệu bị dính bên trên lót bị đàn hồi mà rơi xuống, sử dụng lót cao su không dễ bị bám liệu ▪ Máy nghiền ướt ngoài tác dụng nghiền quặng ra, quan trọng đó là có tác dụng mài mịn để nâng cao tính dẻo cho vật liệu Do đó tốc độ làm việc Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 54/275 máy nghiền ướt thường thấp máy nghiền tạo viên, tốc độ làm việc thông thường là 0,65÷0,70 tốc độ giới hạn ▫ Tốc độ làm việc η = (0,65÷0,7)n ▫ Tốc độ tới hạn 𝑛 = 42,4√𝐷 r/phút r/phút ▪ Trong đó: D là đường kính thể ống máy nghiền ướt (m) Hình 2-9: Sơ lược trang bị máy nghiền ẩm • Sự ảnh hưởng tỷ lệ giới chất tràn đầy hiệu nghiền tương đối lớn, tỷ lệ giới chất tràn đầy thấp, mà tỷ lệ tràn đầy vật liệu quá lớn, không làm giảm tác dụng nghiền, mài, mà còn gây tượng dính bám liệu Bình thường, tỷ lệ giới chất tràn đầy vào sản lượng máy nghiền ướt, sau thông qua thực nghiệm để định Máy nghiền ướt Ф3300÷3200 và ngoài nước có sản lượng 50t, tỷ lệ giới chất tràn đầy là 17÷18% • Tỷ lệ mở lỗ xả liệu ảnh hưởng tới sản lượng máy nghiền ướt và hiệu tham số chính Tỷ lệ mở lỗ quá lớn, lực xả liệu cao, sản lượng máy nghiền ướt tăng cao, vật liệu bên máy nghiền ướt dừng với thời gian quá ngắn, dẫn tới hiệu nghiền giảm Ngược lại, tỷ lệ mở lỗ quá ít, tỷ lệ tràn đầy vật liệu bên máy nghiền ướt tăng, tỷ lệ giới chất và vật liệu giảm, hiệu nghiền kém Tỷ lệ mở lỗ và tỷ lệ tràn đầy giới chất có liên quan tới độ mịn và độ ẩm nguyên liệu Tổng diện tích lỗ xả liệu máy nghiền Ф3300 ×5100 Nhật là 0,57m2, Trung quốc là máy nghiền Ф3200 ×5300 với 0,69m2 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 55/275 d Vận hành máy nghiền ướt cần chú ý - Khống chế hàm lượng nước đưa vào nghiền liệu Khả dính lại vật liệu đưa vào nghiền và hàm lượng nước có nó có mối quan hệ mật thiết với Trong phạm vi định, hàm lượng nước tăng thì khả dính giảm theo Nhưng hàm lượng nước đạt tới giá trị nào đó, lực bám dính vật liệu lớn lực đàn hồi bi sắt va vào lót cao su, tượng dính liệu diễn Vì quá trình nghiền ướt, nước nhân tố không thể thiếu để làm tăng hiệu cường độ mài, cải thiện tính thành viên quặng, lại là nguyên nhân phát sinh khả dính liệu Vật liệu không giống nhau, tính ưa nước không đồng đều, phạm vi hàm lượng nước thích hợp nguyên liệu nghiền thông qua thực tiễn để định - Khống chế lượng cấp liệu máy nghiền ướt Căn vào quan sát thực tiễn, vật liệu và bi sắt phân bố theo quy luật định bên máy nghiền ướt Tỷ lệ tràn đầy vật liệu đoạn liệu vào là lớn nhất, tỷ lệ tràn đầy bi sắt là nhỏ Khi vật liệu và bi sắt trì tỷ lệ định, máy nghiền ướt vận hành bình thường tình trạng không dính liệu, tỷ lệ tràn đầy vật liệu vượt quá giới hạn nào đó, bi sắt và lượng lớn vật liệu kết lại, không thể va đập trực tiếp vào lót cao su, làm giảm rõ rệt hiệu nghiền, mài thành bột, chí còn có tác dụng phụ khiến vật liệu bị đầm chặt, lúc này mặc dù hàm lượng nước vật liệu không cao, tác dụng nén bi sắt, tượng dính liệu xảy Ngược lại, khu vực xả liệu, tỷ lệ tràn đầy là nhỏ nhất, tỷ lệ tràn đầy bi sắt là lớn nhất; tỷ lệ liệu, bi nhỏ giá trị bình thường, khó dính liệu Đồng thời hiệu suất mở lỗ lớn, tốc độ di chuyển bên máy nghiền ướt lớn Khi cấp liệu thời gian định, tỷ lệ tràn đầy vật liệu và tỷ lệ tràn đầy bi sắt có thay đổi theo chiều hướng có lợi, ảnh hưởng tốt đến việc khắc phục tượng dính liệu Vì thế, khống chế lượng cấp liệu máy nghiền ướt, có thể đảm bảo tỷ lệ tràn đầy và tỷ lệ liệu bi thích hợp, tránh phát sinh dính liệu - Loại bỏ cố dính liệu Khi mở lỗ nạp bi, có dính liệu mức độ định đoạn nạp liệu, lưới xả liệu, chứng tỏ độ ẩm vật liệu quá lớn Lúc này có thể thông qua phương pháp nạp thêm liệu khô để loại bỏ Nếu đoạn nạp liệu vào bị dính liệu quá nghiêm trọng, thời gian kéo dài, khu vực ảnh hưởng quá lớn, đoạn xả liệu và lưới xả liệu không bị dính liệu, điều này chứng tỏ lượng liệu nạp vào quá nhiều, có thể dừng nạp liệu để loại bỏ cố Nếu đoạn nạp liệu bị tắc khoảng thời gian, bi sắt cản lại liệu ra, lúc này tượng dính liệu đặc biệt nghiêm trọng, có thể mở cửa máy nghiền ướt, dùng xà beng đục đường rãnh theo tuyến trục, lại đóng cửa nghiền, dừng cấp liệu, mở máy nghiền ướt, cố dính liệu có thể loại bỏ 2.7.4 Trung hòa tinh quặng - Hiện nay, chủng loại tinh quặng mà nhà máy vê viên sử dụng thường trên hai loại, có nhiều Vì việc trung hòa tinh quặng là vấn đề quan tâm lớn, có nhiều nhà máy tiến hành trung hòa, trộn đơn giản kho chứa liệu, thân tinh quặng có độ ẩm lớn, khó trộn đều, ngoài phương Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 56/275 pháp trộn quá đơn giản, nên hiệu trộn kém Đối với nhà máy không tự sản xuất quặng vê viên, chủng loại liệu nhiều, chí có tới 7÷9 loại; khác biệt tính lý hóa lớn, dao động nhiều Để đảm bảo tính thuận hành sản xuất quặng vê viên, đảm bảo quặng vê viên có thành phần hóa học đều, bắt buộc phải trung hòa tinh quặng - Phương pháp trung hòa liệu bao gồm: phương pháp động băng tải có xe kíp dẫn, xả liệu và máy xúc kết hợp với máy gạt, băng tải vận chuyển ngược Phương pháp sau có hiệu trung hòa và hiệu kinh tế cao - Phương pháp động băng tải cố định và xe kíp dẫn, xả liệu và máy xúc là dùng băng tải để chất liệu thành hình mái nhà Nhưng chất đống dễ xuất hiện tượng bị lệch, mà dùng máy xúc để lấy liệu, quặng lấy là vị trí nào đó, thành phần quặng phương pháp trung hòa này dao động lớn Đặc biệt cỡ hạt lớn mà tiến hành trung hòa, tượng này càng nghiêm trọng Ưu điểm phương pháp này là kết cấu bãi liệu đơn giản - Phương pháp máy chất liệu và máy lấy liệu là phương thức chất đống tầng vật liệu có hàm lượng nguyên tố quặng khác nhau, số lượng loại vật liệu phải tính toán kỹ để dễ dàng đạt hàm lượng nguyên tố quặng yêu cầu Sau đó lại dùng máy lấy liệu tiến hành lấy liệu theo chiều dọc, vì chất lượng trung hòa cao Hình 2-10: Bãi trung hòa quặng nhà máy vê viên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 57/275 CÔNG ĐOẠN PHỐI LIỆU VÀ TRỘN ĐỀU PHỐI LIỆU - Các loại nguyên liệu quặng vê viên tương đối ít, phần lớn nguyên liệu xưởng vê viên là tinh quặng và chất dính kết Một vài xưởng sử dụng bụi xưởng gang để đảm bảo môi trường Do nguyên liệu vê viên tương đối đơn lẻ, so sánh với phối liệu thiêu kết, phối liệu vê viên tương đối đơn giản - Hiện sử dụng phổ biến là phương pháp phối liệu dung tích và phương pháp phối liệu trọng lượng 3.1.1 Phương pháp phối liệu dung tích - Phương pháp phối liệu dung tích là vào thể tích các loại vật thiết bị cấp liệu để tiến hành phối trộn theo tỉ lệ yêu cầu Việc thay đổi tỷ lệ phối liệu cách điều tiết to nhỏ độ mở cửa van máy cấp liệu mâm tròn để khống chế thể tích dòng liệu đơn vị thời gian Hình 3-1: Bản vẽ cấu tạo bàn tròn cấp liệu - Ưu nhược điểm phương pháp phối liệu dung tích: • Thiết bị đơn giản, thao tác thuận tiện • Do tỷ trọng đống vật liệu thay đổi gây sai số phối liệu Nên phải thường xuyên kiểm tra trọng lượng Dùng khay liệu chữ nhật dài 0,5m hứng liệu trên băng tải, cân lượng vật liệu thu để đối chiếu điều chỉnh • Do chiều cao liệu bun ke chứa thay đổi thay đổi độ ẩm vật liệu dẫn đến thay đổi độ chặt chất đống Mặt khác độ ẩm quá lớn dẫn đến tượng treo liệu, sụt liệu, không thể phối liệu • Yếu tố thiết bị không hợp lý, mòn nhanh dẫn đến dao động phối liệu • Do phối liệu dựa vào độ mở cửa điều tiết nên tương đối khó để thực phối liệu tự động, có thể dựa vào công nhân điều chỉnh, không thời gian Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 58/275 điều chỉnh dài, mà còn chịu ảnh hưởng lớn các yếu tố bên ngoài, độ chính xác phối liệu bình thường có thể khống chế 5% - Với quy mô lò cao lớn và yêu cầu chất lượng liệu lò càng nghiêm ngặt, phối liệu dung tích bước bị phối liệu trọng lượng thay - Các loại quy cách cấp liệu mâm tròn xem bảng 3-1 Bảng 3-1: Máy cấp quặng mâm tròn Model FDP1000 CDP600 PGM-60/10 FPG1500 CPG2000 Hình thức Loại móc bịt kín Loại móc mở Loại nằm Loại nằm bịt kín Loại năm mở Đườn g kính mâm tròn (mm) 1000 600 600 1500 2000 Năng lực cấp liệu m3/h 0÷13 0÷5 10 30 100 Động Tốc độ mâm tròn vòng/min 5,90 7,83 14,8 6,50 7,50 Cơ hạt vật liệu (mm) 30 30 50 50 50 Model JO2-31-6 JO2-22-6 JO2-41-6 JO2-52-6 JO2-61-6 Công suất (kw) 1,5 1,1 2,2 7,5 10 Tổng (kg) 950 255 678 2880 1730 - Sự cố máy cấp liệu mâm tròn và phương pháp loại bỏ (xem bảng 3-2) Bảng 3-2: Sự cố thường thấy và phương pháp loại bỏ STT Sự cố thường gặp Nguyên nhân Phương pháp loại bỏ 1.Tấm lót bảo vệ trên mặt mâm tròn bị lỏng 1.Xử lý lót, chỉnh, thay bị hỏng nghiêng dao gạt 2.Loại bỏ tạp chất và mảnh vật liệu lớn 2.Có tạp chất mảnh liệu lớn vào mặt mâm 3.Thay vòng bi Mâm tròn lắc tròn và ống 4.Thay trục đỡ bánh hình nón 3.Vòng bị trục nén hỏng giảm tốc kiểu đứng 4.Bánh hình nón mòn nghiêm trọng 1.Dao cắt lỏng giá đỡ dao gạt di động 1.Cố định cửa và giá đỡ dao gạt 2.Dưới ống mang dao gạt và mặt mâm tròn không 2.Điều chỉnh thay ống Sắp xếp liệu không song song 3.Loại trừ mảnh liệu lớn 3.Có mảnh liệu lớn vít lỗ xếp liệu 4.Thông Silo liệu 4.Silo dính liệu nghiêm trọng Trong máy giảm tốc có 1.Vòng bi hư hỏng 1.Phải thay vòng bi tiếng ồn tiếng 2.Trong máy giảm tốc thiếu dầu bôi trơn 2.Thêm dầu với lượng thích hợp động lạ thường 3.Bánh hư hỏng 3.Thay bánh 1.Dầu biến chất 1.Thay dầu Vỏ máy phát nhiệt 2.Ống xả khí không thông 2.Thông ống xả khí 1.Bạc vòng bi truyền động bị mài mòn 1.Thay bạc 2.Khớp nối khô không dầu 2.Đổ dầu Trục truyền động va 3.vòng bi gối đỡ (hoặc máy giảm tốc kiểu đứng) hư 3.Thay vòng bi đập khớp nối phát sinh hỏng) 4.Thay vòng bi khác thường 4.Vòng bi trục cuối máy giảm tốc kiểu nằm hỏng 5.Thay khớp nối 5.Khớp nối hỏng 3.1.2 Phương pháp phối liệu trọng lượng a Cấp liệu - Phương pháp phối liệu trọng lượng là loại phương pháp chất lượng nguyên liệu tiến hành phối liệu Phương pháp này dùng băng tải cân điện tử và hệ thống điều tiết tự động cấp liệu định lượng để thực phối liệu tự động Băng tải cân điện tử cho tín hiệu lượng liệu có tác dụng tức thời băng tải, sau đó tín hiệu nhập vào phận điều tiết hệ thống điều tiết tự động máy cấp liệu, phận điều tiết chênh lệch tín hiệu giá trị cấp và giá trị băng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 59/275 tải cân đo tự động điều tiết tốc độ quay mâm tròn để đạt lượng cấp liệu đã định - Khi áp dụng phối liệu trọng lượng, tinh quặng có thể dùng máy cấp liệu mâm tròn cấp liệu và khống chế lượng liệu, đồng thời cân băng tải điện tử dựa theo lượng cân phối liệu định sẵn Cũng có thể dùng phối liệu định lượng máy cấp liệu băng tải tự động định lượng Lượng phối chất dính kết có thể dùng máy cấp liệu băng tải định lượng tự động Hình 3-2: Cấu tạo bàn tròn cấp liệu phối hợp cân băng tải 1- Si lô; 2- Trụ đứng; 3- Bánh truyền động; 4-Mô tơ bàn tròn; 5- Băng tải phối liệu; 6- Cửa liệu; 7- Băng tải cân tự động; 8-Cân băng tải; 9- Mô tơ băng tải cân tự động; 10-Động băng tải phối liệu - Máy cấp liệu dạng xoắn dùng với vật liệu hạt nhỏ dạng bột lượng phối liệu ít, các chất phụ gia vôi bột, bentonite Khi biên độ biến động phối liệu vật liệu tương đối lớn, máy cấp liệu có thể thiết kế thành có hai loại hình thức kết cấu khả cấp liệu Máy cấp liệu dạng xoắn có tính bịt kín tốt, có tác dụng bảo vệ môi trường, lá cánh xoắn mài mòn tương đối nghiêm trọng Có xưởng vê viên dùng với phối liệu bentonite - Bộ phận làm việc chủ yếu máy cấp liệu mâm tròn là động điện qua khớp nối trục, thông qua máy giảm tốc và cặp bánh hình nón để chuyển động mâm tròn Khi mâm tròn chuyển động, vật liệu silo tác dụng lực ép, chuyển động cùng với mâm tròn, đồng thời thoát hướng cửa liệu, qua van dao gạt vật liệu Kích cỡ lượng xả có thể dùng thiết bị van dao gạt điều tiết Mép cửa liệu gần mặt mâm dễ bị mài mòn, để tiện cho việc bảo trì và thay đổi, mép làm lót để sau mài mòn có thể thay bất kì lúc nào Hiện phần lớn ống cấp liệu làm thành kiểu xoắn ốc, xem Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 60/275 hình 3-3 Hình 3-3: Máy cấp liệu kiểu vít tải b Cân băng tải điện tử - Cân băng tải điện tử là loại thiết bị cân trọng lượng, có thể đo lường thị lượng vận chuyển tức thời vật liệu, đồng thời có thể tiến hành thống kê hiển thị tổng trọng lượng vật liệu Nó phối hợp với hệ thống điều tiết tự động thì có thể thực khống chế tự động lượng vận chuyển vật liệu Bởi vậy, cân băng tải điện tử ứng dụng rộng rãi với các xưởng vê viên phối liệu trọng lượng Cấu tạo và nguyên lí làm việc cân băng tải điện tử (hình 3-4) Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý kết cấu cân điện tử băng tải định lượng - Cân băng tải điện tử hộp cân, truyền cảm, đầu đo tốc độ và đồng hồ tạo thành Hộp cân dùng để định lượng cân có hiệu vật liệu, truyền cảm dùng để đo lượng vật liệu đồng thời chuyển đổi thành tín hiệu điện lượng chuyển ra, đầu đo tốc độ dùng để đo tốc độ truyền động băng tải đồng thời chuyển đổi thành tín hiệu tần số, đồng hồ các thiết bị đo tốc độ, phóng đại, hiển thị, tích phân, phân tần, tính toán dùng để hiển thị trực tiếp và thống kế tổng khối lượng chất lượng vật liệu, đồng thời chuyển tín hiệu dòng điện lượng vật liệu làm tín hiệu chuyển vào điều tiết - Gần đây thiết kế phối liệu vê viên số lò đứng dùng máy cấp liệu băng tải định lượng tự động thực phối liệu tự động Trực tiếp dùng máy cấp liệu băng tải có thể điều tốc cấu thành với truyền cảm thử lực và truyền cảm thử tốc Thông qua điều chỉnh tốc độ máy cấp liệu băng tải để điều chỉnh lượng cấp liệu, xem hình 3-5 Hệ thống này có thể điều khiển thực cấp liệu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 61/275 từ xa, chú ý dung tích Silo liệu trên máy cấp liệu băng tải không nên quá lớn, không áp lực trụ liệu quá lớn, ảnh hưởng đến cấp liệu Hình 3-5: Hình ảnh thực tế hệ thống phối liệu tự động dùng cân băng tải TRỘN ĐỀU - Phối hợp liệu trộn là công đoạn quan trọng sản xuất vê viên, hỗn hợp liệu đảm bảo ổn định quá trình tạo viên, có thể giảm lượng dùng chất dính kết, sản xuất quặng vê viên chất lượng ổn định 3.2.2 Công nghệ trộn Hình 3-6: Mô hình máy trộn thùng kết hợp máy sấy - Trước đây liệu phối hợp vê viên phần lớn dùng loại tương tự máy trộn ống tròn máy trộn thiêu kết Máy trộn ống tròn ngoài trộn đều, còn có tác dụng tạo hạt Tạo hạt trộn không có lợi sản xuất vê viên, là làm cho mức độ trộn giảm, hai là liệu vê viên, hạt chuẩn nhiều, mầm nhiều, làm cho việc thao tác tạo viên không ổn định, trường hợp thường xuyên thêm Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 62/275 nước thêm liệu, tốc độ phát triển hạt phôi chậm, độ sinh hạt nhỏ lại, vì máy trộn ống tròn thay máy trộn kiểu bánh và máy trộn cường lực - Hiện trộn liệu có nhiều công nghệ kết hợp: Trộn hai giai đoạn, giai đoạn thứ dùng máy trộn kiểu bánh, giai đoạn thứ hai dùng máy trộn cường lực Sử dụng máy sấy ống tròn có tác dụng trộn liệu khô dùng thiết bị trộn có tính kép là máy nghiền Máy nghiền có thể nghiền bột hình thành viên nhỏ nâng cao hiệu trộn đều, khắc phục chỗ chưa đáp ứng máy làm khô ống tròn thay máy trộn 3.2.3 Thiết bị trộn a Máy trộn kiểu bánh Hình 3-7: Máy trộn kiểu bánh loại Pekay Pekay Chicago Mĩ sản xuất Và các loại hình bánh trộn - Xưởng vê viên nước ngoài áp dụng rộng rãi máy trộn kiểu bánh Máy trộn kiểu bánh có 4-6 bánh làm việc Bánh làm việc đầu tiên là bánh nghiền, dùng để đập vụn miếng liệu trộn lớn, 3-5 bánh làm việc là bánh trộn Giữa kẹp hai đoạn bánh làm việc phối lắp lá hình chữ nhân, chiều dài lá nhỏ chút so với độ rộng băng tải, khe lá và băng tải là 5mm Máy trộn lắp trên máy vận chuyển băng tải, toàn bánh làm việc chụp vỏ, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 63/275 làm việc xích truyền động băng tải góc truyền động dẫn động quay, vận tốc quay bánh khoảng 400÷750 vòng/ phút Vận tốc băng tải khoảng 1m/giây Hình 3-8 là máy trộn kiểu bánh loại Pekay Công ty Công trình Cơ khí Pekay Chicago Mĩ sảng xuất - Máy trộn kiểu bánh có ưu điểm là kết cấu đơn giản, khối lượng nhẹ, hao điện ít, lực máy đơn lớn, hiệu trộn không cao Năng lực sản xuất máy trộn kiểu bánh tính theo công thức sau: Q=0,8x3600BHVγ t/h - Trong đó: • H- Độ cao tầng liệu, m • B- Độ rộng băng tải, m • V- Vận tốc băng tải, m/s • γ- Mật độ chất đống vật liệu, t/m3 b Máy trộn cường lực Hình 3-8: Máy trộn cường lực - Máy trộn cường lực là máy trộn ống tròn ngang (hình 3-9) Gồm ống tròn cố định, bên lắp trộn trên trục chuyển động tốc độ cao, làm cho vật liệu chuyển động mạnh Các hạt liệu đập vào vách thùng phản lại, giao cắt qua lại với các hạt khác, hình thành liệu trộn hỗn độn các hạt vật liệu với thể khí vật liệu với nước tiếp xúc hoàn toàn với nhau, đạt trộn Ưu điểm máy trộn cường lực là thời gian trộn ngắn, hiệu suất trộn cao, thích hợp với trộn tinh quặng ướt nghiền mịn thêm bentonite Do hiệu suất trộn cao, chất dính kết liệu trộn phân bố đều, có thể giảm lượng dùng chất dính kết Hiệu máy trộn cường lực giai đoạn tương ứng với hiệu trộn máy trộn ống tròn hai giai đoạn, lượng bụi quặng sống vào lò từ 3,84% giảm xuống 2,51% Các tiêu lò đứng nâng cao tương đối nhiều Nhưng máy trộn cường lực tồn khuyết điểm hao điện nhiều, mài mòn lớn, thường xuyên bảo trì Để nâng cao nâng cao hiệu suất làm việc công đoạn trộn cường lực, xưởng vê viên dùng máy trộn cường lực phải thiết kế đường biên lắp thêm thiết bị dự phòng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 64/275 CÔNG ĐOẠN TẠO VIÊN QUẶNG SỐNG - Tạo viên là công đoạn tạo viên tròn, là công đoạn quan trọng sản xuất quặng vê viên, vì chất lượng quặng sống định lớn đến chất lượng vê viên thành phẩm Như dao động kích cỡ, độ ẩm, độ bền học, tính ổn định nhiệt và thành phần hóa học viên sống… ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình công nghệ Ngoài chất lượng quặng sống còn định tính chất hóa học, vật lý nguyên liệu và phương pháp chuẩn bị - Tinh quặng khô không thể lăn tròn thành viên mà cần phải cho thêm lượng nước thích hợp Nhưng lượng nước không đủ quá nhiều, ảnh hưởng đến hiệu vê viên và chất lượng viên sống Do vậy, lượng nước là điều kiện quan trọng tạo viên sống Tinh quặng nước làm ẩm thường chia làm giai đoạn: đầu tiên hút bám nước (gọi là hút nước), sau đó tạo nước màng mỏng, nước mao dẫn và nước trọng lực - Liệu nghiền nhỏ sau làm ẩm thiết bị vê viên, tạo thành viên thông qua tác dụng lực học và lực mao dẫn Đồng thời, tồn áp lực mao dẫn, lực ma sát các hạt và lực hút phân tử, khiến cho viên sống có độ bền học định Tính viên sống không có liên quan đến tính chất bề mặt vật liệu và lực tương tác nó với nước, mà còn có liên quan đến thiết bị vê viên Để hiểu rõ chế tạo viên cần hiểu rõ sở lý luận và thiết bị tạo viên TƯƠNG TÁC GIỮA KHÍ - NƯỚC VÀ VẬT LIỆU 4.1.1 Các loại khí - nước vật liệu - Trong điều kiện thiên nhiên, vật liệu thường chứa lượng nước định Nước luôn có tác dụng hoá lý mạnh mẽ hạt khoáng vật và betonit vật liệu, đó có ảnh hưởng tới tính chất vật lý, hoá học và học vật liệu Nhà khoa học Nga V.A.Priklonski (B.A.ΠΡИКЛОНСКИИ) xuất phát từ việc xét ảnh hưởng đó đã đề nghị phân chia nước vật liệu thành ba loại chủ yếu sau đây: Nước hạt khoáng vật Nước hấp phụ Nước vật liệu Nước kết hợp mặt ngoài hạt liệu Nước mao dẫn Nước kết hợp mạnh Nước kết hợp yếu Nước tự Nước trọng lực Hình 4-1: Phân loại các loại nước vật liệu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 65/275 a Nước bên hạt khoáng vật - Là loại nước mạng tinh thể hạt khoáng vật, nó tồn dạng phân tử nước H2O dạng ion H+, OH- Nước này có thể tách khỏi khoáng vật nhiệt độ cao (trên 105°C) Theo quan điểm học tạo viên sống, loại nước này coi là phận hạt khoáng vật, không gây ảnh hưởng gì đến tính chất tạo viên vật liệu b Nước kết hợp mặt ngoài hạt vật liệu - Trong tự nhiên tiếp xúc với môi trường xung quanh (thể khí thể lỏng) hạt khoáng vật không ngừng chịu tác động hoá lý và biến đổi tính chất làm cho bề mặt hạt phần lớn mang điện âm và hình thành điện trường xung quanh hạt Những phân tử nước hai cực và các ion dương phạm vi điện trường bị hút bám vào mặt ngoài hạt (hình 4-2) Hình 4-2: Lực điện phân tử và xếp phân tử nước cực tính bề mặt và hạt quặng - Lượng nước kết hợp mặt ngoài hạt khoáng vật ba yếu tố định: • Tính ưa nước khoáng vật, tức mặt ngoài hạt khoáng vật có khả hút lượng nước định • Độ lớn tỷ diện tích mặt ngoài hữu hiệu (là tổng diện tích bề mặt các hạt vật liệu gam) Tỷ lệ diện tích mặt ngoài có quan hệ với mức độ phân tán và mức độ liên kết hạt quặng (hạt khoáng vật) • Thành phần nước vật liệu, đặc biệt là thành phần ion nước - Căn cường độ lực hút điện phân tử bề mặt hạt khoáng vật thường chia Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 66/275 nước kết hợp mặt ngoài thành ba lớp • Nước hấp phụ: là lớp nước bám chặt vào mặt ngoài hạt sức hút điện phân tử mạnh gây nên • Nước kết hợp mạnh: là lớp nước liền kề nước hút bám lực hút điện phân tử tương đối mạnh tạo nên • Nước kết hợp yếu: là lớp nước ngoài cùng lực hút điện phân tử tương đối yếu tạo thành - Nước kết hợp mặt ngoài tồn tác dụng lực hút điện trường nên các phân tử nước và ion dương bị hút vào bề mặt hạt xếp cách chặt chẽ có định hướng Càng cách xa bề mặt hạt, lực hút điện trường càng yếu nên xếp đó kém chặt chẽ và thiếu quy tắc Nếu xa hơn, vượt khỏi phạm vi ảnh hưởng điện trường thì nước dạng tự thông thường - Như tính chất nước kết hợp mặt ngoài khác với tính chất nước thông thường Nước hấp phụ có tính chất gần với thể rắn, không có khả di chuyển, không truyền áp lực thuỷ tĩnh Tỷ trọng khoảng 1,5, nhiệt độ 78°C nước hấp phụ đóng băng Khi liệu chứa nước hấp phụ trạng thái rắn - Nước kết hợp mạnh không giống nước thông thường, nó có khả di chuyển theo hướng từ chỗ màng nước dày sang chỗ màng nước mỏng di chuyển đó không liên quan đến tác dụng trọng lực, tốc độ di chuyển nhỏ tốc độ nước thông thường Nước kết hợp mạnh không truyền áp lực thuỷ tĩnh, có khả hoà tan muối, nhiệt độ đóng băng 0°C Khi vật liệu có chứa nước kết hợp mạnh, vật liệu trạng thái nửa rắn - Nước kết hợp yếu có tính chất gần với nước thông thường Khi vật liệu có chứa nước kết hợp yếu chưa thể tính dẻo Tính dẻo xuất liên kết kết cấu tự nhiên các hạt liệu đã bị phá hoại - Nước kết hợp mạnh và nước kết hợp yếu gọi là nước màng mỏng c Nước tự - Là nước nằm ngoài phạm vi tác dụng lực hút điện trường, có thể chia làm hai loại: nước mao dẫn và nước trọng lực - Nước mao dẫn • Nước mao dẫn là nước bị kéo lên các đường rỗng liên thông với vật liệu tác dụng tượng mao dẫn Hiện tượng này có thể mô tả và giải thích tương tự tượng mao dẫn ống thuỷ tĩnh nhỏ nêu hình 4-3 Khi đầu ống tiếp xúc với nước trọng lực, tính chất dính bám nước với thành ống thuỷ tinh và tồn sức căng bề mặt, nước trọng lực bị kéo lên ống Mặt nước ống có dạng khum lõm Góc a tạo thành mặt khum lõm này với thành ống thay đổi từ 0°÷90° tuỳ vật liệu làm ống và độ bóng vách ống Sức căng bề mặt tác dụng theo phương tiếp tuyến với mặt khum lõm, tức theo phương làm với thành ống góc a Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 67/275 • Độ cao mao dẫn có thể xác định từ điều kiện cân tổng sức căng bề mặt (còn gọi là lực nâng mao dẫn) và tổng trọng lượng cột nước dâng lên ống, tức là: 𝜋𝑑 𝑇𝜋𝑑𝑐𝑜𝑠𝛼 = 𝛾𝑛 ℎ 𝑘 4𝑇 ℎ𝑘 = 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑑𝛾𝑛 (4 − 1) (4 − 2) • Trong đó: ▪ hk - độ cao mao dẫn (cm) ▪ γn - trọng lượng riêng nước, Yn = 0,981 g/cm3 ▪ d - đường kính ống thuỷ tinh (cm) ▪ T - sức căng bề mặt, lấy gần đúng T = 0,000075 kN/m = 0,075 g/cm ▪ α - góc nghiêng sức căng bề mặt với thành ống Hình 4-3: tượng mao dẫn ống thuỷ tĩnh nhỏ • Nếu vách ống bóng có thể lấy a = 0, lúc đó công thức (4-2) trở thành: ℎ𝑘 = 4𝑇 0,30 = (𝑐𝑚) 𝑑𝛾𝑛 𝑑 (4 − 3) • Trên thực tế, đường rỗng liệu khá phức tạp, lại tồn nước kết hợp mặt ngoài và các bọc khí nên tượng mao dẫn liệu khác với tượng mao dẫn ống thuỷ tinh • Kết nghiên cứu thực nghiệm rõ, đường kính hiệu càng nhỏ, hệ số Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 68/275 rỗng viên sống càng bé và đó độ dâng cao mao dẫn càng lớn, có thể xác định công thức thực nghiệm sau đây: 𝐶 ℎ𝑘 = (4 − 4) 𝜀𝑑10 • Trong đó: ▪ d10 - đường kính có hiệu (cm) ▪ ε - hệ số rỗng vật liệu ▪ C - hệ số thực nghiệm (cm2), c = 0,1÷0,5 cm2 • Từ công thức (4-3) và (4-4) thấy rằng, độ cao mao dẫn phụ thuộc hệ số rỗng vật liệu, đường kính hạt liệu và sức căng bề mặt T Tốc độ dâng lên nước mao dẫn liên quan đến các yếu tố đó • Từ điều kiện cân (4-1) có thể rút trị số áp lực mao dẫn pk : 4𝑇 𝑐𝑜𝑠𝛼 (4 − 5) 𝑑 • Áp lực mao dẫn pk có tác dụng lực dính kết níu chặt các hạt liệu vào (hình 4-4) Điều này trái ngược với chất áp lực nước lỗ rỗng liệu và có thể coi áp lực mao dẫn là áp lực nước lỗ rỗng âm, tức là: 𝑝𝑘 = 𝛾𝑛 ℎ𝑛 = 𝑝𝑘 = 𝛾𝑛 ℎ𝑛 = −𝑢𝑛 (4 − 6) Hình 4-4: Sơ đồ nước mao dẫn • Sự tồn áp lực mao dẫn cho phép giải thích quặng ẩm có thể đào vách hố thẳng đứng cao hàng chục cm không đổ là các hạt quặng có tồn lực dính kết áp lực mao dẫn tạo nên Lực dính này quặng bão hoà nước khô đi, nên lực dính này gọi là lực dính giả - Nước trọng lực • Nước trọng lực tồn các lỗ rỗng vật liệu Nước này chảy tác dụng trọng lực và tuân theo định luật Darcy (đối với tinh quặng) Theo quan điểm tạo viên, nước trọng lực có ba vấn đề sau đây cần quan tâm: ▪ Khả hoà tan và phân giải nước ▪ Ảnh hưởng áp lực vê tròn thân viên sống và đĩa vê viên ▪ Ảnh hưởng lực thấm chuyển động nước viên sống đối Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 69/275 với ổn định viên sống • Các ảnh hưởng trên xem xét phần sau d Thể khí viên sống - Nếu các lỗ rỗng viên sống không chứa đầy nước thì khí (thường là không khí) chiếm chỗ còn lại đó Căn ảnh hưởng khí tính chất học viên sống, có thể phân thể khí viên sống thành hai loại: • Loại thông với khí • Loại không thông với khí - Khí thông với khí không ảnh hưởng gì đáng kể tính chất đất - Khí không thông với khí (bọc khí kín) thường thấy dùng nhiều bentonit Sự hình thành loại khí này có liên quan với đường rỗng chằng chịt phức tạp viên sống (hình 4-5) Từ hình 4-5 thấy từ A độ cao dâng lên nước mao dẫn tới điểm a, theo đường rỗng khác lại từ B có thể dâng lên tới điểm c Vì không khí đoạn ac bị bọc kín - Sự tồn khí kín viên sống có ảnh hưởng lớn tới tính chất học viên sống Do khí kín nên viên sống hình thành ranh giới nước và bọc khí, vì sinh lực căng mặt ngoài áp lực mao dẫn Sự tồn các bọc khí này còn làm giảm tính thấm viêng sống, làm tăng tính đàn hồi và có ảnh hưởng tới quá trình ép co viên sống tác dụng lực ngoài Hình 4-5: Thể khí viên sống 4.1.2 Đặc tính và tác dụng các loại nước trên bề mặt hạt quặng a Đặc tính và tác dụng nước hấp phụ - Quặng tinh dùng cho vê viên, có bề mặt riêng tương đối lớn, khiến cho bề mặt hạt thể rắn khô này có lượng quá dư thừa Khi tiếp xúc với giới chất xung quanh (thể khí, thể lỏng), phụ thuộc vào tính chất vật liệu mà bề mặt hạt xuất điện tích âm dương và hình thành điện trường trên không gian bề mặt hạt Phân tử nước cực tính phạm vi điện trường bị hút bề mặt hạt Phân tử nước có cấu tạo lưỡng cực nên có thể trung hòa điện tích bề mặt hạt khô, lượng bề mặt dư thừa bề mặt hạt tỏa nhiệt ẩm mà giảm nhỏ, kết bề mặt hạt hình thành lớp hút nước Cơ sở hấp thụ là lực tác dụng lực hút tĩnh điện các ion bề mặt hạt quặng và phân tử lưỡng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 70/275 cực - Trong điều kiện tự nhiên hạt khô dễ hấp thụ phần tử nước không khí Lực hút phân tử điện lớn bề mặt hạt liệu nghiền nhỏ hút nước phân tử gọi là nước hấp phụ, hình 4-2 biểu thị - Độ dày lớp nước hấp phụ hạt khác thì không giống nhau, nó có liên quan với thành phần quặng, lực hút nước, cỡ hạt, hình trạng và điều kiện bên ngoài (Nhiệt độ vào áp suất tương đối nước xung quanh vật liệu nghiền nhỏ) Trong phạm vi định, vật chất hút nước mạnh và độ dày lớp hút nước tương đối lớn Hạt có đường kính lớn so với hạt có đường kính nhỏ có lớp hút nước tương đối dày, hàm lượng nước hút lại tương đối ít Đồng thời độ dày lớp hút nước tăng lên theo áp suất tương đối nước lớp liệu, liên tục tăng đến độ ẩm tương đối đạt đến 100% thì dừng Lúc này hàm lượng nước hấp thụ hạt vật liệu gọi là hàm lượng nước hấp thụ lớn - Tuy bán kính tác dụng lực phân tử điện cực nhỏ, không vượt quá 0,1nm, lực tác dụng này lại tương đối lớn Nước phân tử lớp đầu tiên sát bề mặt hạt quặng, chịu lực hút đạt đến khoảng vạn lần áp suất khí Ở vị trí cách cự ly bề mặt hạt vượt quá đường kính phân tử nước (đường kính phân tử nước là 0,276nm) phân tử nước nhiều tầng hấp thụ là dựa vào lực Van der Waals Ở vị trí chịu lực tác dụng Van der Waals, to nhỏ bán kính lực tác dụng này ít đạt số đường kính phân tử nước Tuy lực tác dụng này giảm tỉ lệ nghịch mũ lần cự ly, phân tử lưỡng cực nước bị hấp thụ định hướng xếp lực hút tính điện bổ sung Do đó, lực sinh lớn Do lực hấp dẫn hạt và nước hấp thụ, khiến cho phân tử lưỡng cực định hướng xếp chặt chẽ, cho nên độ chặt lớn (giữa 1,2÷1,4, trung bình là 1,5) mà xuất tính chất nước rắn Nó không giống với trạng thái bình thường nước, không thể di chuyển tự do, không có lực bề mặt hạt này di chuyển đến bề mặt hạt khác Chỉ hạt bị sấy khô, có thể biến nó thành nước khuếch tán Cho nên, vê viên nước hấp thụ là lượng nước không có ích b Đặc tính và tác dụng nước màng mỏng A B A Hình 4-6: Sơ đồ nước màng mỏng di chuyển - Sau bề mặt hạt khoáng vật đạt đến lớp hạt nước lớn nhất, lại làm ướt hạt thêm nữa, xung quay nước hấp thụ hình thành nước màng mỏng Đây là bề mặt hạt sau hút nước bám vào, chưa cân tác dụng lực phân tử Van der Waals (Chủ yếu là lực hẫp dẫn bề mặt hạt quặng, tiếp đó là lực hấp dẫn Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 71/275 phân tử lớp nước hấp phụ) Nhưng, lực hấp dẫn này tương đối nhỏ, xếp định hướng phân tử nước kém, lỏng lẻo Do vậy, lực kết hợp nước màng mỏng với bề mặt hạt so với lực kết hợp nước hấp phụ với màng mỏng thì yếu nhiều Song, dùng máy li tâm gia tốc trọng trường vạn lần lại không thể khiến cho nó thoát khỏi bề mặt hạt Mật độ trung bình màng nước mỏng là 1,25 Dưới tác dụng lực phân tử, có thể di chuyển từ bề mặt hạt này sang bề mặt hạt khác, từ chỗ màng nước dày sang chỗ màng nước mỏng Phương thức di chuyển này sau: có hai hạt gần có đường kính ngang A và B Khi nước màng mỏng hạt quặng A dày nước màng mỏng hạt quặng B (xem hình 4-6), cự ly nước màng mỏng A tâm hạt quặng B gần tâm hạt quặng A, vậy, nước màng mỏng A bắt đầu di chuyển sang hướng hạt quặng B, tức là nước màng mỏng tương đối dày xung quanh hạt quặng A bắt đầu chuyện động sang hướng hạt quặng B Quá trình này tiến hành đến nào độ này màng nước hạt quặng ngang thì dừng, tốc độ di chuyển này vô cùng chậm Nước màng mỏng chịu sức hút lực hấp dẫn phân tử điện, có tính dính lớn nước thông thường c Đặc tính nước kết hợp mặt ngoài hạt liệu (nước kết hợp phân tử) - Nước hấp thụ và nước màng mỏng kết hợp lại cấu thành nước kết hợp phân tử, mặt lực học có thể coi là vỏ ngoài hạt Dưới tác dụng ngoại lực nước kết hợp và hạt cùng biến dạng, và màng nước phân tử khiến cho hạt dính kết với Đây chính là nguyên nhân quặng tinh sau thành viên có độ bền Bảng 4-1: Hàm lượng nước mao mạch, nước kết hợp phân tử các loại quặng sắt và chất phụ gia Tên quặng Quặng manhetit Hematit Limonite Xỉ axit lưu huỳnh* Bentonite Vôi tôi Đá vôi Cỡ hạt (mm) 1÷0 0,15÷0 0,074÷0 1÷0 0,15÷0 0,074÷0 1÷0 0,15÷0 0,074÷0 0,20÷0 0,25÷0 0,25÷0 Hàm lượng nước Hàm lượng nước phân tử lớn nhất(5%) mao mạch(%) 4,9 9,3 6,4 14,3 6,0 17,6 5,2 11,0 7,4 16,5 7,3 17,5 21,2 37,3 21,3 36,8 13,23 29,80 45,11 91,8 30,1 66,7 15,3 36,1 • *Khe lỗ lớn, phân tử nước lớn và hàm lượng nước mao mạch lớn đo cao - Hàm lượng nước các loại quặng sắt và nước kết hợp phân tử lớn chất cho thêm thường dùng xem bảng 4-1 Với quặng sắt hàm lượng nước kết hợp phân tử lớn quặng manhetit chặt chẽ là nhỏ nhất, mà hàm lượng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 72/275 nước kết hợp phân tử lớn quặng hematit xốp là lớn nhất, đồng thời giá trị này tăng giảm theo hạt quặng Các loại chất cho thêm thường dùng, hàm lượng nước kết hợp phân tử lớn này, có liên quan đến tính nó Bentônit có tính hút nước tốt nhất, bề mặt riêng lớn nhất, có giá trị lớn nhất, tiếp đó là vôi tôi - Sau vật liệu đạt đến nước kết hợp phân tử lớn nhất, tác dụng ngoại lực vật liệu nghiền nhỏ biểu tính mềm, và bắt đầu thị rõ quá trình vê viên máy vê viên d Đặc tính và tác dụng nước mao mạch - Khi vật liệu nghiền nhỏ tiếp tục làm ướt, vượt quá lượng nước kết hợp phân tử lớn nhất, lớp vật liệu xuất nước mao mạch Nó là lượng nước ngoài phạm vi tác dụng lực hấp dẫn phân tử điện hạt quặng Sự hình thành nước mao mạch là dựa vào tác dụng lực căng bề mặt Nước mao mạch là loại nước mao mạch có đường kính là 0,001÷1mm, chịu lực hút ống mao mạch Nó chịu lực hút khoảng 0,98x104÷2,45 x104Pa, xem tính ưa nước vật liệu và đường kính ống mao mạch mà định - Nước mao mạch có thể phát sinh di chuyển lực tác dụng biến đổi áp mao mạch, hình trạng và kích thước ống mao dẫn Tốc độ thành viên vật liệu định mức độ di chuyển nước mao mạch - Trong quá trình vê viên, nước mao mạch có tác dụng chủ đạo Khi vật liệu ướt đến giai đoạn nước mao mạch, quá trình hình thành viên vật liệu có phát triển Do nước mao mạch đưa các hạt xung quanh chảy hướng trung tâm, mà hình thành lên viên nhỏ Trị số hàm lượng nước mao mạch lớn các loại quặng sắt và chất phụ gia thường dùng xem bảng 4-1 e Đặc tính và tác dụng nước trọng lực - Sau lớp vật liệu nghiền nhỏ hoàn toàn là nước bão hòa, tức là vượt quá hàm lượng nước mao mạch lớn nhất, lượng nước vượt quá không thể trì lực hút ống mao mạch, mà chịu chi phối trọng lực, di chuyển xuống men theo khe lỗ các hạt quặng, lượng nước này gọi là nước trọng lực Nước trọng lực là thành phần có hại quá trình vê viên Tổng hòa nước hấp thụ, nước màng mỏng, nước mao mạch và nước trọng lực trên bề mặt hạt quặng gọi là lượng nước toàn phần Tóm lại, lượng nước hình thái khác có tác dụng khác quá trình vê viên Lực mao dẫn có thể đưa hạt quặng kéo hướng nước chảy mà thành viên, mà lực Van der Waals lại dính hạt quặng vào với Nước mao mạch có tác dụng chính quá trình hình thành viên sống Nước phân tử có thể gia tăng độ bền học viên sống trên mức độ nào đó 4.1.3 Mối liên kết hạt quặng tinh và nước - Sau hạt quặng nghiền nhỏ phải làm ướt, có thể lăn tròn thành viên Khi lượng nước lớp liệu nghiền nhỏ, nước mao mạch đầu tiên xuất là nước mao mạch trạng thái điểm tiếp xúc trên điểm tiếp xúc hạt quặng, còn gọi Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 73/275 là hình màng tròn nước mao mạch trạng thái treo, hình 4-7 biểu thị Xung quanh điểm tiếp xúc hạt quặng hình cầu có kích thước tương đương, hình thành lên thể nước hình thấu kính lõm Do mặt bên nó là lỗi lõm, cho nên có hai loại đường cong Lấy r1 và r2 phân biệt biểu thị bán kính cong, r1 biểu thị bán kính đường lồi, r2 biểu thị bán kính đường cong lõm Căn vào công thức Laplace, cường độ chịu nén thêm bề mặt này cần với: 1 Pthêm = γ ( − ) (4 − 7) r1 r2 -  là hệ số sức căng bề mặt r2vẫn nhỏ r1, cho nên1/r2 lớn 1/r1 Hình 4-7: Nước nối điểm tiếp xúc hạt quặng hình cầu r1—bán kính cầu nước điểm tiếp xúc; r2—bán kính đường cong mặt bán nguyệt; r—bán kính hạt hình cầu; θ—Góc 450 mặt cong bán nguyệt - Do vậy, sức chịu nén phụ gia là giá trị âm, khiến cho vòng nước áp sát vào tiếp điểm hạt, đồng thời trì được, từ đó khiến hai nhiều hạt có thể dính với nhau, kết dính loại này gọi là liên kết cầu xích thể lỏng - Vòng nước xuất trên điểm tiếp xúc hạt, khởi đầu họ không tiếp xúc với nhau, hình 4-8(a) biểu thị Do lượng nước không ngừng thêm vào, vòng nước từ tăng thêm xung quanh nó, sau cùng hòa hợp với nhau, hình 4-8(b) biểu thị Hình 4-8: Nước tổ ong và nước tiếp xúc các hạt hình cầu a-Liên kết nước mao dẫn trạng thái tiếp xúc; b-Liên kết nước mao dẫn trạng thái tổ ong - Tính toán thể tích vòng nước đơn lẻ sau: π V = 2π3 (secQ − 1)2 [1 − ( − Q 0) tgQ 0] (4 − 8) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 74/275 - Trong đó: • V—thể tích vòng nước; • Q0—góc 450 mặt bán nguyệt ( xem hình 4-8); • r—Bán kính hạt - Nếu hạt to, vòng nước to lên, trọng lượng nước vòng nước cấu thành trước hòa hợp với lớn lượng nước có thể trì lực hút ống mao mạch, tình trạng này lượng nước dư vừa sinh chảy từ trên bề mặt hạt xuống dưới, nước lại đạt đến phạm vi cực hạn; khiến trọng lượng nước vòng nước cân với lực hút ống mao mạch I II III IV 1,00 Độ bền viên nén N/cm2 ,800 ,600 ,400 ,200 ,00 00 c 00 00 01 01 Tỷ lệ điền đầy lượng nước ống mao mạch 01 Hình 4-9: Mối liên hệ độ bền viên sống với tỷ lệ điền đầy lượng nước ống mao mạch quá trình tạo viên I-Liên kết cầu xích; II-Liên kết cầu xích, liên kết mao mạch; III-Liên kết mao mạch; IV-Lực căng bề mặt - Cũng có thể nói, tình trạng hạt thể tròn tương đối to, không sảy tượng hòa hòa hợp vòng nước Đương nhiên, vòng nước hòa hợp, thể nước bắt đầu có tính liên tục và có thể di chuyển ống mao dẫn, hình thành hệ thể khe lỗ liên kết toàn diện, nước trạng thái này là nước mao mạch dạng tổ ong (còn gọi là nước mao mạch dạng lưới), các hạt là nước mao mạch dạng tổ ong liên kết, hình thành viên tròn nhỏ Lúc này, lực liên kết các hạt là 1,5÷2 lần lực liên kết cầu xích thể lỏng - Lượng nước tiếp tục gia tăng, khe lỗ cách hạt bị nước điền đầy, lượng nước này gọi là nước ống mao mạch, pha lỏng chưa bao bọc viên liệu Lượng lớn không khí từ bên khe lỗ bị đuổi ngoài, mặt lỏng mao mạch cong mặt nguyệt, lúc này sinh lực kéo mao mạch- gia tăng độ nén, khiến các hạt viên liệu tụ tập chặt chẽ lại Khi tỉ lệ điền đầy nước ống mao mạch đạt đến 0,8÷0,9, lực liên kết ống mao mạch tốt nhất, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 75/275 là 3÷4 lần lực liên kết cầu xích thể lỏng Mỗi quan hệ lực liên kết tỉ lệ điền đầy nước ống mao mạch với các hạt xem hình 4-9 Phương trình lực kéo mao mạch viên cầu tính toán sau: 1−ε Pmao mạch = γ × S × σ × (4 − 9) ε - Trong đó: • Pmao mạch—lực kéo mao mạch; • S—Bề mặt riêng hạt quặng; • —Tỉ thực hạt quặng; • —Tỉ lệ khe lỗ viên liệu - Nếu tiếp tục thêm nước, thì tỉ lệ điền đầy thể lỏng đạt chí vượt quá 1, chính là đạt đến nước mao mạch bão hòa, lỗ trên bề mặt liệu đầy nước, bề mặt viên liệu bao bọc lớp màng nước, lúc này lực liên kết mao mạch không tồn CƠ LÝ TẠO VIÊN CỦA QUẶNG TINH 4.2.1 Lực liên kết chính - Đối với vật liệu hạt, lực vê viên sống là hai loại lực tự nhiên ( lực vật lý) và lực cưỡng (hoặc lực học) - Lực tự nhiên dùng cho vê viên có: • Lực Van der Waals các hạt thể rắn, lực từ và lực tĩnh điện; • Lực ma sát tác dụng lẫn các hạt (chịu hạn chế hình trạng hạt); • Lực bám dính cầu liên kết không thể di chuyển tự do, lực tụ hợp trong; • Lực pha lỏng tồn lực bề mặt và lực mao mạch - Viên sống dựa vào lực vật lý để giữ hạt với nhau, mà lớn nhỏ lực vật lý này định kích thước hạt, điện tích bề mặt, cấu tạo kết tinh, mức độ tiếp cận hạt và số lượng cùng các loại chất phụ gia Khi thể lỏng tồn và hoàn toàn làm ướt bề mặt hạt thể rắn, lực vật lý chính là áp lực mao mạch lực căng bền mặt khí- lỏng các hạt gây - Đồng thời, để lực vật lý có tác dụng thành viên, thì cần mượn lực cưỡng khiến cho hạt ướt tiếp xúc qua lại lẫn nhau, tức thiết bị hợp lý, thông qua các phương pháp lăn, quay tròn, trộn đảo, nghiền ướt, nhào nặn và bóp ép làm cho vật liệu chuyển động học, làm các hạt tiếp xúc lẫn Tạo cầu tạo hạt hạt ướt, là lợi dụng liệu lăn chạy và trộn đảo máy vê viên ống tròn, mâm tròn côn tròn, hành động lăn vật liệu là định tính chất vật lí, hóa học vật liệu và tham số công nghệ thiết bị vê viên 4.2.2 Hành vi quặng tinh quá trình thành viên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 76/275 - Quặng tinh quá trình vê viên, đầu tiên hình thành nhân viên, sau đó nhân viên lớn lên, chủ yếu là lớn lên theo phương thức hình thành lớp tụ hợp Nhưng quá trình viên lớn lên, nhiều lên còn phát sinh số hành vi khác, ví dụ viên đã hình thành, lại bị nén vỡ - Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W tổng kết hành vi có thể phát sinh quá trình vê viên làm loại, hình 4-10 biểu thị (a) Thành nhân (b) Thành vỏ (lăn viên tuyết) (c) Lăn dính (d) Tan rời (vỡ bột) (e) Vỡ miếng (g) Bào mòn chuyển rời (f) Mài mòn Bột rời Thể tích tụ Hình 4-10: Bản vẽ biểu thị phương thức thay đổi kích thước hạt • Thành nhân: Quá trình vật liệu nghiền nhỏ bắt đầu hình thành viên nhỏ gọi là quá trình thành nhân, xem hình 4-10(a) Liệu ẩm cho vào máy vê viên liệu khô sau cho vào máy vê viên sau đó cho thêm nước, tác dụng lực học, các hạt áp sát vào nhau, tác dụng lực mao mạch các hạt mà tích tụ thành nhân Đây là quá trình hình thành không thể thiếu tất các viên Trong vê viên mẻ liệu, hình thành nhân viên sảy sau máy vê viên quay vài vòng, quá trình tiếp tục vê viên, liệu vào máy vê viên có phần hình hành nhân viên, phần khác để nhân viên to lên Trong tình trạng sản xuất bình thường, hai phần có tỉ lệ định, tức số lượng thành nhân đại thể ngang với số lượng thành viên, hình thành nhân là bước thứ vê viên Do vậy, độ bền và tốc độ hình thành Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 77/275 nhân liên quan đến chất lượng, sản lượng viên sống • Thành vỏ Nhân viên đã hình thành, tụ hợp liệu quá trình lăn, dần to lên, đây gọi là quá trình thành vỏ, còn gọi là lăn viên tuyết, xem hình 4-10(b) Trong quá trình này liên tục gia tăng thêm bột liệu và lượng nước cho nhân viên, hạt có bề mặt ướt, tác dụng lực mao mạch, lăn lớp lớp liệu bột tích tụ lại, khiến cho kích thước viên liên tục tăng lên Trong sản xuất, viên sống phần lớn phương thức này lớn lên • Kết tụ Mấy nhân viên liên kết lại với gọi là kết tụ, xem hình 4-10(c) Viên sống lớn lên nhân viên nhỏ va đập và vê nén lẫn dòng liệu máy vê viên, nhân chặt lại, nước ống mao mạch bị vắt đến bề mặt viên, liên tục va đập nó kết tụ lại với nhau, dẫn đến lớn lên viên Kết tụ nhân, có thể là hai nhiều hai, lấy hai mặt thể tứ diện hình thành kết tụ lại với Tốc độ lớn viên lấy phương thức kết tụ, nhanh tốc độ thành vỏ Khi vê viên mẻ liệu, viên lấy phương thức kết tụ lớn lên Những viên lấy phương thức kết tụ lớn lên, phạm vi kích cỡ tương đối rộng • Vỡ vụn (tan rời) Nhân đã hình thành lại bị nén vỡ, xem hình 4-10(d) Trong quá trình vê viên, phần nguyên liệu tạm thời tích tụ lại, lượng nước ít, lực kết dính mao mạch không đủ, độ bền nhân nhỏ, bị vỡ va đập các nhân khác Đây là điều không thể tránh khỏi quá trình vê viên, phần liệu rời này bám dính lên nhân khác quá trình vê viên liên tục Nhưng nguyên liệu có cỡ hạt tương đối thô, nguyên liệu tính hút nước tương đối kém, tỷ lệ vỡ nhân lớn, thường dẫn đến bất lợi quá trình vê viên Loại nguyên liệu này thường gọi là nguyên liệu tính thành viên kém nguyên liệu khó thành viên, cần phải cho thêm chất kết dính để cải thiện tính thành viên • Vỡ vụn Viên đã hình thành, quá trình liên tục lớn lên, xung đột và đập mà nứt vỡ thành miếng, xem hình 4-10(e), mảnh vỡ loại này thường hình thành nhân kết tụ với viên khác Nếu xuất lượng lớn viên nứt vỡ, thì rõ là tham số công nghệ máy vê viên không thích hợp, phải tiến hành điều chỉnh • Mài mòn Viên đã thành hình, tiếp tục lớn lên, có số lớp bề mặt viên lượng nước không đủ không có chất kết dính mà bám không chặt, bị mài mòn quá trình va đập lẫn nhau, xem hình 4-10(f) Hạt mòn này lại bám lên trên viên khác • Mòn bóc di dời Trong quá trình vê viên, viên tác dụng lẫn và mòn bóc, số lượng nguyên liệu định từ viên này di dời sang viên khác, gọi là “ mòn bóc di dời”, xem hình 4-10 (g) “Mòn bóc di dời” loại này là lần va trạm các viên, nguyên liệu nhỏ từ bề mặt viên này di dời sang bề mặt viên khác, mà không tồn chuyển đổi - Bảy hành vi kể trên, cấu thành quá trình bản, quá trình này có thể dẫn tới thay đổi số lượng và kích cỡ viên sống Trong tình trạng nào, hình thành và lớn lên viên sống, có thể là vài hành vi loại Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 78/275 hành vi kể trên QUÁ TRÌNH THÀNH VIÊN CỦA VẬT LIỆU - Vật liệu vê viên có hai phương thức là vê viên liên tục và vê viên theo mẻ Do phương thức vê viên khác nhau, quá trình thành viên khác biệt, có thể chia làm ba giai đoạn 4.3.1 Ba giai đoạn quá trình vê viên liên tục a Giai đoạn thành nhân - Sau bề mặt vật liệu nghiền nhỏ đạt đến nước phân tử lớn nhất, tiếp tục thêm nước làm ướt, thì lớp màng nước bao bọc bề mặt hạt, xem hình 4-11 (A) Vật liệu hạt có nhiều điểm tiếp xúc, tác dụng lực căng bề mặt màng nước, hạt quặng hình thành xích cầu thể lỏng (vòng nước), khiến cho hạt quặng liên kết lại với nhau, xem hình 4-11 (B) Hạt quặng thông qua chuyển động máy vê viên, và có các hạt nước nhỏ nhiều hạt quặng kết hợp với nhau, liền hình thành lên thể tụ tập ban đầu (vê liệu), hình 4-11(C) biểu thị Thể tụ tập này là thể lỏng lẻo, xích cầu thể lỏng làm cho các hạt dạng lưới giữ lấy nhau, đó giữ lượng lớn khe hở, tỉ lệ điền đầy thể lỏng khoảng 20% Hình 4-11: Sự ảnh hưởng nước thành viên - Trong tình trạng tác dụng lực học và gia tăng lượng nước, hạt thể tụ tập sảy xếp hàng lặp lại, phần khe hở bị nước điền đầy, thể lỏng dung hòa lại, hình thành mạng nước liên tục Thể tụ tập lúc này là liên kết nước mao mạch hình tổ ong, xem hình 4-11(D), đó thể tích khe hở giảm đi, hình thành lên nhân viên chặt chẽ ổn định, còn gọi là viên phôi - Đây chính là giai đoạn thành nhân, tốc độ thành nhân và bề mặt riêng nguyên liệu cùng với lượng nước có liên quan với Nhân lúc này là pha rắn- lỏng- khí tạo thành, độ bền không cao - Do có lực liên kết các phân tử bề mặt hạt quặng thô, cho nên mặt ngoài vật chất rắn có khả hấp phụ môi trường xung quanh Sau tưới nước bề mặt hạt quặng hấp phụ các phân tử nước; chiều dầy lớp nước hấp phụ khoảng từ 0,002 đến 0,008 μm (1 μm = 10-6m) Quặng có tính Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 79/275 thấm nước lớn thì nước hấp phụ đầy, tưới nước thêm vào xung quanh nước hấp phụ hình thành màng nước, phối liệu không tưới thêm nước và lại bị nén thì màng nước nhiều hạt quặng có thể tạo thành màng nước chung, đó hình thành nhiều hòn cầu nhỏ hạt quặng mịn tạo thành, hòn cầu này khó lớn nên - Trên thực tế lượng nước tưới vào lớn nhiều lượng nước tạo thành màng nước, cho nên các màng nước các hạt quặng mịn hình thành mao dẫn Dựa vào lực hút các ống mao, các hạt quặng ướt có thể kết hợp với thành viên quặng tròn; lực mao dẫn tính theo công thức sau : 2×α h= × cosφ ρ×g×r • h : lực mao dẫn tức là độ cao chất dâng lên ống mao • α : sức căng mặt ngoài chất lỏng trên bề mặt quặng ướt • ρ : mật độ chất lỏng • g : gia tốc trọng trường • r : bán kính mao dẫn • φ : góc hướng sức căng mặt ngoài chất lỏng với bề mặt chất rắn ( hạt quặng ) - Từ công thức trên ta thấy bán kính ống mao dẫn càng nhỏ thì lực mao dẫn càng lớn; đó lực liên kết các hạt quặng càng lớn; độ bền quặng vê viên tròn càng tốt có sức nén đủ thì bán kính ống mao dẫn tương đối nhỏ, làm cho độ bền giới viên quặng vê tròn càng lớn - Khi nguyên nhiên liệu thấm ướt lăn mâm tròn hay thùng quay, chịu tác dụng rung, thì tác dụng lực mao dẫn, các hạt quặng mịn kết hợp thành viên cầu tròn nhỏ Đây chính là quá trình hình thành mầm - Để có mầm bền vững, phải có hai điều kiện : • Lợi dụng tác dụng giới làm cho tiếp xúc các hạt viên quặng thêm chặt chẽ, đồng thời ống mao dẫn tạo thành càng nhỏ • Tiến hành vẩy nước không để đảm bảo các màng nước các hạt quặng viên quặng hoàn toàn là nước mao dẫn không có các khe hở không khí b Giai đoạn nhân lớn lên - Nhân đã hình thành, tác dụng lực học, khiến các hạt ép sát vào nhau, tất khe hở nước điền đầy, nước mao mạch tổ ong nhân quá độ đến nước ống mao mạch, xem hình 4-11 (E) Trên lỗ khí vòng ngoài nhân hình thành mặt cong, lực mao mạch đưa hạt quặng gom lại với nhau, hình 4-12 biểu thị Lúc này độ bền nhân nâng lên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 80/275 Hình 4-12: Tác dụng lực mao mạch liên kết hạt a)- Độ bền kéo và bền nén mao mạch viên sống; b) Lực kéo và lực nén mao mạch hai hạt - Trong quá trình lăn liên tục, nhân bước bị nén chặt, dẫn đến thay đổi kích thước và hình trạng ống mao mạch, từ đó khiến cho nước mao mạch quá dư bị vắt ngoài bề mặt nhân bao bọc đồng nhân, xem hình 4-10(f) Như vậy, nhân có bề mặt quá ướt dễ dính thêm lớp vật liệu có độ ẩm tương đối thấp quá trình lăn, khiến cho nhân lớn lên - Quá trình lớn lên loại này nhân là lặp lại nhiều lần, đến lực ma sát các hạt viên lớn lực tác dụng nén chặt học lăn thành hình thì dừng lại Sau đó, để viên tiếp tục lớn lên, phải cần phun nước vào bề mặt viên, bề mặt viên ướt hết Đây là phương thức thành lớp để viên lớn lên - Mầm tạo thành mâm tròn hay thùng quay tiếp tục lăn chịu tác động rung nén chặt Trong quá trình mầm bị nén chặt, lượng nước dư viên quặng có thể chịu tác dụng nén chặt, lượng nước dư viên quặng có thể chịu tác dụng nén chặt, lực mao dẫn, trọng lực và lực ly tâm lăn - Những tác dụng làm cho lượng nước dư tập trung mặt ngoài mầm Mặt ngoài mầm quá ẩm này chuyển động dễ dính thêm lớp quặng có độ ẩm kém ( chất phụ gia ) Nhiều lần tác dụng làm cho mầm ngày càng lớn nên đến kích thước định Nhưng phải nhớ các điều kiện chủ yếu làm cho mầm lớn lên là phải tưới thêm nước vào để tạo nên mặt ngoài mầm quá ẩm c Giai đoạn chặt chẽ thêm viên lớn lên - Sau viên sống lớn đến kích thước phù hợp yêu cầu, bước vào giai đoạn chặt chẽ Cần để viên sống rắn phải cho lực nén học Ở giai đoạn này cần ngừng làm ướt, để viên sống vắt lượng nước dư thu hút lớp liệu chưa làm ướt đầy đủ Lợi dụng lực tác dụng học máy vê viên sinh dễ làm cho viên rắn lại Tác dụng lăn và xoắn loại này, có thể làm cho các hạt viên sống sinh xếp hành theo mặt tiếp xúc lớn có tính lựa chọn, làm cho các hạt viên sống bước bị ép chặt, đồng thời có khả làm cho lớp nước màng mỏng số hạt tiếp xúc nhau, vậy, nước màng mỏng có thể di chuyển theo bền mặt hạt, khiến cho hạt bao bọc lớp nước màng mỏng Cho nên, các hạt viên sống dựa vào tác dụng lực Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 81/275 phân tử, lực mao mạch và lực ma sát để kết hợp lại với Trị số lực này càng lớn, độ bền học viên sống càng cao - Tác dụng lăn rung làm cho các hạt viên quặng có xếp, lựa chọn mặt tiếp xúc lớn nhất, đồng thời làm cho các hạt viên quặng ép chặt nữa; lúc này mặt thôi không cho nước nữa, mặt khác lượng nước dư viên quặng bị ép ngoài; quặng bên ngoài có độ ẩm thấp liền hút lấy, đó hàm lượng nước viên quặng lúc này thấp lúc ban đầu, chí vài phần viên quặng không còn nước mao dẫn, viên quặng tiếp xúc tạo thành màng chung, đó độ bền viên quặng càng lớn - Lực nén hạt nguyên tố viên tròn trọng lượng thân viên tròn gây thì tương đương với áp suất đóng bánh hàng trăm kg/cm2 Thí dụ quặng viên tròn Φ 25mm, với thành phần tinh quặng mịn chủ yếu có kích thước độ hạt khoảng 0,074 mm, thì áp suất gây trọng lượng thân viên quặng tròn hạt tinh quặng bề mặt có thể đạt tới gần 700 at, trọng lượng riêng viên quặng tròn là 3,5 g/cm3 Chứng minh : • Thể tích hình cầu : Φ 25mm : 𝑉 = 𝜋 2,53 = 8,2 𝑐𝑚3 • Trọng lượng hình cầu Φ 25mm : G= 8.2 x 3.5= 29.10-3 Kg • Tiết diện hạt 𝜋 : 𝑆 = (7,4.10−3)2 = 43.10−6 𝑐𝑚2 • Vậy áp suất trên tiết diện hạt tinh quặng Φ 0.074mm G 29 103 p= = = 670 kg/cm2 S 43 10 - Do đặc điểm hình cầu tiếp xúc với mặt phẳng điểm (Hình 4-13) nên kết quá trình lăn viên quặng là làm cho hạt tinh quặng nào viên quặng bị nén với áp suất lớn trên; khiến viên quặng bị nén chặt dần Hình 4-13: Sơ đồ để tính áp suất tự trọng quặng viên tròn gây hạt tinh quặng nó d Phân chia các giai đoạn tạo viên - Có ba giai đoạn cần quá trình tạo viên trên sở lý luận Thực ra, giai đoạn hoàn thành máy vê viên và khó chia rõ ràng Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 82/275 01 Bentonit +-0,5% Lượng nước 10,8% 00 00 Giai đoạn lớn lên 01 Giai đoạn quá độ 01 Giai đoạn thành nhân Tốc độ thay đổi đường kính trung bình viên sống X102 mm/vòng 01 00 1000 2000 Số vòng quay ống tròn 3000 Hình 4-14: Tốc độ thay đổi đường kính trung bình viên các giai đoạn thành viên - Trong quá trình vê viên, giai đoạn thứ nhất, có tác dụng ý nghĩa định là làm ướt Giai đoạn thứ 2, ngoài tác dụng làm ướt ra, tác dụng học có ảnh hưởng lớn Mà giai đoạn thứ 3, tác dụng học là nhân tố định 4.3.2 Ba giai đoạn quá trình vê viên mẻ liệu - Trong phòng thí nghiệm thường dùng phương pháp vê viên mẻ liệu, quá trình thành viên này có thể chia làm giai đoạn: giai đoạn thành nhân, giai đoạn quá độ và giai đoạn lớn lên • Giai đoạn thành nhân giống giai đoạn thành nhân quá trình vê viên liên tục Nhưng, sau nhân thành hình, liền với giai đoạn quá độ • Nhân viên liên tục lăn quá trình vê viên, nước dư ống mao mạch bị vắt ép đến bề mặt nhân Nhân có bề mặt quá ướt, va đập lẫn nhau, tác dụng lực căng bề mặt mà kết tụ vào Vì quá trình vê viên mẻ liệu, không có liệu và nước cho vào, nhân lớn lên chủ yếu dựa vào vài nhân tụ tập vào lớn lên Một số ít bị vỡ quá trình vận động, số miếng vỡ bột này cuối cùng lại lấy phương thức kết tụ thành lớp phân phối đến trên viên Giai đoạn quá độ viên lớn lên nhanh, vậy, giai đoạn này, bề mặt nhân viên có đủ màng nước, dòng liệu “dạng thác đổ” nhân va đập vào dễ kép nước mà kết tụ Tại giai đoạn này, tốc độ lớn viên nhanh nhất, xem hình 4-14 Viên tiến tới gian đoạn lớn lên, theo giảm lượng nước bề mặt • Ở giai đoạn lớn lên, lượng nước bề mặt nhân giảm đi, va đập, hiệu suất kết tụ giảm dần, cho nên tốc độ lớn viên giảm (xem hình 4-14), đến lượng nước viên không thể bị lực tác dụng học nén tiếp thì dừng Ngoài ra, viên kết tụ lớn lên còn liên quan đến mômen lực sinh lúc đó, mômen lực phân ly sinh lớn lực kết dính mao mạch viên, quá trình Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 83/275 kết tụ dừng • Viên đạt sử dụng phương thức vê viên mẻ liệu, cỡ hạt không đồng đều, hình trạng không quy chuẩn, mà độ bền kém Động lực học thành viên vật liệu nghiền nhỏ - Nội dung chủ yếu động lực học thành viên là nghiên cứu tốc độ hạt thành viên Theo lý thành viên khác nhau, quá trình thành viên khác nhau, cho nên động lực học vê viên liên tục và vê viên mẻ liệu có khác biệt • Động lực học vê viên liên tục Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W dùng bột tinh quặng lấy phương pháp mẻ liệu chế thành nhân, sau đó tiếp tục trộn cho thêm liệu và nước vào bề mặt nhân Kết thúc thử nghiệm ra, đường kính trung bình viên sống là hàm số số vòng máy vê viên ống tròn (xem hình 415), mà đường kính trung bình viên sống với số vòng máy vê viên là quan hệ đường thẳng Nói lên sau liệu liên tục cho vào bề mặt nhân, lớn lên viên là đồng • Động lực học vê viên mẻ liệu Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W lấy liệu hỗn hợp tinh quặng cho thêm bentonit, sau cho nước làm ướt định, cho vào máy vê viên lần, tiến hành vê viên Kết thử nghiệm ra, đường kính trung bình viên sống là hàm số vòng quay máy vê viên, ( xem hình 4-15) Điều này nói lên tốc độ viên sống lớn lên khác Đây tương tự kết đạt Kapoor dùng đá vôi làm thử nghiệm Cả quá trình vê viên chia thành giai đoạn thành nhân, quá độ và lớn lên Từ hình 4-14 có thể càng nhìn thấy rõ quy luật thay đổi tốc độ thành viên giai đoạn khác Giai đoạn thành nhân tốc độ tăng lên Giai đoạn quá độ, tốc độ lớn Giai đoạn lớn lên, tốc độ giảm xuống 18 Đường kính trung bình viên sống mm/ 4.3.3 15 13 10 08 50 100 150 200 Số vòng quay ống tròn Hình 4-15: Quan hệ đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang Đường kính trung bình viên sống mm 15 Giai đoạn lớn lên 10 Bentonit ±0,5% Lượng nước 10,8% 05 Giai đoạn quá độ Giai đoạn thành nhân 00 500 1000 1500 2000 2500 3000 Số vòng quay ống tròn Hình 4-16:Mối quan hệ đường kính trung bình viên sống với số vòng quay đĩa tròn 15 Đường kính trung bình viên sống mm Lượng nước 10% Lượng nước 10,4% 10 Lượng nước 10,8% 05 Bentonit ±0,5% 00 500 1000 1500 2000 2500 3000 Số vòng quay ống tròn Hình 4-17: Ảnh hưởng lượng nước nguyên liệu viên sống lớn lên (vê viên mẻ liệu) 84/275 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 85/275 Đường kính trung bình viên sống mm/ 18 Lượng nước 11,6% Lượng nước 10,2% Lượng nước 10% Lượng nước 1,4% 15 13 10 08 50 100 150 200 Số vòng quay ống tròn Hình 4-18: Sự ảnh hưởng lượng nước nguyên liệu viên sống lớn lên (vê viên liên tục) • Sự ảnh hưởng lượng nước động lực học thành viên Vê viên nguyên Đường kính trung bình viên sống X102 tỷ lệ biến đổi mm/vòng liệu nghiền nhỏ, định hàm lượng nước vật liệu trên mức độ lớn Trong phạm vi không vượt quá giá trị cực hạn, lượng nước gia tăng, tốc độ thành viên tăng nhanh ( xem hình 4-17, 4-18) Đặc biệt là vê viên mẻ liệu, ảnh hưởng nước càng lớn 1,2 Lượng nước 10,8% Thêm quặng tinh 0,5% Bentonit 0,8 Lượng nước 10,4% 0,6 0,4 Lượng nước 10% 0,2 0 1000 2000 3000 Số vòng quay ống tròn Hình 4-19: Sự thay đổi tốc độ viên sống lớn lên vê viên liệu có hàm lượng nước khác Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 86/275 ▪ Khi vê viên mẻ liệu, hiệu kết tụ nhân tốt lên theo hàm lượng nước nguyên liệu tăng lên Từ hình 4-19 có thể nhìn thấy, lượng nước nguyên liệu khác nhau, trên đồ thị tốc độ biến đổi đường kính trung bình viên sống này, xuất đỉnh sóng khác Theo giảm lượng nước nguyên liệu, kéo dài giai đoạn quá độ, đỉnh sóng giảm thấp, nói lên tốc độ lớn lên giảm xuống Lượng nước càng thấp, đồ thị thay đổi càng rõ rệt, có thể nói không nhìn thấy giai đoạn quá độ Quặng nghèo nước chứa 10,0 % Sodium montmorillonite -Lượng cho thêm 0% Đường kính trung bình viên sống mm 15 0,25 % 10 0,50 % 0,75 % 1,00 % 0 1000 2000 3000 4000 Số vòng quay ống tròn Hình 4-20: Sự ảnh hưởng Sodium montmorilonite động lực học viên sống lớn lên • Sự ảnh hưởng chất kết dính động lực học thành viên Chất kết dính thường dùng cho vê viên có bentonit và vôi tôi, năm gần đây lại chế loại chất kết dính hữu cơ- Peridur ▪ Bentonite Bentonite là loại chất kết dính tốt, nó có thể nâng cao độ bền viên sống và viên khô Nhưng lại hạ thấp tốc độ thành viên, đồng thời tốc độ thành viên giảm xuống theo lượng dụng bentonite tăng lên, xem hình 420 Bentonite là kết cấu dạng lớp, sau gặp nước, không bề mặt hút nước, các lớp tinh thể cần hút lượng nước định, trở thành nước kết hợp lớp, giảm nước hữu hiệu quá trình vê viên, khiến cho tốc độ viên sống lớn lên giảm thấp Sự ảnh hưởng bentonite động lực học thành viên, khác theo ion dương benonite thu hút Sự ảnh hưởng bentonite loại canxi giảm thấp tốc độ thành viên nhỏ ảnh hưởng bentonite loại natri, hình 4-21 biểu thị Từ vẽ cho thấy lượng cho thêm Calcium montmorillonite nhỏ 0,75%, không ảnh hưởng đôi với tốc độ thành viên, Sodium montmorillonite cho thêm 0,25%, dẫn tới tốc độ thành viên hạ xuống Đây và mức điện tích bentonite loại natri cao, màng thủy hóa có thể tương đối dày, khiến cho lượng nước chuyển Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 87/275 hóa thành nước kết hợp yếu màng thủy hóa Quặng nghèo nước chứa 10,0 % Lượng Calcium montmorillonite cho thêm 0÷0,5 % Đường kính trung bình viên sống mm 15 10 Lượng Calcium montmorillonite thêm 0,5÷1,0 % 0 1000 2000 3000 4000 Số vòng quay ống tròn Đường kính trung bình viên sống mm Hình 4-21: Sự ảnh hưởng Calcium montmorillonite động lực học viên sống lớn lên Quặng nghèo nước chứa 10,9 % 16 Pellido % 12 Pellido 0,0625 % Pellido 0,125 % 0 500 1000 1500 2000 Số vòng quay ống tròn Hình 4-22: Sự ảnh hưởng Pellido động lực học viên sống lớn lên ▪ Peridur Đồng dạng Peridur có đặc tính nước cố định Cho thêm Peridur vào nguyên liệu vê viên có thể hạ thấp tốc độ viên lớn lên (hình 4-22) Cơ lý nước cố định Peridur là cực tính tiếp xúc với nước, phạm vi lớn khiến cho phân tử nước xếp hàng định hướng, từ đó có tác dụng bó nước Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 88/275 ▫ Sastr K.V.S và Fuerstenau D.W đưa số lượng dùng số tính thành viên để định hành vi viên lớn lên, nó là hàm số lượng dùng nước và chất kết dính Dùng công thức kinh nghiệm đây:  = (W − B) (4 − 10) ▫ Trong đó:  là số tính thành viên; W là lượng nước vê viên thích hợp (phân số phần trăm trọng lượng); B là chất kết dính dùng (phân số phần trăm trọng lượng);  và  là trị số kinh nghiệm hàm lượng nước và chất kết dính ảnh hưởng tốc độ thành viên  tương đương số gram nước cố định gram chất kết dính ▫ Căn vào kết thử nghiệm vê viên cho thêm số lượng bentonite và Peridur khác ra, số tính thành viên giảm xuông theo mức độ gia tăng số lượng bentonit và Peridur, đồng thời, ảnh hưởng Peridur tốc độ thành viên giảm xuống lơn nhiều so với bentonit, xem hình 4-23 Quặng nghèo nước chứa 10,9 % Chỉ số tính thành viên, β 10,6 10,4 Bentonit 10,2 10 9,8 9,6 Pellido 9,4 000 000 000 000 000 001 Chất cho thêm % Hình 4-23: Mối quan hệ số tính thành viên và lượng chất cho thêm Bentonit, Pellido NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO CẦU 4.4.1 Tính chất tinh quặng - Tính hút nước bề mặt tinh quặng càng tốt, thì tính tạo cầu càng tốt Tính hút nước quặng xếp theo thứ tự nhỏ đến lớn là: Quặng Manhêtit, quặng Hêmatit, quặng sắt Cacbonat, quặng Limônit Xem xét từ hình dạng bề mặt hạt quặng thì dạng kim, dạng phiến có diện tích tiếp xúc lớn, tính tạo cầu tốt Bề mặt nhẵn mịn, tính tạo cầu kém - Độ ẩm quặng cám ảnh hưởng lớn đến tạo cầu, độ ẩm thực hợp chất quặng Manhêtit và Hêmatit là 8÷10%, quặng Limônit khoảng là 14÷28% - Cỡ hạt tinh quặng càng mịn, thành phần càng không đồng đều, tính tạo cầu càng tốt Căn vào số liệu thực tế sản xuất cầu viên, giới hạn trên cỡ hạt quặng tinh Manhêtit là 0,2 mm, đó cỡ hạt nhỏ 0,074 mm phải lớn 80%, cỡ hạt tinh quặng Hêmatit nhỏ 0,074 mm không 70% Sổ tay kỹ thuật luyện gang 4.4.2 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 89/275 Ảnh hưởng chất phụ gia - Trong nguyên liệu tạo cầu sau cho vào chất phụ gia nào đó, có thể cải thiện tính tạo cầu nguyên liệu, nâng cao cường độ tạo cầu Tác dụng chất phụ gia, mặt cản thiện tính hút nước vật liệu, tăng tỷ lệ diện tích bề mặt (tỷ lệ diện tích bề mặt là tổng diện tích bề mặt đơn vị trọng lượng, đơn vị thể tích, hạt càng mịn, tỷ lệ diện tích bề mặt càng lớn); Mặt khác có thể nâng cao lực dính kết các hạt vật liệu và lực nội ma sát Chất phụ gia phổ biến có : Sô đa, vôi tôi, đá vôi, Cơlorit can xi v.v.v - Trong chất phụ gia hiệu Sô đa là tốt nhất, nó là khoáng vật tính axit, không nên cho quá nhiều Vôi tôi có tác dụng kém hơn, nó là chất kiềm tính, tỷ lệ diện tích bề mặt lớn, tính hút nước tốt, là chất phụ gia lý tưởng, cho quá nhiều, làm giảm tỷ trọng đống vật liệu Sử dụng phối hợp với vôi tôi, đá vôi bột với vôi sống, hiệu tốt 4.4.3 Ảnh hưởng thông số công nghệ máy tạo cầu - Thiết bị tạo cầu sử dụng rộng rãi là máy mâm tròn hình 4-24 Hình 4-24: Máy tạo cầu mâm tròn 1- Giá treo ống nước tạo ẩm; 2- Ống nước tạo ẩm; 3- Mâm tròn; 4- Khung tăng cứng đĩa; 5- Ổ đỡ; 6- Trục; 7-Hộp giảm tốc; 8- Bánh đà to; 9- Dây đai; 10- Vít; 11- Cơ cấu điều chỉnh góc nghiêng; 12- Bánh đà nhỏ; 13- Động ; 14- Khung chịu lực - Máy tạo cầu mâm tròn đã thành hệ sản phẩm, đường kính loại thường dùng là : 2,5 m; 3,2 m; 3,5 m; 4,2 m; 4,5 m; 5,5 m - Thông số công nghệ máy tạo cầu ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng tạo cầu có : Tốc độ quay, góc nghiêng, tỷ lệ điền đầy, vị trí quạt v.v - Khi tốc độ quay mâm tròn không đủ, không thể đưa vật liệu lên đến độ cao định; còn tốc độ quay quá lớn, thì vật liệu cùng quay theo chu vi mâm tròn Khi bình thường, viên nhỏ đưa lên phần trên rơi xuống Sau quặng cám dính kết lớn lên, chiều cao đưa lên giảm xuống Khi cỡ hạt mức định, viên nhỏ vượt qua cạnh mâm lăn khỏi mâm tròn Sự chuyển động trên mâm viên liệu hình 4-25 biểu thị Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 90/275 Hình 4-25: Sự chuyển động trên mâm tạo cầu viên liệu - Góc nghiêng mâm tròn thường là 45÷500 Khi góc nghiêng tăng lên, tốc độ quay phải tương đối cao Tỷ lệ điền đầy máy tạo cầu là tỷ lệ thể tích liệu với dung tích hình học mâm tạo cầu, thường là 10÷20% Ngoài ra, để ngăn ngừa mâm dính liệu quá nhiều, trên mâm có đặt quạt, dùng để làm xốp liệu đáy Một tác dụng khác gạt là tạo dùng liệu thích hợp, để có lợi cho việc cho nước và cho liệu 4.4.4 Ảnh hưởng điều kiện thao tác - Khi cho nước, định phải theo nguyên tắc “Nước giọt để tạo cầu, mù nước để lớn lên” - Cho nước giọt chỗ nhiều liệu cám nhất, có lợi cho việc hình thành viên mẹ, cho nước phun mù vùng có lợi cho viên mẹ lớn lên - Khi cho liệu, có thể trực tiếp cho liệu cám vào bên mâm tạo cầu, có thể cho vào mặt hình thành viên mẹ Phương pháp cho liệu trước có thể nhanh chóng tạo viên mẹ, phương pháp sau có thể tăng tốc độ lớn viên mẹ Biện pháp tốt là dùng miệng liệu kiểu dẹt liệu, để có thể kết hợp cách trên - Thời gian tạo cầu thường là 3÷10 phút, có quan hệ với kích thước viên thành phẩm và điều kiện tạo cầu khác Rút ngắn thời gian tạo cầu, nâng cao sản lượng, chất lượng tạo cầu giảm Nói chung phải trên sở đảm bảo cường độ tạo cầu, qua việc cải tiến phương pháp cho nước, cho liệu để nâng cao sản lượng tạo cầu - Về yêu cầu chất lượng tạo cầu : • là cỡ hạt phải đều; • là cỡ độ chịu nén phải đủ (bình quân cho viên không thấp 1÷2 kg); • là cường độ thả rơi phải đủ (số lần thả rơi từ độ cao 0,5 m thép không ít lần); • là tính ổn định nhiệt viên cầu phải tốt, phải có nhiệt độ phá vỡ tương đối cao Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 91/275 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VIÊN SỐNG 4.5.1 Yêu cầu kỹ thuật viên sống - Tạo viên là mắc xích quan trọng công nghệ sản xuất quặng vê viên, cho nên tính viên sống trực tiếp ảnh hưởng đến các công đoạn sau đó như: sấy khô, dự nhiệt, sấy và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thành phẩm cuối cùng Vì vậy, phải tăng cường kiểm tra tính quặng vê viên sống, để tạo điều kiện tốt cho công đoạn Tính quặng vê viên sống chủ yếu bao gồm: hàm lượng nước liệu viên, cấu thành cỡ hạt, độ bền nén và cường độ rơi xuống viên sống Yêu cầu và tiêu tính viên sống sản xuất thông thường hiển thị bảng 4-2 Bảng 4-2: Chỉ tiêu tính chủ yếu viên sống Hạng mục Chỉ tiêu 4.5.2 Hàm lượng nước viên sống (%) 8÷10 Cấu thành cỡ hạt quặng vê viên sống (8÷16mm, %) ≥95 Độ bền nén viên sống (N/viên) ≥10 Cường độ rơi xuống (lần/0.5m) ≥4 Phương pháp kiểm tra đo lường tính viên sống a Hàm lượng nước viên sống - Lấy 500g liệu viên, sau ép vụn cho vào hộp sấy khô gió, sấy khoảng tiếng nhiệt độ 105÷110oC, lấy cân, sau đó cho vào hộp sấy sấy nửa tiếng, lấy cân, lặp lại nhiều lần đến đạt trọng lượng ổn định, không thay đổi mt (kg), dựa vào công thức đây tính hàm lượng nước viên sống W: 0,5 − mt × 100% 0,5 b Cấu thành cỡ hạt quặng vê viên sống W= - Cấu thành cỡ hạt viên sống phản ánh tính đồng viên sống, sản lượng và hiệu tạo viên máy vê viên, hiệu sàng phân chia quặng vê viên sống Cỡ hạt quặng vê viên sống càng đồng đều, tính thấu khí tầng viên sống càng cao, sản lượng quặng vê viên càng cao Do đó, sản xuất sử dụng sàng lăn khống chế số lượng liệu viên có cỡ hạt nhỏ (-5mm) và liệu viên có cỡ hạt quá to (+20mm) Lấy 1kg viên sống trên băng tải trước và sau sàng lăn để tiến hành sàng phân, kiểm tra hiệu tạo viên máy vê viên (tỷ lệ tạo viên) và hiệu phân sàng sàng lăn (hiệu suất phân sàng) - Sử dụng cụm sàng lỗ tròn có đường kính lỗ 5, 8, 10, 15, 20, 25mm để tiến hành sàng phân c Độ bền nén viên sống - Độ bền nén lớn hay nhỏ viên sống phản ánh khả chịu nén mạnh hay kém và khả chịu trọng lượng thân tầng liệu quá trình chất đống, hoạt động tầng liệu viên sống Phương pháp kiểm tra nó là: lấy 30 viên sống 10÷16mm, đặt trên máy kiểm tra cường độ viên sống kiểu KQ-2 để Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 92/275 tiến hành kiểm tra, lấy giá trị trung bình nó làm tiêu độ bền nén, đơn vị nó là N/viên d Cường độ rơi xuống viên sống - Cường độ rơi xuống viên sống là tiêu trọng yếu khả chịu va đập nó quá trình vận chuyển lớn hay nhỏ, là thiết kế xưởng vê viên số lần vận chuyển viên sống cho phép Lấy 30 viên sống 10÷16mm, từ chỗ 0.5m rơi tự lên thép dày 5mm, đến viên sống xuất vết nứt thì dừng, lấy giá trị trung bình nó làm tiêu cường độ rơi xuống viên sống, đơn vị nó là lần/0,5m THIẾT BỊ TẠO VIÊN - Thiết bị tạo viên có tác dụng làm tinh quặng sau đưa vào máy vê thành viên sau đó cố kết lại, là khâu lớn sản xuất quặng vê viên, vậy, máy vê viên là thiết bị quan trọng xưởng vê viên Máy vê viên làm việc tốt hay xấu, sản lượng, chất lượng cao hay thấp có liên quan mật thiết đến tiêu kinh tế kỹ thuật tạo viên sống và xưởng vê viên - Đối với thiết bị máy vê viên, thông thường có yêu cầu sau đây: kết cấu đơn giản, làm việc ổn định tin cậy; Trong lượng thiết bị nhẹ, tiêu hao điện ít; Tính thích ứng nguyên liệu lớn, dễ thao tác và bảo dưỡng; Sản lượng cao, chất lượng tốt - Xuất phát từ yêu cầu kể trên, nhiều công tác nghiên cứu thử nghiệm lớn, có tác dụng thúc đẩy tốt phát triển quặng vê viên Hiện và ngoài nước có loại thiết bị máy vê viên sau đây: Máy vê viên ống tròn; Máy vê viên mâm tròn; Máy vê viên côn tròn hình mâm tròn; máy vê viên côn tròn- vắt xoán vít; và số loại khác - Trong máy vê viên kể trên, máy vê viên ống tròn và máy vê viên mâm tròn dùng nhiều nhất, vào thống kê trên giới có khoảng trên 330 máy vê viên loại này Tỉ lệ các loại máy vê viên nước ngoài là: máy vê viên ống tròn 66.7%; máy vê viên mâm tròn 29%; máy vê viên côn tròn loại mâm tròn 3,6÷4,5% Máy vê viên sử dụng Trung Quốc là máy vê viên mâm tròn - Quy cách lớn máy vê viên ống tròn có là Ф3,6 m x 11m, quy cách máy vê viên mâm tròn lớn là Ф7,5m, sản lượng 120÷140 tấn/h 4.6.2 Chủng loại máy vê viên a Máy vê viên mâm tròn - Khoảng cuối thập niên 40 kỷ trước, máy vê viên mâm tròn chính thức dùng cho công nghiệp luyện kim Do có tác dụng tự động phân loại, không cần sàng phân, vận hành tin cậy, lực sản xuất lớn, phát triển nhanh - Máy vê viên mâm tròn (hình 4-26) là mâm tròn đáy bằng, làm việc quay tròn đường tâm vòng Cấu kiện chính nó là: Mâm tròn, dao gạt, ống cấp nước, trang bị truyền động và cấu giá đỡ Để nâng cao cường độ viên sống, phân Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 93/275 loại và giúp viên sống đạt chuẩn thoát ngoài thuận lợi, thông thường mâm tròn lắp nghiêng chéo, góc nghiêng thường là 45÷600 Hình 4-26: Máy vê viên mâm tròn truyền động bánh 1- Mâm tròn; 2- Trục tâm; 3- Giá dao gạt; 4- Động cơ; 5- Hộp số; 6- Cần bulon điều chỉnh góc nghiêng; 7- Bánh răng; 8- Dao gạt; 9- Đế máy - Vật liệu vê viên từ máy cấp liệu cấp vào máy vê viên mâm tròn, ống tưới nước cấp nước liên tục và mâm vê viên quay khiến cho vật liệu lăn, bước biến thành viên sống các loại cỡ hạt Do thân cỡ hạt khác biệt, tác dụng mâm tròn quay, nó vận động theo quỹ đạo khác Viên cỡ lớn bề mặt và biên mâm tròn Do vậy, tổng lượng cấp liệu lớn lượng liệu điền đầy mâm tròn, viên sống đạt quy cách hạt to từ mâm tròn thoát Do máy vê viên mâm tròn có đặc điểm tự phân loại, cho nên cỡ hạt sản phẩm nó tương đối đồng đều, lượng nhỏ 5mm thường không lớn 3% b Máy vê viên ống tròn - Máy vê viên ống tròn là loại máy vê viên ứng dụng sớm nhất, kết cấu nó đơn giản, vận hành tin cậy, lực sản xuất lớn, đến sử dụng rộng rãi - Trong thân thùng máy vê viên ống tròn có lắp dao gạt chạy ngang thành thùng, đoạn trước thân thùng có trang bị phun nước (tức là có thể phun vào chất kết dính dạng lỏng mà vê viên cần dùng, để tăng thêm độ bền viên sống) Tác dụng dao gạt là gạt vật liệu dạng hạt bám dính trên thành ống, phần lớn vật liệu gạt xuống từ thành ống đã kết dính thành miếng, lăn lộn ống tròn, nhanh thành viên, tăng thêm tác dụng thành viên Do cỡ miếng và độ ẩm miếng liệu gạt từ thành ống xuống không đồng đều, mặc dù thời gian vê viên nhau, đường kính hạt viên sống không đồng c Máy vê viên côn tròn - Quá trình vê viên máy vê viên côn tròn hình 5-27 biểu thị Phương thức vê viên loại này ống tròn và mâm tròn, nguyên lý lăn tròn vê viên Tác dụng phân loại sản xuất quá trình vê viên côn tròn, thoát Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 94/275 viên sống cỡ hạt lớn nhất, không cần sàng phân phân loại Góc độ côn tròn, đường kính côn tròn và góc nghiêng mặt có thể điều chỉnh Khuyết điểm máy vê viên côn tròn là khó lớn hóa được, hạn chế nâng cao lực sản xuất Hình 4-27: Máy vê viên côn tròn 1- Hỗn hợp quặng; 2- Côn tròn tạo hạt; 3- Bệ máy; 4- Viên sống d Máy vê viên loại côn đôi - Máy vê viên loại côn đôi hình 4-28 biểu thị, nó chủ yếu thân côn cố định và thân côn chuyển động tạo thành Loại máy vê viên này công ty luyện kim Liên Xô cũ sử dụng, Nguyên lý vê viên là đầu tiên cho tinh quặng chứa khoảng 18% nước ép thành liệu viên và cắt thành miếng liệu, cho vào từ lỗ trên thân côn cố định, tác dụng lăn tròn thân côn chuyển động phía dưới, làm cho liệu lăn thành viên và đưa đến màng vỏ cao su viền thân côn chuyển động, sau quặng bột khô từ máng đưa vào dính kết, từ máng vị trí hướng đường cắt thân côn đưa Trên thực tế phương thức vê viên loại này là ép chế trước thành miếng sau, quá trình phức tạp, ứng dụng ít Hình 4-28: Máy vê viên kiểu côn-nón quay 1- Miệng phối liệu ẩm; 2- Côn cố định; 3- Khe viên; 4- Bunke tinh quặng khô; 5Thành cao su; 6- Trục quay; 7- Côn quay; 8- Viên quặng thành phẩm - Hiện nay, trên giới sử dụng máy vê viên mâm tròn, vậy, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 95/275 sách này giới thiệu chi tiết kết cấu, nguyên lý làm việc, vận hành và tu máy vê viên mâm tròn 4.6.3 Kết cấu máy vê viên mâm tròn - Kết cấu máy vê viên mâm tròn hình 5-29 biểu thị, thiết bị chủ yếu máy vê viên mâm tròn bao gồm trục chính và bánh truyền động, trang bị truyền động, trang bị bàn gạt, trang bị điều chỉnh góc nghiêng mâm tròn và bệ máy cấu thành Hình 4-29: Cấu tạo máy vê viên mâm tròn Xem video : https://www.youtube.com/watch?v=NkWgjCMZF38 - Trang bị truyền động máy vê viên mâm tròn động cơ, dây cuzoa, giảm tốc và bánh truyền động cấu thành Sử dụng phương pháp thay đường kính buly để thực thay đổi tốc độ mâm tròn Truyền động cấp cuối trang bị truyền động có phương thức: • Truyền động bánh côn • Truyền động vành ngoài thẳng (Hình 4-30) • Truyền động vành thẳng Hình 4-30: Truyền động vành ngoài mâm tròn Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 96/275 b Mâm tròn - Mâm tròn là phận chủ thể máy vê viên mâm tròn, kết cấu này hình 4-31 biểu thị Mâm tròn đáy mâm, vành mâm và đầu nối liên kết tạo thành Đáy mâm, vành mâm dùng thép Q235 chế tạo Đáy mâm yêu cầu ổn định, vành mâm yêu cầu tròn đều, để bảo đảm mâm tròn chạy ổn định, viên nhỏ dễ lăn và có quỹ đạo vê viên tốt Trong quá trình vê viên, mâm quay tròn chịu va đập không ngừng vật liệu, để kéo dài tuổi thọ sử dụng, đáy và viền mâm cần lót lấy lót chịu mài mòn Hình 4-31: Cấu tạo máy vê viên mâm tròn 1- Vành mâm; 2-Đáy mâm; 3-Tấm lót; 4-Trang bị phun nước; 5-Trang bị bàn gạt; 6Trang bị truyền động; 7- Trang bị điều chỉnh góc nghiêng mâm tròn; 8-Bệ máy - Phía tâm mâm tròn thiết kế nối trục liền với trục chính, chi tiết này có thể sử dụng chi tiết đúc, hàn nối với thân mâm sau qua gia công - Bất kỳ sử dụng truyền động bánh côn hay truyền động bánh ngoài thẳng hay là truyền động bánh trong, thì phía mâm tròn có lắp bánh truyền động Căn vào tình hình khác nhau, bánh truyền động có thể thông qua nối tiếp nối đến mâm lắp trực tiếp phía đáy mâm - Viền cao là tham số quan trọng định tỷ lệ điền đầy máy vê viên mâm tròn Có nước sử dụng lớp kép có thể điều chỉnh biên, tức nửa vành mâm là cố định, nửa vành trên lắp chụp xuống vành dưới, có thể điều chỉnh lên xuống, điều chỉnh tỉ lệ điền đầy c Hệ thống trục chính - Hệ thống trục chính chủ yếu liên kết hộp giảm tốc và mâm tròn bu lông Để điều chỉnh góc nghiêng mâm tròn, máy vê viên thiết kết vít điều chỉnh góc nghiêng, đầu cần vít nối liền với hệ thống trục chính, đầu nối với bệ máy Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 97/275 - Trọng lượng mâm tròn và vật liệu, thông qua mâm liên kết, trục chính, vòng bi trên đến bạc trục, bạc trục do tai trục hai bên chuyền lực đến bệ máy Do mâm tròn lắp nghiêng, vòng bi trên vòng bi phải chịu lực hướng trục và tải trọng Bôi trơn vòng bi trên, hệ thống phải chú trọng cao độ (đặc biệt là bôi trơn vòng bi trên và môi trường gioăng bị kém), cần sử dụng gioăng bịt và trang bị tích dầu riêng rẽ d Bệ máy - Bệ máy dùng để chịu trọng lực mâm tròn, mặt trên nó có gối đỡ, dùng để lắp tai trục bạc trục chính, đồng thời, thiết kế bệ máy cần tính toán đến khe hở lắc hệ thống trục chính e Trang bị dao gạt - Trang bị dao gạt bao gồm dao gạt mặt đáy và dao gạt thành, dùng để gạt hết vật liệu dư bám dính đáy và thành mâm, đáy mâm trì độ dày lớp liệu (liệu đáy) cần thiết Liệu đáy có độ thô định giúp gia tăng ma sát hạt viên và liệu đáy, để nâng cao tốc độ lớn lên viên Bố trí dao gạt hợp lý có hiệu tốt nâng cao sản lượng, chất lượng viên thành phẩm - Dao gạt lắp cố định ống thép phía trên mâm tròn trên giá máy, các cán dao gạt vuông góc với mặt mâm Cự ly đầu dao với mặt mâm có thể điều chính theo nhu cầu, tất có thể điều chỉnh theo góc nghiêng mâm tròn - Máy vê viên mâm tròn dùng trang bị dao gạt, có các loại loại cố định, loại lặp lại, loại chuyển hồi và loại lắc, ngoài loại cố định không có trang bị dẫn động ra, còn lại có trang bị dẫn động Hiện chia sau: • Loại cố định ▪ Trang bị dao gạt loại cố định hình 4-32 biểu thị Hình 4-32: Trang bị dao gạt loại cố định 1- Mâm tròn; 2- Giá dao; 3- Dao; 4- Cán dao ▪ Cán dao loại này dùng bu lông cố định trên dầm ngang giá máy hàn nối Khi mâm quay dao gạt đứng yên Khi mâm tròn có liệu quay qua dao gạt, lớp liệu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 98/275 dư bị dao gạt Kết cấu trang bị loại này đơn giản, chế tạo dễ dàng, công suất tiêu hao quá lớn • Loại lặp lại ▪ Trang bị dao gạt loại lặp lại hình 4-33 biểu thị Trang bị này là hàng dao cố định trên cần kéo trượt, cần kéo dẫn động trượt chạy lặp lại trang bị dẫn hướng cố định trên giá máy, gạt liệu bám dư trên mặt mâm từ tâm đến cạnh mâm Hình 4-33: Trang bị dao gạt loại lặp lại 1- Cán dao; 2- Đầu dao; 3- Lưỡi dao; 4- Trang bị dẫn hướng; 5- Thanh kéo • Loại chuyển hồi ▪ Trang bị dao gạt loại chuyển hồi hình 4-34 biểu thị, đây là trang bị dao gạt loại sử dụng vài năm gần đây Trang bị này có giảm tốc động dẫn động, toàn trang bị lắp trên dầm ngang giá máy, dao có phân bố trên vòng mâm tròn Trên đầu cán dao gạt có lưỡi dao hợp kim, lưỡi dao này có thể tháo thay ▪ Do dao gạt chuyển hồi theo giá dao, đơn vị thời gian số lần xuất dao gạt các vị trí nhiều nhiều so với các loại khác, liệu đáy chứa kết dính quá dày đã bị gạt đi, viên liệu gạt xuống không to cỡ viên phôi, viên liệu tiếp tục vê viên dễ đạt kích thước viên sống lý tưởng ▪ Thực tiễn chứng minh, sử dụng máy vê viên mâm tròn dao gạt loại này, thành viên, cỡ hạt đồng đều, độ bền viên sống cao, mặt mâm dao gạt gạt càng phẳng, là loại trang bị dao gạt đáng sử dụng rộng rãi • Loại lắc ▪ Trang bị dao gạt loại lắc là dao gạt lắp điểm cán dao trên cán dao hình quạt giá treo cố định, đầu thông qua móc xích nối liền với kéo4, kéo bị cấu trục khửu dẫn động chạy chạy lại, từ đó làm cho dao gạt không ngừng lắc Trang bị dao gạt cố định trên giá máy, hình 4-35 là biểu thị cấu này Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 99/275 Hình 4-34: Trang bị dao gạt loại chuyển hồi 1- Bộ giảm tốc (kèm động cơ); 2- Giá dao gạt; 3- Cán dao và đầu dao Hình 4-35: Trang bị dao loại lắc 1- Bánh lệch tâm; 2- Dao gạt; 3- Cán dao hình quạt; 4- Thanh kéo 4.6.4 Nguyên lý làm việc máy vê viên mâm tròn a Quá trình tạo viên máy vê viên mâm tròn - Như đã nói trước đây, để tạo vê viên có chất lượng tốt, yêu cầu máy vê viên là có khả sinh vận động lăn, khiến vật liệu lăn động hình thành hình cầu và khiến liệu viên phát sinh ứng lực ép định, vì yêu cầu phải lắp đặt mâm tròn nghiêng góc độ định, mâm tròn chuyển động khiến vật liệu sản sinh chuyển động lăn động hướng lên trên và hướng xuống dưới, tạo hạt vê viên - Quá trình tạo viên máy vê viên mâm tròn xem hiển thị trên hình 4-36 Khi mâm tròn quay theo chiều kim đồng hồ, nạp thêm liệu quặng hỗn hợp vào khu vực gia liệu, tác dụng lực ma sát phát sinh từ mặt đáy mâm tròn, liệu quặng mâm tròn dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, mâm tròn lắp đặt nghiêng, liệu quặng bị đẩy lên độ cao định, tức là trọng lượng thân nó lớn trọng lượng lực ma sát, liệu quặng rơi xuống lăn tròn - Trên thực tế, vật liệu nạp thêm cho mâm tròn là liệu quặng hỗn hợp không đủ ẩm, lúc này còn cần bù thêm nước vào, phun nước lên liệu, tác dụng lực ngưng tụ nước, khiến liệu rời nhanh hình thành viên phôi, viên phôi có kích cỡ to nhỏ khác cùng với mâm tròn chuyển động lăn hướng lên trên, hướng xuống dưới, khiến liệu rời không ngừng dính và lăn tròn thành viên có kích cỡ lớn, không ngừng ép chặt, sau đó cửa liệu thoát ngoài Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 100/275 b Nguyên lý phân cấp tự động máy vê viên mâm tròn - Một đặc điểm làm việc máy vê viên mâm tròn là quá trình tạo viên, hạt cầu có thể tự động phân cấp vật liệu mâm tròn có thể chuyển động tuỳ theo đường kính to nhỏ viên có quỹ đạo chuyển động riêng Quỹ đạo chuyển động vật liệu hiển thị trên hình 5-33, viên to lên; cỡ hạtcàng to, thì quỹ đạo chuyển động càng gần kề với mép mâm tròn, phía trên mặt liệu Ngược lại, cỡ hạt nhỏ, vật liệu không thành viên, quỹ đạo chuyển động nó gần kề đáy mâm và cách xa mép mâm tròn Khi cỡ hạt đạt yêu cầu, thì tự động thoát từ mép mâm tròn, cỡ hạt nhỏ chuyển động gần đáy mâm tròn, tiếp tục lăn động phát triển kích cỡ Căn hiệu tự động phân cấp để định lựa chọn chính xác tham số công nghệ máy vê viên mâm tròn và nâng cao mức cao chất lượng sản phẩm máy vê viên le Vì vậy, phải tiến hành phân tích quy luật hoạt động vật liệu máy vê viên mâm tròn Hình 4-36: Sơ đồ hiển thị quá trình tạo viên máy vê viên mâm tròn 1- Gia liệu; 2- Xả liệu Hình 4-37: Bản vẽ hiển thị ứng suất liệu viên mâm tròn Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 101/275 Hình 4-38: Sơ đồ phân tích hợp lực (R1, R2) hai viên liệu có kích thước khác - Hình 4-37 là sơ đồ phân tích ứng suất viên liệu chuyển động mâm tròn Từ hình có thể thấy, có lực tác dụng lên liệu viên là: lực li tâm (F1), trọng lực (G), lực tác dụng mép mâm tròn liệu viên (F2) và lực ma sát (F3) Trong hình, F3’ là lực cản khiến liệu viên phát sinh chuyển động dọc theo mép mâm tròn G2, mà F3 là lực cản liệu viên không phát sinh chuyển động dọc theo mép mâm tròn hướng xuống G Nhưng, liệu viên chuyển động đến độ cao định nào đó (như điểm A), liệu viên trạng thái cân (tức thời gian ngắn trước liệu viên bắt đầu chuyển động hướng xuống dưới), hợp lực tác dụng trên liệu viên là 0, thì: ∑F = G2 = Fs′ F2 + G1 = F1 + F2cosβ - Mà thời gian ngắn liệu viên trạng thái cân bằng, mâm tròn lực tác động liệu viên, vì F2=0 Nên, công thức trên đổi thành: G1 = F1 + F3 cosβ - Hoặc v2 mg sinα cosβ = m + mg cosα f cosβ R - Trong đó: • R- Bán kính mâm tròn, m; • v- Vận tốc mâm tròn, m/phút ( v = πRn 30 ); • f- Hệ số ma sát mặt mâm tròn và vật liệu; •  - Góc nghiêng mâm tròn, độ; (4 − 11) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 102/275 • β- Góc dời vật liệu cách vách mâm tròn, độ - Lược hóa ta được: Rn2 = (sinα − f cosα) cosβ 900 - Hoặc 30 √(sinα − f cosα) cosβ (4 − 12) √R - Dùng công thức (4-12) có thể tính vận tốc mâm tròn n= - Để nghiên cứu các quy luật hoạt động liệu viên mâm tròn có đường kính khác nhau, giả sử có hai viên liệu có đường kính khác (m1 và m2) bị nâng đến độ cao định A (hình 4-39), thì hợp lực nó phân biệt là: Hình 4-39: Trạng thái vận động vật liệu máy vê viên mâm tròn R′1 = m1 g(sinα − tgψ1 cosα) R′2 = m2 g(sinα − tgψ2 cosα) - Nếu lúc này m1<m2 Thì Ф1>Ф2 (góc đẩy tự nhiên liệu viên lớn phải nhỏ góc đầy tự nhiên liệu viên cỡ nhỏ) R′1 m1 g(sinα − tgψ1 cosα) = R′2 m2 g(sinα − tgψ2 cosα) Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 103/275 F1−1 m1 ω2 r m1 = = F1−2 m2 ω2 r m2 - Thì R′1 F1−1 (sinα − tgψ1 cosα) = × R′2 F1−2 (sinα − tgψ2 cosα) - Vì tgФ1 > tgФ2 ; sinα−tgψ1 cosα < nên sinα−tgψ2 cosα F1−1 R′1 > R2 F1−2 R′2 > R1 (4 − 13) - Từ công thức trên có thể thấy: đường kính, vận tốc, góc nghiêng mâm tròn đạt đến mức độ định, góc dời β liệu viên nhỏ định hệ số ma sát đáy mâm và thân nó (càng lớn, góc dời di β càng nhỏ, độ cao nâng lên liệu viên nhỏ càng cao) - Như trước đây đã nói, vật liệu từ nạp vào mâm tròn đến bắt đầu thành hạt, phát triển, và trở thành liệu viên yêu cầu, đường kính viên nó lớn lên, tức là giai đoạn hình thành hạt khác nhau, đường kính liệu viên khác Đường kính liệu viên càng lớn, thì góc ma sát Ф với đáy mâm tròn càng nhỏ, tức hệ số ma sát f càng nhỏ, mà góc dời β càng lớn, độ cao dâng lên nó càng nhỏ - Từ công thức (4-12) và (4-13) có thể rút kết luận sau: điều kiện góc β giống nhau, liệu viên nhỏ gần bề mặt mâm tròn rơi xuống dưới, mà liệu viên lớn vì R2 tương đối lớn mà dọc theo mặt mâm tròn lăn động xuống Ngoài ra, liệu viên có đường kính khác có góc β khác nhau, đường kính viên càng lớn, góc β càng lớn, mà độ cao nâng lên càng thấp, ngược lại Do nguyên nhân nói trên, các liệu viên có đường kính khác phát triển từ nhỏ đến lớn theo góc β, mà liệu viên dọc theo mặt mâm tròn lăn xuống từ viên lớn đến viên nhỏ Như thế, tất liệu viên mâm tròn dựa vào đường kính khác có quy luật phân bố và vận động qua lại khác (hình 5-39) Lúc này, liệu viên trên mặt cắt (hướng từ trên xuống dưới) và trên mặt (hướng từ ngoài vào trung tâm) mâm tròn vê viên tiến hành phân cấp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ Chỗ vê viên có đường kính lớn nằm bề mặt và tầng ngoài cùng, vật liệu viên nhỏ nằm đáy mâm tròn và tầng cùng - Từ mặt chính mâm tròn quan sát, quỹ đạo vận động liệu viên nhỏ có dạng xoắn ốc hình nón lệch bên trái, vòng đường xoắn ốc có thể phân thành hai phần nâng lên và rơi xuống, phần rơi xuống nó dựa vào độ lớn nhỏ đường kính liệu viên rời xa mép trái mặt mâm, mà phần nâng lên thuận theo phương vuông góc mặt mâm tròn theo đường kính viên lớn hay nhỏ để tiếp cận mép mâm tròn, tức là đường kính viên càng lớn càng gần kề với phần nhọn xoắn ốc Quy tắc vận động này khiến liệu viên tự động phân cấp, khiến máy vê viên mâm tròn loại bỏ liệu viên đạt tiêu chuẩn Nếu có liệu viên lớn vượt mức yêu cầu sinh ra, thì viên này dọc theo liệu mâm tròn bị lăn vào chỗ thấp xoáy ốc dòng liệu, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 104/275 mâm tròn tiếp tục tăng lớn, đồng thời tự xoay xoáy ốc liệu, không thể tự động thoát ra, lúc này cần làm vỡ nó xử lý khác - Thực tiễn chứng minh: đường viên phôi qua mâm vê viên/ đơn vị thời gian càng dài, viên phôi phát triển càng nhanh Vì vậy, vận tốc và đường kính máy vê viên mâm tròn càng lớn, càng có lợi cho việc nâng cao sản lượng máy vê viên Nhưng nâng cao vận tốc cần tăng lớn lực li tâm Mà loại lực li tâm luôn có hướng ép liệu viên vào mép mâm tròn đồng thời ngăn chặn nó chuyển động xuống Vì vậy, muốn tăng cường xu lăn xuống liệu viên, cần gia tăng tương ứng góc nghiêng mâm tròn - Góc nghiêng máy vê viên mâm tròn càng lớn, có thể tăng cường xu lăn xuống liệu viên, đồng thời, giả sử tốc độ cuối quá lớn, tức là lượng liệu viên va đập vào vách mâm tròn gia tăng vượt quá cường độ liệu viên, liệu viên bị va đập vỡ vụn Lúc này sản lượng máy vê viên không không thể nâng cao, mà ngược lại bị hạ thấp Vì vậy, góc nghiêng mâm tròn không thể gia tăng tùy ý - Gia tăng đường kính mâm tròn, từ đây có thể thấy, khoảng cách hành trình đầu tiên liệu viên gia tăng Vì vậy, cùng với gia tăng đường kính mâm tròn, góc nghiêng nó cần giảm thiểu tương ứng - Căn quan hệ chuyển đổi lượng, có thể tìm quan hệ tốc độ cuối liệu viên và đường kính mâm tròn, góc nghiêng mâm tròn: • Gọi khoảng cách di chuyển liệu viên mâm tròn là D (di chuyển lớn là đường kính mâm tròn) thì công di chuyển liệu viên A là: A = mg(sinα − f cosα)D (4 − 14) • Liệu viên phần trên lăn xuống phần và va chạm với mép mâm tròn, đồng thời công chuyển hóa thành công liệu viên (giả sử tốc độ ban đầu liệu viên là 0).Cho nên: mv = mg(sinα − f cosα)D v = √2gD(sinα − f cosα) (4 − 15) • Để đường kính máy vê viên mâm tròn khác đạt lượng phụ tải động lực tương đồng, cần bảo đảm tốc độ cuối viên nhau, vì vậy: D1 (sinα1 − f cosα1) (4 − 16) sinα2 − f cosα2 = D2 • Giả sử đã biết góc nghiêng thích hợp với đường kính máy vê viên mâm tròn nào đó, công thức (4-16) có thể tìm góc nghiêng thích hợp với đường kính máy vê viên mâm tròn khác Góc nghiêng này có thể trì liệu viên hai máy vê viên có đường kính khác nhau, có lượng phụ tải trọng lực tương đồng • Từ công thức (4-12) có thể đạt được: Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang ( n1 D2 (sinα1 − f cosα1 ) ) = × n2 D1 (sinα2 − f cosα2 ) Trang 105/275 (4 − 17) • Từ công thức (4-15) có thể đạt được: D2 (sinα1 − f cosα1 ) = D1 (sinα2 − f cosα2 ) (4 − 18) • Nên n1 D2 ( ) =( ) n2 D1 n1 D2 = n2 D1 (4 − 19) - Từ công thức (4-19) có thể thấy được, đường kính mâm tròn khác tỷ lệ nghịch với vận tốc nó - Cần ra, phân tích quá trình vê viên mâm tròn nói trên, là tiến hành tình hình lý tưởng, mà quá trình sản xuất thực tế, liệu viên vận động mâm phức tạp nhiều so với phân tích trên Vì vậy, lợi dụng công thức nói trên xác định tham số, sau đó thông qua thực tế sản xuất để kiểm tra và điều chỉnh 4.6.5 Tham số máy vê viên mâm tròn a Đường kính mâm tròn - Để sản xuất liệu viên đạt tiêu chuẩn, tham số máy vê viên mâm tròn, vận tốc mâm tròn, độ cao vành mâm tròn, tỷ lệ điền đầy và thời gian lưu dừng vật liệu,…, cần quy cách mâm tròn khác để định, đường kính mâm tròn là tham số chủ yếu máy vê viên mâm tròn - Đường kinh mâm tròn máy vê viên mâm tròn, định diện tích lớn nhỏ mâm tròn Diện tích nó không ảnh hưởng đến chất lượng tạo viên, sản lượng máy vê viên lại có ý nghĩa tính định Căn phân tích đặc tính vận động máy vê viên mâm tròn, sản lượng nó tỷ lệ thuận với đường kính mâm tròn diện tích mâm tròn Bảng 4-3: Tham số máy vê viên mâm tròn Đường Độ cao mép H(mm) Vận tốc Góc Khả sản xuất (t/h) Số hiệu kính D làm nghiêng Luyện kirn Gốm sứ Kiến trúc Kiến trúc Luyện kirn (mm) việc(r/phut) (0) QP-20 2000 400 15 40÷55 7,2 3÷4,5 QP-25 2500 500 12,5 40÷55 11 4,9÷7, QP-28 2800 400 500 11,8 40÷55 14 6,5÷9,5 QP-32 3200 450 650 11,0 40÷55 18,5 8,0÷12 QP-35 3500 450 500 650 10,5 40÷55 22 9,5÷14,5 QP-40 4000 500 600 800 8,6÷11 40÷55 29 9,5÷14,5 QP-45 4500 500 650 800 8,1÷10 40÷55 36,5 16-24 QP-50 5000 600 700 6, 8÷82 40÷ 55 45 20- 30 QP-60 6000 600 6,2÷7,6 40÷55 64,8 29÷43 QP-65 6500 600 5,5÷6, 40÷55 44,3÷66,4 - Đường kính lớn nhỏ mâm tròn, chủ yếu quy mô vê viên lớn nhỏ mà Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 106/275 định Quy tắc hệ đường kính mâm tròn máy vê viên theo quy định Trung Quốc có 10 loại 2000, 2500, 2800, 3200, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000mm Đường kính mâm tròn châu Âu có đạt 7500mm Bảng 4-3 liệt kê tham số kỹ thuật máy vê viên mâm tròn Trung Quốc thường sử dụng, bảng 4-4 là tham số kỹ thuật máy vê viên mâm tròn châu Âu Bảng 4-4: Tham số kỹ thuật máy vê viên mâm tròn châu Âu thường sử dụng Đường kính Diện tích Độ cao mép Vận tốc Góc nghiêng mâm tròn mâm tròn mâm tròn mâm tròn mâm tròn (0) (mm) m2 (mm) (r/phut) Năng suất sản xuất t/h t/(h.m2) 5000 20 550/600 6,5/7,5 45÷ 48 40÷60 2÷3 5500 23,5 550/600 6,5/7,5 45÷ 48 50÷70 2,1÷3 6000 28 550/600 6/7 45÷ 48 60÷90 2,1÷3,2 7000 38 600/700 6/7 45÷ 48 90÷120 2,4÷3,1 7500 44 600/800 6/7 45÷ 48 90÷140 2,1÷3,2 b Độ cao mép mâm tròn - Độ cao mép mâm tròn có liên quan với góc nghiêng mâm tròn và đường kính mâm tròn, độ lớn nhỏ nó trực tiếp ảnh hưởng đến tỷ lệ điền đầy dung tích máy vê viên Góc nghiêng càng nhỏ, độ cao mép mâm càng lớn, thì tỷ lệ điền đầy càng lớn Nhưng tỷ lệ điền đầy quá lớn, phần liệu bột không thể hình thành vận động lăn động, suất sản xuất máy vê viên ngược lại bị hạ thấp, nên độ cao mép mâm có giới hạn định - Khi góc nghiêng và đường kính mâm tròn không thay đổi, độ cao mép mâm có liên quan đến tính chất nguyên liệu Nếu cỡ hạt vật liệu to, độ dính kém thì mâm tròn phải lấy cao hơn; ngược lại có thể lấy thấp - Bhrany đề xuất công thức: h=C×D (4 − 20) - Trong đó: • h- độ cao mép mâm tròn, m; • D- đường kính mâm tròn, m; • C- số - Pietsch và Bombled cho số C này là 0,2 Klatt thì cho số 0,2 dùng cho mâm tròn có đường kính 4m Khi đường kính lớn hơn, số này phải giảm bớt - Công ty Lurgi đưa công thức tính độ cao mép mâm tròn: h = 0,07D + 0,217 (4 − 21) - Công thức này tính toán độ cao mép mâm tròn có đường kính lớn tương đối Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 107/275 thích hợp, mâm tròn đường kính nhỏ, giá trị độ cao mép mâm tròn tính từ công thức này có sai lệch lớn - Thông thường, máy vê viên có đường kính 500mm, α=45 o÷47o, độ cao mép mâm là 600÷650mm, máy vê viên có đường kính 1000mm, α =45o, độ cao mép mâm là 180mm; Độ cao mép và đường kính mâm tròn khoảng 1000÷5500mm, có thể dùng phương pháp Bhrany để tính, mâm tròn lớn 5500mm, nên sử dụng công thức tính toán công ty Lurgi c Góc nghiêng mâm tròn - Góc nghiêng mâm tròn có liên quan đến vận tốc mâm tròn và tính chất vật liệu Vật liệu khác nhau, góc đống tự nhiên nó khác nhau, mâm tròn dùng vật liệu khác nhau, góc nghiêng nó phải lớn góc đống tự nhiên vật liệu Nếu không vật liệu hình thành tầng liệu bột nằm im tương đối so với mâm tròn, lúc này có thể lợi dụng lưỡi dao cưỡng vật liệu rơi xuống và lăn thành hạt, sau thành hạt góc nghỉ tự nhiên giảm thiểu Nếu không thì không có cách nào tiến hành vê viên - Mâm tròn có tốc độ cao, góc nghiêng nó có thể lấy giá trị lớn và ngược lại Góc nghiêng quá lớn, thì vật liệu giảm thiểu áp lực với đáy mâm, hạ thấp độ nâng cao vật liệu, bề mặt mâm không lợi dụng đầy đủ, khiến sản lượng máy vê viên mâm tròn bị hạ thấp Góc nghiêng lớn hay nhỏ dựa vào kinh nghiệm để xác định, thường là 40÷50 o Đối với số vật liệu, vận tốc nào đó, góc nghiêng có thể đạt đến 60 o d Vận tốc mâm tròn - Trong quá trình vê viên, để sản xuất quặng vê viên đạt tiêu chuẩn, phải khiến vật liệu hạt nhỏ trạng thái lăn động, vì vậy, máy vê viên mâm tròn phải có vận tốc làm việc thích hợp Nếu vận tốc quá thấp, vật liệu dễ dàng lưu giữ vị trí tương đối tĩnh, không phát sinh lăn động; vận tốc quá cao, thì vật liệu bị đẩy lên trên, mà tác dụng lực li tâm, vật liệu dính trên mép mâm tròn, không tiếp tục rời khỏi mép mâm, không thể sản sinh lăn động tương đối - Khi trọng lực vật liệu đúng lúc bị lực li tâm trên vật liệu tác động nên cân bằng, tức là bề mặt làm việc mâm tròn kèm vật liệu đồng thời chuyển động đến góc dời β vật liệu 0, lúc này vận tốc mâm tròn gọi là vận tốc giới hạn Vận tốc giới hạn có thể dùng công thức sau để tính n = ψ ngiới hạn ; ngiới hạn = 42.4f ′ √D √sinα − sinΦ (4 − 22) - Trong đó: • N -Vận tốc làm việc; • Ψ -Vận tốc riêng (lấy 0.6÷0.75); • ngiới hạn -Vận tốc riêng; • f’ -Chỉ số tính dẻo vật liệu (0.6÷1, chênh lệch tính dẻo lấy giá trị cao, tính dẻo lấy giá trị thấp); Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 108/275 • Ф -Góc nghỉ vật liệu; • D -đường kính máy vê viên; • α - góc nghiêng máy vê viên - Để đảm bảo chất lượng sản xuất quặng vê viên, vận tốc làm việc thích hợp phải 55÷60% vận tốc giới hạn Cũng có người đưa công thức tính toán vận tốc làm việc thích hợp mâm tròn: n= 22,5 (4 − 23) √D - Ký hiệu công thức giống công thức (4-22) e Tỷ lệ điền đầy - Tỷ lệ điền đầy máy vê viên mâm tròn định góc nghiêng, độ cao mép và đường kính mâm tròn Trong phạm vi định, tỷ lệ điền đầy càng lớn, sản lượng càng cao, độ cứng liệu viên càng lớn Nhưng tỷ lệ điền đầy quá lớn, liệu viên không thể dựa vào cỡ hạt để phân cấp, ngược lại hạ thấp suất sản xuất - Dựa vào kinh nghiệm, tỷ lệ điền đầy thường lấy 8÷18% là thích hợp f Thời gian vê viên - Thời gian từ vật liệu tiến vào mâm tròn hình thành liệu viên đạt tiêu chuẩn gọi là thời gian vê viên Thời gian vê viên có liên quan đến yêu cầu chất lượng và cỡ hạt quặng vê viên sống, thời gian ngắn hay dài có thể điều chỉnh góc nghiêng và vận tốc mâm tròn để khống chế Thông thường, thời gian vê viên là 6÷8mim 4.6.6 Tính toán suất máy vê viên mâm tròn - Do sản lượng máy vê viên mâm tròn ngoài liên quan đến tham số công nghệ, kết cấu máy vê viên mâm tròn, còn liên quan mật thiết đến các nhân tố như: đặc tính hình thành hạt vật liệu vê viên, cỡ hạt cấu thành, độ ẩm, nhiệt độ vật liệu trước vê viên với trình độ thao tác và quá trình sản xuất có bình thường không,…Vì từ trước đến nay, không có công thức tính toán suất sản xuất bao hàm tất các nhân tố ảnh hưởng đồng thời có thể sử dụng thích hợp các điều kiện khác Nhưng, qua kinh nghiệm thực tế có nhiều công thức tính toán, đây liệt kê số công thức để tham khảo: • Công thức viện khoa học hóa chất Nam Kinh Q=0.34D3 (4-24) • Công thức Equator Rof E H: Q=0.34D4 (4-25) • Công thức Klatt F: Q = 1,5K c D2 (4 − 26) Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Kc = Trang 109/275 Dc γc Vc • Công thức viện thiết kế xi măng Bắc Kinh: Q=1,2D2,3 (4-27) • Công thức nhà máy giới Triều Dương giới thiệu: Q= 1,15KcD2,33 (4-28) • Trong các công thức trên: ▪ Kc -Hệ số vê viên; ▪ D - Đường kính mâm tròn (m); ▪ γ - Mật độ chất đống vật liệu (kg/m3); ▪ Dc - Độ tơi xốp quặng vê viên sống; ▪ γ c - Mật độ thực tế viên sống (kg/m3); ▪ Vc - Thể tích viên sống • Liên quan đến giá trị Kc có thể tham khảo số liệu bảng sau (bảng 4-5) Bảng 4-5: Giá trị Kc Tên vật liệu Bột liệu xi măng sống Bột quặng sắt Bột quặng nhôm Kc Tên vật liệu 0,85÷1,20 Bột quặng Mô lip đen 0,4÷0,5 Bột quặng kẽm 0,5÷0,6 Bột quặng va-na-đi-um Kc 0,6÷0,65 0,6÷0,7 ÷0,85 - Năng suất sản xuất lý thuyết máy vê viên mâm tròn có thể dựa vào công thức (4-27) công thức (4-28) để tiến hành tính toán πD2 Hϕγ Q= 4t (4 − 29) - Hoặc Q= πD2 q (4 − 30) - Trong đó: • Q -Năng suất máy vê viên mâm tròn, t/h; • D - Đường kính mâm tròn, m; • γ -Mật độ chất đống vật liệu, t/m3, thường lấy 1.3÷1.8; • Ф - Tỷ lệ điền đầy, %, thường là 8÷18; • T - Thời gian vê viên, h, thường là 0.1÷0.13; • q -Năng suất mâm tròn/đơn vị diện tích, t/(m2.h), thường là 2.0÷3.0 4.6.7 Tính toán công suất khởi động máy vê viên mâm tròn - Công suất khởi động máy vê viên mâm tròn phần cấu thành gồm: công Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 110/275 suất hữu hiệu N1, công suất không tải N2, và công suất gạt liệu N3 a Công suất hữu hiệu N1 - Công suất hữu hiệu chính là tất các công suất tiêu hao dùng để nâng cao vật liệu mâm tròn Khi máy vê viên mâm tròn hoạt động, là vận chuyển tải nghiêng, mà vật liệu khu vực tạo viên phân bố nhiều Trong quá trình sản xuất thường kèm khởi động phụ tải Phải tình hình bất lợi để tính toán công suất hữu hiệu - Giả sử toàn trọng lượng vật liệu tập trung đến điểm, mà lại mép mâm, hiển thị trên hình 4-40 Hình 4-40: Sơ đồ phân tích ứng suất mâm tròn - G là tổng trọng lượng vật liệu mâm, phân tích lực, G là phân lực phương hướng tốc độ đường chuyển hồi mâm tròn, công suất tiêu hao mâm tròn dẫn động vật liệu chuyển động là: G2′′ v N1 = 1000 (4 − 31) - Trong đó: • N1 Công suất hữu hiệu, kW; • v Tốc độ đường cắt mâm tròn, m/s; v = πDn 60 • G2’’ Lực cản theo phương hướng tốc độ đường cắt mâm tròn N G2′′ = Gsinαsinβ • D -Đường kính mâm tròn, m; • H -Độ cao mép mâm tròn, m; • γ -Tỷ trọng đống vật liệu, t/m3; • Ф - Tỷ lệ điền đầy, %; • α - Góc nghiêng mâm tròn, (o); πD2 G= Hγϕg Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 111/275 • β -Góc dời vật liệu, (o); • n -Vận tốc mâm tròn, r/phút; • g -Gia tốc trọng lực, m/s2 - Lấy G2’’, v thay vào công thức 4-31 ta được: N1=4.03 x-4HD3Ф nsin (4-32) - Khi trọng tâm điểm B, lực lớn nhất, nên mô men lực khởi động phải lớn nhất, lấy điểm này làm trọng điểm tính toán công suất Lúc này, β=90o, thì sinβ=1, thay vào trên ta có: N1=4.03 x-4HD3Ф nsin (4-33) b Công suất không tải N2 - Công suất không tải là mâm tròn khởi động không tải, công suất tiêu hao khắc phục tình trạng ma sát trên vòng bi trục chính mâm tròn Tính toán nó giống quy tắc tính toán thông thường c Công suất gạt liệu - Khi dao gạt liệu tạo thành lực cản mâm tròn, công suất tiêu hao để khắc phục lực cản này Độ lớn nhỏ lực cản gạt liệu có liên quan đến hình thức dao gạt Đối với dao gạt kiểu cố định, độ rộng lưỡi dao tương đối lớn, công suất tiêu hao lớn tương ứng Kinh nghiệm cho thấy, điều kiện giống nhau, công suất vận chuyển mâm tròn lắp dao gạt cao gấp 1.5 lần công suất vận chuyển mâm tròn chưa lắp dao gạt, mà công suất tiêu hao dao gạt kiểu xoay tương đối nhỏ Vì vậy, tính công suất tiêu hao lắp đặt dao gạt, có thể dùng hệ số K để giải quyết, dựa vào kinh nghiệm, K=1.1÷1.5, sử dụng dao gạt kiểu cố định lấy giới hạn cao, sử dụng dao gạt kiểu xoay lấy giới hạn thấp - Tóm lại, tổng công suất tiêu hao máy vê viên mâm tròn làm việc là: N=K(N1+N2) (4-34) - Nếu tổng công suất thiết bị truyền động là η, thì công suất động điện phải là: N ND = (4 − 35) η 4.6.8 Bảo trì bảo dưỡng và sử dụng máy vê viên mâm tròn a Vấn đề tồn sử dụng - Trong quá trình sử dụng vê viên quặng sắt cho máy vê viên mâm tròn, tồn vấn đề đây: • Tỷ lệ lợi dụng hữu hiệu diện tích mâm tròn thấp; • Tấm thép đáy mâm bị ma sát hao mòn nhanh; • Đáy mâm dính liệu nghiêm trọng, dao gạt bị ma sát hao mòn nhanh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 112/275 - Hình 4-41a là thời kỳ cuối năm 50 Trung Quốc, kết cấu mặt mâm và vật liệu vận động máy vê viên mâm tròn sử dụng quặng sắt vê viên hiển thị hình trên Đáy mâm dùng thép 8mm tạo thành, dao gạt phải lắp đặt tâm vuông góc hình tròn Từ hình có thể thấy, lúc này tỷ lệ lợi dụng hữu hiệu mặt mâm tròn thấp, thông thường không lớn 40% - Năm 1959, trên sở nâng cao chuyển động mâm tròn xưởng chính thiêu kết Yên Cương, sử dụng phương pháp phân dòng nhiều dao gạt (như hình 4-41b) khiến tỷ lệ lợi dụng diện tích hữu hiệu mâm vê viên nâng cao rõ rệt, suất sản xuất/đơn vị diện tích mâm vê viên từ tấn/m2 nâng cao đến 1,25 tấn/m2 Hình 4-41: Hình vẽ hiển thị vật liệu động và dao gạt mâm tròn 1- là vị trí dao gạt - Dao gạt thể dao gạt và giá dao gạt cấu thành, dao gạt là thép đứng hình chữ nhật, giống lưỡi dao, có thể khiến liệu dính đáy mâm tròn dính dày, lưỡi dao còn có tác dụng khơi thông dòng liệu viên lăn động trên bề mặt mâm tròn, nó có thể khiến liệu viên mâm tròn phân bố hợp lý, mâm tròn có thể lắp phối dao gạt, có thể lắp phối 2÷3 dao gạt dự phòng, dao gạt cố định trên giá dao gạt, không tiếp xúc trực tiếp với đáy mâm Khi mâm tròn chuyển động, lưỡi dao bất động, dòng liệu viên bị dao gạt trên vị trí khác phân khai, thúc đẩy viên phôi nhanh chóng phát triển Ngoài ra, gần đây máy vê viên mâm tròn nhập từ nước ngoài đã lắp đặt cụm dao gạt xoay hình tròn có nhiều cưa, dao gạt này là động điện động và thiết bị truyền động dẫn động khiến cụm cánh quạt trên mặt mâm vê viên chuyển động quay, có tác dụng gạt liệu, dẫn dòng, làm xốp Lực ma sát dao gạt xoay nhỏ, ma sát đầu lưỡi dao thấp, có thể tạo vật liệu thô mà phẳng đáy mâm, cải thiện tính vê viên đáy mâm, giảm thiểu dao gạt làm nhiễu quá trình hoạt động vê viên vật liệu, nâng cao hệ số lợi dụng mặt mâm Dao gạt cố định trên giá dao gạt, giá dao gạt đặt trên bệ đáy - Căn kinh nghiệm lắp đặt dao gạt các xưởng vê viên, dao gạt máy vê viên mâm tròn lắp đặt cần đáp ứng đủ các yêu cầu đây: Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 113/275 • Tất dao gạt phối lắp, cần có lợi cho việc gia tăng lợi dụng hữu hiệu diện tích làm việc mâm tròn; có lợi cho liệu viên mâm tròn phân bố hợp lý Ngoài ra, máy vê viên mâm tròn chuyển động ngược chiều kim đồng hồ, dao gạt phải tránh phối lắp trên góc vuông Nhưng, tốc độ hình thành viên phôi vượt quá tốc độ phát triển viên phôi, có thể góc vuông tăng thêm dao gạt phụ trợ (như hình 4-40), cưỡng chế phần viên phôi tương đối lớn gia tăng tốc độ lăn động, và thông qua dao gạt gạt viên phôi tương đối nhỏ phía xuống Cần chú ý, cưỡng chế dao gạt (dao gạt phân dòng khác giống vậy) phải tiến hành dẫn dòng theo hướng chuyển động dòng liệu viên, tránh để dao gạt gặp đường vuông góc dòng liệu viên khiến viên phôi ép lẫn thành liệu cục 45 o 50 100 130 Hình 4-42: Bản vẽ hiển thị kết dính liệu đáy mâm tròn 1- Thành đĩa; 2- Tầng liệu chết; 3- Dao gạt • Cần giảm thiểu số lượng dao gạt, chỗ mặt hình tròn dao gạt phải không trùng lặp lẫn nhau, để dễ dàng giảm thiểu lực cản hình thành dao gạt máy vê viên và hao mòn ma sát mặt mâm vê viên • Dao gạt cần thông qua tâm tròn, tránh để tích liệu mâm tròn; xung quanh dao gạt phải loại bỏ toàn liệu dính xung quanh, để trì dung tích hữu hiệu lớn mâm tròn - Máy vê viên mâm tròn sử dụng thép trơn nhẵn làm mâm đáy, cường độ liệu viên bình thường tương đối cao, vấn đề ma sát dao gạt và liệu dính trên mâm đáy nhỏ Chỗ cần chú ý là mâm đáy trơn nhẵn ma sát nghiêm trọng Thực tiễn sản xuất chứng minh: mâm đáy thép dày 22mm tạo thành có thể sử dụng tháng thì mòn Vì lượng tiêu hao vật liệu thép máy vê viên sử dụng mâm đáy trơn nhẵn tương đối lớn, công việc bảo trì lớn Nên Trung Quốc đại đa số máy vê viên mâm tròn xưởng vê viên quặng sắt từ trước đến thay đổi lắp đặt lưới dạng vảy cá trên thép hàn nối ống thép nhỏ (ở trên mặt mâm có dạng giống mạng nhện), lát gạch Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 114/275 gốm, đệm cao su - Khi mâm tròn có lắp đặt lưới dạng vảy cá, hàn ống thép nhỏ lót đệm cao su làm việc, khiến liệu viên chèn vào lỗ hổng, và hình thành tầng bảo vệ (còn gọi là liệu đáy) Thực tế chứng minh, biện pháp này là biện pháp hữu hiệu để bảo vệ mâm đáy, tầng liệu đáy không dày có lợi cho quá trình gia tăng tốc độ vê viên Nhưng, sử dụng phương pháp này lại khiến mâm tròn bị dính liệu nghiêm trọng và gia tăng ma sát với dao gạt Vì liệu đáy tác động lăn động liên tục vê viên, thay đổi càng ngày càng dày đặc, độ ẩm bề mặt liệu đáy tăng cao tương ứng, nên liệu xốp dễ dính liền vào mặt trên nó, khiến liệu đáy dày lên Cùng với liệu đáy từ từ dày lên, phụ tải và tiêu hao điện mâm vê viên dần gia tăng - Dựa theo giả thiết thông thường, sau khống chế tốt khoảng cách đáy mâm và dao gạt, liệu dính dư phải gạt rơi xuống Nhưng trên thực tế lại không hoàn toàn Dao gạt thông thường có thể gạt phần lớn liệu dính xuống dưới, còn phần liệu dính mâm tròn chuyển động xoay và góc hình thành mâm đáy với mâm gạt (tiêu hao ma sát dao gạt luôn hướng theo mặt này dòng liệu ăn mòn nhanh) ăn khớp với (dao gạt bị ma sát ăn mòn càng nghiêm trọng, liệu dính vào càng nhiều) Lúc này, liệu đáy bị ép chặt Cùng với gia tăng độ dày và ép chặt ngược lại liệu đáy, phụ tải và tiêu hao điện mâm vê viên càng lớn, dao gạt bị hao mòn ma sát càng nhanh Dựa vào tư liệu xưởng thiêu kết Vũ Cương, dao gạt cường độ cao dày 40mm có thể sử dụng khoảng nửa tháng - Từ hình 4-40 và bảng 4-6 không khó để thấy, tình hình dính liệu đáy mâm là tương đối nghiêm trọng, đó chất lượng sản phẩm giảm rõ rệt, tốc độ tiêu hao điện tăng cao - Để giải vấn đề này đa số các nước có xu sử dụng thiết bị dao gạt di động, Nhật Bản, Liên Xô, Mỹ và Trung Quốc…dao gạt di động có lắp thiết bị truyền động và động điện chuyên dụng để bảo đảm dao gạt luôn di chuyển đặn dọc theo khe định (di chuyển di chuyển theo hình cong) Hành trình lớn dao gạt mâm đáy là bán kính mâm tròn Để dọn xung quanh mâm tròn, có nơi còn thiết kế dao gạt di động dọn liệu xung quanh chuyên dụng Như dễ dàng khiến tổng thể bề mặt làm việc mâm tròn luôn trạng thái lý tưởng nhất, điều này việc bảo đảm chất lượng sản phẩm mâm tròn quan trọng Ngoài ra, thân dao gạt di động ngắn nhỏ, tức là sử dụng vật liệu có chất lượng tương đối cao, lượng tiêu hao có giới hạn Lực ma sát dao gạt di động và mâm đáy mâm vê viên nhỏ nhiều so với dao gạt cố định, nó không liên tục ép vật liệu vê viên thành tầng liệu chết, nên dao gạt di động còn có thể hạ thấp tiêu hao công suất mâm tròn vê viên Trạng thái liệu đáy Đường kính mâm vê viên Bảng 4-6: Chỉ tiêu làm việc trước và sau dọn dẹp Độ Thời Năng Cường độ vê Dòng Công Góc Vận tốc Tỷ lệ viên cao gian suất sản điện suất nghiên (vòng/ chèn mép vê xuất Chống Rơi làm động g (0) phút) (%) mâm viên (máy/h ép xuống việc Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt (mm) (mm) Trước dọn ~550 400 dẹp (phút) ) 47 6,3 4÷5 25 Sau dọn 5500 600 47 dẹp 15 28 11 Trang 115/275 (lần) (A) điện (kW) 2,5 3,6 90 75 5,35 60 75 (kg) • * Khi dọn dẹp đáy mâm, tổng cộng dọn 7,3 tầng liệu chết, chiếm khoảng 17% tổng dung tích mâm tròn 4.6.9 Thao tác máy vê viên mâm tròn - Thao tác chủ yếu máy vê viên mâm tròn là phương pháp gia liệu, thêm nước vào và điều chỉnh độ cao mép mâm, góc nghiêng, tốc độ mâm tròn vê viên Trên thực tế, đại đa số xưởng vê viên, tất nguyên liệu sử dụng và công nghệ và thiết tương đối ổn định, nên vận tốc, góc nghiêng và độ cao mép mâm mâm tròn thường ít biến động Do đó, thao tác chủ yếu sử dụng thường ngày để vê viên là khống chế tốt thêm nước vào và gia liệu a Nước và phương thức thêm nước vào - Bất kỳ loại vật liệu vê viên vào, có hàm lượng nước để vê viên thích hợp Khi hàm lượng nước vật liệu vê viên đạt đến giá trị thích hợp, chất lượng sản phẩm quặng vê viên sống tương đối lý tưởng Nhưng cách thêm nước vào không thích hợp, chất lượng sản phẩm quặng vê viên sống có chênh lệch Thông thường có cách thêm nước vào: • Trước vê viên cần phun nước vào vật liệu vê viên để hàm lượng nước nó đạt giá trị thích hợp • Nếu phần vật liệu vê viên quá ướt, vê viên nên tiếp tục nạp thêm phần liệu khô, khiến hàm lượng nước tổng thể liệu viên đạt giá trị thích hợp, • Trước vật liệu vê viên cấp vào mâm vê viên, hàm lượng nước nó thấp giá trị thích hợp, thì không đủ để nạp thêm vào mâm vê viên - Ưu điểm phương pháp đầu tiên là: viên phát triển dễ dàng, sản phẩm mâm tròn có cỡ hạt đặn Mà khuyết điểm nó là tốc độ phát triển viên phôi tương đối chậm, mặt công nghệ khó khống chế chính xác - Đối với bột quặng cỡ hạt to sử dụng máy vê viên hình nón kiểu đứng vê viên, có thể sử dụng phương thức hai là: ép chặt vê viên Nhưng tinh quặng nhỏ, dùng máy vê viên mâm tròn, phương pháp này không thích hợp Vì tinh quặng nhỏ quá ướt hoàn toàn tính tơi xốp, khiến quá trình vê viên khó tiến hành Ngoài ra, chuẩn bị hai loại nguyên liệu khiến lưu trình phức tạp - Phương pháp thứ là thường sử dụng sản xuất trước đây Phương pháp này có thể gia tăng tốc độ hình thành và phát triển viên phôi, có thể khống chế chính xác kích thước và hàm lượng nước thích hợp quặng vê viên Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 116/275 sống Ngoài ra, còn có thể tình hình liệu đến và tình hình mâm tròn điều chỉnh linh hoạt hàm lượng nước bù thêm vào và địa điểm thêm nước vào để cường hóa quá trình vê viên 1 2 B A 2 C Hình 4-43: Hiệu vê viên các phương pháp gia liệu thêm nước vào khác A- Chủ yếu đạt liệu viên lớn (10-30mm); B- Chủ yếu đạt liệu viên cỡ trung (5-10mm); C- Tạo hạt (1-5mm); 1- Thêm nước vào; 2- Gia liệu - Nước nạp thêm cho máy vê viên mâm tròn thường có hai loại: nước dạng giọt và nước dạng sương Thêm nước dạng giọt trên vật liệu, nước dạng sương tức là phun nước bề mặt viên phôi phát triển Thực tế chứng minh: máy vê viên mâm tròn nhờ gia liệu và thêm nước vào với mức độ khác nhau, có thể đạt liệu viên có cỡ hạt khác (xem hình 4-41) - Trước vật liệu nạp vào máy vê viên, cần khống chế hàm lượng nước giá trị thích hợp để vê viên, quá trình vê viên tiếp tục nạp thêm lượng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 117/275 nước nhỏ Phương pháp thêm nước vào phải sử dụng sau: nhỏ nước tạo viên phôi, phun nước để viên phôi phát triển, khu vực không thêm nước vào phải lăn động liên tục Nếu trước vê viên hàm lượng nước nguyên liệu lớn nhỏ hàm lượng nước thích hợp để vê viên, thì ảnh hưởng đến chất lượng và tốc độ vê viên Nguyên liệu khác có hàm lượng nước thích hợp để vê viên khác nhau, nên phải thông qua thí nghiệm kiểm tra để xác định - Trong quá trình sản xuất công nghiệp, đường kính mâm tròn tương đối lớn, nên điều kiện điều chỉnh thích hợp góc nghiêng, vận tốc, độ cao mép mâm và vị trí gạt mâm tròn, có thể khiến diện tích hữu hiệu mâm tròn lợi dụng lớn Ở điều kiện này, đồng thời gia liệu và thêm nước vào từ hai bên mâm tròn là có lợi Lấy lượng cấp nước để nói, thông thường phần lớn nước sử dụng hình thức thêm nước dạng giọt để thêm nước vào dòng nguyên liệu để hình thành viên phôi, mà số ít nước lại dùng hình thức phun nước để thêm nước vào khu vực phát triển viên phôi b Hình thức gia liệu - Bình thường nạp phần liệu nhỏ vào khu vực thành hạt, nạp phần lớn liệu và khu vực phát triển viên phôi, khu vực nén chặt không nạp thêm liệu (hoặc nạp vào lượng nhỏ liệu để hấp thu nước dư bề mặt liệu viên) Ngoài ra, có thể sử dụng biện pháp đồng thời nạp vật liệu vào từ hai bên mặt mâm máy vê viên mâm tròn sử dụng phương thức bố liệu để gia liệu, có thể khiến viên phôi phát triển nhanh Khi cấp liệu phải khiến vật liệu tơi xốp, rời ra, không vón cục, đồng thời cần có đủ diện tích cấp liệu rộng Ở các khu vực khác mâm tròn gia liệu và thêm nước vào có thể tạo liệu viên có cỡ hạt khác Hình 4-40 là hiệu vê viên các phương pháp gia liệu, thêm nước vào khác nhau, phương pháp chủ yếu tạo liệu viên lớn có kích cỡ 10÷30mm, phương pháp chủ yếu tạo liệu viên vừa có kích cỡ 5÷10mm, phương pháp thì tạo liệu viên nhỏ có kích cỡ 1÷5mm (tạo hạt) - Máy vê viên mâm tròn Ф5,5m Trung Quốc, sử dụng máy trộn kiểu bánh cấp liệu Do diện tích máy cấp liệu kiểu bánh rộng mà vật liệu tơi xốp, nên hiệu tốt Tóm lại, cấp liệu máy vê viên mâm tròn, cần đảm bảo độ tơi xốp vật liệu, có đủ diện tích cấp liệu rộng, khu vực hình thành viên phôi và khu vực phát triển viên phôi có lượng liệu cấp vào thích hợp c Ảnh hưởng các tham số máy vê viên mâm tròn vê viên - Góc nghiêng, độ cao mép, vận tốc và gạt máy vê viên mâm tròn ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng sản phẩm quặng vê viên sống • Góc nghiêng và độ cao mép mâm tròn Góc nghiêng mâm tròn là góc nghỉ động nguyên liệu vê viên định, góc nghiêng phải lớn góc nghỉ động nguyên liệu Bregni đưa quan hệ góc nghỉ động nguyên liệu với góc nghiêng máy vê viên, hình 4-42 Ф là góc nghỉ động, α là góc nghiêng đáy mâm Vậy, góc α phải luôn lớn góc Фo Nếu góc α nhỏ góc Фo ,thì vật liệu trạng thái tĩnh, khiến lăn động lăn không theo trình tự, đồng thời làm hỏng quá trình vê viên Nếu góc α quá lớn, thì vật liệu không bị lực ma sát đẩy lên, không đạt mục Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 118/275 đích vê viên Góc nghiêng thích hợp phải hệ số ma sát vật liệu xử lý để xác định, thường khoảng 45o÷50o Mép mâm Mâm tròn vê viên α-Фo α Chất liệu đống Фo Hình 4-44: Quan hệ hỗ trợ lẫn góc nghỉ động liệu bột và góc nghiêng mâm tròn ▪ Ở điều kiện nâng cao tương ứng vận tốc máy vê viên mâm tròn, tăng lớn góc nghiêng có thể nâng cao tốc độ lăn động quặng vê viên sống và nâng cao động lăn xuống Từ đó, có lợi cho quá trình sản xuất liên tục liệu viên Nhưng góc nghiêng quá lớn, động vê viên lăn xuống quá lớn, chúng va đập xung quanh mâm tròn dễ làm vỡ quặng vê viên sống Ngoài ra, tăng lớn góc nghiêng khiến tỷ lệ điền đầy mâm tròn giảm đi, rút ngắn thời gian lưu giữ mâm vê viên, điều này bất lợi cho việc nâng cao chất lượng và sản lượng máy vê viên Góc nghiêng máy vê viên mâm tròn, thường là 45o÷50o ▪ Độ cao mép mâm to nhỏ có quan hệ mật thiết với tỷ lệ điền đầy máy vê viên mâm tròn, có quan hệ mật thiết với thời gian lưu dừng máy vê viên sản xuất liệu viên Do đó, độ cao mép ảnh hưởng đến kích thước và cường độ quặng vê viên sống Thực tiễn chứng minh: Độ cao mép mâm tròn quá cao quá thấp không thể khiến mâm vê viên đạt tiêu cao Hiển nhiên, độ cao mép quá thấp, liệu viên thoát từ máy vê viên nhanh, nên không thể đạt liệu viên có cỡ hạt đặn, cường độ cao Giống thế, quá cao không thể đạt suất sản xuất cao Đây là tỷ lệ điền đầy quá lớn, đặc tính vật liệu mâm bị phá vỡ, quặng vê viên sống không thể tiến hành kết phân cấp ▪ Độ cao mép mâm dựa vào đường kính máy vê viên để xác định Gia tăng đường kính máy vê viên, độ cao mép mâm gia tăng tương ứng Khi đường kính và góc nghiêng máy vê viên không thay đổi, độ cao mép mâm định nguyên liệu sử dụng Nếu vật liệu có cỡ hạt to, độ dính kém, mép mâm phải cao Nếu vật liệu có cỡ hạt nhỏ, độ dính cao, mép mâm phải thấp ▪ Tỷ lệ điền đầy dung tích máy vê viên mâm tròn định độ cao mép mâm và góc nghiêng mâm tròn Góc nghiêng càng nhỏ, độ cao mép mâm Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 119/275 càng lớn, thì tỷ lệ dung tích chèn càng lớn Khi cấp lượng liệu định, tỷ lệ điền đầy càng lớn, thì thời gian hình thành viên càng dài, mà cường độ quặng vê viên sống càng tốt Nhưng, tỷ lệ điền đầy máy vê viên mâm tròn không thể quá lớn, thường khoảng 10÷20% Nếu vượt quá phạm vi nói trên, thì suất sản phẩm máy vê viên ngược lại bị giảm xuống, đây là nguyên nhân làm hỏng tính chất vận động vật liệu Thông thường, đường kính máy vê viên mâm tròn là 1m, góc nghiêng nó là 45o, độ cao mép mâm 180mm; đường kính là máy vê viên mâm tròn 5,5÷6,0m, góc nghiêng nó là 45o÷47o, độ cao mép mâm 600÷650mm • Vận tốc mâm tròn ▪ Vận tốc mâm tròn có quan hệ với góc nghiêng, góc nghiêng mâm tròn tương đối lớn, để khiến vật liệu có thể nâng đến độ cao quy định, thì cần nâng cao vận tốc mâm tròn ▪ Khi góc nghiêng đạt đến giá trị định, máy vê viên mâm tròn cần có vận tốc thích hợp Nếu vận tốc quá thấp, thì vật liệu trì vị trí dừng tương đối, không phát sinh lăn động Nếu vận tốc quá cao, tác dụng lực li tâm, vật liệu dính mép mâm và chuyển động cùng với mâm, cho nên không phát sinh chuyển động tương đối ▪ Để sản xuất liệu viên chất lượng cao, phải khiến vật liệu trạng thái lăn động Vì vậy, máy vê viên mâm tròn cần có vận tốc tốt nhất, khiến lực tĩnh, động lực và lực li tâm điều tiết lẫn Vì vậy, vận tốc định mức máy vê viên mâm tròn là nhân tố vô cùng quan trọng Ở vận tốc định mức, trọng lực vật liệu chịu tác động lực li tâm trên vật liệu loại bỏ ▪ Thực tiễn sản xuất chứng minh: Khi góc nghiêng giá trị định, tốc độ quá thấp, vật liệu không dâng đến điểm đỉnh mâm tròn, tạo thành “liệu không” khu vực hình thành viên phôi, đồng thời viên phôi lăn xuống, hành trình lăn động tương đối ngắn, nó có động dùng để ép vật liệu cỡ hạt nhỏ tương đối nhỏ Khi vận tốc quá lớn, vật liệu mâm bị văng toàn mép mâm, khiến tâm mâm “không liệu”, quá trình hình thành viên chí bị ngừng lại Ngoài ra, tốc độ quá lớn, liệu viên gần kề vách mâm, quá trình nâng lên liệu viên lăn động kém Nếu dùng gạt cưỡng chế vật liệu xuống, thì tạo thành dòng liệu hẹp, làm giảm đặc tính hình thành lăn động mâm tròn Do đó, có tốc độ thích hợp, có thể khiến vật liệu vận động có quy tắc mạnh mẽ dọc theo bề mặt làm việc lớn mâm tròn ▪ Vận tốc thích hợp máy vê viên mâm tròn dựa theo đặc tính vật liệu và góc nghiêng mâm tròn khác mà khác nhau, thông thường bị động khoảng 1.0÷2.0m/s Kinh nghiệm thông thường là: góc ma sát vật liệu lớn, thì vận tốc vòng có thể chọn thấp chút (1,2÷1,6m/s, α=45o), góc ma sát vật liệu tương đối nhỏ, thì vận tốc vòng có thể lựa chọn cao chút (1,6÷2.0m/s, α=45o) ▪ Đối với vật liệu cấp định, còn cần tính đến lực cản ma sát và góc dừng động nó (xem hình 4-42) Do đó, vận tốc lớn là 55÷60% vận tốc định mức Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 120/275 Đầu tiên, vật liệu cỡ hạt nhỏ cần nâng đến điểm cao nhất, sau đó bị gạt cưỡng chế hướng lăn động (xem hình 4-39b) ▪ Đối với máy vê viên mâm tròn kiểu lớn sử dụng sản xuất mà nói, đường kính mâm tròn là 6÷7,5m, vận tốc tốt nó phải thấp 6÷7 vòng/phút Ở điều kiện vận tốc này, không có thể đạt đến trạng thái vê viên tốt, mà còn có thể bảo đảm lợi dụng giới hạn cao diện tích máy vê viên mâm tròn ▪ Tham số công nghệ máy vê viên mâm tròn chủ yếu là chỉ: góc nghiêng, vận tốc và độ cao mép Giữa cái này kìm hãm lẫn nhau, đó, cần tính chung có thể khiến máy vê viên mâm tròn đạt tiêu chất lượng sản phẩm cao • Dao gạt ▪ Để trì liệu đáy có độ dày định mâm vê viên, cần lắp đặt dao gạt máy vê viên Ngoài ra, dao gạt còn có thể khống chế liệu viên vận động, để đạt đến hạn độ lợi dụng lớn mâm tròn ▪ Tính công nghệ máy vê viên có lắp đặt dao gạt xoay tròn bật rõ rệt so với máy vê viên sử dụng dao gạt kiểu cũ, đồng thời cùng với lô máy vê viên mâm tròn kiểu lớn Ф5,5÷6,0m đưa vào sử dụng, dao gạt xoay tròn càng ngày càng xem trọng Sử dụng loại máy vê viên này, đầu tiên cần tạo sàn liệu đáy tốt trên mâm tròn Mục tiêu này có thể thực không, giới hạn lớn nhất, định phối hợp vận tốc dao gạt xoay và mâm tròn có lựa chọn hợp lý không ▪ Rãnh dao gạt vận động tương đối mâm tròn và dao gạt đáy hình thành Quy định: sau mâm tròn xoay vòng, dao gạt lưu rãnh cong kín vòng kín trên mâm tròn, gọi là vòng rãnh cong Khi mâm tròn và dao gạt đáy lấy vận tốc nào đó phối hợp vận động, dao gạt có thể hình thành nhiều vòng rãnh cong trên bề mặt mâm tròn, gọi là mật độ rãnh cong Từ công thức đây tính toán: a×m D= ×K (4 − 30) |ΔΦ| ▪ Trong đó: ▫ D - Mật độ rãnh cong dao gạt đáy có thể hình thành trên mâm tròn, vòng; ▫ a - Góc hẹp hai dao gạt gần phân bố đặn, độ; ▫ ΔФ - Khi mâm tròn xoay vòng, sai lệch góc vận tốc mâm tròn và dao gạt đáy, độ/vòng; ▫ m - Khiến | a ΔΦ| thành số tự nhiên nhỏ số nguyên (không 0), lấy-1, ▫ K - Số dao gạt dao gạt đáy, dao ▪ Phạm vi làm việc và rãnh dao gạt đáy trên mâm tròn xem hình 4-43÷ Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 121/275 hình 4-44 Hệ dao gạt ống thép Ф32mm chế thành, rãnh dao gạt trên thực tế là rãnh dạng dải có độ rộng hữu hiệu định, có tác dụng che phủ mâm tròn Có thể dùng số che phủ để cân to nhỏ nó DS ξ= (4 − 31) πd ▪ Trong đó: ▫ ξ - Chỉ số che phủ, không thứ nguyên; ▫ D Mật độ rãnh cong dao gạt dao gạt đáy, vòng; ▫ S Độ lớn hữu hiệu rãnh dao gạt, mm/vòng; ▫ d Đường kính dao gạt đáy, mm ▪ Căn yêu cầu công nghệ tạo viên, góc sai lệch vận tốc mâm tròn và dao gạt đáy |∆Φ| lấy lớn 8o và ξ lớn 2,5 là thích hợp Hình 4-45: Phạm vi làm việc dao gạt đáy trên mâm tròn 1-Mâm tròn vê viên; 2-Bộ dao gạt đáy I; 3-Bộ dao gạt đáy II; 4-Phạm vi làm việc dao gạt đáy I; 5-Phạm vi làm việc dao gạt đáy II Hình 4-46: Hình vẽ mật độ cong rãnh 1/6 dao gạt góc vận tốc chênh lệch ΔФ=1o Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 122/275 CÔNG ĐOẠN SẤY KHÔ VIÊN SỐNG - Tại đại đa số nhà máy vê viên, sấy khô viên sống là công đoạn trung gian quá trình sản xuất quặng vê viên Viên sống phải qua sấy khô, vì nhiệt độ giai đoạn dự nhiệt thường cao nhiệt độ vỡ nứt viên sống Viên sống chưa qua sấy khô trực tiếp cho vào giai đoạn dự nhiệt, kết cấu nó bị phá vỡ, khiến cho tính thấu khí lớp quặng xấu đi, dẫn đến cho giai đoạn nung dự nhiệt gặp khó khăn, cuối cùng dẫn đến hạ thấp tỉ lệ sản xuất, chất lượng quặng thành phẩm không đồng - Hàm lượng nước viên sống, có thể tồn các hình thức đây: • Phân tử nước trên bề mặt hạt quặng và nước mao mạch bên khe lỗ hạt quặng; • Nước hóa hợp quặng, nước kết hợp quặng limônít lẫn oxit sắt; • Nước hóa hợp kết hợp chất kết dính chất phụ gia (như: pentolit, sa mốt, Peridur, vôi tôi) - Nhiệt độ viên sống nứt vỡ, tức là sấy khô viên sống tiếp xúc với nhiệt độ gây vỡ Hình thức hỏng kết cấu viên sống có hai loại: Một là bề mặt viên sống xuất rạn nứt; hai là quá trình sấy khô viên viên sống nổ vỡ Nhiệt độ ban đầu bề mặt viên sống sinh vết nứt gọi là nhiệt độ vết nứt, nhiệt độ ban đầu viên sống vỡ gọi là nhiệt độ vỡ Căn vào kết nghiên cứu các nhà khoa học thuộc Liên xô cũ cho thấy: Khi độ ẩm viên sống cao nước thấm hút lớn nhất, nhiệt độ nở cao nhiệt độ vết nứt, độ ẩm viên sống xen vào nước thấm hút lớn và nước mao mạch lớn nhất, nhiệt độ viên sống nứt vỡ và nhiệt độ rạn nứt trùng lặp Bất kể là viên sống sinh vết nứt hay là vỡ, quá trình sấy khô phải tránh xuất hiện tượng này CƠ CHẾ SẤY KHÔ VIÊN SỐNG - Viên sống tiếp xúc với giới chất sấy khô (thể khí nóng), bề mặt viên sống nhận nhiệt sinh nước, áp nước bề mặt viên sống lớn áp nước giới chất sấy khô, nước trên bề mặt quặng vê viên thông qua thông qua các tầng bay đến giới chất sấy khô Do khí hóa hàm lượng nước bề mặt viên sống mà hình thành chênh lệch độ ẩm bề mặt và bên viên, là hàm lượng nước nội bên viên nhờ tác dụng khuếch tán di chuyển bề mặt, lại khí hóa trên bề mặt Giới chất sấy khô liên tục cho nước bay đi, làm cho viên sống đạt mục đích sấy khô - Do đó quá trình sấy khô cấu thành từ hai quá trình là: khí hóa bề mặt và khuếch tán nội Hai quá trình này là đồng thời tiến hành, tỉ lệ tốc độ hai quá trình này lại không thống nhất, chế sấy khô không tương đồng Theo kết cấu vật lý tính chất nguyên liệu và viên sống khác nhau, quá trình sấy khô có khác biệt số vật liệu, tỉ lệ tốc độ khí hóa hàm lượng nước bề mặt lớn tỉ lệ tốc độ khuếch tán nội Nhưng số vật liệu khác thì là tỉ lệ tốc độ khí hóa hàm lượng nước bề mặt nhỏ tỉ lệ tốc độ khuếch Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 123/275 tán nội Cùng loại vật liệu mà nói, giai đoạn sấy khô khác nhau, có thay đổi Trong thời gian nào đó, tỉ lệ tốc độ khuếch tán bên tronglớn tỉ lệ tốc độ khí hóa bề mặt, mà thời kỳ khác thì tỉ lệ tốc độ khuếch tán bên trongnhỏ tỉ lệ tốc độ khí hóa bề mặt Hiển nhiên, tỉ lệ tốc độ tương đối chậm khống chế quá trình sấy khô Một loại tình trước gọi là khống chế khí hóa bề mặt, loại tình hình sau gọi là khống chế khuếch tán nội Do đó chế sấy khô viên sống là phức tạp 5.1.1 Khống chế khí hóa bề mặt - Sấy khô viên sống là khống chế khí hóa bề mặt, đồng thời với lượng nước bề mặt vật liệu bốc lên, lượng nước bên có thể nhanh chóng khuếch tán đến bề mặt vật liệu, khiến cho nó trì ẩm ướt, như: giấy, da thuộc Do đó loại bỏ thành phần nước, định tốc độ khí hóa lượng nước trên bề mặt vật liệu Trong tình này, lượng nước bề mặt bốc lên cần nhiệt năng, giới chất sấy khô thổi qua ranh giới lớp thể khí trên bề mặt vật liệu mà đạt hàm lượng nước bề mặt vật liệu bốc lên, khuếch tán thấu qua lớp ranh giới này mà đạt chủ thể giới chất khô, cần bề mặt vật liệu trì ẩm ướt đầy đủ, nhiệt độ bề mặt vật liệu có thể lấy là nhiệt độ vê viên ẩm thể nóng Vì vậy, chênh lệch nhiệt độ giới chất sấy khô và bề mặt vật liệu là giá trị định, tốc độ bốc lên nó có thể tính toán dựa theo khí hóa mặt nước thông thường Tác dụng sấy khô lần này, hoàn toàn trạng thái giới chất sấy khô định, không có liên quan gì với tính chất vật liệu 5.1.2 Khống chế khuếch tán bên - Sấy khô viên sống nằm khống chế khuếch tán bên trong, tốc độ hàm lượng nước khuếch tán từ bên vật liệu đến bề mặt nó so với tốc độ khí hóa bề mặt nhỏ, ví dụ: vật chất thể dẻo như: vật liệu gỗ và đất sét, xà phòng Sau hàm lượng nước bề mặt bốc lên, bị hạn chế tốc độ khuếch tán, hàm lượng nước không thể kịp thời khuếch tán đến bề mặt Vì vậy, bề mặt xuất vỏ khô, nội hướng bốc di động, tiến hành sấy khô, khống chế khí hóa bề mặt phức tạp, lúc này nhân tố định giới chất sấy khô đã quá trình phi sấy khô Trong quá trình sấy khô viên sống là khống chế khuếch tán bên trong, thiết phải tìm cách tăng tốc độ khuếch tán bên trong, hạ thấp tốc độ khí hóa bề mặt Nếu không thì, khô bề mặt viên sống mà bên ẩm ướt, vì bề mặt khô co ngót mà sinh rạn nứt 5.1.3 Tốc độ sấy khô - Tinh quặng vê viên, thông thường cho thêm chất kết dính, vì vậy, không đơn là chất nhiều lỗ mao mạch, không phải vật chất thể dẻo đơn thuần, mà là vật mao mạch thể dẻo nhiều lỗ, cho nên tiến hành quá trình sấy khô nó, không thể đơn định khống chế khí hóa từ bề mặt, mà khống chế khuếch tán bên phải có tác dụng tương đối lớn Do tốc độ hai quá trình không thống nhất, vì tốc độ sấy khô là không ngừng thay đổi, theo giảm bớt hàm lượng nước viên sống mà hạ xuống, hàm Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 124/275 lượng nước viên sống đạt “cân độ ẩm”, tốc độ sấy khô với 0, tức là dừng sấy khô Đại đa số thời gian nửa trước hàm lượng nước bốc khoảng 90%, thời gian nửa sau hàm lượng nước bốc khoảng 10%, xem hình 5-1 - Khi sấy khô viên sống, tùy theo nguyên liệu quặng vê viên khác nhau, hình thức đồ thị tốc độ sấy khô khác nhau, biểu thị là giai đoạn, thay đổi tốc độ sấy khô, gần giống đồ thị hình 5-2 Thời gian sấy khô B C Điểm danh giới D Độ ẩm vê viên Hình 5-1: Đồ thị sấy khô Thời gian sấy khô C B A D E Độ ẩm cân Độ ẩm vê viên Hình 5-2: Đồ thị đặc tính tốc độ sấy khô - Khi viên sống tiếp xúc với giới chất khô, giới chất đưa nhiệt lượng truyền vào Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 125/275 viên sống, nhiệt độ bề mặt viên sống tăng đến nhiệt độ viên ẩm, hàm lượng nước liền bắt đầu khí hóa, tốc độ khô nhanh đạt giá trị lớn nhất, xem điểm B hình 5-2, viên sống liền vào giai đoạn sấy khô tốc độ b Giai đoạn khô hành tốc độ (BC): - Là tình hình nhiệt độ, tốc độ dòng và hàm lượng ẩm giới chất sấy khô không đổi, hàm lượng nước bề mặt viên sống bốc lên tốc độ Khi nhiệt độ định, hàm lượng nước ít, áp suất bốc thấp Hàm lượng ẩm CH bão hòa không khí bề mặt viên sống là theo tăng cao nhiệt độ mà tăng lên (ví dụ: 42oC, hàm lượng ẩm bão hòa là 0,05kg/kg; 53 oC, hàm lượng ẩm bão hòa là 0.1kg/kg), cho nên giai đoạn khô tốc độ đều, tốc độ sấy khô định nhiệt độ, tốc độ dòng và hàm lượng ẩm giới chất sấy khô, không liên quan đến kích cỡ với độ ẩm ban đầu viên sống c Giai đoạn giảm tốc thứ (CD): - Lượng nước viên sống sau đạt đến điểm giới hạn C, thì vào giai đoạn giảm tốc, lúc này tốc độ khuếch tán bên nhỏ tốc độ khí hóa bề mặt, tức là sau hàm lượng nước bề mặt bốc lên, hàm lượng nước bên không kịp thời khuếch tán đến bề mặt, phần bề mặt viên sống xuất khô vỏ ngoài Bời vì giai đoạn khô tốc độ đều, sau hàm lượng nước bề mặt viên sống bốc lên, độ thang độ ẩm ngoài tương đối lớn, vì lộ rõ “hiện tượng dẫn ẩm”, hàm lượng nước nhanh chóng khuếch tán men theo mao mạch từ ngoài, khiến cho bề mặt trì ẩm ướt, mao mạch co lại theo giảm thiểu lượng nước, cản trở nước di chuyển mao mạch tăng lên, sau loại bỏ nước mao mạch liên thông chỗ nào đó (nước mao mạch tổ ong), chỗ tiếp xúc sót lại vòng nước độc lập không nối liền với Nước mao mạch chỗ tiếp xúc này kết hợp với hạt quặng tương đối chặt chẽ Đồng thời độ thang độ ẩm giảm bớt, khiến cho giảm bớt “hiện tượng dẫn ẩm” Vì vậy, tốc độ nước khuếch tán men theo mao mạch giảm dần đi, hàm lượng nước không thể bù vào bề mặt đã bốc lên, cho dù cục bề mặt xuất vỏ khô vỏ ngoài, tốc độ sấy khô giảm xuống Nhiệt độ vỏ ngoài đã sấy khô tăng cao, tính dẫn nhiệt quặng vê viên kém, bề mặt quặng và bên liền sinh chênh nhiệt, vì lại xuất “hiện tượng nhiệt dẫn ẩm”, đây là khả thúc đẩy hàm lượng nước khuếch tán men theo phương hướng dòng nhiệt, đó khiến cho tốc độ sấy khô không ngừng giảm xuống d Giai đoạn giảm tốc thứ hai (DE): - Khi tốc độ sấy khô giảm đến điểm D, vỏ ngoài khô bề mặt viên sống hoàn toàn hình thanh, nhiệt độ toàn bề mặt tăng cao, nhiệt lương truyền dẫn vào bên quặng vê viên, điểm giáp giới bên với vỏ ngoài khô đạt đến nhiệt độ khí hóa, nước bốc lên trên mặt giáp giới này, nước thông qua khuếch tan đến bề mặt viên sống, lại bị giới chất mang - Bởi vì nước hấp thụ, nước màng mỏng kết hợp với bề mặt hạt quặng càng chặt chẽ, không thể tự di chuyển, có thể biến thành nước có thể tách rời bề mặt Theo giảm bớt hàm lượng nước viên sống, tốc độ sấy khô Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 126/275 không ngừng giảm xuống, đạt cân độ ẩm điểm E, tốc độ sấy khô với không, quá trình sấy khô dừng - Giai đoạn giảm tốc thứ hai, tốc độ sấy khô định tốc độ khuếch tán nước, đó, tính chất vật lý và hóa học viên sống cấu thành định tốc độ sấy khô, kích thước viên sống, hàm lượng nước, số lượng mao mạch và tình trạng phân bố, to nhỏ đường kính mao mạch, mức độ trơn bóng vách ống và tính ưa nước nguyên liệu, chất phụ gia ảnh hưởng đến tốc độ sấy khô giai đoạn này - Giai đoạn giảm tốc, hình trạng đồ thị tốc độ sấy khô, nhìn tính chất vật liệu và mức độ khó dễ khuếch tán lượng nước mà xác định Đồ thị giai đoạn giảm tốc độ hình 5-2, giai đoạn trước (CD) là đường thẳng, giai đoạn sau (DE) là đường cong, có lúc có thể thu hai đoạn cong khác - Do tính phức tạp đồ thị tốc độ sấy khô giai đoạn giảm tốc độ, tính toán thông thường giản lược phương pháp xử lý, tức là cho liên kết đường thẳng điểm C và điểm E (nét đứt hình 5-2), dùng để thay đồ thị sấy khô giai đoạn giảm tốc độ Căn này giống tính toán, là giả định giai đoạn giảm tốc độ, hàm lượng ẩm tốc độ sấy khô và viên sống thành tỉ lệ thuận với nhau, tức là: dw Gc dC =− − K c (C − CE ) (5.1) Fdτ Fdτ - Trong công thức: • Gc – chất lượng quặng khô, kg; • Kc – hệ số tỉ lệ, kg/m3.h; • C – hàm lượng ẩm viên sống , kg (nước)/quặng khô); • CE – cân hàm lượng ẩm quặng, kg (nước)/kg(quặng khô) HÀNH VI CỦA VIÊN SỐNG TRONG QUÁ TRÌNH SẤY KHÔ 5.2.1 Sự thay đổi cường độ viên sống quá trình sấy khô - Viên sống chủ yếu dựa vào tác dụng nước mao dẫn, khiến cho các hạt dính kết vào mà có cường độ định Theo quá trình sấy khô, nước mao mạch giảm bớt, mao mạch co lại, lực mao dẫn tăng lên, lực kết dính các hạt tăng cường, vì cường độ quặng nâng cao Sau loại bỏ đại đa số nước mao dẫn, chỗ tiếp xúc các hạt sót lại vòng nước nối liền độc lập với nhau, tức là nước mao dẫn trạng thái tiếp xúc, lúc này lực kết dính lớn nhất, quặng xuất cường độ cao (xem hình 5-3) Độ ẩm giảm bớt thêm bước nữa, nước mao dẫn đi, vì lực dính kết mao dẫn, cường độ quặng hạ xuống, thời gian nước kết hợp yếu đi, các hạt dính kết nhau, tác dụng lực phân tử, đã tăng lực kết dính các hạt, cường độ quặng lại nâng cao Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 127/275 001 001 Độ bền nén đơn viên x 9,8 001 001 001 1/2% FeSO4.7H2O 001 000 1/2% Bentonit 000 Không chất kết dính 000 000 10 Lượng nước, % (đồng hồ đo độ ẩm liệu) Hình 5-3: Mối quan hệ độ bền nén và lượng nước sấy khô viên sống quặng manhetit tự nhiên - Cường độ sau sấy khô viên sống là theo cỡ hạt và cấu thành vật chất cấu thành viên sống khác mà có điểm khác nhau, tinh quặng nghiền nhỏ các hạt chứa thể dẻo chế thành quặng vê viên, sau độ ẩm các hạt thể dẻo bốc lên, độ ẩm sinh bên ngoài viên sống kém, dẫn đến “hiện tượng dẫn ẩm”, tức là độ ẩm khuếch tác từ bên viên sống ngoài bề mặt (chỗ độ ẩm cao), và tốc độ khuếch tán độ ẩm lớn ít là với tốc độ khí hóa bề mặt viên sống, cho nên bề mặt viên sống trì ẩm ướt, áp nước bề mặt với áp nước trên mặt lỏng khiết, lúc này, tốc độ sấy khô là khống chế khí hóa bề mặt, tính toán tốc độ sấy khô theo công thức đây: dw a = (t − t bề mặt ) = K P (PH − Pη ) Fdτ rbề mặt giới chất (5 − 4) - Trong công thức: • 𝑑𝑤 𝐹𝑑𝜏 Là tốc độ sấy khô , kg/m2.h.C; • a – hệ số truyền nhiệt giới chất sấy khô và bề mặt quặng vê viên, kJ/m.h.C; • rbề mặt –nhiệt độ độ ẩm trên bề mặt viên sống là ẩn nhiệt khí hóa tbềmặt, kJ/kg; • tgiới chất – nhiệt độ giới chất sấy khô , oC; • tbề mặt – nhiệt độ trên bề mặt viên sống (nhiệt độ khí hóa), oC; • KP – hệ số khí hóa (lấy chênh lệch áp suất riêng làm lực thúc đẩy, hệ số truyền chất từ bề mặt viên sống khuếch tán xuyên qua ranh giới lớp), vào nguyên lý tương tự, cân dòng khí lưu động bề mặt vật thể, hệ số khí Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 128/275 hóa là kp = 0.745(upg)0.8, vuông góc bề mặt vật thể, Kp tăng khoảng lần; • W – tốc độ dòng chảy giới chất, m/s; • pR – mật độ không khí, kg/m3; • PH – áp lực nước nước bề mặt viên sống, Pa; • Pg – áp suất riêng nước nước giới chất sấy khô , Pa dw = K x (Ch − Cη ) (5 − 5) Fdτ ▪ Trong công thức: Kx – hệ số khí hóa (lấy chênh lệch áp suất riêng làm lực thúc đẩy, hệ số truyền chất từ bề mặt viên sống khuếch tán xuyên qua ranh giới lớp) Kx = 4.35a; ▪ Cbề mặt – nhiệt độ t, hàm lượng ẩm bão hòa không khí bề mặt viên sống, kg/kg; ▪ Cgiới chất – hàm lượng ẩm giới chất sấy khô , kg/kg - Hệ số a truyền nhiệt công thức, định phương hướng lưu động giới chất và tốc độ, là hàm số có liên quan với tốc độ giới chất, tốc độ chảy nhanh, trao đổi nhiệt tốt, giá trị a lớn, áp nước HH bể mặt viên sống tăng cao theo nhiệt độ bề mặt viên sống mà tăng lên, áp suất riêng P nước bốc giới chất sấy khô là theo độ phân tán giới chất lớn, lén vào các hạt nhỏ, hình thành mao mạch có đường kính nhỏ mà phân bố đồng , cho nên sau độ ẩm khô, thể tích quặng co lại, tiếp xúc các hạt chặt chẽ, lực ma sát tăng lên, khiến cho kết cấu viên quặng chặt chẽ Nhưng tinh quặng không cho chất kết dính nào, đặc biệt là quặng cỡ hạt thô, sau sấy khô lực kết dính mao dẫn, cường độ viên gần 5.2.2 Nguyên nhân phát sinh nứt vỡ quá trình sấy khô viên sống - Tiến hành theo quá trình sấy khô, ngoài viên sống sinh chênh lệch độ ẩm, từ đó dẫn đến co ngót ngoài không đồng Độ ẩm bề mặt nhỏ, co ngót lớn, độ ẩm trung tâm lớn, co ngót nhỏ Do co ngót ngoài không đồng đều, khiến cho sinh ứng lực, tức là bể mặt co ngót lớn co ngót bình quân, bề mặt bị kéo, phương hướng bị kéo 45o chịu cắt, mà co ngót trung tâm nhỏ co ngót bình quân mà chịu nén Nếu co ngót không vượt quá hạn độ định, viên sống sinh mao mạch hình nón, có thể tăng tốc độ độ ẩm từ trung tâm chuyển đến bề mặt, từ đó tăng tốc độ khô, đồng thời khiến cho các hạt viên sống chặt đặc, tăng cường độ Nhưng co ngót không đồng quá lớn, mặt ngoài viên quặng nhận ứng lực kéo ứng lực cắt vượt quá cực hạn kháng kéo, cường độ chống cắt lớp ngoài viên quặng, viên sống sinh vết nứt, cường độ quặng bị ảnh hưởng - Một hình thức phá vỡ kết cấu khác viên sống quá trình sấy khô là nổ bung Nổ bung thông thường phát sinh giai đoạn hạ tốc độ sấy khô Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 129/275 Khi quá trình sấy khô viên sống từ khống chế khí hóa bề mặt chuyển là khống chế khuếch tán bên trong, mặt độ ẩm bốc đẩy vào viên quặng, lúc này sấy khô viên sống là độ ẩm khí hóa bên viên quặng, nước thông qua mao mạch lớp ngoài khô viên quặng sống khuếch tán đến bề mặt, sau đó vào giới chất khô Nếu cấp nhiệt quá nhiều, nước sinh quặng nhiều, nước không thể kịp thời khuếch tán đến bề mặt viên sống, thì khiến cho áp nước viên tăng lên Lúc này áp lực nước vượt quá bán kính và cường độ chịu kéo hướng cắt lớp bề mặt khô, viên sinh nổ bung Mặt bốc càng gần tâm viên, trở lực nước khuếch tán ngoài càng lớn, áp quá dư càng nhiều, tính khả viên sinh nổ bung càng lớn, phá vỡ kết cấu viên càng nghiêm trọng 5.2.3 Cách thức nâng cao nhiệt độ nứt vỡ viên sống - Để làm cho viên sống không bị nứt vỡ quá trình sấy khô, thường có thể áp dụng nhiệt độ sấy khô và tốc độ dòng giới chất tương đối thấp, hạ thấp tốc độ khô Nhưng tốc độ khô thấp, thời gian sấy khô kéo dài, dẫn đến diện tích thiết bị sấy khô tăng lớn, kết là đầu tư cao, tỉ lệ thiết bị sản xuất thấp Trước mắt đơn vị thiết kế và nhà sản xuất quặng vê viên thường áp dụng biện pháp cường hóa quá trình sấy khô, nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ, bảo đảm kết cấu viên sống không vỡ, có thể nâng cao tốc độ sấy khô Thông thường cách thức nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ sau: • Cho thêm chất kết dính, bentonite, vôi tôi và số chất kết dính hữu có thể nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ với mức độ khác Nhưng trước mắt và ngoài nước sử dụng rộng rãi nhất, hiệu tốt là bentonite Ví dụ: tinh quặng siderite nạp thêm 1,5% bentonite Giáp Sơn, nhiệt độ viên sống nứt vỡ từ 260oC đên 450 oC, quặng vê viên lò đứng Hàng Cương, Bình Sơn cho thêm 1,5% bentonite thay 6% vôi tôi, nhiệt độ nứt vỡ trạng thái tĩnh viên sống từ 670oC nâng cao đến 860oC Do đó có thể biết bentonite nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ có hiệu rõ ràng Nguyên nhân chính bentonite có thể nâng cao nhiệt độ viên sống nứt vỡ là: Thứ nhất, viên sống cho thêm bentonite, tốc độ bốc độ ẩm tương đối chậm, vì lớp tinh thể bentonite chứa lượng lớn nước kết hợp phân tử, loại nước này lại có tính dính tương đối lớn và áp bốc thấp, tốc độ khí hóa bền mặt thấp, mà sau nước bề mặt viên sống bốc hơi, lượng nước bên có thể thông qua mao mạch khuếch tán đến lớp tinh thể bentonite lớp bề mặt viên sống, vì hình thành vỏ ngoài khô viên sống tương đối chậm, lượng lớn nước mao mạch bốc lên bề mặt, không dễ tạo lên áp nước quá dư thừa bên trong, thứ hai, nó có thể hình thành vỏ ngoài khô với cường độ tương đối tốt, vỏ ngoài khô loại này có thể chịu va đập áp lực bên tương đối lớn mà không nứt vỡ Ngoài điều này ra, khô bentonite co lại, khiến cho vỏ khô ngoài hình thành nhiều lỗ nhỏ phân bố đồng đều, có lợi cho nước khuếch tán đến bề mặt, giảm thiểu áp nước dư thừa bên viên quặng, cho nên bentonite có thể nâng cao nhiệt độ nứt vỡ quặng vê viên có hiệu Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 130/275 • Từng bước nâng cao nhiệt độ và tốc độ dòng khí giới chất sấy khô , viên sống đầu tiên tiến hành sấy khô nhiệt độ thấp thấp vỡ nứt, theo giảm bớt không ngừng độ ẩm, nhiệt độ vỡ nứt viên sống nâng cao tương đương, vì có khả quá trình sấy khô, nâng cao nhiệt độ và tốc độ dòng giới chất sấy khô, để tăng quá trình sấy khô • Sử dụng công nghệ sấy khô kết hợp với gió thổi và hút gió, hút gió khô máy nung dạng băng tải và máy ghi xích, quặng vê viên tầng thường nước ngưng nguội sinh lớp quá ẩm, chí tầng quặng sụt lún Sử dụng kết hợp thổi gió và hút gió tiến hành sấy khô, tức là thổi gió sấy khô trước, khiến cho lớp quặng gia nhiệt đến nhiệt độ điểm sương trở lên, có thể tránh hút gió xuống độ ẩm ngưng đọng nguội xuất tầng quá ẩm, đồng thời thổi gió lên trên, lớp quặng phần độ ẩm, vì có thể nâng cao nhiệt độ nứt vỡ lớp quặng Nhân tố ảnh hưởng đến sấy khô viên sống - Nhân tố chủ yếu ảnh hưởng tới quá trình sấy khô là nhiệt độ và tốc độ dòng giới chất sấy khô Nhiệt độ giới chất sấy khô ảnh hưởng quá trình sấy khô lớn nhất, vì tốc độ nước khí hóa tỉ lệ thuận với lượng truyền nhiệt, quan hệ nó là: dQ dτ =λ dW (5 − 5) dτ - Trong công thức: • dQ – lượng nhiệt truyền cho bề mặt quặng, kJ; • dW – lượng nước khí hóa, kg 35 30 Thời gian sấy , 5.2.4 E=1 25 20 15 10 0 50 100 150 200 250 300 350 Nhiệt độ giới chất sấy oC 400 Hình 5-4: Sự ảnh hưởng nhiệt độ giới chất sấy thời gian sấy Tốc độ dòng khí sấy là 0,18m/s Cỡ viên à 10-12mm Độ dầy lớp liệu là 6cm - Chênh lệch nhiệt giới chất sấy khô và viên sống càng lớn, thì thời gian sấy Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 131/275 khô càng ngắn Để tăng tốc độ sấy khô, luôn mong muốn nhiệt độ giới chất sấy khô phải cao chút Trong điều kiện tốc độ dòng khí sấy khô định, ảnh hưởng nhiệt độ giới chất sấy khô xem hình 5-4 [trong đó độ sấy khô E =(Lượng nước ban đầu – lượng nước cuối cùng)/lượng nước ban đầu] Nhìn từ hình vẽ, theo tăng cao nhiệt độ giới chất, thời gian sấy khô có thể rút ngắn lại Nhưng, quan hệ nhiệt độ giới chất và tốc độ sấy khô không tuyến tính, trước 200oC, theo tăng cao nhiệt độ giới chất, tốc độ sấy khô nhanh chóng tăng lên, khoảng 200oC, theo tăng cao nhiệt độ giới chất, tăng lớn tốc độ sấy khô thì ngày càng chậm Bởi vì tốc độ sấy khô viên sống là bị ảnh hưởng hai nhân tố như: độ ẩm bốc và khuếch tán nội viên quặng 28 Thời gian sấy , 24 20 16 12 000 000 001 001 001 001 002 Tốc độ dòng giới chất sấy m/s Hình 5-5: Mối quan hệ tốc độ giới chất sấy với thời gian sấy Chú ý liệu cao =200mm; Tkhí=250oC - Tốc độ dòng giới chất ảnh hưởng tốc độ sấy khô, xem hình 5-5 Khi nhiệt độ giới chất định, theo tăng lên tốc độ dòng giới chất sấy khô, nhiệt lượng cung ứng đơn vị thời gian tăng lên, thời gian sấy khô liền rút ngắn lại Đồng thời tốc độ dòng giới chất lớn, có thể bảo đảm áp nước bề mặt quặng và chia áp nước giới chất có giá trị chênh lệch định Nhưng, tốc độ gió quá lớn có thể dẫn đến nứt vỡ quặng vê viên Khi nhiệt độ giới chất tương đối cao, tốc độ dòng khí phải thấp, ngược lại Thông thường xử lý viên sống “nhạy cảm nhiệt”, là sử dụng tốc độ dòng khí lớn, giới chất sấy khô nhiệt độ gió thấp Nhiệt độ giới chất và tốc độ dòng khí thích hợp cần phải thông qua thực nghiệm để xác định b Sự ảnh hưởng tính chất viên sống quá trình sấy khô - Hạt nguyên liệu cấu thành viên sống càng mịn, viên sống càng chặt chẽ, thì “nhiệt độ nứt vỡ” viên sống càng thấp Vì nguyên liệu mịn hạt cấu thành Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 132/275 viên quặng, lỗ mao mạch nội nó nhỏ, độ ẩm di chuyển chậm, dễ hình thành vỏ khô, lực cản khuếch tán nước bên lớn, đó, loại quặng này phải tiến hành sấy khô điều kiện nhiệt độ tương đối thấp Nhưng, nguyên liệu mịn cấu thành viên sống, sau sấy khô, cường độ viên quặng tốt so với nguyên liệu hạt to Trong quá trình sản xuất quặng vê viên, cường độ sấy khô là quan trọng Vì vậy, thường dùng nguyên liệu hạt mịn để tạo quặng vê viên, thông qua cho thêm chất kết dính để nâng cao nhiệt độ nứt vỡ viên sống - Độ ẩm viên sống ban đầu càng cao, thời gian sấy khô càng dài Vì độ ẩm viên sống tăng lên, dễ dẫn dến nổ tung Do đó đã hạn chế sấy khô nhiệt độ giới chất và tốc độ dòng khí tương đối cao Bảng 5-1; Quan hệ hàm lượng nước viên sống và nhiệt độ nứt vỡ Hàm lượng ẩm (%) Nhiệt độ nứt vỡ (oC) 7,7 425÷450 6,2 475÷500 1,63 750÷800 1300÷1350 trở lên - Đường kính viên sống tăng lên sấy khô mang đến bất lợi, vì bề mặt riêng bốc viên lớn nhỏ, và khoảng cách khuếch tán nước nhân viên dài Sự ảnh hưởng độ cao lớp quặng quá trình sấy khô 100 80 Thời gian sấy , 5.2.5 60 40 20 0 100 200 300 400 500 600 Độ dầy lớp quặng, mm Hình 5-6: Sự ảnh hưởng độ cao lớp quặng thời gian sấy khô - Khi hút gió sấy khô viên sống, mức độ ngưng tụ nước viên sống lớp định cao độ lớp quặng Lớp quặng càng cao ngưng tụ nước càng nghiêm trọng, từ đó đã hạ thấp nhiệt độ nứt vỡ tầng Ví dụ, độ cao lớp quặng là 100mm, tốc độ dòng khí giới chất sấy khô là 0.75m/s, nhiệt độ giới Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 133/275 chất là 350÷400oC Viên sống không nứt vỡ Nhưng cao độ lớp quặng tăng đến 300mm, tốc độ dòng giới chất sấy khô là 0.75m/s, 250oC viên sống liền bắt đầu nứt vỡ - Ngoài ra, chế độ sấy khô giống nhau, theo tăng cao nhiệt độ lớp quặng, tốc độ sấy khô hạ xuống Ví dụ, điều kiện sấy khô nhiệt độ giới chất là 250oC và tốc độ dòng khí là 0.75m/s, lớp quặng là 100mm, thời gian sấy khô không đến 10 phút Và lớp quặng là 500mm, thời gian sấy khô thì cần 88 phút xem hình 5-6 Từ hình cho biết, có cao độ lớp quặng không vượt quá 300mm, có thể bảo đảm viên sống có tốc độ sấy khô vừa ý Nhưng lớp quặng quá thấp không có lợi cho lợi dụng nhiệt 5.2.6 Sự ảnh hưởng chất kết dính quá trình sấy khô a Bentonite: - Trong quá trình sản xuất quặng sắt vê viên Bentonite là loại chất dính kết ứng dụng rộng rãi Tác dụng lớn nó là nâng cao cường độ quặng khô và nhiệt độ nứt vỡ, vì đã cường hóa quá trình sấy khô Từ hình – và hình – có thể thấy, cường độ kháng nén sấy khô và nhiệt độ nứt vỡ viên sống nâng cao, theo tăng lên lượng bentonite Đồng thời, tác dụng này theo hàm lượng sét cao lanh và Ion dương hấp thụ khác mà có khác biệt Hàm lượng đá cao lanh cao thì hiệu tốt Đồng thời với hàm lượng đá cao lanh, bentonite loại natri tốt bentonite loại canxi, xem hình – Đây là điện vị bentonite loại natri cao loại canxi, mà có trạng thái tinh thể phiến nhỏ phân tán nước Tinh thể phiến cao lanh loại natri phân tán sấy khô và độ ẩm sót lại tập chung trên điểm tiếp xúc các hạt quặng, xem hình – 10a Trong quá trình độ ẩm bốc cuối cùng, tập chung thể keo sấy khô đây và hình thành cầu liên kết đất sét dính trạng thái rắn, làm cho cường độ sấy khô nâng cao Và tinh thể phiến cao lanh loại canxi ngưng tụ thành tập chung thành thể hỗn hợp, thể hỗn hợp này lại ngưng tụ với các hạt Ion chứa ôxy Khi sấy khô quặng, cao lanh loại canxi phân tán và độ ẩm sót lại tập chung chỗ điểm tiếp xúc các hạt Xem hình – 10a, trạng thái sấy khô nó dính kết các hạt, khiến cho cường độ sấy khô nâng cao Nhưng không cao lanh loại natri hiệu tốt Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 134/275 50 Nhiệt độ nứt vỡ, oC Độ bền viên nén đơn, N 40 30 20 10 000 000 001 001 001 001 002 Lượng bentonit cho thêm, % Hình 5-7: Sự ảnh hưởng bentonit với cường độ khô Nhiệt độ nứt vỡ viên sống, oC 700 600 Bentonit 500 400 Vôi tôi 300 200 100 000 000 001 001 001 Lượng cho thêm, % 001 002 Hình 5-8: Sự ảnh hưởng lượng chất kết dính nhiệt độ viên sống nứt vỡ b Peridur: - Peridur là loại chất dính kết hữu loại mới, hiệu nó việc nâng cao cường độ sấy khô tốt bentonite, xem hình – 11, chế tác dụng nó tương tự bentonite, polldo là vật chất tính tán nước, nó điểm các hạt viên sống hình thành dung dịch có tính dính liên tục, sau sấy khô trở thành cầu liên kết pha rắn liên tục, tiện cho nâng cao cường độ sấy khô Do tính liên tục này, khiến cho lượng ít pollido có thể phát huy tác dụng đầy đủ Sổ tay kỹ thuật luyện gang Độ bền nén viên khô, N/cm2 120 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 135/275 Lượng nước tinh quặng 10,9% 100 Cao lanh natri 80 60 Cao lanh canxi 40 20 000 000 001 001 001 001 Hàm lượng đá cao lanh, % Hình 5-9: Sự ảnh hưởng các loại cao lanh khác cường độ viên khô Nước tiếp điểm và cao lanh natri phân tán Hạt tinh thể rắn Hạt tinh thể rắn Hạt tinh thể rắn Không khí Không khí Hạt tinh thể rắn Nước tiếp điểm và cao lanh canxi thể tụ hợp Hình 5-10: Hành vi tinh thể phiến cao lanh sấy viên sống a- Giản độ tập hợp tinh thể phiến cao lanh natri nước tiếp điểm; b- Giản đồ cao lanh caxi ngưng kết vào thể tụ hợp c Vôi tôi - Vôi tôi làm chất kết dính có thể nâng cao cường độ quặng khô (xem hình - 12) và nhiệt độ nứt vỡ viên sống, hiệu nó không bentonite Bề mặt riêng vôi tôi lớn, khiến cho tiếp xúc các hạt viên sống chặt chẽ, vì sau sấy khô lực ma sát bên quặng vê viên tăng lên, cường độ quặng khô nâng cao Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 136/275 Độ bền nén, N/cm2 12 10 Pellido Bentonit Lượng nước tinh quặng 10,9% 000 000 001 001 Chất cho thêm, % Hình 5-11: Sự ảnh hưởng chất kết dính cường độ viên khô Độ bền nén viên đơn khô, N 100 90 III 80 70 II 60 I 50 40 30 20 10 0 Ca(OH)2 , % Hình 5-12: Sự ảnh hưởng vôi tôi độ bền nén đơn viên khô Bề mặt riêng quặng ( cm2/g): I-740; II-1120; III-1720 KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ VIÊN SỐNG NỨT VỠ - Nhiệt độ viên sống nứt vỡ càng cao, cho phép nhiệt độ sấy khô càng cao, tốc độ sấy khô tương ứng càng nhanh, sản lượng quặng vê viên càng cao Nhưng các xưởng vê viên khác dùng công nghệ nung vê viên tồn khác nhau, yêu cầu nhiệt độ nứt vỡ quặng vê viên song không giống Từ Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 137/275 bảng -2 có thể thấy, khác nhiệt độ sàn sấy khô xưởng vê viên lò đứng Trung Quốc tương đối lớn, đại đa số nhiệt độ sàn sấy khô xưởng vê viên là 450÷550oC Bảng 5-2: Nhiệt độ tầng sấy khô xưởng vê viên lò đứng Trung Quốc (oC) Hàng An Nga Tuyên Tân Trường Nam Châu Dương Khẩu Hóa Tây Dã Kinh 1999 1÷12 534 400 612 372 385 345 511 2000 1÷19 551 475 610 338 358 400 540 Năm Đường Tần Mã Yên Sơn Cương Sơn 390 476 532 455 460 631 - Nhiệt độ nứt vơ viên sống định tính chất nguyên liệu, chủng loại chất, số lượng chất cho thêm và tham số công nghệ tạo quặng Nhưng phương pháp đo lường khác để đo lường nhiệt độ viên sống nứt vỡ có khác biệt tương đối lớn, điều kiện đo lường phải cố gắng có thể mô điều kiện sản xuất, động thái tốc độ dòng không khí định tiến hành đo lường Vì vậy, sở nghiên cứu quặng vê viên thiêu kết đại học Trung Nam đề xuất phương pháp đo lường tiêu chuẩn sau: • Đo lường nhiệt độ viên sống nứt vỡ áp dụng phương pháp giới chất trạng thái động: Ở vỏ ngoài là tiến hành lò đứng Ф650 x 970 mm, bụng lò đứng là ống thép không gỉ Ф65 x 1200mm, đường ống có lắp bi sứ 15mm, lớp bi sứ cao 950mm, viên sống dùng để sấy khô đặt thùng sấy khô ống thép không gỉ Ф40x180, cho thùng sấy khô đặt vào phần trên bụng lò với nhiệt độ không đổi Dùng áp gió là 14700 Kpa, lưu lượng quạt gió thổi là 1,05m3/min thổi không khí có nhiệt vào phòng, không khí thông qua bụng lò và phát sinh trao đổi nhiệt với bi sứ, gia nhiệt đến nhiệt độ xác định dự tính không đổi - Thao tác cụ thể là: Lấy 50 viên sống Ф10÷15mm cho vào thùng ống thép không gỉ, dòng khí nhiệt với tốc độ định (1,0÷1,5m/s) xuyên qua tầng viên sống, viên sống dừng phút bên bụng lò, sau đó lấy ra, lấy 4% viên sống có thể chịu nhiệt độ cao làm nhiệt độ nứt vỡ, làm lại lần cho lần cấp định nhiệt độ Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 138/275 CÔNG ĐOẠN NUNG KẾT QUẶNG VIÊN KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH NUNG KẾT VIÊN - Cường độ quặng viên sống thấp, tính ổn định nhiệt kém, vì quặng viên sống phải qua nung kết nhiệt độ cao, làm cho chúng đáp ứng đầy đủ độ bền học và tính ổn định nhiệt, đồng thời thu dạng quặng và tổ chức tế vi lý tưởng, để đáp ứng yêu cầu vận chuyển và luyện kim lò cao - Nung kết quặng viên sống là công đoạn phức tạp quá trình sản xuất nó, nhiều phản ứng vật lí hoá học, hoàn thành giai đoạn này, tính luyện kim quặng vê viên, cường độ, độ lỗ khí, tính hoàn nguyên có ảnh hưởng lớn 1600 1400 Nhiệt độ oC 1200 1000 800 600 400 200 II I III VI V 0 10 15 20 25 30 35 Thời gian, Hình 6-1: Quá trình nung quặng vê viên I- Vùng làm khô; II- Vùng dự nhiệt; III- Vùng nung; IV-Vùng bình nhiệt; VVùng làm nguội - Thiết bị nung kết quặng viên có loại là lò đứng, máy nung kiểu băng và lò quay - máy ghi xích Dùng loại thiết bị nào, quá trình nung quặng viên phải bao gồm giai đoạn làm khô, dự nhiệt, nung, bình nhiệt và làm nguội, xem hình 61 Đối với nguyên liệu khác nhau, thiết bị nung khác nhau, mức nhiệt độ, thời gian kéo dài và mối trường không khí giai đoạn không giống - Nhiệt độ giai đoạn làm khô thường là 200÷400oC, phản ứng chủ yếu đây là chưng nước quặng vê viên sống, phần nước kết tinh vật liệu có thể loại bỏ - Mức nhiệt độ giai đoạn dự nhiệt là 900÷1000oC Trong quá trình làm khô lượng nhỏ nước chưa loại bỏ, lại tiếp tục loại bỏ đây Phản ứng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 139/275 chủ yếu giai đoạn này là quặng manhetit ôxy hoá thành quặng hematit, phân giải khoáng chất carbonate, phân giải sulfide và ôxy hóa, cùng với số phản ứng pha rắn - Nhiệt độ giai đoạn nung thường là 1200÷1300oC Phản ứng chưa hoàn thành giai đoạn dự nhiệt các phản ứng phân giải, ôxy hoá, khử lưu huỳnh, pha rắn tiếp tục tiến hành giai đoạn này Phản ứng chủ yếu đây có kết tinh và tái kết tinh sắt ôxit, hạt tinh thể lớn, phản ứng pha rắn cùng với xảy nóng chảy kết hợp hoá học có điểm nóng chảy thấp, hình thành phần pha lỏng, thể tích quặng vê viên co lại và kết cấu chặt chẽ hoá - Mức nhiệt độ giai đoạn điều nhiệt phải thấp nhiệt độ nung Giai đoạn này trì thời gian định, mục đích chủ yếu là làm cho phần kết tinh bên quặng vê viên lớn lên, chí làm cho nó phát triển hoàn chỉnh, cấu trúc quặng hóa, loại bỏ phần ứng lực bên - Giai đoạn làm nguội để nhiệt độ quặng vê viên trên 1000 oC xuống nhiệt độ mà băng tải vận chuyển có thể chịu đựng được, thì môi trường làm nguội là không khí, xu hướng ôxy hoá nó tương đối cao Nếu bên quặng vê viên có quặng manhetit chưa bị ôxy hoá, đây có thể đạt ôxy hoá hoàn toàn ÔXY HOÁ MANHETIT VÀ KHỬ S TRONG NUNG KẾT QUẶNG VIÊN 6.2.1 Ý nghĩa ôxy hoá quặng manhetit nung kết quặng viên - Tinh quặng manhetite là nguyên liệu chủ yếu sản xuất quặng vê viên, quá trình nung, yêu cầu quặng manhetit ôxy hoá hoàn toàn thành quặng hematit, cố kết này có ý nghĩa quan trọng quặng vê viên • Thay đổi kết cấu quặng manhetit ôxy hoá thành quặng hematit Tinh thể quặng manhetit là hệ đẳng trục, mà quặng hematit là hệ lục giác, thay đổi mạng lưới tinh thể và sinh nguyên tử bề mặt tinh thể quá trình ôxy hoá có khả di chuyển tương đối cao, có lợi cho hạt bên cạnh hình thành chốt tinh thể • Ô xy hóa quặng quặng manhetit thành quặng quặng hematit là phản ứng toả nhiệt Nhiệt nó toả dường tương đương với nửa tổng hao nhiệt nung quặng viên Cho nên đảm bảo quặng manhetit quá trình nung ôxy hoá hoàn toàn, có thể tiết kiệm lượng hao hụt • Quặng manhetit ôxy hoá không hoàn toàn, làm cho vê viên sinh đường nứt đồng tâm Lõi quặng vê viên có quặng manhetit dư thừa, cho vào vòng nung nhiệt độ cao, càng không có lợi cho việc ôxy hoá quặng manhetit Trong tình này quặng manhetit phản ứng với đá vỉa SiO2, sinh kết hợp hoá học điểm nóng chảy thấp, bên vê viên xuất tàn dư chất lỏng Khi làm nguội nó co lại, làm cho bên quặng vê viên xuất đường nứt đồng tâm, đây không ảnh hưởng cường độ quặng vê viên mà còn làm hỏng tính hoàn nguyên nó Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.2.2 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 140/275 Cơ lý ôxy hoá quặng manhetit >200 4Fe3 O4 + O2 → C 6γ − Fe2 O3 (6.1) - Ôxy hoá quặng manhetit 200oC, khoảng 1000 oC thì kết thúc, quá trình ôxy hoá chia làm hai giai đoạn tiến hành - Giai đoạn ôxy hoá thứ nhất: >400 0C γ − Fe2 O3 → α − Fe2 O3 (6.2) • Ở giai đoạn này, quá trình hoá học chiếm ưu thế, không xảy chuyển biến loại tinh thể (Fe3O4 và γ-Fe2O3 thuộc hệ lập phương), tức Fe3O4 sinh γ-Fe2O3 (quặng hematit tính từ) Nhưng, γ-Fe2O3 thường không ổn định - Giai đoạn ôxy hoá thứ hai: • Do γ-Fe2O3 không ổn định, nhiệt độ tương đối cao, kết tinh xếp lại, và ion ôxy có thể xuyên qua tầng mặt trực tiếp mở rộng, tiến hành giai đoạn thứ hai quá trình ôxy hoá Giai đoạn này chuyển biến loại tinh thể chiếm ưu thế, từ hệ lập phương chuyển biến thành hệ hình thoi, tức γ-Fe2O3 chuyển thành α- Fe2O3,từ tính theo - Ôxy hoá quặng viên manhetit là từ bề mặt hướng vào Thông thường nhận định phù hợp học thuyết khuếch tán hút bám phản ứng hoá học Đầu tiên là ôxy không khí bị hút bám trên bề mặt hạt quặng manhetit, phản ứng Fe2+→Fe3++e- electron mà ion hoá Do phản ứng bên trên dẫn đến Fe3+ mở rộng, làm cho mạng lưới tinh thể liên tục xếp lại mà chuyển thành thể dung dịch rắn - Quặng manhetit nhân tạo có kết cấu mạng lưới tinh thể không hoàn chỉnh, nên hình thành thể dung dịch rắn nhanh Vì vậy, nhiệt độ thấp thì có thể hình thành γ-Fe2O3 Tính phản ứng nó phải mạnh nhiều so với quặng manhetit tự nhiên Độ ôxy hoá quặng manhetit nhân tạo 400oC gần với độ ôxy hoá quặng manhetit tự nhiên 1000oC, xem hình 6-2 - Vê viên quặng manhetit ôxy hóa hoàn toàn, nung nhiệt độ cao, tốc độ cố kết nhanh Trong đó, quá trình ôxy hoá tốc độ ôxy hoá quặng manhetit tương đối chậm Dưới điều kiện đẳng nhiệt thời gian cần thiết ôxy hoá quặng vê viên tính phi dung chất có thể dùng phương trình phản ứng khuếch tán sau biểu thị: 3 d2 (1 − √1 − w) (1 − √1 − w) t= [ − ] k - Trong công thức: • w- Độ chuyển hoá ôxy hoá, 𝑤 = − • d- Đường kính vê viên, cm • x- Độ sâu dải ôxy hoá, cm (𝑑−𝑥)3 𝑑3 (6 − 3) Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 141/275 • t- Thời gian ôxy hoá, s • k- Hệ số tốc độ ôxy hoá, cm2/s 1000oC 1000oC 100 90 400oC 80 Độ oxy hóa, % 70 60 50 40 Quặng manhetit tự nhiên 30 Quặng manhetit nhân tạo 20 400oC 10 0 10 12 Thời gian oxy hóa, Hình 6-2: Độ oxy hóa quặng manhetit tự nhiên và nhân tạo nung môi trường oxy hóa - Thời gian ôxy hoá hoàn toàn quặng vê viên, W=1 là: t hoàn toàn d2 = 6k (6 − 4) - Giá trị hệ số tốc độ ôxy hoá k và hàm lượng ôxy trung gian có liên quan; trung gian là không khí: K=(1,2  0,2) x10-4cm2/s (6-5) - Nếu là ôxy thuần: Hàm lượng ôxy giới chất nung vê viên là thay đổi, luôn luôn nhỏ hàm lượng ôxy không khí, cho nên giá trị k nhỏ giá trị k công thức (7-5) K=(1,40,1) x10-3cm2/s (6-6) - Thường cho thời kì đầu ôxy hoá, ôxy hoá quặng manhetit tiến hành nhanh, tiếp theo, ôxy hoá lại giảm chậm, nguyên nhân giảm chậm có thể là Fe3O4 là sản phẩm ôxy hoá (Fe2O3) tách ra, độ dày tầng ôxy hoá (Fe2O3) không ngừng tăng lên, mà số lượng tầng phản ứng (Fe3O4) giảm đi, Fe3+ hướng vào khuếch tán khoảng cách, lực kháng lớn lên, tốc độ khuếch tán biến chậm; có thể ôxy khó vào bên hạt quặng manhetit, thời gian cần thiêt ôxy hoá tỉ lệ thuận với bình phương đường kính vê viên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 142/275 100 90 900oC 80 800oC Độ oxy hóa, % 70 700oC 60 50 600oC 40 30 500oC 20 400oC 300oC 10 0 10 12 14 16 Thời gian oxy hóa, Hình 6-3: Đặc tính ô xy hóa quặng viên không dùng chất trợ dung - Ôxy hoá quặng viên manhetit là bề mặt viên, bề mặt đầu tiên ôxy hoá thành hạt kết tinh quặng hematit, mà hình thành kết cấu hai tầng, là vỏ quặng hematit và hạt nhân quặng manhetit, ôxy xuyên qua tầng bề mặt viên khuếch tán vào trong, làm bên ôxy hoá Tốc độ ôxy hoá tăng theo nhiệt độ, tình trạng thời gian ôxy hoá nhau, nhiệt độ tăng cao, độ ôxy hoá tăng theo, xem hình 7-3 biểu thị Nhưng, để đảm bảo vỏ viên có tính thấu khí thích ứng, định phải cẩn thận khống chế tốc độ tăng nhiệt Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh, trước ôxy hoá vê viên chưa kết thúc thì xảy kết tinh lại, vỏ viên sít chặt làm cho tốc độ ôxy hoá nhân giảm xuống Hơn nhiệt độ cao 900oC, quặng manhetit xảy tái kết tinh hình thành pha lỏng, dẫn đến tốc độ ôxy hoá lại giảm bước Vì vậy, phải có nhiệt độ và tốc độ tăng nhiệt tốt làm cho viên ôxy hoá hoàn toàn - Đối với viên vê từ quặng manhetit nhỏ, tăng nhiệt quá nhanh, vỏ ngoài co lại nghiêm trọng, khiến khe bị bít lại, mặt làm tắc nghẽn tầng ôxy hoá bên trong, mặt khác ứng lực co tích luỹ dẫn đến bề mặt viên hình thành đường nứt nhỏ, đường nứt nhỏ này quá trình nung sau khó làm được, vì cố kết là nơi xảy liên kết hạt tinh thể - Trong nung vê viên, có lúc xuất đường nứt đồng tâm, nó là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến cường độ vê viên kém Đường nứt đồng tâm sinh tầng ngoài ôxy hoá và quặng manhetit chưa ôxy hoá, vì ôxy hoá là xảy vỏ ngoài đã ôxy hoá và chưa ôxy hoá quặng manhetit, đồng thời men theo vòng tròn đồng tâm hướng vào hạt nhân tiến triển, nhiệt độ quá cao, vỏ ngoài đặc kín, ôxy khó khuếch tán vào trong, quặng manhetit bên kết tinh lại, pha xỉ nóng chảy co lại tách vỏ ngoài, làm cho hai chất khác hình Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 143/275 thành đường nứt đồng tâm - Một phản ứng toả nhiệt hệ ôxy hoá quặng manhetit, đồng thời tiến hành theo công thức đây: 2Fe3O4 + ½ O2 ↔ 3Fe2O3 –Q (6.7) - Giá trị Q là 260 kj/mol Bổ sung nguồn nhiệt đây hãy xem xét và lợi dụng quá trình dự nhiệt và nung Do sản sinh nhiệt ôxy hoá, làm cho nhiệt độ nhân cao bề mặt, tốc độ ôxy hoá quá nhanh, dẫn đến nhân quá nóng, chí xuất nguy hiểm nóng chảy 6.2.3 Loại bỏ lưu huỳnh quá trình nung quặng viên - Quá trình nung vê viên là tiến hành không khí ôxy hoá mạnh, việc loại bỏ lưu huỳnh có lợi Lưu huỳnh quặng manhetit thường tồn với hình thức quặng pirit (FeS2), quặng pyrrhotile (FeS) FeS2 khoảng 200÷300oC bắt đầu phân giải, áp phân giải 688 oC đạt 98066.5 Pa (1atm) Lưu huỳnh đơn chất phân giải điều kiện nung vê viên nhanh chóng kết hợp với ôxy sinh SO2, phản ứng nó sau: 2FeS2 =FeS +S (6.8) S + O2 = SO2 ↑ (6.9) 2FeS + 7/2 O2 = Fe2O3 + 2SO2 ↑ (6.10) - Do sulphate quá trình nung vê viên không thể phân giải, cho nên loại sulphate tồn hình thức sulphate thường bảo lưu quặng vê viên Nhưng hàm lượng sulphate quặng manhetit ít Vì vậy, quá trình nung vê viên, bình thường có thể loại bỏ lưu huỳnh trên 90% CƠ LÝ QUÁ TRÌNH NUNG KẾT QUẶNG VIÊN - Nung kết quặng viên tức quặng vê viên sống tác dụng nhiệt độ cao, thông qua khuếch tán chất điểm thể rắn, hình thành cầu liên kết và lượng nhỏ pha lỏng dính kết các hạt thể rắn lại với nhau, vì có đầy đủ quá trình độ bền học, gọi là nung kết - Cơ lý nung kết quặng vê viên và quặng thiêu kết không giống Nung kết quặng thiêu kết là tác dụng nhiệt độ cao sinh lượng lớn pha lỏng, quá trình làm nguội, tinh thể tách từ pha lỏng phận các hạt chưa nóng chảy hết dính kết lại với Pha lỏng quặng thiêu kết bình thường 30% ÷ trên 40%, không thì không đầy đủ để trì cường độ định, vì nung kết quặng thiêu kết lại gọi là cố kết pha lỏng Để thu số lượng pha lỏng đầy đủ, yêu cầu nguyên liệu có chứa số lượng SiO2 định - Nung kết quặng vê viên chủ yếu dựa vào dính kết pha rắn, thông qua phản ứng khuếch tán chất điểm thể rắn hình thành cầu liên kết (hoặc gọi là vòng liên kết), chất hoá hợp dung dịch rắn dính kết các hạt lại với Nhưng nguyên liệu vê viên không thể tránh mang vào lượng ít SiO2, yêu Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 144/275 cầu chất lượng quặng vê viên vê viên cần thêm số chất phụ gia, quá trình nung vê viên hình thành phận pha lỏng, phận pha lỏng này tác dụng bổ trợ với cố kết vê viên Vì vậy, cố kết quặng vê viên là thuộc loại rắn-lỏng Nhưng tỉ lệ lượng pha lỏng nó ít, thông thường không vượt quá 5%÷7%, không thì quặng vê viên quá trình nung dính kết với nhau, ảnh hưởng đến tính thấu khí tầng liệu, dẫn đến chất lượng quặng vê viên giảm thấp Vì vậy, từ lý cố kết quặng vê viên cho thấy, hàm lượng SiO2 quặng vê viên càng ít càng tốt, và có lợi giảm thấp lượng xỉ lò cao 6.3.1 Phản ứng khuếch tán pha rắn và lý nó - Cố kết pha rắn là hình thức cố kết hạt bên vê viên nhiệt độ thấp điểm nóng chảy nó dính kết với nhau, làm cho cường độ liên kết các hạt tăng Dính kết pha rắn có hai loại kênh: loại là hạt nhỏ hệ đơn nguyên Fe2O3 - Fe2O3, Fe3O4 - Fe3O4, thông qua khuếch tán dính kết với nhau, kênh khác là phản ứng khuếch tán pha rắn các hạt hệ đa nguyên hình thành chất hóa hợp dính kết, phản ứng hệ nhị nguyên CaO- Fe2O3 sinh 2Cao Fe2O3, phản ứng hệ nhị nguyên CaO- SiO2 sinh 2CaO SiO2 a Phản ứng khuếch tán pha rắn - Chất điểm vật chất hoá học không có tính di động, mà chất điểm còn có thể trực tiếp phản ứng Căn nghiên cứu học phái Taman, nhiệt độ bắt đầu phản ứng chất rắn thấp nhiều điểm nóng chảy chúng điểm nóng chảy eutecti chúng (xem bảng 6-1), với điểm nóng chảy này tồn quy luật định : muối và ôxide, nhiệt độ bắt đầu phản ứng Tphản ứng xấp xỉ 0,57 Teutecti; silicate và chất hữu cơ, Tphản ứng xấp xỉ (0,8÷0,9) Teutecti Người ta gọi nhiệt độ bắt đầu phản vật chất trạng thái rắn này là nhiệt độ Taman Bảng 6-1: Nhiệt độ bắt đầu xuất chất phản ứng pha rắn Chất phản ứng Chất sau phản ứng pha rắn CaO+ Fe2O3 CaO.Fe2O3 CaCO2+ Fe2O3 CaCO2 Fe2O3 2CaO+SiO2 2CaO.SiO2 2MgO+SiO2 2MgO.SiO2 SiO2+Fe2O3 Fe2O3 thể dung dịch rắn SiO2 SiO2+Fe3O4 2Fe.SiO2 MgO+Fe2O3 MgO.Fe2O3 Nhiệt độ bắt đầu phản ứng (0C) 500, 520, 600, 610, 650, 675 590 500, 510, 690 680 575 990, 1100 600 - Nguyên liệu vê viên qua xử lý nghiền nhỏ, có tính phân tán cao, bề mặt riêng lớn, mạng lưới tinh thể thiếu nghiêm trọng, trạng thái hoạt hoá xu tiềm tàng di chuyển cường độ cao Chất điểm mạng lưới tinh thể quặng (nguyên tử, phân tử, ion) nhiệt độ Taman có tính di động Hơn kiểu tính di động này cùng tăng lên với nhiệt độ tăng cao, sau thu lượng hoạt hoá cần thiết tiến hành di chuyển, thì khắc phục tác dụng chất Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 145/275 điểm xung quanh, có thể tiến hành hoán đổi vị trí mạng lưới tinh thể, gọi là khuếch tán trong, có thể khuếch tán đến bề mặt mạng lưới tinh thể, còn có thể vào khuếch tán đến mạng lưới tinh thể tinh thể khác gần tiếp xúc tiến hành phản ứng hoá học, tập hợp thành hạt tinh thể tương đối lớn - Yếu tố ảnh hưởng phản ứng khuếch tán pha rắn nhiều, ngoài nhiệt độ và thời gian trì nhiệt độ cao, tất yếu tố có thể thúc đẩy khuếch tán và ngoài chất điểm, có thể làm tăng tốc phản ứng pha rắn, thay đổi vật lí hoá học mức nghiền vụn, chuyển biến đa tinh thể, loại bỏ nước kết tinh phân giải thể rắn hình thành kèm theo hoạt hoá mạng lưới tinh thể, thúc đẩy phản ứng khuếch tán pha rắn Ngoài ra, tồn pha lỏng, cung cấp đường thông việc khuếch chất thể rắn, cường hoá phản ứng khuếch tán thể rắn là nhân tố quan trọng không thể coi nhẹ - Phản ứng khuếch tán pha rắn xảy quá trình nung kết quặng vê viên phân làm ba loại Lượng chất hóa hợp sinh ra, % 100 90 80 70 60 50 b a 40 c d 30 20 10 600 800 1000 1200 1400 1600 Nhiệt độ nung, oC Hình 6-4: Mối quan hệ lượng sinh ferrite và silicate với nhiệt độ nung a- CaO.Fe2O3; b- MgO.SiO2; c- CaO.Fe2O3; d- 2MgO.SiO2; Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 146/275 B A Hình 6-5: Biểu thị cố kết khuếch tán pha rắn Fe2O3 • Hệ đơn nguyên Fe2O3 khuếch tán pha rắn Fe2O3 là hình thức chủ yếu cố kết quặng viên Nếu nguyên liệu sản xuất quặng vê viên là quặng manhetit, Fe3O2 ôxy hoá biến thành Fe2O3, lúc này kết cấu mạng lưới tinh thể phát sinh thay đổi, Fe2O3 sinh có khả di chuyển lớn Dưới tác dụng nhiệt độ cao, các hạt thông qua khuếch tán pha rắn hình thành cầu tinh thể quặng hematit, liên kết các hạt lại với nhau, làm cho quặng vê viên có cường độ định Hình 6-5 là hình vẽ cố kết khuếch tán pha rắn Fe2O3 Do hai hạt đồng chất, cho nên cầu tinh thể hạt là hệ nguyên Fe2O3 Nhưng phương hướng kết tinh hạt bên cạnh khó đồng nhất, cho nên cầu tinh thể trở thành hai vùng chuyển hoá phương hướng kết tinh khác nhau, kết cấu tinh thể nó không hoàn thiện Chỉ có nhiệt độ cao 120÷1500oC, Fe2O3 phát sinh tái kết tinh và tập hợp kết tinh lại Nếu nguyên liệu là quặng hematit phải nhiệt độ 1300÷1350oC có thể loại bỏ thiếu hụt mạng lưới tinh thể, tăng diện tích tiếp xúc hạt, tăng mức độ đặc kín quặng vê viên, quặng vê viên có thể thu cố kết chắn và cường độ chịu áp cao • Hệ nhị nguyên CaO(MgO)-Fe2O3 Khi sản xuất quặng vê viên có trợ dung quặng vê viên chứa MgO, quặng vê viên xuất hệ nhị nguyên CaOFe2O3, MgO- Fe2O3 Khi nhiệt độ 500÷600 oC bắt đầu tiến hành phản ứng khuếch tán pha rắn, đầu tiên sinh Cao.Fe2O3, tốc độ phản ứng nó và quan hệ nhiệt độ xem hình 7-5, tốc độ phản ứng tuỳ vào nhiệt độ tăng cao mà tăng nhanh Ở 800oC đã có 80% CaO Fe2O3 sinh ra, 1000oC đã hình thành hoàn toàn ▪ Nếu CaO dư, thì phản ứng theo công thức đây: 1000 o C CaO Fe2 O3 + CaO → 2CaO Fe2 O3 (6.10) ▪ Đến 1200oC thì kết thúc ▪ Nếu quặng vê viên có ít CaO, ferit khó mà sinh ▪ Tuy nhiên lực tương tác CaO với SiO2 lớn lực tương tác CaO với Fe2O3, nồng độ Fe2O3 lớn, nhiệt độ thấp ưu tiên sinh CaO Fe2O3 Nhưng chất hóa hợp hệ thống này và điểm nóng chảy thể rắn tương đối thấp, sau xuất pha lỏng, SiO2 liền phản ứng với CaO Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 147/275 ferit sinh CaO SiO2, Fe2O3 liền bị thay chỗ, tách kết tinh lại ▪ Khi MgO và Fe2O3 600oC bắt đầu xảy phản ứng pha rắn, sinh MgO.Fe2O3 Trên thực tế có ít nhiều MgO vào mạng tinh thể quặng manhetit, hình thành [(1-x)Mg Fex]O Fe2O3, làm cho mạng tinh thể quặng manhetit ổn định lại, vì hàm lượng FeO quặng vê viên có MgO cao FeO quặng vê viên thông thường • Hệ nhị nguyên CaO-SiO2 đá vỉa tinh quặng thường là SiO2, sinh quặng vê viên tính tự tan chảy, SiO2 tác dụng với CaO chảy ra, hình thành chất hóa hợp hệ thống calcium silicate Chúng đầu tiên dựa vào phản ứng pha rắn sinh ra, số lượng CaO là bao nhiêu, sinh đầu tiên la 2CaO SiO2 Hệ thống calcium silicate có loại chất hóa hợp, là 3CaO SiO2, 2CaO SiO2, 3CaO 2SiO2 và CaO SiO2 Nếu CaO và SiO2 quá lượng tiến hành phản ứng pha rắn, nhiên chất đầu tiên sinh là 2CaO SiO2, chất cuối cùng là 3CaO SiO2và CaO dư; ngược lại, lấy SiO2 và CaO phản ứng, chất đầu tiên sinh là 2CaO SiO2, chất cuối cùng là CaO SiO2 và SiO2 dư b Cơ lý cố kết pha rắn (b) (a) (c) Hình 6-6: Mô hình dính kết thiêu kết hạt hình tròn - Khi quặng viên gia nhiệt đến nhiệt độ Taman, nguyên tử mạng lưới tinh thể hạt quặng thu lượng đầy đủ, khắc phục bó buộc lực khóa xung quanh tiến hành khuếch tán, đồng thời cùng với nhiệt độ tăng cao, khuếch tán tăng cường, phát triển khuếch tán đến điểm tiếp xúc các hạt mặt tiếp xúc, làm cho các hạt sinh dính kết, hình thành cầu liên kết, gọi là “vòng” Loại này thông qua khuếch tán nguyên tử tầng bề mặt để hoàn thành di chuyển vật chất gọi là khuếch tán bề mặt Ở chỗ tiếp xúc các hạt, có tập trung vị trí trống, nguyên tử bề mặt hạt và vị trí trống trao đổi vị trí, nguyên tử không ngừng di chuyển hướng “vòng”, khiến “vòng” lớn lên Sổ tay kỹ thuật luyện gang 4500 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 148/275 1-Nhỏ 37mm chiếm 79,4% 2-Nhỏ 37mm chiếm 86,6% Cường độ 3600 2700 1800 900 1000 1100 1200 1300 1400 Nhiệt độ nung, oC 60 55 Mật độ 50 45 40 35 30 25 1000 1100 1200 1300 1400 Nhiệt độ nung, oC Hình 6-7: Mối quan hệ mật độ, cường độ và nhiệt độ nung vê viên quặng manhetit - Nung thời kỳ đầu, nhiệt độ tương đối thấp, các hạt bên viên dính kết hình thành “vòng” liên kết, xem hình 6-6a, thể tích vê viên đồng thời chưa co, cường độ có tăng cao Cùng với nhiệt độ tăng cao, vị trí trống từ khe lỗ mở hướng bề mặt hạt mở rộng, thể tích vê viên xảy co lại, mặt tiếp xúc hạt tăng, khoảng cách các hạt co nhỏ (xem hình 6-6b) Hình trạng khe lỗ các hạt khởi đầu thay đổi, liên kết với nhau, sau đó thì biến thành đường thông hình tròn, xem hình 6-6c Những đường thông này co lại, có khe lỗ bịt kín, tỉ lệ khe Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 149/275 lỗ giảm, đồng thời sinh tái kết tinh và tái kết tinh phát triển, làm cho kết cấu vê viên đặc kín, cường độ nâng cao Quan hệ cường độ quặng vê viên, độ đặc kín và nhiệt độ nung xem hình 6-7 6.3.2 Cố kết pha lỏng - Cố kết pha lỏng quặng viên chính là pha lỏng sinh quá trình nung lấp vào các hạt, làm nguội ngưng kết làm các hạt thể rắn dính kết lại - Trong quặng vê viên tinh quặng sắt, lượng pha lỏng không nhiều, quá trình cố kết quặng vê viên có vai trò quan trọng; thứ nhất, pha lỏng làm bề mặt hạt thể rắn ướt, đồng thời dựa vào tác dụng lực kéo làm cho các hạt gần nhau, kéo căng và xếp lại Vì khiến quặng vê viên quá trình nung co lại, kết cấu hoá kín; thứ hai, làm cho hạt thể rắn chảy và kết tinh lại Do độ nóng chảy vài tinh thể nhỏ có thiếu hụt so với tinh thể lớn có kết cấu hoàn chỉnh lớn, tinh thể to thông thường là dung dịch bão hoà, tinh thể nhỏ thiếu chính là pha lỏng chưa bão hoà, tinh thể nhỏ này không ngừng nóng chảy pha lỏng, tinh thể lớn không ngừng lớn lên, kiểu quá trình này gọi là quá trình kết tinh lại Tinh thể tách kết tinh lại, loại bỏ thiếu hụt mạng lưới tinh thể; thứ ba thúc đẩy tinh thể phát triển Do tồn pha lỏng, có thể đẩy nhanh khuếch tán chất điểm thể rắn, làm cho tốc độ khuếch tán điểm tiếp xúc chất điểm gần tăng lên, thúc đẩy tinh thể phát triển, tăng nhanh cố kết pha rắn quặng vê viên - Nguồn gốc pha lỏng quá trình nung quặng vê viên chủ yếu là vài chất hóa hợp điểm nóng chảy thấp và eutectic hình thành quá trình phản ứng khuếch tán pha rắn (xem bảng 6-1); thứ hai là quặng điểm nóng chảy thấp thêm vào nguyên liệu quặng vê viên, đá octocla, khoảng 1100oC có thể nóng chảy; nhiệt độ nóng chảy đất sét thêm vào quá trình tạo cầu tương đối thấp; vài năm gần đây liệu trộn số xưởng vê viên tăng bùn Bo giảm nhiệt độ nung quặng vê viên, 600 oC B2O3 bùn bo bắt đầu nóng chảy, 1800 oC bắt đầu bốc - Lượng pha lỏng quặng vê viên thông thường không vượt qua 5%÷7%, lượng pha lỏng quặng vê viên có trợ dung hiển nhiên cao phẩm vị quặng vê viên tính phi dung chất Vì quá trình nung quặng vê viên có trợ dung phải đặc biệt chú ý khống chế nghiêm ngặt nhiệt độ nung và tốc độ tăng nhiệt, đề phòng nhiệt độ dao động quá lớn, sinh quá nhiều pha lỏng Lượng pha lỏng quá nhiều không cản trở các hạt pha rắn tiếp xúc trực tiếp, mà còn thẩm thấu mép biên tinh thể khiến tập trung thành “bột hóa” cố kết nhóm tinh thể lớn, vê viên dính kết với nhau, làm hỏng tính thấu khí tầng cầu LOẠI HÌNH CỐ KẾT QUẶNG VÊ VIÊN - Loại hình cố kết quặng vê viên chủ yếu có liên quan với các yếu tố chủng loại nguyên liệu, chất phụ gia, nhiệt độ nung và áp suất nung Chủ yếu có loại: (1) liên kết vi tinh thể Fe2O3; (2) tái kết tinh Fe2O3; (3) tái kết tinh Fe3O4; (4) dính kết pha lỏng Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.4.1 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 150/275 Liên kết vi tinh thể Fe2O3 (hình 6-8a) - Liên kết vi tinh thể Fe2O3 là quặng manhetit sinh áp suất ôxy hoá và nhiệt độ nung tương đối thấp Ôxy hoá quặng manhetit bắt đầu 200÷300oC, đồng thời nhiệt độ tăng, ôxy hoá tăng tốc Khi nhiệt độ đạt 800oC, bề mặt các hạt đã ôxy hoá thành Fe2O3 Nguyên tử Fe2O3 sinh ôxy hoá này có tính hoạt động lớn, không có thể xảy khuếch tán mạng lưới tinh thể, mà còn có thể khuếch tán di chuyển đến hạt bên cạnh, hình thành cầu liên kết, nhiệt độ thấp này hình thành hình thức liên kết hạt tinh thể nhỏ Fe2O3 gọi là liên kết vi tinh thể Hình 6-8: Loại hình cố kết quặng vê viên - Vi tinh thể Fe2O3 sinh các hạt làm cho cường độ quặng vê viên nâng cao, tương đối thấp, quặng vê viên cường độ này không đáp ứng yêu cầu vận chuyển và luyện kim lò cao Loại hình thức cố kết quặng vê viên này xuất nung nhiệt độ thấp (như nung từ hoá) nung không đều, ví dụ quặng vê viên nung lò đứng luôn có số lượng không nhiều cầu đỏ liên kết vi tinh thể Quặng vê viên lò cao sử dụng, phải cố tránh xuất liên kết vi tinh thể Nhưng liên kết vi tinh thể Fe2O3 là nung vê viên tinh quặng sắt, quá trình bắt buộc cố kết tái kết tinh Fe2O3 6.4.2 Tái kết tinh Fe2O3 (xem hình 6-8b) - Tái kết tinh Fe2O3 là loại hình chủ yếu cố kết quặng vê viên ôxy hoá, bình thường quặng vê viên tái kết tinh Fe2O3 chiếm khoảng 80% Chất lượng tinh quặng sắt càng cao, tỉ lệ loại hình cố kết này càng cao - Bất kể nguyên liệu vê viên là tinh quặng manhetit hay là quặng hematit tinh, quặng vê viên nung cuối cùng phải cố gắng đạt loại hình cố kết này Bởi vì tái kết tinh Fe2O3 là phương thức cố kết lí tưởng nhất, cường độ quặng vê viên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 151/275 cao, tính hoàn nguyên tốt - Tinh quặng manhetit nung không khí ôxy hoá, quá trình ôxy hoá từ mặt cầu đồng tâm mép bề mặt cầu hướng vào trong, nhiệt độ dự nhiệt ôxy hoá đạt 1000oC, khoảng 90% Fe3O4 ôxy hoá thành Fe2O3 mới, đồng thời hình thành liên kết vi tinh thể Dưới nhiệt độ nung 1200÷1250oC, mặt quặng manhetit tồn lại tiếp tục ôxy hoá, mặt khác vi tinh thể Fe2O3 đã ôxy hoá thành, sinh hạt tinh thể lớn lên và tập hợp lớn lên, các hạt bên liên kết thành chỉnh thể đặc kín, làm cho biên độ lớn cường độ quặng vê viên tăng cao - Nung ôxy hoá vê viên quặng hematit tinh và tinh quặng manhetit khác Dưới 1200oC, kết cấu hạt quặng và quặng vê viên quặng hematit luôn trì hình trạng vốn có viên khô, các hạt có gần nhau, không sinh liên kết Chỉ 1300 oC, có thể quan sát tinh thể rõ ràng phát triển, các hạt tinh thể nhỏ hình thành cầu liên kết ban đầu Đến 1350oC Có thể quan sát thấy kết tinh lại Đồng thời, độ bền nén quặng vê viên cùng với nhiệt độ tăng cao mà tăng Nhưng nhiệt độ nung không vượt quá 1350oC Khi vượt qua 1350oC, quặng hematit liền bắt đầu theo công thức sau 6Fe2O3 → 4Fe3O4+O2 - Sinh Fe3O4, cường độ quặng vê viên kết nó giảm - Vê viên quặng hematit tinh ngoài nhiệt độ nung Fe2O3 cao tinh quặng manhetit, áp suất nung khác Tinh quặng manhetit định nung áp suất ôxy hoá, có thể thu hình thức cố kết tái kết tinh Fe2O3 Vê viên quặng hematit tinh cần không phải nung áp suất hoàn nguyên là được, vì yêu cầu áp suất không có nghiêm ngặt vê viên tinh quặng manhetit 6.4.3 Tái kết tinh Fe3O4 (xem hình 6-8c) - Vê viên tinh quặng manhetit, nung áp suất trung tính ôxy hoá không hoàn toàn, nhiệt độ 900oC Fe3O4 bắt đầu phản ứng tái kết tinh, làm cho các hạt vê viên liên kết lại Nhiệt độ Fe3O4 bắt đầu tái kết tinh thấp tốc độ chậm so với tái kết tinh Fe2O3 sinh ôxy hoá Cường độ quặng Fe3O4 tái kết tinh tương đối thấp, cho nên cường độ quặng vê viên cố kết Fe3O4 tái kết tinh thấp, hình 7-9 là viên sống dùng tinh quặng manhetit TFe 71,34%, FeO 23,86%, SiO2 0,52%, cường độ quặng vê viên sau nung nito không qua ôxy hoá trước và qua ôxy hoá làm nóng sơ Cường độ kháng áp cầu đơn, N Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 1700 152/275 1300oC 1500 Biểu thị vê viên tinh quặng sắt chưa oxy hóa 1200oC 1300 1100 900 700 Biểu thị vê viên tinh quặng sắt oxy hóa trước 500 300 1300oC 1200oC 100 40 80 120 160 Thời gian độ nung, Hình 6-9: Khi nung nito, quan hệ thời gian nung với cường độ vê viên - Vê viên cố kết Fe3O4 tái kết tinh quá trình nung sản sinh phần còn lại khó hoàn nguyên sắt axit silic, monticelit, làm cho tính hoàn nguyên vê viên xấu 6.4.4 Dính kết pha lỏng (hình 6-8d) - Trong viên sống không thể tránh khỏi thành phần số lượng định SiO2 và CaO Điểm nóng chảy thân SiO2, Cao, Fe3O4 và Fe2O3 là cao, quá trình nung vê viên không thể sản sinh pha lỏng Nhưng sau xảy phản ứng pha rắn chúng, chất hóa hợp sinh các hỗn hợp hoá học, chất hóa hợp với các thành phần vốn có viên sống hình thành chất điểm eutecti Trong quá trình nung vê viên sản sinh pha lỏng, quá trình làm nguội pha lỏng lấp vào khe lỗ ngưng kết làm các hạt dính kết lại với nhau, làm cho cường độ vê viên nâng cao - Nhiệt độ nóng chảy chất hóa hợp chất eutectic sinh quá trình nung vê viên xem bảng 6-2 Bảng 6-2: Chất hóa hợp dễ nóng chảy và hỗn hợp eutecti chủ yếu vê viên Hỗn hợp hóa học hỗn hợp Nhiệt độ nóng chảy Hệ thống oC eutecti 2FeO.SiO2 1205 SiO2 - FeO 2FeO.SiO2 - SiO2 1178 2FeO.SiO2 - FeO 1178 2FeO.SiO2 – 2CaO.SiO2 Monticellite, CaOx.FeO2-x SiO2 1150 CaO Fe2O3 1216 CaO – Fe2O3 2CaO Fe2O3 1226 CaO Fe2O3 - CaO.2Fe2O3 1205 - Vê viên tinh quặng manhetit tính trung qua áp suất ôxy yếu, là Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 153/275 Fe3O4 ôxy hoá không hoàn toàn hình thành 2FeO.SiO2, phản ứng sau: 2FeO + SiO2 = Fe2SiO2 - Ngoài ra, nhiệt độ nung cao 1350oC, tức là nung áp suất ôxy hoá, Fe2O3 xảy phận phân giải, hình thành Fe3O4, tác dụng với SiO2 mà sinh 2FeO.SiO2 Điểm nóng chảy 2FeO.SiO2 thấp, dễ cùng với FeO và SiO2 sinh thể eutecti nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, hỗn hợp eutecti 2FeO.SiO2-FeO, điểm nóng chảy 1177 oC, điểm nóng chảy 2FeO SiO2- SiO2, là 1178 oC 2FeO SiO2 và pha lỏng hỗn hợp eutecti nó hình thành quá trình làm nguội ngưng kết làm cho quặng vê viên cố kết lại với (xem hình 6-8d) Loại cố kết này gọi là cố kết pha xỉ Do 2FeO.SiO2 quá trình làm nguội khó kết tinh, thường tồn chất thuỷ tinh Tính chất thuỷ tinh dễ vỡ, làm cho cường độ quặng vê viên giảm, lò cao khó hoàn nguyên, vì hình thức cố kết này không hoan nghênh - Khi sản xuất quặng vê viên có trợ dung, áp suất ôxy hoá tiến hành nung, pha lỏng sản xuất chủ yếu là hệ thống calcium ferrite, hỗn hợp eutecti CaO Fe2O3, CaO 2Fe2O3 và CaO.Fe2O3-CaO.2Fe2O3, điểm nóng chảy nó tương đối thấp, là 1216 oC, 1226 oC, và 1205oC Dưới nhiệt độ nung thông thường hình thành pha lỏng, pha lỏng này không có lợi cố kết quặng vê viên, mà còn có cường độ tương đối tốt, có lợi cải thiện tính luyện kim quặng vê viên - Nếu Fe3O4 vê viên tinh quặng manhetit ôxy hoá không hoàn toàn nhiệt độ nung vê viên quặng hematit tinh cao 1350 oC xảy phân giải Fe2O3 thành Fe3O4, quá trình nung vê viên có trợ dung có khả xuất pha lỏng monticellite (CaOx.FeO2-x.SiO2), đây là loại quặng khó hoàn nguyên, quặng vê viên phải tránh CẤU TẠO QUẶNG CỦA QUẶNG VÊ VIÊN VÀ TỔ CHỨC TẾ VI - Cấu tạo quặng quặng vê viên và tổ chức tế vi là nguyên nhân trực tiếp ảnh hưởng đến độ bền học và tính luyện kim quặng vê viên Mà cấu tạo quặng và tổ chức tế vi lại là chịu ảnh hưởng các nhân tố chủng loại nguyên liệu, chất phụ gia, điều kiện công nghệ nung áp suất, nhiệt độ, tốc độ tăng nhiệt, thời gian trì nhiệt độ, phương thức làm nguội và tốc độ So sánh cấu tạo quặng quặng vê viên và quặng thiêu kết, đơn giản, nguyên nhân nó có điểm: • Chất lượng tinh quặng sắt cao, tạp chất ít; • Thành phần liệu hốn hợp tương đối giản đơn, thông thường là tinh quặng sắt và lượng nhỏ chất dính kết phối hợp mà thành, số ít trường hợp, để cải thiện tính luyện kim quặng vê viên, thêm đá vôi bột đolomit, cùng với quặng thiêu kết tính kiềm cao, lượng thêm vào nó là ít; • Áp suất nung giản đơn, thông thường từ bắt đầu đến kết thúc là áp suất ôxy hoá, quá trình nung chủ yếu là ôxy hoá nhiệt độ cao và phản ứng kết tinh lại Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.5.1 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 154/275 Cấu tạo quặng quặng vê viên tính axit và tổ chức tế vi - Thông thường mà nói, quặng vê viên ôxy hoá tính axit chủ yếu loại thành phần quặng đây: • Quặng hematit Bất kể nguyên liệu sản xuất vê viên là quặng hematit tinh hay là tinh quặng manhetit, cần nung áp suất ôxy hoá, thành phần khoáng chất chủ yếu quặng vê viên là quặng hematit Quặng hematit chiếm khoảng 80%÷94% cấu tạo khoáng chất quặng vê viên Quặng vê viên phẩm vị cao, hàm lượng quặng hematit cao, phẩm vị quặng vê viên nước tương đối thấp, thông thường TFe là 61÷63%, hàm lượng quặng hematit khoảng 80%÷85% Quặng hematit quá trình nung qua tái kết tinh tập hợp thành mảng, xem hình 6-10 • Hạt SiO2 tồn độc lập loại quặng vê viên này là khoáng chất thường nhìn thấy SiO2 mặt có từ thân tinh quặng sắt, mặt khác là có từ bentonite, hàm lượng SiO2 bentonite đạt trên 60%, SiO2 bentonite thông thường không phải tồn độc lập Vì SiO2 tồn độc lập quặng vê viên nên là tinh quặng sắt mang đến SiO2 tinh quặng sắt cao, SiO2 độc lập có thể nhiều Nguyên nhân SiO2 độc lập này tồn chủ yếu là áp suất ôxy hoá, SiO2 và Fe2O3 không xảy phản ứng, cho nên vê viên có ion tự SiO2 tồn tại, xem hình 6-11 Hàm lượng SiO2 quặng vê viên ảnh là 5.38%, SiO2 tồn độc lập khoảng 2.5÷3.0% • Lượng ít số lượng pha lỏng Chất lượng vê viên cao, lượng pha lỏng ít, chất lượng vê viên nước ngoài cao đạt 65÷66%, thông thường lượng pha lỏng 5%, hàm lượng SiO2 tinh quặng sắt quặng vê viên Trung Quốc sản xuất thông thường tương đối cao, lượng pha lỏng có thể đạt 7%÷10% Cấu tạo quặng pha lỏng chủ yếu là kirschsteinite, fayalite và chất thuỷ tinh, xem hình 6-12, 6-13 • Nếu sản xuất cỡ hạt tinh quặng sắt quặng vê viên to, hạt Fe3O4 tương đối đặc kín, ôxy khó khuếch tán đến trung tâm hạt to, làm cho quặng vê viên có khả chứa lượng nhỏ quặng Fe3O4 , xem hình 6-14 Ngoài quặng nói trên, MgO tinh quặng tương đối cao, quặng vê viên xuất quặng magnesium ferrite, xem hình 6-15 Bảng 6-3 là cấu tạo quặng mẫu thử thí nghiệm lồng xưởng Chất lượng quặng vê viên này là 62.42% FeO là 0.44%, SiO4.74%, độ kiềm 0.27%, MgO là 7.90% Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang Hình 6-10: Fe2O3 tái kết tinh (mầu trắng) Khe lỗ (mầu đen) Phản quang x200 Hình 6-11: SiO2 tồn độc lập quặng vê viên (mũi tên chỉ) Hình 6-12: Kirschsteinite (C.F.S) 155/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 156/275 Hình 6-13: Calcium silicate và Kirschsteinite cùng tồn Dải đen nhỏ - CaO.SiO2; CaO.SiO2 xung quanh là Fayalite Bảng 6-3: Cấu tạo quặng quặng vê viên tính axit/% Quặng Quặng Kirschsteinite Fayalite Magnesium hematit manhetit ferrite 82,01 1,05 4,52 0,43 3,87 Silicon diôxyde Monocalcium silicate Thể kính 2,81 0,32 4,35 Hình 6-14: Fe3O4 (mầu đậm) phủ Fe2O3 (mầu nhạt); mầu đen là lỗ trống Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 157/275 Hình 6-15: Magnesium Ferrite (M-F) - Lấy quặng hematit tái kết tinh làm quặng vê viên tính axit chủ, lỗ khí nó là lỗ nhỏ hình trạng bất quy tắc, phần lớn là lỗ khí kết nối Hiệu suất lỗ khí phạm vi 20÷25%, kết cấu tương đối đặn kín đặc Quặng vê viên kết cấu này có độ bền nén khá cao và tính hoàn nguyên tốt - Dùng quặng manhetit sản xuất quặng vê viên tính axit, ôxy hoá không hoàn toàn, tổ chức tế vi nó là kết cấu dạng tầng Xem hình 6-16 - Tầng mặt ôxy hoá hoàn toàn, giống quặng vê viên tính axit thông thường, quặng hematit qua tái kết tinh và kết tinh phát triển, liên kết thành mảng Lượng nhỏ đá vỉa chưa nóng chảy, cùng với lượng nhỏ quặng silicate, kẹp hạt tinh thể quặng hematit Hình 6-16: Quặng viên kết cấu dạng tầng - Quặng chính quá trình chuyển đổi trung gian là quặng hematit Giữa các tinh thể liên kết quặng hematit, bị silicate ferric metasilicate và thể thuỷ tinh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 158/275 lấp đầy, khu vực này có quặng manhetit chưa bị ôxy hoá - Dải quặng manhetit trung tâm, quặng manhetit chưa bị ôxy hoá tái kết tinh nhiệt độ cao, đồng thời bị pha lỏng metasilicate và silicate chất thuỷ tinh dính kết, lỗ khí nhiều lên lỗ khí lớn hình tròn Có quặng vê viên tổ chức tế vi này, độ bền nén thông thường thấp, vì pha lỏng tương đối lớn, lạnh ngưng thể tích co lại, hình thành đường nứt đồng tâm, làm cho quặng vê viên có kết cấu tầng kép, tức lấy quặng hematite làm vỏ ngoài nhiều lỗ chủ, và lấy quặng manhetit và pha lỏng silicate làm hạt nhân rắn chính, bị mạch nứt tách Bởi dùng quặng manhetit sản xuất quặng vê viên, định phải làm cho chúng ôxy hoá hoàn toàn 6.5.2 Cấu tạo quặng quặng vê viên có trợ dung và tổ chức tế vi - Quặng vê viên có trợ dung là quặng vê viên quá trình phối liệu có thêm trợ dung kiềm (CaO, MgO) vào để sản xuất - Quặng vê viên có trợ dung thường chủ yếu là quặng hematit Số lượng calcium ferrite tuỳ vào độ kiềm khác mà khác nhau, ngoài còn lượng nhỏ calcium silicate Trong quặng vê viên hàm lượng MgO tương đối cao, còn có magnesium ferrite, FeO có thể bị MgO thay chỗ, trên thực tế là magnesioferrite, có thể viết thành (Mg.Fe)O.Fe2O3 - Quặng vê viên tự trợ dung có nhiệt độ nung tương đối thấp, nhiệt độ này thời gian trì tương đối ngắn, tổ chức tế vi nó là liên tinh thể quặng hematit, và calcium ferrite cục thể rắn khuếch tán sinh Khi thời gian nung nhiệt độ tương đối cao và tời gian tương đối dài, hình thành kết cấu đan quặng hematit và calcium ferrite Bởi vì calcium ferrite nhiệt độ nung có thể hình thành pha lỏng, lỗ khí cũ lên hình tròn - Thực nghiệm chứng minh, tình có metasilicate cùng tồn tại, ferrite có thể nhiệt độ tương đối thấp có thể ổn định Ở 1200oC, calcium ferrite metasilicate tương ứng nóng chảy, vượt qua 1250oC, ferrite xảy phản ứng sau đây: CaO.Fe2O3+SiO2→CaSiO4+ Fe2O3 - Fe2O3 tái kết tinh tách ra, ferrite đi, quặng vê viên xuất metasilicate thể thuỷ tinh - Quặng vê viên có trợ dung so với quặng vê viên tính axit, cấu tạo quặng nó tương đối phức tạp Ngoài quặng hematit làm chủ, còn có calcium ferrite, calcium silicate, kirschsteinite Lượng pha lỏng sản sinh quá trình nung tương đối nhiều, lỗ khí cũ là lỗ khí lớn hình tròn, cường độ chịu áp trung bình nó thấp so với quặng vê viên tính axit YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NUNG KẾT QUẶNG VÊ VIÊN - Yếu tố ảnh hưởng đến nung kết quặng vê viên nhiệt độ nung, thời gian trì nhiệt độ cao, tốc độ tăng nhiệt, áp suất, chế độ làm nguội, tính chất hoá học nguyên liệu, ảnh hưởng đến suất, chất lượng quặng viên Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.6.1 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 159/275 Ảnh hưởng nhiệt độ nung - Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn quá trình nung vê viên Nếu nhiệt độ quá thấp, các loại phản ứng vật lý, hoá học tiến hành chậm, chí khó đạt hiệu nung kết Khi nhiệt độ nâng cao, hiệu nung kết dần nâng cao Nguyên liệu sản xuất vê viên khác nhau, nhiệt độ nung cao điểm thích hợp khác nhau, định phải vào loại hình và thành phần vật liệu nó, thông qua thí nghiệm xác định Ở phân làm quặng vê viên không trợ dung và quặng vê viên có trợ dung để xem xét ảnh hưởng nhiệt độ quá trình nung • Quặng vê viên tính axit Đối với quặng không trợ dung, tính axit phẩm vị cao, cố kết nó chủ yếu dựa vào cố kết pha rắn ôxy hoá sắt, vì vậy, thông thường nhiệt độ điểm nung tương đối cao ▪ Vê viên quặng manhetit nung áp suất ôxy hoá, ảnh hưởng nhiệt độ nó hình 6-17 Cường độ quặng vê viên nhiệt độ thấp tăng chậm, có vượt qua 1000oC, cường độ bắt đầu tăng Cường độ quặng vê viên định với nhiệt độ cuối cùng, nhiệt độ nào đó, sau thời gian trì định, cường độ vê viên đạt mức cường độ nào đấy, không tăng lại Nhiệt độ nung vê viên quặng hematit yêu cầu cao quặng manhetit, hình 6-18 cho thấy Như trước đã nói, ôxy hoá quặng manhetit có thể thúc đẩy chất điểm khuếch tán dính kết, vê viên quặng manhetit nhiệt độ tương đối thấp liền bắt đầu cố kết Mà quặng hematit yêu cầu nhiệt độ tương đối cao, có thể làm cho chất điểm mạng lưới tinh thể mở rộng, cho nên nhiệt độ tương đối cao xảy hạt tinh thể phát triển và cố kết kết tinh lại Nhưng nhiệt độ nung không thể quá cao, không làm cho quặng hematit phân giải rõ rệt, giảm thấp cường độ quặng vê viên Quan hệ áp lực phân giải ôxy hoá với nhiệt độ xem bảng 6-20 Đồng thời, nhiệt độ quá cao còn dẫn đến vê viên nóng chảy Bảng 6-4: Quan hệ áp lực phân giải ôxyt sắt và nhiệt độ Nhiệt độ (oC) 1127 1200 1227 1300 Áp phân Fe2O3 9,02.103 giải Fe3O4 2,65.10-4 (PO2.Pa) - 1327 1,93.103 1383 1400 1452 2,06.104 2,75.104 9,807.104 3,55.10-4 ▪ Vì vậy, từ góc độ nâng cao chất lượng và sản lượng quặng vê viên, phải cố gắng chọn nhiệt độ tương đối cao, vì nó có thể nâng cao cường độ quặng vê viên, rút ngắn thời gian nung, tăng hiệu suất sản xuất, nhiệt độ này không thể vượt qua nhiệt độ điểm phân giải rõ rệt quặng hematit và điểm nóng chảy quặng vê viên ▪ Từ góc độ tuổi thọ sử dụng thiết bị, tiêu hao nhiên liệu và điện năng, phải cố gắng chọn nhiệt độ nung tương đối thấp, vì đầu tư thiết bị nung nhiệt độ cao và tiêu hao cao nhiều Nhưng, nhiệt độ thấp nung phải đáp ứng hình thành liên kết chắn các hạt viên sống Trên thực tế chọn nhiệt độ nung, thông thường là từ hai phương diện trên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 160/275 xem xét Đối với quặng vê viên quặng manhetit phẩm vị cao, thông thường chọn nhiệt độ nung 1250oC÷1300oC, nhiệt độ nung quặng hematit thông thường là 1300oC÷1350oC 1800 Độ bền nén vê viên, N 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 100 400 700 1000 1300 Nhiệt độ nung, oC Hình 6-17: Mối quan hệ nhiệt độ nung cường độ vê viên tinh quặng manhetit 4000 Vê viên quặng manhetit Độ bền nén vê viên, N 3000 2000 1000 Vê viên quặng hematit 1100 1150 1200 1250 1300 1350 Nhiệt độ, oC Hình 6-18: Sự ảnh hưởng nhiệt độ nung cường độ vê viên • Quặng vê viên có trợ dung Đối với quặng vê viên có trợ dung chứa chất CaO, nhiệt độ cao điểm nó tương đối thấp, phải khống chế cẩn thận Số lượng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 161/275 xỉ pha lỏng nhiệt độ là nhạy cảm, cùng với nhiệt độ tăng, lượng pha lỏng dễ tăng nhanh Nếu nhiệt độ vê viên không đều, thì vài chỗ pha lỏng lên nhiều, mà vài chỗ khác lại quá ít, điều này ảnh hưởng đến cường độ và phân bố khe lỗ quặng vê viên Khi nhiệt độ nung cao 1200oC, kết cấu quặng nó có calcium diferrite sinh ra, nhiệt độ cao hơn, thì calcium diferrite cao 2100 1900 Độ bền nén vê viên, N 1200 oC 1700 1150 oC 1500 1300 1000 oC 1100 900 700 500 10 15 Thời gian gia nhiệt đến nhiệt độ cao, Hình 6-19: Sự ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt cường độ quặng vê viên ▪ Nếu thêm đá đolomite, magnesiumôxyde tồn tại, nên nhiệt độ nung vê viên phải cao quặng vê viên dung chất calcium ôxyde, vì hình thành magnesium ferrite khó calcium ferrite, điểm nóng chảy pha lỏng nó tương đối cao - Nhiệt độ thiêu thích hợp phải bảo đảm các hạt quặng liên kết với chắn, mặt ngoài không chảy và dính lại với Tuỳ theo thành phần phối liệu (có chất trợ dung vào hay không ) mà nhiệt độ thiêu khác Hình 6-20 cho ta thấy thiêu kết quặng viên tròn Manhêtít, nhiệt độ càng cao thì Fe3O4 càng ôxy hoá nhiều đó yêu cầu nhiệt độ không thấp 10000C Nhưng để tránh tượng Fe2O3 bị phân giải, nhiệt độ thiêu không quá 1350 0C Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến quặng viên Dùng phương pháp thiêu lần nâng cao rõ rệt độ bền quặng viên (hình 6-21 ) - Khi thiêu quặng viên tròn có trợ dung (tự chảy), có thể hình thành pha lỏng nhiệt độ chảy thấp, cho nên nhiệt độ thiêu không nên quá 12000C nhiệt độ cao quá làm cho bề mặt viên quặng chảy ra, dính lại với làm giảm độ thông khí và độ hoàn nguyên quặng viên tròn, đồng thời ngăn cản ôxy hoá trung tâm quặng Manhêtít Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang Hình 6-20: Quan hệ mức độ ôxy hoá Fe3O4 với thời gian và nhiệt độ nung thiêu viên quặng Hình 6-21: Quan hệ độ bền viên quặng Manhêtít với nhiệt độ nung thiêu (không phụ gia ) - Độ kiềm càng cao thì độ bền viên quặng càng thấp (hình 6-22) Hình 6-22: Quan hệ độ bền viên quặng Manhêtít có trợ dung với nhiệt độ nung thiêu 162/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.6.2 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 163/275 Ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt - Tốc độ gia nhiệt có ảnh hưởng lớn chất lượng quặng vê viên, tăng nhiệt quá nhanh làm cho quặng manhetit ôxy hoá không hoàn toàn, quặng vê viên sinh kết cấu hai tầng Tầng mặt Fe2O3 cấu thành, mà trung tâm là hệ Fe3O4 và 2FeO.SiO2 cấu thành, quặng manhetit chưa ôxy hoá và quặng hematit đã ôxy hoá sinh đường nứt đồng tâm Đồng thời, tốc độ tăng nhiệt quá nhanh, làm cho ngoài vê viên tạo thành chênh lệch nhiệt độ tương đối lớn, mà sinh nở khác nhau, dẫn đến đường nứt sinh ra, ảnh hưởng đến cường độ quặng vê viên Quan hệ cường độ tốc độ tăng nhiệt phòng thí nghiệm thử nghiệm và quặng vê viên xem 6-19 Từ hình vẽ cho thấy, tốc độ tăng nhiệt giảm chậm, cường độ viên tăng cao Nhưng tăng nhiệt quá chậm làm cho hiệu suất sản xuất giảm xuống, thông thường tốc độ tăng nhiệt là 57oC/min-120oC/min - Đối với quặng vê viên quặng manhetit chứa MgO quặng manhetit ôxy hoá và ion sắt khuếch tán nhanh nhiều so với ion magnesium Vì vậy, ion Mg có thể khuếch tán đến mạng tinh thể quặng manhetit, hình thành MgO.Fe2O3, định phải dùng phương thức tăng nhiệt tốc độ nhanh, làm cho khuếch tán ion Mg hoàn thành trước quặng manhetit chưa ôxy hoá hoàn toàn Bởi vì tốc độ tăng nhiệt tương đối chậm, có tương đối nhiều MgO vào pha xỉ 6.6.3 Ảnh hưởng thời gian trì nhiệt độ - Khi nung viên sống, định phải trì thời gian định nhiệt độ nung thích hợp nhất, vì các loại phản ứng vật lý hoá học, hạt tinh thể phát triển và tái kết tinh cần thời gian định có thể hoàn thành Thiếu thời gian trì nhiệt độ cao cần thiết, cường độ quặng vê viên thu thấp Tuy thời gian trì nhiệt độ cao quá dài không cần thiết, vì sau vượt qua thời gian định, cường độ trì giá trị định không tăng cao, còn có khả dẫn đến quặng vê viên nóng chảy dính kết, giảm chất lượng và hiệu suất sản xuất thiết bị quặng vê viên 6.6.4 Ảnh hưởng áp suất nung - Khi nung viên sống, đặc tính môi trường khí có ảnh hưởng quan trọng ôxy hoá và cố kết vê viên Thông thường, đặc tính môi trường khí hàm lượng ôxy vật liệu đốt định, thông thường vào lượng ôxy vật liệu đốt khác phân làm: Lượng ôxy vật liệu đốt (%) >8 4÷8 1,5÷4 1,0÷1,5 <1 Môi trường không khí Áp suất ôxy hoá mạnh; Áp suất ôxy hoá bình thường; Áp suất ôxy hoá yếu; Áp suất trung tính; Áp suất tính hoàn nguyên Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 164/275 - Vê viên quặng manhetit, nung áp suất ôxy hoá, có thể thu hiệu nung tốt Vì sau quặng manhetit ôxy hoá thành Fe2O3, chất điểm di chuyển linh hoạt có khả nhỏ quặng manhetit chưa ôxy hoá, (xem bảng 6-5) Vì Fe2O3 thu nung áp suất ôxy hoá, tốc độ khuếch tán nguyên tử nó lớn, có lợi cố kết pha rắn và tái kết tinh các hạt Nếu nung quặng vê viên có trợ dung, hình thành cố kết calcium ferrite Mà nung áp suất trung tính tính hoàn nguyên, tốc độ khuếch tán nguyên tử quặng manhetit chậm, tái kết tinh không hoàn toàn, dựa vào hình thành ferrosilite calcium iron silicate để cố kết, cho nên, vê viên quặng manhetit nung áp suất ôxy hoá thu viên thành phẩm cường độ lớn so với nung áp suất trung tính tính hoàn nguyên, độ hoàn nguyên cao Bảng 6-5: Năng lượng hoạt hoá quặng sắt khác Nguyên liệu Quặng hematit Năng lượng hoạt hoá di chuyển chất điểm (kJ/mol) 58,604 Quặng Quặng manhetit ôxy hoá manhetit thành quặng hematit 376,74 50,232 - Đối với nung vê viên quặng hematit, cần không phải áp suất tính hoàn nguyên, các loại áp suất khác cường độ ảnh hưởng không lớn nó 6.6.5 Ảnh hưởng nhiên liệu đốt - Đối với nung vê viên quặng sắt, sản xuất thường dùng dầu nặng, than, bột than đốt để đạt nhiệt độ cao làm nguồn nhiệt Như vậy, tốc độ tăng nhiệt, nhiệt độ nung, tốc độ dòng khí và áp suất điều tiết tương đối dễ dàng Bởi vậy, có thể thu hiệu nung tốt - Nhưng có số ít xưởng vê viên dùng than không khói hỗn hợp bột cốc tinh quặng làm nhiên liệu Bột than có ảnh hưởng không có lợi cố kết quặng vê viên, đặc biệt là ảnh hưởng lớn vê viên quặng manhetit Trước bột than bắt lửa (600÷800oC), thể khí dễ dàng xuyên qua tầng mặt viên vào bên đồng thời làm cho quặng manhetit ôxy hoá Nhưng lúc này nhiệt độ không cao, ôxy hoá quặng manhetit thông thường không vượt qua 50% Sau bột than bắt lửa, nhiệt độ tầng viên tăng nhanh Thông qua ôxy tầng tiêu hao trên nhiên liệu than Tuy nhiên nhiệt độ tăng cao, ôxy hoá quặng manhetit thay vào đó giảm chậm Khi nhiệt độ cao 1000oC, lực phản ứng than cao, vì mà chỗ Fe2O3 đã ôxy hoá và than trực tiếp tiếp xúc với nhau, Fe2O3 thay vào đó hoàn nguyên thành Fe3O4 và FeO Nếu hàm lượng SiO2 có tương đối nhiều tinh quặng, thì Fe3O4 ,FeO hình thành FeSiO4, dẫn đến bề mặt vê viên nóng chảy, làm cho Fe3O4 bên viên ngừng ôxy hoá Fe3O4 lưu lại bên viên sống cùng với hàm lượng SiO2 khác nhau, hình thành liên kết tái kết tinh Fe3O4 , tác dụng với SiO2 hình thành liên kết pha xỉ Khi bột than đốt cạn, ôxy khí lại làm cho Fe3O4 tầng mặt viên sống ôxy hoá lại thành Fe2O3, các hạt tầng mặt vê viên sinh cố kết tái kết tinh Fe2O3 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 165/275 - Khi nung vê viên có trợ dung, áp suất tính hoàn nguyên đốt bột than không có lợi sản sinh cố kết pha lỏng calcium ferrite, vì quặng manhetit khó ôxy hoá hoàn toàn Tỷ lệ lỗ khí, % 45 40 35 30 200 400 600 Tốc độ làm mát, 800 1000 oC/min Hình 6-23: Mối quan hệ tốc độ làm mát với độ bền nén quặng vê viên - Bột cốc làm nhiên liệu, ngoài nhiệt độ bắt lửa cao bột than, tương tự đốt cản trở quặng manhetit ôxy hoá - Vì vậy, dùng nhiên liệu thể rắn nung vê viên, trên thao tác tương đối khó khống chế Căn kinh nghiệm sản xuất xưởng vê viên loại vừa và nhỏ Trung Quốc, là nghiền nhỏ bột than, tăng cường trộn đều, cố gắng tránh tập trung nhiên liệu thể rắn, thường là nghiền bột than với quặng 3000 Độ bền nén vê viên, N 2500 2000 1500 1000 500 0 200 400 600 800 1000 Tốc độ làm mát, oC/min Hình 6-24: Mối quan hệ tốc độ làm mát với tỷ lệ lỗ khí Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.6.6 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 166/275 Ảnh hưởng chế độ làm nguội - Làm nguội quặng vê viên là nhằm thích ứng yêu cầu xưởng luyện kim, vì quặng vê viên nóng đỏ không thể tránh khỏi tạo thành điều kiện lao động xấu, vận chuyển và bảo lưu khó, thiết bị tổn hại trước thời hạn - Đồng thời, làm nguội quặng vê viên là để có hiệu lợi dụng nhiệt khí thải, tiết kiệm nhiên liệu Ví dụ, khí thải gia nhiệt đến 750÷800oC có thể trở lại băng nhiệt máy kiểu băng, có thể làm gió nóng trợ đốt lần hai lò quay máy kiểu băng Khí thải tăng đến 300÷350oC có thể làm giới chất nhiệt băng làm khô gió trợ đốt lần - Chế độ làm nguội là yếu tố quan trọng định cường độ quặng vê viên Cùng với tốc độ làm nguội tăng, cường độ quặng vê viên giảm xuống, xem hình 6-23 Tốc độ làm nguội nhanh tăng ứng lực phá huỷ quặng vê viên, dẫn đến quá trình nung hình thành chốt dính kết phá huỷ Từ hình 6-24 có thể thấy, tổng hệ số khe lỗ quặng vê viên tăng theo tốc độ làm nguội tăng Cường độ quặng vê viên còn có quan hệ với nhiệt độ cuối cùng làm nguội quặng vê viên và phương thức làm nguội Tuỳ theo nhiệt độ cuối cùng làm nguội quặng vê viên giảm thấp, cường độ tăng cao Trong không khí tốc độ làm nguội chậm làm nguội nước, cường độ phải tốt, xem hình 6-26 Khi quặng vê viên gặp nước làm nguội, co lại không sinh ứng lực, làm cho kết cấu quặng vê viên bị phá huỷ Hình 6-25 là làm nguội dùng với nước, quặng vê viên xuất đường nứt hiển vi, quặng vê viên thường là không cho phép dùng nước làm nguội Hình 6-25: Vằn nứt hiển vi quặng vê viên (đường mầu đen) phản quang x 200 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 4000 167/275 50 45 3500 35 2500 30 2000 25 2 20 1500 15 1000 Chỉ số trống quay, % Độ bền nén vê viên, N 40 3000 10 500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Nhiệt độ cuối cùng vê viên, oC Hình 6-26: Mối quan hệ nhiệt độ làm mát cuối cùng và giới chất làm mát với cường độ vê viên 1- Làm mát khí nén, 2- Làm mát nước Đường nét liền độ bền nén, đường nét đứt số trống quay 6.6.7 Ảnh hưởng cỡ hạt viên sống - Cỡ hạt viên sống có ảnh hưởng quan trọng tiêu hao nhiệt quá trình nung, lực sản xuất thiết bị và cường độ sản phẩm - Viên có đường kính lớn có đơn vị tiêu hao nhiệt lớn viên có đường kính nhỏ Trong mô hình tính toán phương pháp vê viên máy nung kiểu băng công ty Lỗ Kì biên tập, thông qua tương phản tầng liệu vê viên cấp hạt khác nhau, từ phương diện hao nhiệt và hiệu suất sản xuất, đã nghiên cứu đường kính quặng vê viên tốt - Nghiên cứu cho thấy: Đường kính viên nung là 8mm, lượng hao nhiệt đơn vị là 1758kJ/kg; viên nung là 16mm, lượng hao nhiệt đơn vị tăng lên khoảng 2345kJ/kg Điều này đồng thời, lượng đơn vị nhiệt bỏ tăng lên, từ 360kJ/kg đường kính 8mm tăng đến 850kJ/kg viên 16mm, điều này nói rõ đường kính viên nhỏ có lợi cho việc lợi dụng nhiệt - Thời gian nung vê viên có đường kính là 10mm ngắn nhất, thời gian làm nguội cần thiết vê viên có đường kính 12mm ngắn Tổng hợp tổng thời gian nung và làm nguội để xem, thời gian cần thiết viên 11mm ngắn Bởi vì đường kính viên tương đối lớn, bề mặt riêng giảm xuống, tốc độ làm nguội chậm, thời gian cần thiết làm nguội dài; mà đường kính viên nhỏ, trở lực dòng khí tăng cho nên thời gian làm nguội dài Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 50 Độ bền nén làm mát vê viên, N 45 40 1500 35 30 1000 25 20 15 500 10 Cường độ bền nén nguội đơn vị, N/mm2 2000 168/275 0 10 12 14 16 Đường kính, mm Hình 6-27: Mối quan hệ độ bền nén đơn vị, độ bền nén nguội với đường kính 1- Quan hệ độ bền nén nguội với đường kính viên, 2- Quan hệ độ bền nén nguội đơn vị và đường kính viên - Về quan hệ độ bền nén nguội với đường kính quặng vê viên xem đường cong hình 7-15, công thức quan hệ nó sau: σbền = K0dŋ (6-20) - Trong công thức: • σbền- Độ bền nén; • d – Đường kính quặng vê viên; • ŋ – Chỉ số, 1.3÷1.7, thường là 1.3÷1.5 • K0–Hằng số - Từ hình vẽ cho thấy, cùng với đường kính quặng vê viên tăng, độ bền nén tăng Điều này việc đo cường độ chính quặng vê viên có ảnh hưởng không đúng Để có thể loại bỏ ảnh hưởng không đúng đường kính vê viên việc đo độ bền nén, thường lấy độ bền nén thu quặng vê viên chia cho tiết diện viên (πr2), từ đây phát hiện, tuỳ vào đường kính vê viên tăng, độ bền nén đơn vị giảm (xem đường cong hình 6-27) - Đường kính quặng vê viên quá nhỏ, bề mặt riêng lớn, ma sát với mạnh, cho nên cường độ trống quay kém Đường kính viên quá lớn, có thể cố kết không tốt, cường độ trống quay kém Tác giả cho khống chế phạm vi cỡ hạt tốt khoảng 10÷12mm là vừa Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 169/275 SỰ GIÃN NỞ KHI HOÀN NGUYÊN QUẶNG VÊ VIÊN 6.7.1 Khái quát - Trong quá trình luyện kim lò cao, yêu cầu chủ yếu là liệu lò thông qua các giai đoạn hoàn nguyên, liệu lò lò cao phải có đầy đủ tính ổn định và tính thấu khí, là phần trên lò cao Mặc dù liệu lò áp suất hoàn nguyên yếu nhiệt độ thấp, thời gian ngừng liệu lò tương đối dài, vì là liệu lò chủ yếu lò cao quặng vê viên phải có tình trạng hoàn nguyên tốt Cái gọi là tình trạng hoàn nguyên quặng vê viên chủ yếu là giãn nở hoàn nguyên và cường độ sau hoàn nguyên Thông thường mà nói, quặng vê viên quá trình hoàn nguyên thể tích tăng, cường độ giảm thấp tương ứng, chính là “hiện tượng giãn nở” người ta thường nói Nếu thể tích quặng vê viên giãn nở không vượt qua phạm vi định, sản xuất lò cao có thể tiến hành bình thường Nhưng sau vượt qua giá trị định, tính thấu khí lò lò cao xấu đi, lượng bụi lò tăng lên rõ rệt, chí phát sinh treo liệu, sụt liệu, dẫn đến lò cao sản xuất thất thường, hiệu suất sản xuất thấp, tiêu hao cốc tăng cao Vì kích thước to nhỏ giá trị giãn nở thể tích quặng vê viên có thể chia giãn nở làm giãn nở thông thường, giãn nở dị thường, giãn nở ác tính giãn nở tai hại Khi giá trị giãn nở thể tích nhỏ 20% là giãn nở thông thường, giá trị giãn nở 20%÷40% là giãn nở dị thường, giá trị giãn nở lớn 40% là giãn nở ác tính giãn nở tai hại Ngoài ra, giãn nở thể tích quặng vê viên tất nhiên dẫn đến cường độ quặng vê viên giảm thấp, để đảm bảo quặng vê viên lò cao giảm xuống thuận lợi mà không vỡ thành bột, Nhật Bản xác định trạng thái độ hoàn nguyên 60% , độ bền nén nguội quặng vê viên sau hoàn nguyên ít phải là 250 N/viên - Trong tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên Trung Quốc quy định tỉ lệ giãn nở quặng vê viên cấp <15%, tỉ lệ giãn nở cấp 2<20% Kích cỡ tỉ lệ giãn nở, thông thường dùng công thức sau tính: Vt − V0 Tỉ lệ giãn nở = × 100, % V0 - Trong công thức: • Vt – Thể tích sau 60 phút hoàn nguyên 900±10oC quặng vê viên, m3; • V0 – Thể tích trước hoàn nguyên quặng vê viên 6.7.2 Nguyên nhân giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên a Khi hoàn nguyên tinh thể thay đổi dẫn đến nở - Trong quá trình quặng hematit hoàn nguyên thành quặng manhetit, là hệ tinh thể lục giác chuyển thành hệ tinh thể lập phương Nếu tình các tinh thể lập phương hoàn nguyên các phận trên các phương hướng, độ dày tầng quặng manhetit tăng, vượt qua độ dày quặng hematit trước đây, từ mặt cắt S’ đến mặt cắt S, dựa vào giãn nở thể tích quặng vê viên tính toán 11%, xuất góc δ=6o, làm cho kết cấu sinh nứt vỡ (hình 6-28a) Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 170/275 - Tốc độ hoàn nguyên quặng hematit là các hướng ngược nhau, ví dụ tốc độ hoàn nguyên song song với trục chính thấp tốc độ hoàn nguyên hướng lên trục vuông góc Ngoài thể tích tăng, còn sinh tầng quặng manhetit có độ dày khác nhau, trên mặt trung gian hình thành áp lực, làm cho kết cấu tinh thể nứt vỡ Trong vê viên, quặng hematit là lấy dạng tập hợp đa tinh thể xếp không quy tắc tồn Bởi vì nhiều hiệu ứng đối lập các hướng tinh thể thì tăng lớn nứt vỡ mạng tinh thể Hình 6-28b quan hệ nứt vỡ mạng tinh thể với tính đối lập các hướng θ Fe3O4 Fe3O4 S1 S’ S Fe3O4 Fe3O4 (a) Trục-C Fe2O3 (b) Fe3O4 Fe3O4 B S S Tốc độ hoàn nguyên Tốc độ hoàn nguyên S2 Fe3O4 C II Trục-C Fe2O3 I Trục-C Fe2O3 (c) Ranh giới tinh thể Hình 6-28: Sự ảnh hưởng giãn nở thể tích và tính dị hướng thể lập phương quặng hematit kết cấu nó quá trình hoàn nguyên a- Tinh thể quá trình hoàn nguyên giãn nở mà nứt vỡ; b- Tính dị hướng tốc độ hoàn nguyên tinh thể quặng hematit; c- Tính dị hướng tốc độ hoàn nguyên hai tinh thể quặng hematit gần - Ngoài giãn nở thể tích Fe2O3→Fe3O4, Fe3O4 sinh ra, hoàn nguyên thành FexO, thể tích giãn nở đến 4%÷11% Vì vậy, Fe2O3 giãn nở thể tích quá trình hoàn nguyên là không thể tránh khỏi b Ảnh hưởng thành phần đá vỉa giãn nở hoàn nguyên - Căn hiệu thao tác lò cao luyện kim Bắc Mĩ thấy, có quặng vê viên chứa lượng lớn đá vỉa tính axit có tỉ lệ giãn nở tương đối thấp Với chất phụ gia các loại hợp chất chứa kim loại kiềm, có ảnh hưởng không tốt giãn nở vê viên - Natri và kali có liệu là nguyên nhân chủ yếu quặng vê viên sinh giãn nở dị thường chí giãn nở ác tính Bao Cương Trung Quốc dùng tinh quặng manhetit chứa Flo sản xuất quặng vê viên, hàm lượng SiO2 và CaO là 7,62%, hàm lượng đá vỉa tương đối cao Theo lý luận thông thường, giãn nở quặng vê viên nên nhỏ, thực tế quặng vê viên này thuộc giãn nở dị thường Nguyên nhân nó là hàm lượng kim loại kiềm cao Digeersheerde dùng quặng vê viên chất lượng cao tỉ lệ giãn nở là 60% tiến hành nghiên cứu: Khi thêm 1% CaO, tỉ lệ giãn nở quặng vê viên có thể giảm xuống 8%, thêm 0,25% NaCl thúc đẩy làm cho giãn nở thể tích đến 110% Bởi vì bán kính ion Na+, K+ là 0,98x10-10m và 1,33x10-10m, mà bán kính ion Fe2+ và Fe3+ là 0,74x x10-10m và 0,63 x10-10m, quan hệ với tương đối lớn, tác dụng nhiệt độ cao, ion natri, kali thâm nhập vào Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 171/275 mạng lưới tinh thể chất ôxy hoá sắt hình thức hoán đổi vị trí vít lỗ mà dẫn đến biến dạng mạng tinh thể Bản thân biến dạng mạng tinh thể có ứng lực tương đối lớn, tác dụng hoàn nguyên nhiệt độ cao, đầu tiên là phản ứng hoá học cục làm cho mạng lưới tinh thể bị phá huỷ và độ kín đặc kết cấu vùng xung quanh giảm xuống Trái ngược với điều này, điều kiện hoàn nguyên khu vực phận này cải thiện, làm cho tốc độ di chuyển ion sắt tăng nhanh bước và tập trung, làm cho quặng vê viên xảy giãn nở dị thường c Ảnh hưởng độ kiềm giãn nở hoàn nguyên - Theo Karin Kortmann các điều kiện đặc thù định thu 33 loại trị số tỉ lệ giãn nở quặng vê viên sơ đồ hệ tam nguyên CaO-SiO2-FeOn (hình 6-29), đồng thời để giá trị tỉ lệ giãn nở thể tích tăng tương đồng liên kết lại với nhau, thu tương đồng giá trị tăng thể tích, dòng thể tích các loại quặng vê viên có thành phần hoá học và độ kiềm khác không đổi Khu vực tỉ lệ giãn nở tương đối cao là hướng góc FeOn, khu vực này, hàm lượng đá vỉa và độ kiềm biến động nhỏ, làm cho tỉ lệ giãn nở thể tích sinh dao động lớn Từ hình vẽ 6-29 cho thấy, ba khu vực độ kiềm khác đối ứng ba loại phạm vi tỉ lệ giãn nở khác • Quặng vê viên tính axit độ kiềm là 0÷0,1, tỉ lệ giãn nở 20% Trong tình quặng vê viên tính axit có độ kiềm thấp 0,1; đá vỉa chủ yếu là SiO2, nó cùng quặng hematit phản ứng sinh cristobalit dạng tầng Loại quặng vê viên này có nhiều lỗ khí mở, nên khí hoàn nguyên có thể xuyên qua nhanh lỗ khí vào nhân quặng vê viên, đồng thời trên nhiều điểm sinh tác động xung kích kết cấu quặng vê viên Vê viên nhiệt độ thấp thì trên toàn thể tích bắt đầu sinh thay đổi kết cấu tương đối sớm Nhưng hàm lượng SiO2 tương đối cao, kết cấu quặng vê viên dựa vào hợp chất SiO2 với Fe2O3 có thể trì, sinh FexO, nó liền có thể cùng SiO2 thể rắn sinh fayalite (2FeO.SiO2) Khi hàm lượng SiO2 tương đối cao, tính hoàn nguyên quặng vê viên thấp, cho nên kết cấu quặng vê viên có thay đổi nhẹ Vì tổng tốc độ hoàn nguyên giảm thấp Tuy nhiên, fayalite có điểm nóng chảy 1217oC có thể bắt đầu tác dụng dính kết, giảm bước giãn nở và bột hóa quặng vê viên Vì có thể thấy, phải xem fayalite là chất ổn định quá trình hoàn nguyên quặng vê viên tính axit cao Nhưng, hàm lượng đá vỉa này phải vượt qua 5%, phải nhiệt độ hoàn nguyên tương đối thấp có thể ngăn chặn bột hóa quặng vê viên • Quặng vê viên độ kiềm là 0,1÷0,6, tỉ lệ giãn nở giới hạn là 20% Khi quặng vê viên có CaO thấp độ kiềm là 0,1÷0,6, sinh pha xỉ chất thuỷ tinh có hàm lượng tương đối khác SiO2, CaO, Fe2O3 Dưới điều kiện thích hợp, pha xỉ này quá trình hoàn nguyên sinh lime-olivine, lime-olivine cùng với fayalite sinh tinh thể hỗn hợp, điểm nóng chảy nó khoảng 1117oC, độ kiềm tương ứng là 0,35 Dưới điều kiện nhiệt độ và cấu tạo này, độ bền học đá vỉa nằm giá trị nhỏ Vì không hi vọng pha xỉ này ổn định Ngoài sắt kim loại từ tinh thể hỗn hợp tách ra, kết cấu pha Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 172/275 xỉ này thay đổi, kết cấu metasilicate có xu hướng phân giải Trong phạm vi độ kiềm 0,35 này, quan sát tỉ lệ giãn nở lớn Nhiệt độ nóng chảy thấp cùng với độ giãn nở lớn tương ứng nhau, tăng giảm độ kiềm lại làm cho tình trạng giãn nở sinh thay đổi tương ứng Nếu hàm lượng đá vỉa tương đối cao, thì có thể tránh khỏi kết cấu bị phá huỷ, vì có thể làm cho tỉ lệ giãn nở trì 20% SiO2 0,1 0,25 0,33 10 0,5 0,62 1,0 1,5 CaO.SiO2 20 2CaO.SiO2 30 D B 10 CaO CaO (Tỷ lệ lượng chất), % 95 90 FeOn (Tỷ lệ lượng chất), % FeOn 100 Hình 6-29: Tỉ lệ giãn nở vê viên tính công nghiệp chủng loại khác nhau/% Số hiệu vê viên hình Tỉ lệ giãn nở (%) 11,5 22 12 13 13 40 14 • Quặng vê viên độ kiềm lớn 0,6, tỉ lệ giãn nở có thể trì 20% Trong thành phần đá vỉa quặng vê viên có tương đối nhiều CaO, không sinh chất thuỷ tinh chứa CaO, SiO2, FeO, mà còn sinh calcium ferrite, tồn CaO có lợi cho quặng hematit tái kết tinh phát triển Trong quá trình hoàn nguyên CaO.Fe2O3, trên toàn bề mặt calcium wuestite sinh tầng sắt kim loại, mà không sinh sợi đơn tinh thể sắt kim loại Loại sắt kim Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 173/275 loại này hình thành tầng đồng tâm xung quanh hạt ferrite, ngăn chặn bước giãn nở quặng vê viên 6.7.3 Biện pháp ngăn chặn giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên a Thêm chất phụ gia, thay đổi thành phần đá vỉa - Thông thường MgO có thể giảm giãn nở quặng vê viên Bởi vì quặng vê viên tồn số lượng MgO đủ, quá trình nung hình thành magnesium ferrite ổn định (MgO.Fe2O3, điểm nóng chảy 1713oC), hoàn nguyên không xảy phản ứng Fe2O3 chuyển thành Fe3O4, mà sinh dung dịch đặc FeO và MgO Ngoài ra, bán kính ion Mg2+ (0,6x10-10m) nhỏ bán kính ion Fe2+ (0,7x10-10m) và bán kính ion Ca2+ (0,99 x10-10m) Bởi vì Mg2+ có thể phân bố FexO, không dẫn đến phản ứng hoàn nguyên hoá học cục - Ảnh hưởng CaO và MgO tương đối quán, CaO thêm vào làm cho quặng vê viên sinh calcium ferrite và calcium diferrite Ferrite so với hạt quặng hematit khó chịu ăn mòn, ngoài CaO.Fe2O3 – CaO.2Fe2O3 là dung dịch eutectic (1216oC), quá trình nung dễ hình thành pha lỏng, mà làm các hạt sắt ôxy hoá kết dính kết lại với - Vì để ngăn cản giãn nở thể tích hoàn nguyên quặng vê viên, có số xưởng vê viên trộn liệu đã cho thêm quặng đôlomite b Điều chỉnh độ kiềm quặng vê viên và hàm lượng đá vỉa - Ảnh hưởng độ kiềm tỉ lệ giãn nở quặng vê viên là tuỳ vào hàm lượng đá vỉa tăng mà giảm, hàm lượng đá vỉa khoảng 10% thì độ kiềm không có tác dụng - Khi độ kiềm là 0÷0,1, hàm lượng đá vỉa 5% đủ để làm cho tỉ lệ giãn nở quặng vê viên khống chế 20% Khi độ kiềm khoảng 0,1÷0,6, cần tăng lượng đá vỉa lên khoảng 10% Cùng với độ kiềm tăng trên 0,6, lúc này, đã sinh CaO.Fe2O3, cần lượng đá vỉa thấp 5%, tỉ lệ giãn nở quặng vê viên có thể khống chế phạm vi giãn nở thông thường c Áp dụng tính bảo vệ môi trường nung - Áp dụng tính bảo vệ, tức môi trường không tính ôxy hoá, khí nitơ, nước nung môi trường 4÷6%CO + 94÷96%CO2, làm cho loại hình cố kết quặng vê viên là quặng manhetit tái kết tinh và phận pha lỏng liên kết, tránh Fe2O3 → Fe3O4, dạng tinh thể thay đổi mà sinh mở rộng d Nâng cao nhiệt độ nung - Để nhiệt độ nung cao chút nhiệt độ nung thích hợp, nhiên nhiệt độ thông thường quặng vê viên có giảm, có thể tăng dính kết pha lỏng quặng vê viên, kết cấu quặng vê viên liền có kết cấu nhau, xu hướng kết tinh quặng hoàn thiện và phát triển, tránh sinh tái kết tinh nhiều lần và trạng thái móc ghép với nhau, giảm tương đối liên kết tái kết tinh chất ôxy hoá sắt, từ đó tăng ứng lực chống giãn nở thể tích Giảm giãn nở thể tích Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 174/275 quặng vê viên hoàn nguyên e Thêm quặng hồi - Nghiền nhỏ quặng hồi cho vào hỗn hợp liệu vê viên, loại quặng vê viên này quặng hồi đưa vào hạt nhân tinh thể, quá trình nung, dễ sinh nhiều chốt liên kết nhỏ hơn, mặt là nâng cao cường độ quặng vê viên, mặt khác là phân tán ứng lực sản sinh quá trình hoàn nguyên vê viên, từ đó có thể giảm giãn nở quặng vê viên f Xử lí phương pháp halogenate - Ngâm vê viên nước muối, làm cho MgCl2.6H2O CaCl2 chèn vào khe lỗ quặng vê viên và phủ lên bề mặt hạt quặng hematit, quá trình hoàn nguyên cản trở tiếp xúc khí hoàn nguyên với quặng hematit, giảm chậm tốc độ chuyển biến tinh thể quặng hematit, làm cho giãn nở giảm nhẹ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG QUẶNG VIÊN 6.8.1 Tính chất tự nhiên hạt quặng - Tính thấm nước: tính thấm nước có thể biểu thị lượng ẩm mao dẫn và lượng ẩm phân tử Lượng ẩm mao dẫn là hàm lượng nước mao dẫn bão hoà hạt quặng, lượng ẩm phân tử là tổng hàm lượng nước nước hấp phụ và màng nước Tính thấm ướt của quặng càng cao thì lượng ẩm mao dẫn và lượng ẩm phân tử càng cao, khả tròn quặng lớn, tính thấm nước tính theo thứ tự tăng lên các loại quặng sắt sau : Manhêtít, ematít, hydroêmatít, limônít - Hình dáng bên ngoài : Hình dáng bên ngoài có ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc và độ bền liên kết quá trình vê tròn, hạt quặng limônít có dạng phiến hay dạng kim cho nên diện tích tiếp xúc tốt, viên quặng tạo thành tương đối tốt Hạt quặng manhêtít và quặng ematít có nhiều cạnh, bề mặt nhẵn nên tính vê tròn kém - Độ xốp quặng : Độ xốp quặng càng lớn thì lượng nước chứa quặng càng lớn, tính thấm nước càng tốt, tính vê tròn càng tốt 6.8.2 Độ ẩm phối liệu vê tròn - Phối liệu vê tròn phải có độ ẩm thích hợp Phạm vi ba động độ ẩm không quá 0,5% ( tức là ± 0,25% ) độ ẩm không đủ thì không thể làm cho mặt ngoài viên quặng quá ẩm, đó viên quặng khó lớn lên Ngoài lượng nước mao dẫn các hạt quặng (thời kỳ đầu tạo thành viên quặng) không đủ thì khe hở các hạt quặng chứa không khí, liên kết các hạt yếu - Nếu độ ẩm quá lớn thì mầm tạo thành dính vào nhau, làm cho độ hạt viên quặng không đều, nguyên liệu dính bết vào máy vê tròn, ảnh hưởng tới quá trình vê tròn, có làm cho tải trọng máy vê tròn qua lớn làm gẫy trục hay cháy động Vì viên quặng tròn quá ẩm có độ bền kém, quá trình vận chuyển và trước thiêu kết dính vào bị biến dạng, đó ảnh hưởng đến tốc độ thiêu và chất lượng sản phẩm Sổ tay kỹ thuật luyện gang 6.8.3 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 175/275 Thành phần sàng và độ hạt quặng - Độ hạt nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến sản lượng và chất lượng quặng viên Thực tế thấy độ hạt tinh quặng càng nhỏ và càng không thì quặng viên càng chắc, vì quặng manhêtít yêu cầu giới hạn trên độ hạt không quá 0,2 mm; đồng thời cỡ hạt nhỏ 0,045 mm không thấp 60%; quặng êmatít cỡ hạt nhỏ 0,045 mm không thấp 50% Độ hạt đá vôi không lớn 0,045 mm • Phối liệu: tương tự phối liệu quặng thiêu kết • Trộn đều: thông thường tiến hành trộn thùng quay • Tưới nước: vừa phải 6.8.4 Quá trình công nghệ vê tròn - Ảnh hưởng quá trình công nghệ vê tròn dẫn đến chất lượng và tốc độ lớn nên viên quặng có nhiều mặt, ví dụ cách làm ẩm, tốc độ và tính chất lăn, trạng thái liệu lót, dung tích máy vê tròn, thời gian vê tròn… - Cách làm ẩm : Có cách Thứ nhất: Trước đưa vào máy vê tròn, phối liệu đã có đủ độ ẩm Cách này làm cho tốc độ lớn nên viên quặng nhanh, mặt ngoài nhẵn, độ bền giới kém Thứ hai: Trước cho vào máy tròn cho lượng ít nước vào phối liệu Trong quá trình vê tròn cho thêm nước để phối liệu đạt đến độ ẩm thích hợp Cách này làm cho viên quặng bền tốc độ lớn lên chậm - Đặc tính và tốc độ chuyển động liệu máy vê tròn: định góc nghiêng và tốc độ máy, lượng liệu chất vào máy và tình trạng lớp liệu lót Trong sản xuất, thường người ta giữ góc nghiêng máy cố định, còn tốc độ máy thay đổi tuỳ theo góc nghiêng, tính chất liệu và kích thước viên quặng yêu cầu Thông thường tốc độ dài thích hợp máy vê tròn thùng quay vào khoảng 0,35-1,35 m/giây, máy vê tròn mâm quay vào khoảng 0,51,5m/giây Nếu tốc độ thấp quá thì liệu lăn không tốt, máy vê tròn không thể đưa liệu nên độ cao định Nếu tốc độ lớn quá thì liệu trượt trên mặt máy vê tròn và các viên tròn tạo thành bị phá vỡ - Lượng liệu chất vào máy vê tròn: tăng tỷ lệ chất đầy (tỷ lệ thể tích liệu chất vào với dung tích toàn máy) đến mức độ định nâng cao sản lượng máy, tỷ lệ chất đầy lớn quá thì liệu không lăn mà trượt, liệu thùng quay tưới nước không đều, thông thường tỷ lệ chất đầy vào khoảng 10-20%; tỷ lệ này qua thực tế xác định - Thời gian lăn: thời gian lăn dài quá làm giảm sản lượng máy, làm cho lượng nước mặt ngoài viên quặng quá nhiều đó gây dính kết các viên quặng với và các viên quặng với máy vê tròn Thời gian lăn quá ngắn làm cho viên quặng khỏi máy không đủ kích thước, độ bền kém, lượng nước dư viên quặng không không thoát kịp đó tính bền nhiệt kém Hiện thời gian lăn bình quân vào khoảng 10 phút, thời gian này dài quá làm thiết bị cồng kềnh tốn kém Giai đoạn lớn nên mầm chiếm gần hết thời gian vê tròn Nguyên nhân làm cho tốc độ lớn lên mầm là vì : Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 176/275 • Tốc độ nước thấm vào chậm • Trong thời gian mầm lớn lên thì quặng không đủ vì hầu hết nguyên liệu cho vào máy biến thành mầm - Trạng thái liệu lót: quặng ướt lăn, máy vê tròn người ta cho thêm vào lớp nguyên liệu vón hòn gọi là liệu lót; viên quặng luôn luôn lăn trên liệu lót, nén trên lớp liệu lót, mặt ngoài liệu lót ẩm, làm chậm tốc độ lớn lên viên quặng Lớp liệu lót ngày càng dầy lên, đến mức độ nào xẩy tượng tầng liệu lót bị lở Để máy vê tròn làm việc bình thường và lớp liệu lót tơi máy vê tròn có lắp thêm gạt để cào lớp liệu lót này, làm cho lớp liệu lót trở thành nguyên liệu có độ xốp cao, dễ dàng dính vào các mầm để làm cho mầm lớn lên Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 177/275 THIẾT BỊ NUNG VIÊN SỐNG KHÁI QUÁT - Từ năm 1947 sau nước Mỹ đã đưa lò đứng sản xuất quặng vê viên công nghiệp đầu tiên trên giới vào sản xuất, lò đứng phát triển nhanh Nhưng theo phát triển công nghiệp gang thép, yêu cầu sản xuất quặng vê viên không có thể xử lý quặng manhetit, mà còn có thể xử lý quặng hematite, quặng limonite, quặng hematite có đất sét Để tăng nhu cầu chất lượng và số lượng, để cạnh tranh trên thị trường, yêu cầu thiết bị phát triển theo mô hình lớn Do đó nối tiếp thử nghiệm máy nung dạng băng tải, Máy ghi xích - lò quay, lò đứng hình vòng tròn, và thiết bị này luôn thuộc vào trạng thái cạnh tranh hỗ trợ lẫn Hiện trên giới dùng nhiều chủ yếu có loại thiết bị nung, chính là: lò đứng, máy nung dạng băng tải, máy ghi xích- lò quay Ưu, khuyết điểm chính ba loại thiết bị này xem bảng 7-1 Bảng 7-1: Ưu, khuyết điểm chính ba loại thiết bị nung 7.1.1 Tên thiết bị Ưu điểm Khuyết điểm Lò đứng Thiết bị đơn giản, không có yêu cầu đặc biệt nguyên vật liệu, thao tác tu tiện lợi, hiệu xuất nhiệt cao, đầu tư ít, thời gian xây dựng ngắn Năng lực sản xuất đơn máy nhỏ, lớn là 500.000 tấn/năm, gia nhiệt không đều, tính thích ứng nguyên liệu kém Máy nung dạng băng tải tải Thiết bị đơn giản, tin cậy, thao tác Cần dùng thép hợp kim chịu tu tiện lợi, hiệu xuất gia nhiệt nhiệt tương đối nhiều cao, lực sản xuất đơn máy lớn, đạt triệu tấn/năm Máy ghi xích- lò quay Thiết bị nung tương đối đơn giản, Thiết bị nhiều, dự nhiệt sấy nung đồng đều, lực sản xuất khô, nung và làm mát cần đơn máy lớn, đạt triệu tấn/năm tiến hành trên thiết bị Tính thích ứng nguyên liệu - Lò đứng thông thường có thể dùng để vê viên tinh quặng quặng manhetit, vê viên tinh quặng hỗn hợp hematite; manhetit, và yêu cầu hàm lượng sắt hóa trị không thấp 20% Máy nung dạng băng tải và máy ghi xích- lò quay có thể xử lý các loại nguyên liệu Nhưng vào thống kê, lấy tinh quặng manhetit làm nguyên liệu, máy nung dạng băng tải chiếm 44%, máy ghi xích lò quay chiếm 39%, lò đứng chiếm 16%; lấy quặng hỗn hợp limonite, hematite làm nguyên liệu, máy nung dạng băng tải chiếm 75%, máy ghi xích- lò quay Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 178/275 chiếm 25%, lấy quặng hỗn hợp limonite, hematite làm nguyên liệu, lò đứng giới chưa liệt kê Như với chủng loại quặng sắt khó nung, sử dụng máy nung dạng băng tải là nhiều nhất, có thể thấy phạm vi ứng dụng máy nung dạng băng tải là rộng rãi 7.1.2 Năng lực sản xuất đơn máy các loại thiết bị nung - Theo cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường quặng sắt, các nhà máy vê viên không thể không tìm cách cố gắng trì chi phí kinh doanh và đầu tư thấp, điểm này có thể thông qua phận sử dụng thiết bị nung loại lớn để đạt Trước mắt lực sản xuất đơn máy thiết bị nung lớn đã đạt triệu quặng vê viên/năm, và lực sản xuất đơn máy thiết bị nung loại nhỏ đạt khoảng 500.000 tấn/năm Thiết bị nung loại tương đối nhỏ, đại phận xây dựng từ trước năm 1965 Từ năm 1965 trở lại đây lực đơn máy không ngừng tăng lên Khoảng sau năm 1975, đã xây dựng lên loạt thiết bị nung loại lớn có lực đơn máy là 400÷500 vạn tấn/năm Nhà máy vê viên có lực sản xuất 50 vạn tấn/năm, chủ yếu sử dụng lò đứng và máy nung dạng băng tải, và nhà máy vê viên có lực sản xuất vượt quá 50 vạn thì sử dụng máy nung dạng băng tải và máy ghi xích - lò quay Năng lực đơn máy 200 vạn tấn/năm trở lên, có nhà máy vê viên có máy nung dạng băng tải và máy ghi xích- lò quay 7.1.3 Chất lượng sản phẩm - Thông thường máy nung dạng băng tải và Máy ghi xích- lò quay có thể sản xuất quặng vê viên chất lượng tốt; lò đứng tầng quặng bên lò nhận nhiệt không đồng đều, chất lượng sản phẩm không đồng và kém so với hai loại lò trước - Ailisi-Joshua Ramos company khảo sát nhà máy vê viên và phân tích chất lượng sản phẩm hai loại thiết bị là máy nung dạng băng tải và máy ghi xíchlò quay Lấy tỷ lệ phần trăm cấp hạt quặng vê viên thành phẩm lớn 6,3mm làm số chất lượng, tiêu này đã phản ánh tổng hợp quặng vê viên chứa lượng bột và tính mài mòn Kết cho biết: máy nung dạng băng tải là 90,8, Máy ghi xích- lò quay là 91,3 Sự khác biệt chất lượng tầng dưới, giữa, trên tầng liệu máy nung dạng băng tải, nhà máy vê viên Maerkangna đo lường số trống quay nó (hàm lượng phần trăm liệu lớn 6,3mm) là 96,4, 96,2 và 94 Do đó có thể nhìn chất lượng quặng vê viên tầng trên, giữa, máy nung dạng băng tải không có chênh lệch rõ ràng CÔNG NGHỆ NUNG QUẶNG VÊ VIÊN KIỂU LÒ ĐỨNG - Lò đứng là thiết bị dùng để nung quặng vê viên sớm nhất, phương pháp lò đứng có kết cấu đơn giản, có các đặc điểm như: chất liệu không có yêu cầu đặc biệt, đầu tư ít, hiệu suất nhiệt cao, thao tác tu tiện lợi Nhưng công suất lò đứng nhỏ, tính thích ứng nguyên liệu kém, không thể đáp ứng yêu cầu lò cao đại liệu chín, đó quá trình ứng dụng và phát Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 179/275 triển đã bị hạn chế, tỉ lệ quặng vê viên lò đứng sản xuất theo đó hạ xuống, đến năm 1980 hạ xuống đến 9% Song nhà máy vê viên phương pháp lò đứng thích hợp nguyên liệu, quy mô tương đối nhỏ vốn có ưu điểm định Nhà máy vê viên lò đứng trên giới tổng cộng có 110 lò đứng, sản lượng cao đạt 27 triệu tấn/năm, diện tích mặt cắt lò đứng lớn là 2,5x6,5m, tức là khoảng 16m2 Phân đoạn các công nghệ và thời gian nung kết quặng vê viên các đoạn, trạng thái phân bố nhiệt độ chính loại lò đứng này xem hình – Đặc điểm lò đứng nước ngoài Quặng sống 3m Buồng đốt 7.2.1 Nhiên liệu + Không khí Bầu trên lò Hướng gió 7-9 m Bầu lò Áp lực gió làm mát 0,06-0,07 Mpa 5-7m Quặng vê viên thành phẩm Hình 7-1: Đồ thị nhiệt độ nung và hệ thống dòng khí, loại lò đứng lò 16m2, sản lượng 500.000 tấn/năm/lò - Tiêu hao điện cao Căn phân tích LKAB Thụy Điển, tiêu hao điện nó cao đạt 50 kw/h/tấn Nguyên nhân tiêu hao điện cao là cột liệu lò đứng cao, lực cản dòng khí lớn, yêu cầu áp lực làm việc quạt gió chính cao, đó tiêu hao điện lớn Lò đứng 15,6 m2 Canada Gerrish mine, áp lực quạt gió là 67247 KPa, áp lực quạt gió chính lò đứng Erie là 54936 KPa - Quặng vê viên lò đứng nước ngoài thông thường sử dụng dầu nhiên liệu giá trị nhiệt cao thể khí thiên nhiên và giới hạn nung quặng vê viên manhetit - Xem xét kết cấu kiểu silo liệu thân lò đứng, xả liệu, tốc độ quặng vê viên xuống liệu cùng mặt liệu không đồng đều, tim cửa xả liệu chính Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 180/275 xuống liệu nhanh, mà hai bên tương ứng thì chậm chút, khiến cho thời gian dừng quặng vê viên lò khác nhau, đó làm cho qua trình đông kết quặng vê viên nung không đồng Quặng sống Hình 7-2: Kết cấu hình lò lò đứng có buồng đốt ngoài 1-Buồng hanh khô, 2- Tường dẫn gió, 3- Buồng đốt, 4- Cửa đốt, 5- Ống khí than, 6Ống gió trợ đốt, 7- Mỏ đốt, 8- Ống gió làm mát - Lò đứng châu Âu thường sử dụng bố liệu theo hướng ngang, thời gian bố liệu dài và không đồng Một lò đứng dài 6,4m, rộng 2,44m bố liệu lần phải 140 phút, xe bố liệu phải lại lần theo phương hướng chiều rộng - Trung Quốc bắt đầu sử dụng lò đứng sản xuất vê viên quặng sắt tương đối muộn Tại Trung Quốc, năm 1968 Tế Cương; Thừa Cương xây dựng lò đứng 8m2, đến năm 1975 tổng cộng có 12 nhà máy đã thiết kế 24 lò đứng Nhưng hạn chế điều kiện nguyên, nhiên liệu, có 10 lò đưa vào sản xuất, sản xuất bình thường 14 lò ngừng - Sản xuất quặng vê viên phương pháp lò đứng trải qua cải tiến, hoàn Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 181/275 thiện công nghệ và thiết bị, thao tác đã đạt các tiêu kinh tế kỹ thuật khá tốt Hàng Cương trải qua cải tạo hàng loạt, sử dụng bentonite làm chất kết dính sản xuất quặng vê viên tính axit, năm 1999 sản lượng lò đứng 8m2 đạt 43 vạn tấn/năm, tỉ lệ tác nghiệp lớn 96%, tiêu hao nhiệt là 79.1MJ/t - Đặc điểm kết cấu lò đứng: Khung giá bên lò có tường dẫn gió; buồng sấy khô; sử dụng thao tác quạt gió có độ chân không thấp; khí lò cao giá trị nhiệt thấp và nhiệt độ nung thấp Kết cấu hình lò lò đứng Trung quốc điển hình xem hình – - Lò đứng, buồng đốt Trung Quốc xây dựng sớm là loại lớn Do nhận lực giãn nở co ngót buồng đốt loại lớn không đồng đều, dễ dẫn đến cháy thủng chỗ như: đỉnh vòm, chân vòm, mỏ đốt và lỗ người chui Hiện phần lớn lò đứng là buồng đốt hình tròn 7.2.2 Công nghệ lò đứng nung quặng vê viên a Bố liệu: - Lò đứng là loại thiết bị trao đổi nhiệt nguyên lý nghịch dòng, quặng viên sống nạp vào lò qua thiết bị bố liệu đỉnh lò; khí nóng từ buồng đốt mỏ đốt phun vào lò lên Trong quá trình nghịch dòng tiến hành trao đổi nhiệt, quặng sống sấy khô, dự nhiệt và vào vùng nung, vùng nung tiến hành phản ứng nung kết nhiệt độ cao, sau đó làm mát phần lò và xả ngoài Toàn quá trình tiến hành liên tục lò đứng, đó điều kiện tiên quan trọng lò đứng làm việc bình thường là liệu lò phải có tính thấu khí tốt Để bảo đảm điểm này, quặng sống thiết phải xốp, bố liệu đồng trên mặt cột liệu - Trong quá trình phát triển lò đứng, đã nghiên cứu hệ thống bố liệu chuyên dụng Thời kỳ đầu lò đứng sử dụng bố liệu loại lớn Đường liệu bố liệu tự động gần vách lò, mặt liệu sâu xuống hình chữ V, trung tâm thấp, chỗ gần vách lò thì cao Loại bố liệu này hình thành nhiệt độ xung quanh đường tâm hướng dọc nên không đạt nhiệt độ nung lý tưởng yêu cầu quặng vê viên, sau đó đổi là bố liệu hướng ngang (hình – 3) Quặng sống bố liệu theo hướng ngang thành cái lạch nhỏ hướng ngang Trên máy bố liệu có thăm mặt liệu, khống chế liệu xuống và tốc độ bố liệu, để tiện trì mặt liệu phẳng và khống chế cao độ mặt liệu - Phân bố dòng khí và nhiệt độ bên lò thiết bị bố liệu loại này đã cải thiện rõ ràng (hình - 4) - Lò đứng Trung Quốc sử dụng bố liệu dạng đường thẳng (hình 7-5) Đường xe chạy bố liệu và đường bố liệu phẳng nối đỉnh buồng sấy khô hình nóc nhà Thiết bị bố liệu loại này đã giản hóa thiết bị bố liệu, đã cao tỉ lệ làm việc thiết bị, rút ngắn thời gian bố liệu Nhưng xe bố liệu vận hành men theo đường tim hướng dọc miệng lò, môi trường làm việc khắc nghiệt, băng tải dễ bị cháy hỏng, đó yêu cầu tăng cường khả xả gió đỉnh lò, hạ thấp nhiệt độ đỉnh lò, cải thiện điều kiện thao tác đỉnh lò b Sấy khô và dự nhiệt: Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 182/275 - Quặng sống lò đứng chuyển động từ trên xuống phát sinh trao đổi nhiệt với khí thải nóng vùng dự nhiệt bay lên tiến hành sấy khô, không có thiết bị sấy khô chuyên dụng Quặng sống xuống đến chỗ cách mặt liệu 120÷150mm, tương ứng với thời gian 4÷6 phút, đại phận đã sấy khô, và bắt đầu dự nhiệt, quặng manhetit bắt đầu ô xy hóa Khi liệu lò xuống đến 500mm, khiến cho nó đạt nhiệt độ nung tốt nhất, tức là khoảng 1350oC - Lò đứng Trung Quốc sấy khô sử dụng buồng sấy khô hình nóc nhà, tầng liệu quặng sống khoảng 150÷200mm Khí thải nóng vùng dự nhiệt bay lên và khí thải nóng từ tường dẫn gió bay hỗn hợp phía buồng sấy khô, nhiệt độ khí thải hỗn hợp đó là 500÷600 oC, lớp quặng sống qua buồng sấy khô và đỉnh buồng sấy khô trượt xuống tiến hành trao đổi nhiệt, đạt đến mục đích sấy khô quặng sống Quặng sống trên buồng sấy khô sau qua 5÷6 phút thì đã hoàn thành quá trình sấy khô xuống đến cổ lò Sau đó theo góc đổ tự nhiên nó tiến hành phân phối vào lò, viên nhỏ và bột tập trung nhiều gần tường lò (cách tường khoảng 200mm), viên to có động tương đối lớn, thường lăn vào chỗ tường dẫn gió trung tâm Do lớp quặng sát tường lò tương đối dày, và tập trung nhiều lại là viên nhỏ và bột, đó cần phát triển dòng khí biên nhiều Ngược lại, các viên quặng trung tâm thấp, đường kính quặng tương đối to, có lợi cho phát triển dòng khí tâm Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang https://www.youtube.com/watch?v=7Fh61pNlVa4 https://www.youtube.com/watch?v=zS5meE72JcM https://www.youtube.com/watch?v=E3YTCBfQ45c Từ khóa: Iron ore pellet technology Hình 7-3: Sơ đồ hệ thống bố liệu hướng ngang Hình 7-4: Sơ đồ đường đồng nhiệt lò sử dụng bố liệu hướng ngang a – Đường bố liệu; b- Đường đồng nhiệt lò 183/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 184/275 Hình 7-5: Sơ đồ đường thẳng bố trí liệu a- Xe bố liệu và bố liệu vuông góc; b- Bố liệu và bố liệu đường thẳng - Tác dụng buồng sấy khô: • Nâng cao chất lượng quặng khô, đề phòng tượng quặng ẩm vào lò sinh dính và biến dạng, cải thiện tính thấu khí tầng liệu lò, tạo điều kiện cho liệu lò thuận hành; • Sử dụng buồng sấy khô đã mở rộng diện tích sấy khô quặng sống, có thể làm sấy khô tầng liệu mỏng, thể khí nóng đồng xuyên thấu vào tầng liệu quặng sống Do cải thiện điều kiện trao đổi nhiệt, nhiệt độ thể khí từ 500÷600oC hạ xuống đến 200oC, đã nâng cao hệ số lợi dụng nhiệt; • Sử dụng buồng sấy khô còn có thể phân chia rõ ràng đoạn công nghệ sấy khô và đoạn công nghệ dự nhiệt, có lợi cho vận hành lò đứng ổn định c Nung: - Quặng vê viên sống sau qua dự nhiệt sấy khô xuống đoạn nung lò đứng Nhiệt độ lò đứng nung quặng vê viên tốt trì 1300oC÷1350oC Nhiệt độ lò đứng Trung Quốc nung quặng vê viên tương đối thấp, thông thường nhiệt độ buồng đốt là 1150oC, trí thấp đến 1050oC, nhiệt độ tầng liệu lò đứng khoảng là 1200÷1250 oC Nguyên nhân nó là mặt phẩm vị quặng manhetit Trung Quốc thấp, hàm lượng SiO2 tương đối cao, nhiệt độ nung quá cao quặng vê viên sinh dính kết, phá vỡ thuận hành lò; mặt khác lò đứng Trung Quốc cỡ lớn là sử dụng khí lò cao giá trị nhiệt thấp làm nhiên liệu Ngoài nó ra, tường dẫn gió lò đứng Trung Quốc tăng thêm buồng sấy khô có kết cấu đặc biệt có liên quan - Nhiệt độ trên toàn mặt cắt lò đứng phân bố đồng là điều kiện tiên thu quặng vê viên có chất lượng ổn định Trạng thái phân bố nhiệt độ lại là trực tiếp chịu ảnh hưởng phân bố dòng khí Do tác dụng lực cản cột liệu dòng khí, khiến cho dòng khí đốt bị hạn chế độ sâu xuyên thấu từ tường lò vào tim cột liệu, vì đã hạn chế cục nhiệt lượng có thể đạt gây ảnh hưởng đến phân bố đồng nhiệt độ trên mặt cắt lò đứng Tốc độ luồng khí càng lớn, lực xuyên thâu vào tầng quặng càng mạnh, nhiệt độ mặt cắt lò càng đồng Tốc độ luồng khí nhỏ, lực xuyên thấu vào tầng quặng càng yếu, vì khiến cho nhiệt độ nung trung tâm lò quá thấp, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 185/275 quặng vê viên không đạt trạng thái kết cứng lý tưởng Thường tốc độ luồng khí đốt phải là 3,7 ÷ 4,0m/s Nhưng tốc độ luồng khí quá lớn khiến cho tiêu hao điện lớn, ngoài còn tạo lên vấn đề như: liệu lò phun dẫn đến hóa lỏng bề mặt tầng liệu lò - Tình trạng phân bố luồng khí là nguyên nhân quan trọng hạn chế công suất lò đứng, chiều rộng lò đứng lớn khoảng 2,5m Chiều rộng lò đứng quá lớn, tầng quặng vê viên sinh lực cản luồng khí mà dẫn đến hiệu ứng biên, khiến cho luồng khí trung tâm lò đứng tương đối yếu Tim lò dễ hình thành “cột liệu chết”, tốc độ xuống liệu quá nhanh, “cột liệu chết” thành trạng thái hình vát cắm vào vùng nung, bên trên nó thì phát triển thành tầng liệu ẩm càng ngày càng dày, chí sinh tượng sụt liệu - Ngoài ra, tính chất luồng khí lò đứng là vấn đề mà vận hành không coi nhẹ, hàm lượng O2 luồng khí cột liệu không thấp 4%, tức là luồng khí phải dạng không khí ô xy hóa, không thì ô xít sắt hoàn nguyên sinh FeO, cùng SiO2 sinh 2FeO.SiO2 điểm tan chảy thấp - Toàn gió làm mát từ phần lò đứng thổi vào xuyên qua vùng nung, mặt vừa hấp thu nhiệt lượng vùng nung, đồng thời lưu lượng nó vừa theo thay đổi lực cản cột liệu mà dao động, khiến cho độ cao và nhiệt độ vùng nung không ổn định, chí phá vỡ quá trình nung Mặt khác hiệu ứng biên, gió làm mát tăng lên theo tường lò, gió cửa đốt và khí thải nóng gặp nhau, làm giảm yếu khả xuyên thấu khí thải nóng, khiến cho nhiệt độ mặt cắt lò phân bố không đều, dẫn đến chất lượng quặng vê viên không đồng Bên lò đứng Trung Quốc thiết kế có tường dẫn gió, đại phận gió làm mát dẫn từ tường dẫn gió, đã giảm bớt lưu lượng gió làm mát thông qua cửa đốt, làm cho áp lực buồng đốt hạ thấp rõ rệt, có khoảng 10000Pa, so sánh với lò đứng cùng loại thấp 1/3÷2/3 Lưu lượng khí nóng buồng đốt thổi tăng lên và ổn định, có lợi cho khả xuyên thấu cột liệu, làm cho vùng nung có nhiệt độ tương đối đồng và ổn định d Làm mát: - Đại phận bầu lò lò đứng dùng để làm mát quặng vê viên Phần lò đứng có cụm trục bánh quay phân chia, trục bánh đỡ toàn cột liệu, và nghiền viên to vùng nung có thể dính kết, làm cho cột liệu trì trạng thái tơi xốp Gió làm mát từ chỗ cốt cao trục bánh thổi vào bên lò đứng Áp lực và lưu lượng gió làm mát phải ổn định xuyên qua toàn cột liệu để làm mát quặng vê viên Nhiệt độ quặng vê viên xả ngoài lò có thể thông qua điều tiết lưu lượng gió làm mát để điều khiển - Ở lò đứng có tường dẫn gió, độ cao cột liệu chỗ tim lò hạ thấp giúp hạ thấp lực cản, gió làm mát cấp vào lò từ hai mặt lò, dẫn từ tường dẫn gió, làm cho lưu lượng gió phân bố trên toàn mặt cắt, vùng làm mát tương đối đồng đều, và áp lực quạt gió hạ thấp, lưu lượng gió thổi vào lại tăng lên, đã nâng cao hiệu làm mát quặng vê viên Căn vào tài liệu báo cáo có liên quan: Áp lực gió gió làm mát lò đứng loại này thấp lò đứng cùng loại 1/2÷1/3, hạ thấp tiêu hao điện quạt gió, thông thường là 30÷35kWh/t quặng vê Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 186/275 viên, thấp lò đứng không có tường dẫn gió 30%÷40% 7.2.3 Tính toán cân nhiệt và cân vật liệu lò đứng a Tính toán cân vật liệu - Vật liệu đầu vào (lấy sản xuất quặng vê viên làm chuẩn bản) • Lượng liệu khô hỗn hợp G1 G1=G1.1+G1.2+G1.3+ +GB kg/t ▪ Trong công thức: ▫ G1.1+G1.2+G1.3 – là lượng phối các loại tinh quặng kg/t ▫ GB – lượng phối chất kết dính, kg/t • Lượng quặng sống chứa nước G2 G2=G1w/(100-w) kg/t ▪ Trong công thức: w – độ ẩm thích hợp quặng vê viên sống, % • Tăng trọng lượng ô xy FeO G3 G3 = (∑ FeO − FeOQuặng) kg/t ▪ Trong công thức: 1/9 là 1kg FeO ô xy thành Fe2O3 cần 1/9 kg lượng ô xy; ▪ FeO – tổng lượng FeO liệu hỗn hợp mang vào, kg/t ▪ FeOquặng – tổng lượng FeO quặng thành phẩm và quặng hồi, kg/t • Tổng vật liệu vào G=G1+G2+G3 kg/t - Vật liệu đầu • Quặng vê viên thành phẩm G1’ G1’ = 1000kg/t • Cháy hao G2’ G2’=(Ig1.G1.1+Ig2.G1.2+Ig3.G1.3+IgbGB)x1/100 kg/t ▪ Trong công thức: ▪ Ig1, Ig2, Ig3 – cháy hao tinh quặng, % ▪ Igb – cháy hao chất kết dính, %, • Hơi nước G3’ = G3 kg/t • Quặng vê viên hồi G4’ = G1’.K/100 kg/t ▪ Trong công thức: ▪ K – tỉ lệ quặng hồi chiếm quặng vê viên thành phẩm, % • Tổng vật liệu đầu G’ = G1’+G2’+G3’+G4’ Bảng 7-2: Bảng cân vật liệu vê viên lò đứng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang Đầu vào Ký hiệu G1.1 G1.2 G1.3 GB G2 G3 Đầu Tên vật liệu Tinh quặng 1# Tinh quặng 2# Tinh quặng 3# Chất kết dính Độ ẩm quặng sống Tăng trọng lượng ô xy hóa  187/275 Lượng Ký kg/t, % hiệu G1’ G2’ G3’ G4’ Tên vật liệu Lượng kg/t, % Quặng vê viên thành phẩm Cháy hao Hơi nước Lượng phản hồi 100 100 ▫ Chú ý: Giả định quặng hồi chuyển đến nhà máy thiêu kết b Tính toán cân nhiệt - Tính toán cân nhiệt phải tiến hành trên sở cân vật liệu, ký hiệu có liên quan thống ý nghĩa vật lý và tính toán cân vật liệu, đây không có chú thích khác - Nhiệt đầu vào • Khí than đốt phát nhiệt Q1 Q1 = q V m kJ/t ▪ q – giá trị nhiệt (đơn vị) khí than thấp, kJ/m3; ▪ Vm – lượng tiêu hao khí than, m3/t • Lượng nhiệt Q2 không khí mang vào Q2=Ck (Vtrợ + Vlạnh ) tK ▪ CK – tỉ lệ nhiệt không khí, kJ/m3.oC; ▪ Vtrợ , Vlạnh – là lưu lượng gió trợ đốt và lưu lượng gió làm mát, m3/t; ▪ tK – nhiệt độ không khí, oC • Nhiệt lượng vật lý khí than mang vào Q3 Q3=Cm Vm tm kJ/t ▪ Cm – tỉ lệ nhiệt khí than, kJ/m3.oC; ▪ Vm – lượng khí than tiêu hao nung/1t quặng vê viên, m3/t; ▪ tm nhiệt độ khí than, oC • Nhiệt vật lý quặng sống mang vào Q4 Q4=(CpxG1+Cw.G2) x ▪ Cp – tỉ lệ nhiệt liệu hỗn hợp khô kJ/kh.oC ▪ G1 – lượng liệu khô tiêu hao/1t quặng vê viên, kg; ▪ Cw – tỉ lệ nhiệt nước, kJ/kg.oC; Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 188/275 ▪ G2 – hàm lượng nước quặng sống, kg; ▪ – nhiệt độ quặng sống, oC • Ô xy hóa FeO phát nhiệt Q5 Q5=1952.06 [FeOi - FeOquặng – (Si x 1,123x0,95)] kJ/t ▪ 1952,06 là 1kgFeOFe2O3 nhiệt lượng phát ra, kJ; ▪ FeOi – hàm lượng FeO liệu hỗn hợp, kg/t-p; ▪ FeOquặng – hàm lượng FeO quặng vê viên và quặng hồi, kg/t; ▪ Si – hàm lượng S liệu hỗn hợp tron 1t quặng vê viên, kg/t; ▪ 1,123–1kg lưu huỳnh tạo thành FeS2 chuyển đổi thành 1,123kg FeO, kg; ▪ 0,95–tỉ lệ khử S quá trình nung quặng vê viên ô xy hóa là 95% • Nhiệt tỏa lưu huỳnh ô xy hóa Q6 Q6=6901.18x1.875x0.95 (S) kg/t ▪ 6901,18 – nhiệt lượng 1kg FeS2 ô xy hóa hoàn toàn tỏa ra, kJ/kg; ▪ 1,875 – hệ số lưu huỳnh chuyển đổi thành FeS2; ▪ 0,95 – giả định tỉ lệ khử lưu huỳnh là 95%; ▪ S – hàm lượng S liệu hỗn hợp 1t quặng vê viên, kg; (S = Gi Six1/100, kg/t); ▪ Gi – Trọng lượng loại nguyên liệu i, kg/t; ▪ Si – hàm lượng lưu huỳnh nguyên liệu i, % • Nhiệt tạo xỉ: Giả định nhiệt tạo xỉ là 1.5% tổng nhiệt lượng Q7 = (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)x 1.5%/98.5% kg/t • Đầu vào tổng nhiệt lượng Q=Q1+Q2+ +Q7 kJ/t - Đầu nhiệt lượng • Quặng vê viên thành phẩm và quặng hồi mang nhiệt lượng Q1’ Q1’=Cp’(G1+G4’).tp kg/t ▪ Cp’ – tỉ lệ nhiệt quặng vê viên, kJ/kg.oC; ▪ – lò đứng xả ra, nhiệt độ quặng vê viên, oC; ▪ G1’ – lượng quặng vê viên, 1000kg/t; ▪ G4’ – lượng quặng hồi sinh ra/1t quặng vê viên, kg/t • Nhiệt lượng khí thải mang Q2’ Q2’ = Cg.Gg.tg ▪ Cg – tỉ lệ nhiệt khí thải, kJ/m3.oC; ▪ Gg – lượng khí thải, m3/t; kJ/t Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 189/275 ▪ tg – nhiệt độ khí thải, oC • Nhiệt lượng bốc nước cần Q3’ Q3’=Cwg G3’ kJ/t ▪ Cwg – nước phát nhiệt, kJ/kg; ▪ G3’ – lượng nước, kg/t • Nhiệt lượng nước làm mát mang Q4’ Q4’=Cw.Gw(t2 – t1) kg/t ▪ Cw – tỉ lệ nhiệt nước, kJ/kg oC, lấy 4.18kJ/kg oC; ▪ Gw – lượng nước làm mát tiêu hao/1t quặng vê viên, kg/t; ▪ t2, t1 – là nhiệt độ thải nước và cấp nước, oC • Tản nhiệt vỏ lò Q5’ Q5’=K(tvỏ - tkhông khí).F kJ/t ▪ K – hệ số truyền nhiệt vỏ lò, nhiệt độ ranh giới ngoài lấy là 25oC, tốc độ lưu động là 3.6m/s, vỏ lò là tôn dày 8mm, K lấy 71.06kJ/m2.h.c; ▪ tvỏ - nhiệt độ bình quân vỏ bên ngoài lò, oC; ▪ tkhông khí – nhiệt độ không khí, oC; ▪ F – diện tích tản nhiệt vỏ lò, m2.h/t • Cacbonat phân giải hút nhiệt Q6’ Q6’=31,89xG1.CaO+25,16G1.MgO kg/t ▪ 31,89; 25,16 - nhiệt cần để phân giải cacbonat cho 1kgCaO và 1kgMgO, kg/t ▪ G1.CaO – hàm lượng CaO liệu hỗn hợp 1t quặng vê viên, kg; ▪ G1.MgO – hàm lượng MgO liệu hỗn hợp 1t quặng vê viên, kg • Tổng nhiệt đầu Q’=Qi=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 Bảng 7-3: Bảng cân nhiệt vê viên lò đứng Nhiệt đầu vào Nhiệt lượng Ký Nhiệt lượng Mục kJ/t, % hiệu kJ/t, % Q1’ Nhiệt lượng quặng vê viên và quặng hồi mang Nhiệt lượng không Q2’ Nhiệt lượng khí thải khí mang vào mang Nhiệt lượng Q3’ Nhiệt bốc nước than mang vào Ký Mục hiệu Q1 Nhiệt đốt khí than Q2 Q3 Nhiệt đầu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Q4 Q5 Q6 Q7 Qi 7.2.4 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Nhiệt lượng quặng sống mang vào Ô xy hóa FeO phát nhiệt Ô xy hóa cácbon phát nhiệt Nhiệt tạo xỉ Q 4’ Q 5’ Q6 190/275 Nhiệt lượng nước làm mát mang Tản nhiệt vỏ lò Cacbonat phân giải hút nhiệt Qi 100 Trang 100 Thiết bị lò đứng a Thân lò lò đứng - Thân lò lò đứng chia làm hai phận cấu thành: buồng đốt và bầu lò Kích thước buồng đốt vào dung tích cần đốt nhiên liệu để xác định Bầu lò vào các điều kiện như: thông số thử nghiệm vê viên, sản lượng lò đứng và phương pháp xả liệu để xác định - Buồng đốt chia làm hai loại là: hình chữ nhật và hình tròn Lò đứng Trung Quốc thiết kế sớm là buồng đốt hình chữ nhật, xây thành khối với bầu lò, đường lửa ngắn, sau đốt thể khí nóng có thể trực tiếp cấp vào bầu lò Nhưng buồng đốt loại này dùng mỏ đốt nhiều, thao tác phức tạp, đỉnh vòm dễ cháy hỏng Do đó năm 1981 Hàng Cương đổi buồng đốt từ hình chữ nhật thành hình tròn Mỗi buồng đốt thiết kế có hai mỏ đốt, lắp đặt trên cuối hai đầu cùng đường trục buồng đốt Thể khí nóng sau đốt thông qua kênh đốt vào cửa đốt, phun vào bên bầu lò Cường độ kết cấu buồng đốt này tốt, hai mỏ đốt thổi đối nhau, lửa thổi trộn lẫn nhau, nhiên liệu cháy hoàn toàn - Xác định kích thước buồng đốt • Dung tích buồng đốt Vđốt 𝑉đố𝑡 = 𝑄.𝐺 𝑞𝑣 m3 ▪ Q – đơn vị nhiệt lượng quặng vê viên cần, MJ/t; ▪ G – sản lượng lò đứng t/h; ▪ qv – cường độ nhiệt buồng đốt, MJ/m3.h, thường tính toán dựa theo: 627.3MJ/m3.h • Kích thước buồng đốt ▪ Độ dài buồng đốt với độ dài lò Lò đứng sử dụng phổ biến mỏ đốt dòng xoáy mạnh vòng và tiêu chuẩn vòng cung chọn dùng nhiều là 1392mm (hoặc 1508mm), kích thước này tức là độ rộng buồng đốt • Độ cao H buồng đốt 𝐻= 𝑉đố𝑡 2𝐿×𝑏 m Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 191/275 ▪ L – chiều dài buồng đốt, m; ▪ b – chiều rộng buồng đốt, m ▪ Sau tính chiều rộng, dài buồng đốt, lại kiểm tra đã đáp ứng yêu cầu bố trí hay chưa, không thì phải điều chỉnh tương ứng • Kích thước đường lửa ▪ Đường lửa cửa đoạn bầu lò, gọi là cửa phun lửa Góc độ cửa phun lửa cho viên quặng bên lò không lăn vào cửa phun lửa làm nguyên tắc Góc nghỉ viên quặng quá trình hạ xuống là 35o, cho nên góc độ cửa phun lửa <35o, xem hình – α Hình 7-6: Sơ đồ góc độ cửa phun lửa ▪ Cửa phun lửa hai mặt bầu lò lấy bố trí chặt chẽ đồng là hợp lý Tổng diện tích cửa phun lửa mặt fg có thể tính toán theo công thức đây: ftổng = Vthải/(2wox3600).m2 ▫ Vthải – lượng khí thải buồng đốt, m3/h; ▫ Wo – tốc độ luồng khí cửa phun lửa, m/s ▪ Tốc độ luồng khí cửa phun lửa dựa theo kinh nghiệm sản xuất, lấy khoảng 2,8m/s là được, tốc độ luồng nhỏ quá, khả xuyên thấu nhỏ, nhiệt độ tiết diện ngang lò đứng phân bố không đồng đều; tốc độ luồng quá cao, thì tăng lực cản ▪ Căn vào tình hình xây gạch cụ thể, xác nhận số cửa phun lửa, tức là có thể tính toán diện tích cửa phun lửa Đồng thời xem xét số lượng cửa phun lửa, thì xác nhận độ rộng cửa phun lửa, độ cao cửa phun lửa có thể tính toán - Kích thước bầu lò • Độ rộng bầu lò ▪ Độ rộng lò vào khả xuyên thấu khí lò, độ rộng trục bánh và phương thức bố trí khí thải buồng đốt để xác định Nếu bầu lò quá rộng, trục bánh quá dài làm gây ảnh hưởng đến cường độ bánh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 192/275 Đồng thời, khí thải không dễ xuyên thấu qua tầng quặng, làm cho nhiệt độ phân bố không đồng Hiện độ rộng lò đứng 8m2 phần lớn là 1,6m, có là 2,2m • Chiều dài bầu lò ▪ Sau xác định độ rộng và diện tích lò đứng, chiều dài đã xác định Căn vào đặc điểm hình lò lò đứng Trung Quốc, có thể kéo dài chiều dài lò đứng có, để tăng thêm diện tích nung Hiện lò đứng 8m2 Trung Quốc, chiều dài bầu lò là 4,8÷5,5m • Chiều cao bầu lò ▪ Nguyên tắc xác định chiều cao bầu lò là bảo đảm thời gian cần để sấy khô quặng sống, dự nhiệt, nung, đồng nhiệt và làm mát quặng vê viên Đối với nguyên liệu khác nhau, thời gian cần nung quặng vê viên là hoàn toàn khác nhau, cho nên thiết kế lò đứng, thiết phải có báo cáo thử nghiệm nung quặng vê viên hoàn chỉnh Tốc độ quặng vê viên xuống bên lò là xác định thông số chính chiều cao các vùng, thử nghiệm thu thời gian dừng các vùng là bản, đồng thời còn cần xem xét đến nhân tố như: phân bố nhiệt độ lò đứng, tốc độ quặng vê viên xuống không đồng để xác định chiều cao bầu lò hợp lý Do đó tính toán chiều cao các vùng bầu lò có thể dựa theo công thức sau: Hi = Vxuống.ti m ▪ Hi – chiều cao vùng nào đó lò đứng, m; ▪ Vxuống – tốc độ xuống quặng vê viên lò đứng, m/min, Vxuống thông thường lấy khoảng 0,020÷0,025m/min; ▪ ti – thời gian dừng quặng vê viên vùng nào đó, phút ti xác định từ thử nghiệm nung quặng vê viên ▪ Toàn chiều cao lò đứng là: H=aHi=3Vxuống.ti ▪ a – hệ số an toàn, thường lấy khoảng b Thiết bị bố liệu m Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 193/275 10 Hình 7-7: Xe bố liệu 1- Trụ đỡ xoay; 2- Puly dẫn động; 3- Băng tải cấp liệu; 4- Cơ cấu mở liệu tự động; 5Cơ cấu chấp hành mở cửa liệu; 6- Tường lò; 7- Liệu viên sống nạp vào lò; 8- Động xoay băng tải; 9- Vành dẫn hướng; 10- Cửa liệu - Hiện thiết bị bố liệu lò đứng Trung Quốc sử dụng xe bố liệu kiểu băng tải, nó là máy vận chuyển băng tải men theo nóc buồng sấy khô đỉnh lò chuyển động qua lại, đồng thời cho quặng sống bố liệu xuống Yêu cầu xe bố liệu là dải quặng sống đồng đều, liên tục dải vào bên lò, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 194/275 và yêu cầu điểm bố liệu thì vào tình hình thực tế lò để điều chỉnh linh hoạt Bố liệu loại này gọi là “bố liệu tuyến” Tốc độ băng tải trên xe bố liệu thông thường là 0,6m/min, xem hình – 7, Tốc độ chạy xe nhỏ là 0,2÷0,3m/s, thiết bị truyền động xe bố liệu truyền động động kéo xe nhỏ chạy quay quanh vòng dẫn hướng - Xe bố liệu sử dụng truyền động bánh răng, trục bánh động chính cần có áp lực bánh xe đầy đủ, để tránh khởi động và phanh bị trượt c Thiết bị xả liệu - Thiết bị xả liệu lò đứng tròn công suất nhỏ hình 7-8 9 Hình 7-8: Thiết bị xả liệu thủ công lò quay và hình ảnh thực tế cửa xả liệu lò vê viên 100.000 tấn/năm 1- Kết cấu thép vỏ lò; 2- Quặng viên chín; 3- Cửa xả liệu; 4- Máng gom vòng; 5- Bánh chủ động; 6- Động cơ; 7- Gối đỡ; 8- Tường gạch chịu lửa; 9- Móng lò Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 195/275 - Thiết bị xả liệu lò đứng, phải xả quặng vê viên đồng đều, liên tục, khiến cho cột liệu lò thường nằm trạng thái tơi xốp và chuyển động, có lợi cho phân bố đồng nhiệt độ và luồng khí lò Đồng thời gặp yêu cầu tình hình lò phải xả liệu lượng lớn có thể thích ứng được, ngoài chỗ giao tiếp thiết bị xả liệu và thể lò, yêu cầu bịt kín, đề phòng gió làm mát lò bay Hiện đại đa số lò đứng sử dụng máy cấp liệu kiểu bịt kín để xả liệu, xem hình – Hình 7-9: Thiết bị xả liệu bịt kín máy cấp quặng động rung 1- Thiết bị bịt kín kiểu mê cung; 2- Máy cấp quặng động rung; 3- Lỗ kiểm tra; 4- Xích chắn liệu - Hệ thống truyền động áp thủy lực và bánh • Hệ thống trục bánh là cụm trục bánh truyền động thủy lực lắp đặt đáy lò, đáy lò di động lắc lắc lại quanh đường trục nó, xem hình – 10 Hình 7-10: Hệ thống bánh dùng cho lò đứng 1- Xi lanh dầu; 2- Cần quay; 3- Vòng bi; 4- Tấm chắn; 5- Tay truyền đồng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 196/275 • Hệ thống trục bánh là loại thiết bị xả liệu, quặng vê viên trải qua nung, thông qua khe hở bánh răng, rơi vào phễu lăn Bánh quặng vê viên kết cục cắt trục bánh răng, nén xuống bị vỡ và xả ngoài, trục bánh vào tình hình sản xuất lò, kiểu khe hở kiểu liên tục chuyển động, khiến cho quặng vê viên không ngừng xả ngoài, trì lò đứng sản xuất hình thường d Thiết bị bịt kín - Ở chặn cố định và cổ trục báng truyền động phải lắp thiết bị bịt kín an toàn tin cậy, vì áp lực bên lò chỗ này khoảng 10.000Pa, nhiệt độ khoảng là 400oC và dòng khí nóng có lưu lượng lớn, chứa bụi Nếu bịt kín không tốt thì lượng lớn bụi lò bay và phá vỡ phân bố hợp lý luồng khí bên lò Sau thử nghiệm qua nhiều thiết bị bịt kín, dùng tương đối thành công là thiết bị bịt kín dầu lót, xem hình – 11 Hình 7-11: Thiết bị bịt kín dầu lót 1- Tấm chặn; 2- Tấm bịt kín; 3- Trục bánh răng; 4- Liệu chèn - Thiết bị bịt kín dầu lót là loại phương pháp bịt kín tương đối tốt, tiêu hao lượng dầu bôi trơn nó tương đối ít, ngày tiêu hao 1÷2kg dầu bôi trơn nhiệt độ cao Bịt kín dầu lót thành công, là dầu bôi trơn nhiệt độ cao chèn vào khe hở chỗ cổ trục, ngăn chặn luồng khí bay ngoài, và có tác dụng bôi trơn, khiến cho liệu chèn có thể thời gian tương đối dài mà không bị mài mòn, thiết phải bảo đảm đường trục bánh không làm va đập bán kính, đó, bạc trục hai vòng bi trục bánh răng, không phép có mài mòn nghiêm trọng, phải bảo đảm điều kiện bôi trơn tốt Nếu bạc trục bị mài mòn, thì sinh khe hở, trục bánh nhận tác dụng lượng bán kính trên dưới, cổ trục sinh va đập bán kính, dẫn đến nén ngót liệu chèn bịt kín, khe hở bịt kín to ra, vậy, dầu không thể tiếp tục tồn khe hở, bịt kín bị phá vỡ Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 197/275 e Thiết bị làm mát lần hai - Silo làm mát từ thép hai lớp tạo thành silo quặng hình thùng tròn, lớp bên nó là kiểu cánh cửa chớp lớn, mục đích chỗ rút ngắn khoảng cách gió làm mát bên silo, để giảm bớt lực cản tầng liệu, để lựa chọn quạt gió làm mát có lượng gió lớn, áp gió thấp, cải thiện hiệu làm mát Lớp bên ngoài kết cấu thép bịt kín, khí nóng có bụi hai lớp có thể quạt gió lọc bụi hút ngoài Khi có điều kiện, có thể xem xét lợi dụng nhiệt dư a Bộ làm mát kiểu đứng - Ở phía lò đứng 16m2 Bản Cương lắp đặt làm mát kiểu đứng, khiến cho làm mát quặng vê viên nhiệt độ từ 500÷600oC xuống 100oC, qua hai máy cấp liệu rung điện từ cấp liệu đồng đến máy băng tải Cấu thành hệ thống làm mát và nguyên lý xem hình – 12 và hình – 13 Hình 7-12: Bộ làm mát kiểu đứng khí - Quá trình làm mát làm mát chia làm hai đoạn, nhiệt độ khí thải nóng đoạn thứ tương đối cao, khoảng là 350 oC, lượng khí thải tương đối nhiều, là 50000m3/h, còn có giá trị sử dụng, đó khí thải nóng đoạn thứ sau qua lọc bụi gió xoáy chia thành hai phận, dẫn vào dự nhiệt khí than và không khí, diện tích dự nhiệt hai dự nhiệt là 227m2, có thể dự nhiệt không khí và và khí than đến khoảng 200 oC Nhiệt độ khí thải làm mát đoạn thứ hai tương đối thấp (khoảng 125 oC), sau qua lọc bụi thì thải vào khí - Nguyên lý làm việc làm mát kiểu đứng là mượn chênh lệch nhiệt độ cao, sử dụng trọng lực làm công tầng liệu làm mát Khiến cho vật liệu lưu động từ trên xuống men theo khu vực làm việc đã quy định, hình thành tầng liệu động, là điều kiện tốt để trao đổi nhiệt gió và quặng vê viên, cho nên hiệu suất trao đổi nhiệt cao, hiệu làm mát tốt Ngoài nó ra, kết cấu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 198/275 làm mát kiểu đứng đơn giản, thể tích nhỏ, phận hoạt động không có máy móc, thao tác sửa chữa tiện lợi Quạt gió lọc bụi đoạn Đến Không buồng đốt khí lò đứng Không Đến khí buồng đốt lò đứng Quặng vê viên nóng Bộ dự nhiệt Bộ làm mát đứng Bộ dự nhiệt Lọc gió xoáy đoạn I Lọc gió xoáy đoạn II Quạt gió làm mát lần Quạt gió làm mát lần Quạt gió lọc bụi đoạn Hình 7-13: Nguyên lý làm việc làm mát kiểu đứng 7.2.5 Vận hành lò đứng a Khai lò - Khai lò lò xây dựng mới, sau đại tu lò dừng sản xuất thời gian dài sau đó hồi phục sản xuất; bao gồm các công việc như: Chạy thử thiết bị, chuẩn bị liệu nạp vào lò, sấy lò, dẫn khí than, nạp vào lò, điểm hỏa - Chuẩn bị trước khai lò: Trước khai lò ngoài phải chuẩn bị nguyên liệu tốt, tiến hành bồi dưỡng và đào tạo chế độ trách nhiệm vị trí công nhân vận hành ra, còn cần phải làm tốt số công việc đây: • Kiểm tra và làm bên lò và chạy thử thiết bị: Trước khai lò tất thiết bị điện, khí, đo lường, thông tin liên lạc, chiếu sáng, cấp thoát nước, nước, khí than, van và đường ống phải tiến hành chạy thử đơn động, chạy thử liên động không có phụ tải và chạy thử khóa liên động phụ tải, bên lò thiết phải làm sẽ, kiểm tra, đề phòng các tạp chất rơi vào lò, nước làm mát dầm nước phải thông suốt • Chuẩn bị liệu nạp vào lò: Trước khai lò lò đứng thiết phải chuẩn bị đầy đủ liệu dùng để khai lò, số lượng cần phải tương đương với khoảng 1,5 lần thể tích lò, liệu lò tốt là quặng vê viên thành phẩm, quặng sống thiên nhiên quặng thiêu kết đã qua sàng phân, yêu cầu cỡ hạt thông Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 199/275 thường là 8÷30mm, độ ẩm nhỏ 3%, cường độ quặng thiêu kết phải tốt, điểm mềm hóa phải cao, đặc biệt chú ý không lẫn bột than Nếu bột nhiều, độ ẩm lớn thì khiến cho dính kết trục bánh răng, làm trục tròn, tác dụng xả liệu Không dùng đá vôi làm liệu khai lò, vì nó phân giải thành bột hóa Liệu nạp vào lò thiết phải bảo đảm cột liệu lò có tính thấu khí tốt và xả quặng thuận lợi • Sấy lò: Sau xây xong lò đứng, trước đưa vào sản xuất phải tiến hành sấy và gia nhiệt, để độ ẩm thể xây bốc hơi, và đạt nhiệt độ định sau đó cấp quặng sống Nếu sau xây xong lò mà sản xuất, thì sấy khô và gia nhiệt có thể tiến hành lần Nếu lò xây xong vào cuối mùa thu mùa đông, mà lại không sản xuất ngay, phải tiến hành sấy khô, làm cho thể xây khô cứng, đợi sản xuất lại phải gia nhiệt ▪ Trước sấy lò lò đứng, phải lập đồ thị sấy chính xác, thông thường đồ thị sấy khô vào tính vật liệu chịu lửa, chất lượng thể xây, phương pháp thi công xây lò, mùa xây lò có liên quan với Sấy khô thiết phải tiến hành nghiêm ngặt dựa theo đồ thị sấy lò Đồ thị sấy lò lò đứng xem hình – 14, hình – 15 1000 40 oC/h 600 oC 400 30 oC/h 600 300 oC 200 oC 200 20 oC/h Nhiệt độ oC 800 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Thời gian (h) Hình 7-14: Đồ thị sấy lò kiểu đứng ▪ Thể xây phận bầu lò đứng không cần sấy chuyên dụng, lấy liệu lò xuống từ từ sấy là được, chế độ sấy lò là nhiệt độ buồng đốt Bước đầu tiên sấy buồng đốt là dùng gỗ cho vào từ lỗ người chui để sấy, nhiệt độ tăng đến mức độ định, có thể dẫn khí than và gỗ vào cùng đốt, lúc này xây lỗ người chui, mở quạt gió trợ đốt Quá trình sấy phải khống chế tốc độ tăng nhiệt độ, đặc biệt là giai đoạn nhiệt độ thấp cần phải chú ý Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 200/275 Đồ thị sấy lò kiểu đứng công suất lớn 1000 900 800 Nhiệt độ, oC 700 600 500 400 300 200 100 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Thời gian, h Hình 7-15: Đồ thị sấy lò kiểu đứng công suất lớn • Dẫn khí than: Khi dừng gió thời gian dài, khí than ống khí than tổng đã ngắt, khai lò thiết phải cho khí than dẫn đến trước van bướm ống nhánh lò đứng Trước dẫn khí than, phải dùng nước, khí trơ thổi đường ống khí than, để đề phòng điểm hỏa phát sinh cố nổ Cho nước xả từ ống xả, phân đoạn thổi sạch, là bảo đảm an toàn, còn có thể phân đoạn lấy mẫu để tiến hành thử nghiệm nổ Lượng dùng nước thổi đường ống khí than, lượng tiêu hao nước thường sử dụng khoảng lần thể tích đường ống thổi • Nạp liệu vào lò: Quá trình sấy lò có thể đồng thời nạp liệu vào lò Khai lò dừng gió thời gian dài, có thể quá trình dùng gỗ sấy buồng đốt, đồng thời nạp liệu vào lò Trước nạp liệu vào lò thiết phải lắp xong ghi sàng sấy khô đỉnh lò, để giảm nhẹ tác dụng nén chặt liệu lò va đập tường dẫn gió và tự thân vật liệu sinh Để ngăn chặn liệu lò tắc khe ghi, có thể dùng tôn mỏng phủ lên ghi lò trước nạp liệu vào lò Nạp liệu vào lò là thông qua xe bố liệu tiến hành bố liệu đồng đều, tránh cố định điểm xuống liệu, tạo lên tượng lệch liệu lò và mật độ cột liệu không đều, tạo điều kiện tốt để vật liệu lò xuống Ngoài ra, trước dẫn khí than cao áp vào buồng đốt, liệu lò có thể nạp đến phía miệng phun lửa, tránh thao tác sai, khí than đột nhiên cháy, dẫn đến nổ nhỏ, tạo lên tượng hỏng buồng đốt Lò đứng nạp liệu vào lò là thông qua hệ thống xe nâng quặng nóng cho quặng nóng chuyển đến đỉnh lò Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 201/275 b Thao tác khai lò lần đầu - Điểm hỏa: • Đầu tiên mở nắp quan sát mỏ đốt khí than và lỗ người chui buồng đốt để tiện cho không khí thông vào, lại cho gỗ vào bên buồng đốt, dùng dầu đốt cháy gỗ cháy tự nhiên; đồng thời có thể bắt đầu nạp liệu Sau nhiệt độ buồng đốt gia nhiệt đến 400oC, bắt đầu dẫn khí than thấp áp vào, mở quạt gió trợ đốt đốt cháy khí than (sau sấy lò mới, có thể trực tiếp dẫn khí than vào điểm hỏa) Đợi sau khí than cháy ổn định, xây xong lỗ người chui buồng đốt Tăng dần lượng khí than và gió trợ đốt, nâng cao nhiệt độ buồng đốt Khi nhiệt độ buồng đốt tăng đến 700oC, thông báo cho trạm tăng áp khí than, dẫn khí than cao áp vào, đồng thời tiếp tục nạp liệu đến miệng lò • Trước mở quạt gió trợ đốt, thiết phải đóng van bướm cửa gió vào quạt gió, đồng thời mở đường ống xả gió Để tiện cho quá trình điểm hỏa khống chế chính xác lượng gió trợ đốt (lượng ít), đợi sau mỏ đốt khí than cháy, tăng lượng gió trợ đốt • Khi dùng khí than điểm hỏa, định phải chú ý cấp ít gió trợ đốt và khí than, tốt là đốt 1÷2 mỏ đốt trước, sau ổn định lại tiếp tục đốt mỏ đốt khác Bất luận khai lò tình hình nào, điểm hỏa phải làm điểm này Thứ tự thao tác điểm hỏa là: đầu tiên cấp gió trợ đốt với lượng ít, sau đó cấp khí than là tương đối an toàn Cách thao tác điểm hỏa khác là đầu tiên cấp lượng ít khí than, sau thấy lửa lại cấp ít gió trợ đốt, thiết phải khống chế khí than cấp vào với lượng gió vừa đủ - Tăng nhiệt và làm tơi xốp cột liệu • Tăng nhiệt là nâng cao nhiệt độ nguyên liệu bên lò đứng Bởi vì theo khí thải buồng đốt phun vào tầng liệu bên lò, gia nhiệt nguyên liệu bên trên miệng đốt, cột liệu xuống, phần tường lò gia nhiệt Sau nhiệt độ quặng vê viên vùng làm mát đạt đến 300oC, bắt đầu cấp gió làm mát, lượng gió từ ít đến nhiều Tăng tốc độ gió để không phá vỡ chế độ nhiệt công lò làm nguyên tắc Do cấp gió làm mát vào, nhiệt lượng gió đưa đến phần trên, càng tăng nhanh tốc độ tăng nhiệt vật liệu Quá trình nạp liệu này (tức là quá trình từ từ xả quặng, đỉnh lò bổ sung liệu chín tương ứng), là yêu cầu làm tơi xốp cột liệu lò Chỉ có sau tơi xốp cột liệu lò, mặt liệu lò đứng có thể xuống đồng đều, có thể là điều kiện tốt cần thiết để nung quặng sống Đây là khâu quan trọng không coi nhẹ quá trình khai lò đứng • Khi bầu lò hình thành chế độ nung hợp lý, liệu lò xuống đồng đều, có thể bắt đầu nạp quặng sống vào, chuyển vào sản xuất bình thường • Trong quá trình lò đứng sản xuất, phát sinh khai lò lại sau dừng lò có tính tạm thời (nhiệt độ buồng đốt không thấp 400 oC), gọi là khai lò bình thường • Khi nhiệt độ buồng đốt tương đối cao (600 oC trở lên), có thể trực tiếp cấp gió Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 202/275 trợ đốt và khí than điểm hỏa, trình tự thao tác trên Khi không đốt cháy trực tiếp, có thể cho vải tẩm dầu đốt cháy lỗ thăm mỏ đốt Nếu thời gian dừng lò dài, để bảo đảm nhiệt độ không thấp nhiệt độ khí than điểm hỏa, có thể dùng biện pháp gia nhiệt gián đoạn buồng đốt • Sau mỏ đốt cháy thì cấp gió làm mát, lấy tăng nhiệt độ biện pháp cột liệu chín tuần hoàn, sau nhiệt độ buồng sấy khô đạt đến yêu cầu, lò thuận; có thể nạp quặng sống sản xuất Đợi sau lò hình thành chế độ nung hợp lý, thì có thể chuyển sang sản xuất bình thường c Dừng lò có kế hoạch - Khi dừng lò có kế hoạch, có thể vào ngắn dài thời gian dừng lò, để có xử lý khác - Trước dừng lò 1h phải dừng nạp quặng sống, nạp bù quặng vê viên thành phẩm đã qua sàng phân, đồng thời với nó tốc độ xả quặng và nhiệt độ buồng đốt không thay đổi Nếu nhiệt độ đỉnh lò quá cao, có thể giảm bớt lượng gió làm mát và lượng khí thải thích ứng Như vậy, vừa có thể khiến cho phận quặng sống trên mỏ đốt cháy chín, vừa có thể tránh dính kết quặng vê viên lò Ngoài ra, còn thông báo cho trạm tăng áp, làm tốt công việc chuẩn bị dừng máy - Khi dừng lò đầu tiên cho xả gió làm mát, sau đó dừng đốt khí than (dừng tăng áp lực), đồng thời dừng gió trợ đốt, dừng lò 3÷4h, không dừng quạt gió trợ đốt, mà sử dụng biện pháp đóng van bướm cửa cấp gió quạt gió và mở đường ống xả gió; vượt quá 3÷4h, đồng thời với dừng gió là dừng tất quạt gió và máy tăng áp - Khi dừng lò thời gian ngắn tức là dùng lò nửa tiếng đồng hồ, thiết phải giảm thấp (có thể giảm lửa) tốc độ xả quặng Để tránh liệu lò dừng xuất hiện tượng dính kết Đồng thời dùng biện pháp giảm bớt khí than, làm cho nhiệt độ buồng đốt hạ thấp khoảng 100oC, tiếp đó dừng gió làm mát, đóng tất van mỏ đốt, mở van xả khí than; thời gian dừng lò ngắn, có thể áp dụng biện pháp giảm bớt gió lạnh và lượng khí thải, và không dừng cấp nhiệt cho buồng đốt - Do thiết bị đột nhiên phát sinh cố, nước tạo lên dừng lò tạm thời, cần dừng lò dựa theo trình tự thao tác đã thuật trên, đầu tiên dừng gió lạnh, dừng lửa, ngắt khí than, chú ý xả liệu và quặng chín bổ sung vào lò Nếu gặp phải đột ngột điện, đầu tiên phải đóng ống gió đốt và tất van đường ống khí than Nếu gặp phải khí than thấp áp, thiết phải ngắt khí than đồng thời dừng lửa Khi thiết kế hệ thống khí than, nên lắp đặt thiết bị ngắt tự động khí than thấp áp và tín hiệu cảnh báo d Xử lý lò bình thường và thao tác lò thất thường - Triệu trứng tình hình lò bình thường • Trong vận hành lò đứng, mặt là dựa vào kinh nghiệm vận hành công nhân, quan sát các tượng như: sấy khô, xả quặng, chất lượng quặng vê viên, thành phần hóa học quặng vê viên (chủ yếu là FeO), mặt khác là thông Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 203/275 qua số liệu đồng hồ đo phản ánh, để phản đoán tình hình lò chính xác Triệu trứng tình hình lò bình thường có điểm đây: • Nhiệt độ, áp lực buồng đốt ổn định ▪ Khi lượng liệu lò thích hợp, tính thấu khí tầng liệu tốt, áp lực buồng đốt có giá trị thích hợp Khi sản lượng lò đứng và tính thấu khí tầng liệu không thay đổi, áp lực buồng đốt không thay đổi Khi tính thấu khí tầng liệu không thay đổi, và lượng khí thải buồng đốt tăng lên giảm bớt (căn vào thay đổi sản lượng lò đứng và kịp thời điều chỉnh lượng khí than và lượng gió trợ đốt), áp lực buồng đốt phát sinh thay đổi tương ứng và nhanh chóng ổn định trên mức Tương tự, lượng khí thải buồng đốt định, và điều kiện nguyên liệu và khối lượng quặng sống nạp vào lò không đổi, tính thấu khí tầng liệu không đổi, áp lực hai mỏ đốt phát sinh thay đổi (nhưng thiết phải 10.000Pa), có thể coi là tình hình lò bình thường Ngược lại, áp lực hai buồng đốt thay đổi khác nhau, và chênh lệch tương đối lớn, chính là triệu trứng tình hình lò khác thường ▪ Nhiệt độ buồng đốt định nhiệt độ nung quặng vê viên, và tính chất nguyên liệu khác nhau, nhiệt độ nung nó đương nhiên khác Nhân viên thao tác phải nghiêm ngặt chú ý vì giá trị nhiệt nhiên liệu dao động mà dẫn đến tình hình nhiệt độ thay đổi, để điều chỉnh kịp thời, khiến cho nó trì ổn định thường xuyên • Lưu lượng, áp lực khí than, gió trợ đốt và gió làm mát ổn định Lưu lượng làm mát đặc biệt mẫn cảm với tình hình lò, tính thấu khí tầng liệu tình hình lò bình thường tốt, lực cản tầng liệu nhỏ, lưu lượng làm mát lớn, bầu không khí ô xy hóa lò mạnh, tốc độ sấy khô miệng lò nhanh, áp lực và lưu lượng hai ống nhánh trì cân bằng, ổn định • Khí thải buồng đốt có hàm lượng ô xy đầy đủ, ít phải 4% trở lên, điều này chứng tỏ khí than đốt hoàn toàn, trì khí thải có môi trường ô xy hóa • Nhiệt độ các điểm thân lò ổn định, chênh lệch nhiệt độ hai đoạn tường lò trên cùng mặt phẳng lò đứng phải nhỏ (nhỏ 60oC) • Luồng khí cửa lò đồng đều, nhiệt độ, áp lực buồng sấy khô ổn định, quặng sống không bị nứt vỡ, quặng khô nạp vào lò đồng • Lượng xả quặng lò đứng (đã phản ánh liệu lò xuống đồng đều), nhiệt độ xả quặng ổn định, chất lượng quặng vê viên tốt, tỉ lệ quặng hồi thấp (thông qua kiểm tra thực tế và quan sát) • Hàm lượng FeO quặng vê viên ổn định e Vận hành lò đứng sản xuất - Lò đứng sản xuất là ca làm việc liên tục, thiết phải làm tốt công việc vận hành thống nhất, chấp hành chế độ giao nhận ca Trong toàn khâu sản xuất nhà máy lò đứng vê viên, phận lò đứng là trọng điểm - Trong quá trình lò đứng sản xuất, đầu tiên là vào sản lượng lò đứng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 204/275 để khống chế lượng khí thải buồng đốt (tức là dựa vào lượng tiêu hao và sản lượng lò đứng quặng vê viên để tính toán lượng khí than và lưu lượng gió trợ đốt) để bảo đảm nhiệt độ và nhiệt lượng cần thiết để nung quặng vê viên, cần hiểu rõ hai khái niệm khác là nhiệt độ buồng đốt và nhiệt lượng cần Thứ hai là vào lò đứng sản xuất để điều chỉnh hợp lý lưu lượng gió làm mát Tác dụng chính gió làm mát là làm mát quặng vê viên, và coi là môi chất lấy nhiệt lượng quặng vê viên dùng để sấy khô quặng sống miệng lò, đồng thời gió làm mát còn tăng cường khí ô xy lò đứng Do đó, sử dụng gió làm mát thích hợp có lợi nung, không thì dẫn đến phản tác dụng nhiệt độ vùng nung Trung bình quặng vê viên thành phẩm cần lượng gió làm mát là 800÷1000m3 - Công nhân bố liệu vận hành có thể trực tiếp nhìn thấy thay đổi tức thời tình hình lò, đó nó có thể vào tình hình sấy quặng sống đỉnh lò để điều khiển xả lượng liệu, làm cho cân cấp liệu và xả liệu Đồng thời với điều chỉnh lượng nạp quặng sống vào, còn cần điều chỉnh lượng khí thải, làm cho tình hình lò trì cân f Tình hình lò thất thường và xử lý khác - Trong quá trình lò đứng sản xuất, có lúc xuất hiện tượng tình hình lò thất thường, phân tích chính xác nguyên nhân thất thường nó và áp dụng biện pháp có hiệu để tiến hành xử lý là quan trọng • Quặng vê viên có màu đỏ sậm, nhiều bột ▪ Phán đoán nhiệt lượng không đủ, nhiệt độ nung thấp cỡ hạt bột quặng quá to, cường độ quặng sống kém ▪ Biện pháp xử lý: Căn vào nhiệt lượng tiêu hao quặng vê viên nung, tính toán lượng khí than, cung cấp nhiệt lượng đầy đủ cho lò đứng, và vào tính chất bột quặng để điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt Ngoài ra, cần nâng cao chất lượng quặng sống, giảm bớt lượng bột nạp vào lò, để cải thiện tính thấu khí tầng liệu • Quặng vê viên sống chín lẫn lộn, chênh lệch cường độ, treo liệu ▪ Phán đoán: liệu lò xuống không chênh lệch nhiệt độ lò tương đối lớn ▪ Biện pháp xử lý: Biện pháp là nâng cao cường độ quặng sống, giảm bớt lượng bột nạp vào lò, để cải thiện tính thấu khí tầng liệu Thứ hai là thay đổi trạng thái chuyển động liệu lò, điều chỉnh xả quặng, tốc độ vận hành trục bánh và áp dụng biện pháp “tọa liệu”, để làm tơi xốp liệu lò, làm cho liệu lò xuống liệu đồng đều, và kiểm tra cửa phun lửa cổ lò có bị tắc hay không • Xả quặng không đều, chênh lệch nhiệt độ quặng tương đối lớn ▪ Lượng xả quặng hai máng xả quặng lò đứng không đều, chênh lệch nhiệt độ quặng tương đối lớn, nhiệt độ xả quặng cao, cường độ quặng thấp; nhiệt độ hai mặt bầu lò khác rõ rệt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 205/275 ▪ Phán đoán: Liệu lò sinh lệch ▪ Biện pháp xử lý: điều chỉnh lượng xả liệu hai máng xả liệu Mở to khu vực xuống liệu chậm, nâng cao nhiệt độ nung khí than đoạn xuống liệu nhanh (tăng lượng khí thải) Khi cần thiết áp dụng thao tác “tọa liệu” (tức là sau dừng xả liệu thời gian định, lại đột nhiên xả nhiều quặng, hụt liệu lấy liệu chín để bổ sung) Nếu xử lý kịp thời, hoàn toàn có thể loại bỏ tượng thất thường này • Xuống liệu không ▪ Miệng lò xuống liệu không đều, cục quá nhanh, tốc độ sấy khô chênh lệch tương đối lơn, cục luồng khí quá lớn, nhiệt độ bầu lò thay đổi không có quy luật ▪ Phán đoán: Trong lò hình thành đường ống treo liệu Nếu không kịp thời xử lý, chỗ xuống liệu nhanh có quặng ẩm vào lò, thì sinh bột, càng tăng thêm tình hình xấu đi, hình thành tượng dính kết tích đống ▪ Phương pháp xử lý: bổ sung quặng chín vào chỗ xuống liệu nhanh, áp dụng thao tác “tọa liệu”, xả quặng nhiều lần (độ cao xả quặng khoảng 1m), lại bù quặng chín, để loại bỏ đường ống lò, hồi phục liệu lò xuống bình thường Hiện tượng này phần lớn là phát sinh tình hình thao tác sai điều chỉnh lò không kịp thời • Áp lực đột nhiên tăng cao ▪ Lưu lượng khí than và không khí không thay đổi, mà áp lực buồng đốt đột nhiên tăng cao, chênh lệch hai buồng đốt tương đối lớn, tốc độ sấy khô đỉnh lò giảm chậm ▪ Phán đoán: nạp vào lò quặng ẩm, lượng bột tăng lên, vị trí bên trên miệng phun lửa sinh tượng dính tích đống quặng ẩm ▪ Phương pháp xử lý: hạ thấp nhiệt độ buồng đốt và giảm nhỏ lượng khí thải thích hợp, dừng nạp quặng sống, nạp bù quặng chín, tiếp tục xả quặng bình thường, đợi mẻ liệu này xuống đến phía miệng phun lửa, sau áp lực buồng đốt bình thường, lại phục hồi sản xuất bình thường Khi nghiêm trọng, có thể xả quặng nhiều đến miệng phun lửa, cho vật liệu dính kết nhẹ loại này vỡ ra, bổ sung quặng chín lại, sau đó chạy khai lò Hiện tượng này với tượng kết bánh thông thường là khác • Các thông số thất thường ▪ Các thông số đồng hồ đo thất thường nghiêm trọng, liệu lệch nghiêm trọng, chí hình thành đường ống, sau dựa theo phương pháp đã nói trên để xử lý mà không có hiệu Ngoài ra, chỗ xả quặng có thể nhìn thấy viên nóng chảy (hiện tượng này trước mắt xuất ít) ▪ Phán đoán: Trong lò kết bánh ▪ Trước mắt có tình hình như: thao tác thất thường điện sinh kết bánh, nguyên nhân nó có thể là: Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 206/275 ▫ Nhiệt độ nung cao nhiệt độ mềm hóa quặng vê viên Sau thay đổi tỉ lệ phối nguyên liệu, mà nhiệt độ nung chưa điều chỉnh, dẫn đến cao nhiệt độ mềm chảy, phát sinh kết bánh Nếu đặc tính nguyên liệu không thay đổi, thì thường là thao tác thất thường, giá trị nhiệt khí than tăng lớn và số đồng hồ đo chênh lệch mà dẫn đến nhiệt độ buồng đốt quá cao ▫ Buồng đốt xuất bầu không khí hoàn nguyên, khiến cho hợp chất điểm nóng chảy thấp quặng vê viên sinh ferrosilite, tạo lên kết bánh lò ▫ Do cố thiết bị điện tạo lên dừng lò, cột liệu không tơi xốp (không thể xả quặng và nạp bổ sung quặng chín), thời gian vật liệu dừng vùng nhiệt độ cao quá dài Có lúc do, sau dừng lò không thể kịp thời ngắt khí than, van không chặt, khí than bay vào lò dẫn đến ▫ Nạp quặng ẩm vào lò, tạo lên quặng sống nứt vỡ nghiêm trọng, sinh lượng bột lớn, và làm cho quặng sống dính kết, xuất lúc giao nhận ca, không kịp thời xử lý phát sinh dừng lò đột ngột, vật liệu dính kết tích đống, càng hình thành tảng nóng chảy lớn ▫ Quy trình thao tác không phù hợp, chế độ giao nhận ca không nghiêm, giao nhận ca giấu cố, giao “tình hình lò tốt”, trước giao ca đã dừng xả liệu, tạo lên tượng giả dối Sau nhận ca thấy tình hình lò tốt, tăng nhanh tốc độ xả liệu, nâng cao sản lượng, và tạo lên tình hình lò thất thường ▫ Trong lò kết bánh thường xuất quá trình lò đứng chạy dừng nhiều lần Do đó tạo điều kiện cho lò đứng sản xuất liên tục là biện pháp có hiệu tránh kết bánh lò Khi phát sinh kết bánh nhẹ, có thể loại bỏ quá trình liệu lò tơi xốp, xuống ▪ Xử lý kết bánh: Nếu quá trình xả liệu lớn phát chính xác lò tồn kết bánh, có cách dừng lò kịp thời xử lý Thông thường áp dụng biện pháp như: mở lỗ người chui bầu lò, cho công nhân xử lý và kết hợp máy để loại bỏ kết bánh lò Khi nghiêm trọng có thể sử dụng biện pháp đặt bộc phá, đây là biện pháp nguy hiểm, cần có biện pháp an toàn định và phải thực nghiêm ngặt CÔNG NGHỆ NUNG QUẶNG VÊ VIÊN KIỂU BĂNG TẢI - Máy nung dạng băng tải là loại thiết bị tạo bánh vật liệu có cỡ hạt nhỏ lâu đời trên lịch xử, tính linh hoạt lớn nhất, phạm vi sử dụng rộng rãi nhất, dùng để sản xuất quặng vê viên lại là thập niên 50 Do yêu cầu cấp bách lúc đó máy nung dạng băng tải, công việc nghiên cứu hạng mục này nơi trên giới là tiến hành đồng và lại độc lập, sau thập niên 60 đạt phát triển nhanh chóng Năng lực sản xuất máy nung dạng băng tải năm 1960 chiếm 34,3% lực tổng sản lượng quặng vê viên, năm 1971 tăng lên đến 56,1% Và năm 1964 đến 1965 và 1966 đến 1967 tăng lên 1300 vạn Năm 1967 và 1978 lực sản xuất máy nung dạng băng tải đạt 1590 triệu và 27000 triệu Sự phát triển máy nung dạng băng tải nhanh ngày đó, chủ yếu có đặc điểm sau: • Tầng liệu quặng sống tương đối mỏng (200÷400mm), có thể tránh áp lực tầng liệu quá lớn, lại có thể trì tính thấu khí tầng liệu đồng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 207/275 • Luồng khí công nghệ và tính thấu khí tầng liệu sinh dao động nào có thể ảnh hưởng đến phận tầng liệu, và di chuyển theo mặt phẳng xe gòong, dao động này nhanh biến • Có thể vào nguyên liệu khác nhau, thiết kế thành các đoạn công nghệ có nhiệt độ, lưu lượng thể khí, tốc độ và hướng khác nhau, đó máy nung dạng băng tải có thể dùng để nung các loại quặng sống nguyên liệu - Sử dụng dòng khí nóng tuần hoàn, lợi dụng nhiệt nung quặng vê viên, tiêu hao lượng quặng vê viên tương đối thấp; - Có thể chế tạo máy nung dạng băng tải loại lớn, lực đơn máy lớn - Phương pháp máy nung dạng băng tải có thể chia làm: phương pháp máy nung dạng băng tải thông gió nhiên liệu thể rắn, phương pháp máy nung dạng băng tải loại Michi và phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen Phương pháp máy nung dạng băng tải thông gió nhiên liệu thể rắn chất lượng quặng vê viên không thể đáp ứng yêu cầu lò cao và đã dừng sản xuất Phương pháp máy nung dạng băng tải loại Michi và Roorkee– DramMen có nhiều chỗ gần giống nhau, đây lấy loại Roorkee– DramMen làm ví dụ giới thiệu quy trình nung máy nung dạng băng tải 7.3.1 Phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee – DramMen - Công nghệ máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen đầu tiên Công ty Roorkee Đức sáng lập, và Canada công ty International Nicke đã đưa máy nung dạng băng tải vào sản xuất, sau đó Roorkee– DramMen đã sửa đổi, đến trở thành phương pháp máy nung dạng băng tải giới ứng dụng rộng rãi Hình 7-16: Sơ đồ lò nung dạng băng tải Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 208/275 a Đặc điểm công nghệ - Sử dụng máy tạo viên dạng mâm tròn vê viên quặng sống; - Sử dụng máy bố liệu sàng phân dạng trục, có tác dụng sàng phân và bố liệu quặng sống, và hạ thấp quặng sống kém rơi xuống, tiết kiệm lượng dùng bentonite; - Sử dụng phương pháp liệu lót đáy và liệu lót biên, để ngăn ngừa thành chặn; ghi; dầm đỡ đáy xe gòong quá nóng, xem hình – 16 - Quặng sống sử dụng công nghệ sấy khô thông gió và hút gió, đầu tiên thổi gió nóng vào tầng quặng sống từ lên trên, sau đó hút gió xuống để sấy khô, tránh tầng liệu quá ẩm, và bong mỏng kết cấu quặng; - Để thu hồi nhiệt nóng quặng vê viên, sử dụng thông gió làm mát, gió làm mát đầu tiên qua xe gòong và tầng liệu đáy dự nhiệt, lại xuyên qua tầng liệu quặng vê viên nhiệt độ cao, đã tránh tốc độ làm mát quặng vê viên quá nhanh, làm cho chất lượng quặng vê viên cải thiện b Các loại máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen - Chức chủ yếu phương pháp máy nung dạng băng tải loại Roorkee– DramMen chính là có thể dùng các loại quặng để sản xuất quặng vê viên có hiệu Nó có thể vào loại quặng khác để sử dụng phương thức tuần hoàn thể khí và phương thức trao đổi nhiệt khác nhau, thông thường chia làm loại hình sau: • Loại hình thứ là xử lý tinh quặng hỗn hợp manhetit, hematite, xem hình – 17 Máy nung dạng băng tải loại này sử dụng hỗn hợp là thông gió tuần hoàn và hút gió tuần hoàn, nâng cao lợi dụng nhiệt năng, sử dụng nhiệt nóng đoạn làm mát trực tiếp trao đổi nhiệt tuần hoàn Đến ống khói Quạt gió xả gió chụp lò Quạt gió đổi nhiệt chụp gió Đường ống hồi nhiệt trực tiếp Nhiên liệu Thổi Hút khô khô Dự nhiệt Nung Làm mát Bình nhiệt Quặng vê viên Dự nhiệt Quạt gió làm khô đến ống khói Dự nhiệt Quạt gió xả gió hộp gió Bình nhiệt Quạt gió đổi nhiệt hộp gió Nung Quạt gió làm mát Làm mát Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 209/275 Hình 7-17: Một quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen • Loại hình thứ hai (xem hình – 18) là sau từ loại hình thứ sửa đổi dùng để xử lý vê viên tinh quặng quặng manhetit (ví dụ United States service promise pelletizing plant), sửa đổi chính là sử dụng tuần hoàn trực tiếp toàn luồng khí đổi nhiệt chụp lò, đã bỏ quạt gió đổi nhiệt, cho dòng khí đoạn tương đối lạnh đoạn làm mát xả vào khí Đến ống khói Quạt gió xả khí chụp khói Điều tiết gió Chụp khói hồi nhiệt trực tiếp Thông gió Hút gió Dự nhiệt sấy khô sấy khô Nung Nhiên Bình nhiệt liệu Làm mát Quặng vê viên Khí thải Quạt gió thu nhiệt hộp gió Quạt gió xả khí Gió lạnh Quạt thông gió sấy khô Quạt gió làm mát Hình 7-18: Hai quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee - DramMen • Loại hình thứ ba (xem hình 7-19) là sản xuất công nghệ vê viên quặng hematite Để thích hợp với đặc điểm quặng sống cần thời gian sấy khô và dự nhiệt tương đối dài, đã tăng lớn diện tích máy nung Đồng thời tăng lưu lượng gió hút nhiệt sấy khô và vùng dự nhiệt cần, sử dụng tuần hoàn trực tiếp toàn luồng khí đổi nhiệt chụp lò Đặc điểm nó là cho gió nóng hộp gió vùng bình quân nhiệt hút gió và dự nhiệt hút gió tuần hoàn vào vùng sấy khô, đã bù lưu lượng gió hút gió sấy khô cần tăng gió Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Đến ống khói Quạt gió xả gió chụp lò Trang 210/275 Đường ống hồi nhiệt trực tiếp Nhiên liệu Thổi khô Hút khô Dự nhiệt Nung Bình nhiệt Quặng vê viên Quạt gió thông gió sấy khô Quạt gió xả gió hộp gió Gió lạnh Quạt gió hồi nhiệt hộp gió Quạt gió thu nhiệt hộp gió Quạt gió làm mát Hình 7-19: Ba quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen • Loại hình thứ tư (xem hình - 20) là công nghệ vê viên quặng sắt xử lý nguyên tố có hại Nó có thể xả khí thải từ vùng hút gió nhiệt độ cao, để loại bỏ số vật ô nhiễm tính dễ bốc khoáng sản sinh làm ô nhiễm môi trường, ví dụ: thạch tín, Flo, lưu huỳnh, có thể xử lý khoáng chất có nước kết tinh.Thập niên 80 Công ty Roorkee lại thiết kế loại máy nung dạng băng tải loại dùng than thay dầu Phương pháp sử dụng máy nung loại này gọi là phương pháp nung đa cấp Roorkee Phương pháp này đầu tiên cho than nghiền thành cỡ hạt định, thông qua phận chia bột than đặc chế dùng không khí áp thấp hai mặt đoạn thông gió làm mát cho bột than phun vào bên lò, và nhờ vào gió làm mát thổi vào từ lên trên, cho bột than phân chia đến các đoạn để đốt Bột than đốt máy nung dạng băng tải cấu thành từ ba loại hình: loại thứ gọi là đốt tầng cố định, nó phát sinh tình hình trọng lực than lớn áp lực gió, hạt than dừng phần đỉnh tầng liệu quặng vê viên, đốt theo quá trình đoạn xả nghiêng xe gòong di chuyển đến máy nung Loại thứ hai gọi là đốt hóa lỏng, đốt sôi, nó phát sinh tronh tình hình trọng lực và áp lực gió than tương đương nhau, than đốt trạng thái treo Loại thứ ba gọi là đốt trôi, nó phát sinh tình hình áp lực gió vượt quá trọng lực bột than, sau kết thúc đốt trôi, nhiệt độ công nghệ cuối cùng đã đạt Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 211/275 Đến ống khói Đường ống hồi nhiệt trực tiếp Quạt gió xả gió chụp lò Nhiên liệu Thổi khô Hút Khử Dự khô nước nhiệt Nung Bình nhiệt Làm mát Hộp gió xả bẩn Đến ống khói Quạt gió đổi nhiệt hộp gió Gió lạnh Quạt gió làm mát Quạt gió đổi nhiệt chụp lò Hình 7-20: Bốn quy trình tuần hoàn luồng khí máy nung dạng băng tải Roorkee – DramMen Đến ống khói Dầu khí than Than Quặng vê viên Hình 7-21: Máy nung quặng vê viên dùng toàn than, khí than dầu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 212/275 ▪ Công nghệ này yêu cầu bột than có cỡ hạt hợp lý cấu thành, điểm nóng chảy độ tro than phải cao nhiệt độ nung quặng vê viên Còn không giới hạn chủng loại than, than khói, than không khói, than nâu có thể Mục đích quy trình này định hạ thấp giá thành quặng vê viên - Hình – 21 là quy trình thiết kế Roorkee, quy trình này có thể sử dụng 100% than khí than dầu, có thể sử dụng loại nhiên liệu với loại quan hệ tỉ lệ để nung trên máy nung dạng băng tải Nhà máy vê viên đầu tiên xây dựng công ty Kudremukh Iron ore co.ltd Nhà máy này dùng 50% dầu và 50% than có độ tro cao để tiến hành nung 7.3.2 Công nghệ nung máy nung dạng băng tải - Khi nung quặng vê viên máy nung dạng băng tải, sấy viên sống, dự nhiệt, nung, nhiệt và làm mát hoàn thành trên thiết bị thống a Bố liệu - Viên sống rải phía trước máy nung, đầu tiên phủ lên liệu đáy phía trên máy (liệu đáy dầy 100mm), đồng thời vừa bố liệu viên sống vừa phủ liệu biên Liệu đáy, biên là phân ly từ quặng vê viên thành phẩm - Tác dụng liệu lót: • Bảo vệ máy và ghi lò khỏi nhiệt độ cao làm hư hại; • Làm cho dòng khí phân bố đều, cải thiện tính thấu khí tầng liệu, nung quặng vê viên hơn; • Có thể hấp thụ lượng nhiệt khí thải, tránh nhiệt tổn thất khí thải quá lớn; • Tại quạt gió, để tránh tầng bị nguội gấp và trì thời gian nhiệt độ cao định, từ đó mà đảm bảo chất lượng vê viên - Tác dụng liệu biên: • Bảo vệ cạnh máy, phòng tránh nhiệt độ cao làm hư hại; • Tránh cạnh bị hở gió - Nhằm đảm bảo tầng viên có tính thấu khí tốt và đảm bảo cỡ hạt quặng vê viên thành phẩm, trước rải liệu vào máy, bắt buộc phải sàng loại bỏ quặng có cỡ hạt không đủ tiêu chuẩn và bột quặng Hệ thống bố liệu quặng sống băng tải lắc (hoặc có thể dùng băng tải nghịch), băng tải rộng và máy bố liệu dạng trục cấu thành Viên sống sau qua máy bố liệu dạng trục và phân bố trên máy Tác dụng bố liệu dạng lăn sau: • Có tác dụng sàng tuyển, sàng viên lớn và nhỏ 8mm; • Nâng cao cường độ quặng sống, quặng sống quá trình di chuyển máy bố liệu, bề mặt sáng bóng, cỡ hạt xếp càng chặt chẽ; • Làm giảm chênh lệch các viên sống b Sấy viên sống Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 213/275 - Khi cho viên sống vào sấy nhiệt độ cao, phải loại bỏ độ ẩm nó, để tránh viên sống vì nước bị bốc gấp mà dẫn đến vỡ vụn - Máy nung dạng băng tải thường có đoạn quạt gió sấy và đoạn hút gió sấy Mục đích là để cường hóa quá trình sấy, quạt gió sấy trước, làm cho lớp viên gia nhiệt tới trên nhiệt độ điểm hóa sương, có thể tránh hút gió hướng phía nước bị ngưng tụ mà xuất hiện tượng quá ướt, đồng thời quạt gió hướng phía trên, nước lớp viên bị thoát đi, đó có thể nâng cao nhiệt độ vỡ vụn và cường độ nén lớp viên Sau đó chuyển tới hút gió sấy, có thể tránh lớp viên trên quá ướt mà bị vỡ vụn, đồng thời có thể nâng cao tốc độ sấy - Viên sống tạo từ các loại nguyên liệu khác nhau, cần có nhiệt độ sấy và thời gian sấy là khác nhau, bình thường: nhiệt độ đoạn quạt gió sấy là 150÷400ºC, thời gian sấy 4÷7min; nhiệt độ đoạn hút gió sấy là 150÷350ºC, thời gian sấy 2÷4min Tốc độ gió là 1,5÷2,0m/s c Dự nhiệt - Mục đích dự nhiệt có điểm là: • Làm cho nước kết tinh, CO3 phân giải; • Làm cho quặng từ ôxy hóa hoàn toàn, tránh hình thành lớp kết cấu quặng vê viên; • Hoàn thành quá trình chuyển đổi từ đoạn sấy tới vùng sấy nhiệt độ cao, tránh vì tăng chênh lệch nhiệt độ bên ngoài, quặng vê viên quá cao sản sinh ứng lực, kết cấu vê viên bị phá vỡ - Nguyên liệu khác nhau, mục đích dự nhiệt và tốc độ tăng nhiệt khác Quặng vê viên sử dụng loại tinh quặng hematit, dự nhiệt chính là đảm bảo vì nhiệt độ tăng quá cao mà phá vỡ kết cấu; quặng vê viên sử dụng tinh quặng từ giai đoạn dự nhiệt, đảm bảo quặng vê viên từ ngoài ôxy hóa hoàn toàn; không dẫn tới bị nứt lõi, giảm cường độ quặng vê viên; quặng siderite quặng có hàm lượng S cao, nhiệt độ dự nhiệt và tốc độ tăng nhiệt phải khống chế cẩn thận, tốc độ tăng nhiệt hợp lý, giảm chậm, nhằm tránh vì tăng nhiệt quá nhanh mà làm cho CO3 quặng vê viên bị phân giải nghiêm trọng mà dẫn tới bị nứt vỡ d Sấy - Quặng viên sấy hoàn thành phản ứng pha rắn và tái kết tinh, kết cấu chặt chẽ và hình thành lượng nhỏ pha lỏng Nhiệt độ vùng sấy thường khoảng 1250ºC÷1340ºC, nhiệt độ quá thấp, mức độ mật thiết hóa kém, cường độ giảm; nhiệt độ quá cao, pha lỏng quá nhiều,quặng vê viên bị kết dính, tính thấu khí lớp liệu kém, không ảnh hưởng tới chất lượng quặng vê viên mà còn làm giảm hiệu suất sản xuất e Ủ nhiệt - Vùng ủ nhiệt bình thường không phải sấy nhiệt lại, mà khí nóng đoạn làm mát thứ trực tiếp sấy nhiệt, thể khí nóng là từ viên tầng trên dẫn xuống Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 214/275 phía dưới, ngoài còn tiếp tục quá trình quá trình thành quặng viên sống, FeO chưa ôxy hóa thì tiếp tục ôxy hóa; trì nhiệt độ cao cho lớp viên khoảng thời gian định f Làm mát - Vùng làm mát sử dụng đoạn quạt gió để làm mát Đoạn thứ nhất, không khí lạnh qua tầng viên và gia nhiệt tới 750÷800ºC; bình thường thì phần không khí nóng đưa vào vùng dự nhiệt, còn dư làm gió trợ đốt lần Đoạn thứ 2, gió làm mát gia nhiệt tới 300÷400ºC, làm nguồn nhiệt cho đoạn sấy hút gió và gió trợ đốt lần - Đoạn làm mát sử dụng phương thức quạt gió, mục đích là: • Tránh cho máy chịu ảnh hưởng nhiệt độ cao; • Gió lạnh đưa vào qua đáy liệu và gia nhiệt nhiệt độ định, tránh cho quặng vê viên qua nguội mà làm giảm cường độ; • Lợi dụng thay nhiệt máy và đáy liệu để giảm tiêu hao lượng 7.3.3 Ủ nhiệt máy sấy dạng băng tải - Quặng vê viên máy sấy dạng băng tải và quặng vê viên lò vê viên là không giống nhau, dây chuyền công nghệ hiển thị rõ, tính toán ủ nhiệt, vào lưu trình hệ thống gió để tính toán phân biệt ủ nhiệt các vùng - Điều kiện tính toán ủ nhiệt: • Máy sấy chia thành quạt gió sấy, hút gió sấy, dự nhiệt, sấy, ủ nhiệt, lầm mát lần một, làm mát lần hai; • Gió nóng đoạn gió sấy đến từ quạt gió thu hồi nhiệt đoạn ủ nhiệt và sấy; gió nóng đoạn sấy hút gió đến từ gió làm mát lần hai; • Phản hồi toàn gió nóng đoạn làm mát a Các công đoạn thu hồi nhiệt Qthu máy sấy - Thu hồi nhiệt vùng quạt gió sấy Q1-thu • Nhiệt lượng đưa vào vùng gió nóng Q1-thu Q1−1 = C1−1 × t1−1 × V1−1 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C1-1 là giá trị tỷ lệ bình quân gió nóng đưa vào vùng sấy, kj/Nm3,C; ▫ T1-1 là nhiệt độ gió nóng đưa vào vùng sấy,C; ▫ V1-1 là lưu lượng gió nóng đưa vào vùng sấy, Nm3 • Nhiệt lượng máy đưa vào Q1-2 Q1-2=C1-2*W*t1-2 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C1-2 là tỷ nhiệt bình quân máy, kj/kg*C,C1-2-bình thường lấy 0.489; Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 215/275 ▫ T1-2 là nhiệt độ máy đoạn quạt gió sấy, lấy 80ºC; ▫ W là chất lượng máy, kg/t • C là nhiệt lượng quặng sống đưa vào Q1-3 Q1-3=C1-3*Csống*t1-3 ▪ Trong đó: ▫ C1-3 là tỷ nhiệt viên sống, thường lấy 0.585kj/kg*C; ▫ Csống là chất lượng viên sống, kg/t Csống=Ctinh+Cdính+Cphản ▪ Trong đó: ▫ Ctinh là lượng tinh quặng cần thiết để sản xuất quặng vê viên, kg; ▫ Cdính là lượng dung môi kết dính cần thiết để sản xuất quặng vê viên, kg ▫ Cphản là lượng liệu hỗn hợp cần thiết để sản xuất quặng vê viên sinh qua hồi ▫ T1-3 là nhiệt độ thành viên, ºC • Nhiệt độ vùng biên, đáy liệu đưa vào Q1-4 Q1-4= C1-4*C đáy*t1-4 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C1-4 là tỷ nhiệt liệu biên và đáy *C; ▫ Cđáy là chất lượng liệu biên và đáy, thường là 250kg/t; ▫ T1-4 là nhiệt độ liệu biên và đáy, ºC • Nhiệt lượng nước mang tới Q1-5 Q1-5 =C1-5*Cnước*t1-5 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C1-5 là tỷ nhiệt bình quân nước, lấy 4.18kj/kg*C; ▫ Cnước là lượng nước viên sống dẫn vào, kg/t; ▫ T1-5 là nhiệt độ viên sống, ºC; • Tổng nhiệt thu đoạn gió sấy Q1-thu = Q1-1 + Q1-2+ Q1-3+ Q1-4+ Q1-5 - Nhiệt thu đoạn gió hút sấy Q2-thu Q2-thu = C2-1*t2-1*V2-1 kj/t • Trong đó: ▪ C2-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn hút gió sấy, kj/m3* ºC; ▪ T2-1 là nhiệt độ gió nóng đoạn hút gió sấy, ºC; ▪ V2-1 là lưu lượng gió đoạn hút gió, Nm3/t - Thu nhiệt đoạn dự nhiệt Q3-thu Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Q3-thu = C3-1*t3-1*V3-1 Trang kj/t • Trong đó: ▪ C3-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn dự nhiệt hút qua, kj/m3* ºC; ▪ T3-1 là nhiệt độ gió nóng, ºC; ▪ V3-1 là lưu lượng gió nóng, Nm3/t • Ôxy hóa FeO giải phóng nhiệt Q3-2 Q3-2 = 1952 × 60%Feo kj/t ▪ Trong đó: ▫ 1952 là nhiệt lượng giải phóng 1kg ôxy hóa Feo, kj/kg; ▫ 60% là giả định ôxy hóa 60% FeO đoạn dự nhiệt; ▫ FeO là hàm lượng FeO hỗn hợp liệu vê viên, kg - Thu nhiệt đoạn sấy Q4-thu • Nhiệt lượng gió nóng đưa vào Q4-1 Q4-1 = C4-1 * t4-1 * V4-1 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C4-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn sấy, kg/m3 * ºC; ▫ T4-1 là nhiệt độ gió nóng, ºC; ▫ V4-1 là lưu lượng gió nóng, Nm3/t • Ôxy hóa FeO giải phóng nhiệt Q4-2 Q4-2 = 1952 × 32% FeO kj/t • Trong đó: 32% là ôxy hóa 32% FeO vùng sấy Q4-thu = Q4-1 + Q4-2 - Thu nhiệt vùng ủ nhiệt Q5-thu Q5-thu=C5-1 * t5-1 * V5-1 kj/t • Trong đó: ▪ C5-1 là tỷ nhiệt gió nóng đoạn ủ nhiệt, kg/m3 * ºC; ▪ T5-1 là nhiệt độ gió nóng, ºC; ▪ V5-1 là lưu lượng gió nóng, Nm3/t - Thu nhiệt đoạn làm mát Q6-thu Q6-thu = C6-1 * t6-1 * V6-1 kj/t • Trong đó: ▪ C6-1 là tỷ nhiệt không khí làm mát, kj/m3 * ºC; 216/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 217/275 ▪ T6-1 là nhiệt độ không khí lạnh, ºC; ▪ V6-1 là lượng không khí, Nm3/t - Thu nhiệt đoạn làm mát lần Q7-thu Q7-thu = C7-1 * t7-1 * V7-1 kj/t • Trong đó ý nghĩa vật lý các ký hiệu giống với đoạn làm mát lần - Tổng thu nhiệt các đoạn máy sấy: Qthu = Q1-thu + Q2-thu +… +Q7-thu kj/t b Nhiệt các đoạn máy sấy Qtỏa - Nhánh nhiệt thoát các đoạn quạt gió sấy • Nhiệt lượng khí thải thoát Q’1-1 Q’1-1=1,1 C’1-1 t’1-1 V1-1 kJ/t ▪ Trong đó: ▫ 1.1 là tỷ lệ hở gió 10% ▫ C1-1’ là tỷ nhiệt khí thải quạt gió sấy thoát ra, kj/Nm3 ▫ t1-1’ là nhiệt độ khí thải, ºC • Nhiệt lượng nước hấp thụ Q1-2’ Q1-2’ = 40%Cnước - Gnước kj/t ▪ Trong đó: ▫ 40% là 40% nước viên sống bị bốc quá trình sấy quạt gió ▫ Cnước là nhiệt bốc nước, lấy 2253kj/kg; ▫ Gnước là hàm lượng nước viên sống, kg/t ▪ Nhiệt tổn thất Q1-2’ = 23450 kj/t ▪ Ý nghĩa vật lý các ký hiệu công thức tương ứng với ký hiệu đoạn quạt gió sấy, nhiệt tổn thất lấy giá trị tham khảo thiết kế máy sấy dạng băng tải Bao Cương - Nhánh thoát nhiệt vùng hút gió sấy • Nhiệt lượng khí thải thoát Q2-1’ Q2-1’ = C2-1’ * t2-1’ * V2-1 kj/t • Nhiệt lượng nước bốc hấp thụ Q2-2’ Q2-2’ = 60% * Cnước * Gnước kj/t ▪ Trong đó: 60% là 60% nước bị thoát đoạn hút gió sấy • Nhiệt tổn thất Q2-3’ = 2931 kj/t - Nhánh thoát nhiệt vùng dự nhiệt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang • Nhiệt lượng khí thải mang Q3-1’ Q3-1’ = C3-1’ * t3-1’ * V3-1 kj/t • Nhiệt tổn thất Q3-1’ = 38105 kj/t - Nhiệt tổn thất đoạn sấy • Nhiệt lượng khí thải mang Q4-1’ Q4-1’ = C4-1 * t4-1 * V4-1 kj/t • Nhiệt tổn thất Q4-1’ = 60405 kj/t - Nhánh nhiệt thoát đoạn ủ nhiệt • Nhiệt lượng khí thải mang Q5-1’ Q5-1’ = C5-1’ * t5-1 * V5-1 kj/t • Nhiệt tổn thất Q5-2’ = 12081 kj/t - Nhánh nhiệt thoát đoạn làm mát lần • Nhiệt lượng gió nóng mang Q6-1’ Q6-1’ = C6-1’ * t6-1’ * V6-1 • Nhiệt tổn thất Q5-2’ = 12081 kj/t kj/t - Nhánh nhiệt thoát đoạn làm mát lần • Nhiệt lượng gió nóng mang Q7-1’ Q7-1’ = C7-1’ * t7-1’ * V7-1 kj/t • Nhiệt lượng máy mang Q7-2’ Q7-2’ = C7-2’ * W * t7-2 kj/t ▪ Trong đó: ▫ C7-2’ là tỷ nhiệt cân máy, kj/kg *ºC; ▫ W là chất lượng máy trên quặng vê viên, kg/t; ▫ T7-2’ là nhiệt độ bình quân máy, ºC • Nhiệt lượng quặng vê viên mang Q7-3’ Q7-3’ = C7-3’ * Gviên * t7-3’ kj/t ▪ Trong đó: ▫ C7-3’ là tỷ nhiệt bình quân quặng vê viên, kj/kg * ºC; ▫ T7-3’ là nhiệt độ bình quân quặng vê viên, ºC; ▫ Gviên là tổng chất lượng quặng vê viên thành phẩm và quặng hồi, kg • Nhiệt lượng biên, đáy liệu mang Q7-4’ Q7-4’ = C7-4’ * Gs G* t7-4’ kj/t 218/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 219/275 ▪ Trong đó: ▫ C7-4’ là tỷ nhiệt biên, đáy liệu, kj/kg * ºC; ▫ Gs là chất lượng biên, đáy liệu, kg/t; ▫ T7-4’ là nhiệt độ biên, đáy liệu, ºC; • Nhiệt tổn thất Q7-5’ = 12081 kj/t - Căn vào kết tính toán trên, có thể liệt kê bảng cân nhiệt máy sấy dạng băng tải ( xem bảng 7-4) - Căn tính toán ủ nhiệt, tính các đoạn cung cấp nhiệt và tổng nhiệt lượng cung cấp Qtổng cộng Qtổng cộng = Q1-1+ Q2-1+ Q3-1+ Q4-1+ Q5-1 - Từ điều kiện tiền đề có thể thấy: gió nóng đoạn làm mát lợi dụng hoàn toàn, nhiệt lượng đoạn quạt gió sấy cung cấp nhiệt đoạn ủ nhiệt, đó nhiệt lượng cần thiết trên thực tế là Qthực là: Qthực = Qtổng cộng – Q1-1 – Q1-6’ – Q1-7’ kj/t - Sấy 1t quặng vê viên cần nhiệt lượng Gnhiệt là: kg(m3)/t Gnhiệt = Qthực/q • Trong đó: q là nhiệt trị nhiên liệu, nhiên liệu là dầu nặng thì đơn vị là kj/kg; nhiên liệu là thể khí thì đơn vị là kj/m3 Bảng 7-4: Bảng cân nhiệt vê viên dạng băng tải Thu nhận Ký hiệu Q1-1 Q1-2 Q1-3 Q1-4 Hạng mục Vùng quạt gió sấy Nhiệt lượng gió nóng đưa vào Nhiệt lượng máy mang vào Nhiệt lượng viên sống mang vào Nhiệt lượng biên, đáy liệu mang vào Nhánh thoát Nhiệt % lượng,kj/t Ký hiệu Hạng mục Q1-1’ Nhiệt lượng khí thải mang Q1-5’ Nhiệt lượng nước bốc Q1-7 Nhiệt tổn thất Q1-5 Nhiệt lượng độ ẩm mang vào Σ Vùng gió hút sấy Q2-1 Nhiệt lượng gió nóng mang vào Σ Q3-1 Q3-3 Σ Q4-1 Q4-3 Σ Q5-1 Σ Vùng dự nhiệt Nhiệt lượng nóng mang vào Nhiệt lượng giải phóng ôxy hóa FeO Vùng sấy Nhiệt lượng gió nóng mang vào Nhiệt thoát ôxy hóa FeO Vùng ủ nhiệt Nhiệt lượng gió nóng mang vào Σ Q2-1’ Nhiệt lượng thải mang Q1-7’ Nhiệt tổn thất Σ Q3-1’ Nhiệt lượng khí thải mang Q3-3’ Nhiệt tổn thất Σ Q4-1’ Nhiệt lượng khí thải mang Q4-3’ Nhiệt tổn thất Σ Q5-1’ Nhiệt lượng khí thải mạng Q5-5’ Σ Nhiệt lượng,kj/t % Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Đoạn làm mát lần1 Q6-1 Nhiệt lượng không khí ,ang vào Σ Đoạn làm mát lần Q7-1 Nhiệt lượng không khí mang vào Σ Tổng số 7.3.4 Trang 220/275 Q6-1’ Nhiệt lượng gió nóng mang Q6-6 Nhiệt tổn thất Σ Q7-1’ Q7-2’ Q7-3’ Q7-4’ Q7-5’ Σ Tổng 100 số Nhiệt lượng gió nóng mang Nhiệt lượng máy mang Nhiệt lượng quặng vê viên mạng Nhiệt lượng biên, đáy liệu mạng Nhiệt tổn thất 100 Thiết bị và kết cấu chính máy sấy dạng băng tải - Thiết bị nhà máy vê viên dùng máy sấy nung dạng băng tải có cấu đơn giản, thiết bị ít, chủ yếu gồm thiết bị bố liệu, máy sấy dạng băng tải và tổ hợp quạt gió - Tham khảo thêm địa chỉ: • https://www.youtube.com/watch?v=zS5meE72JcM • https://www.youtube.com/watch?v=E3YTCBfQ45c • https://www.youtube.com/watch?v=GUZxiG-uBpE a Thiết bị bố liệu - Thiết bị bố liệu gồm bố liệu quặng sống và, phận bố liệu biên liệu Bố liệu viên sống tổ hợp thiết bị: động băng tải dạng thoi (hoặc động băng tải rung) – băng tải rộng – máy bố liệu dạng trục; tốc độ băng tải trục chậm và có thể điều chỉnh được, độ rộng thường rộng khoảng 300mm chiều rộng máy sấy Trên băng tải rộng có cân điện tử, đo lượng viên sống cung cấp cho máy sấy b Đầu máy sấy và cấu truyền động - Máy sấy dẫn động bánh hình sao, truyền động máy sấy tổ hợp mô-tơ, giảm tốc và bánh hình Hoạt động các phận máy sấy điều khiển phòng thao tác Đầu máy có phễu xả liệu và máng trượt xả liệu, thu liệu xả máy và liệu bột quá trình xả liệu và bố liệu Giữa phễu liệu xả và hộp gió sấy có hộp gió phụ để tăng độ đậy kín đầu máy c Đuôi máy sấy và giá rung hình - Giá rung hình đuôi máy có hai loại hình thức: dạng rung và dạng trượt Máy sấy DL dung loại trượt Máy sấy sau ăn khớp với bánh hình sao, theo chuyển động bánh hình sao, máy từ từ di chuyển từ đường ray phía trên lật xuống đường ray phía dưới, quá trình này tiến hành xả liệu Khi hai mát tiếp xúc theo hình bình hành thoát ly Vì thế, máy sấy quá trình xả liệu không va đập và sinh ma xát, mặt tiếp xúc trì độ kín tốt để tuổi thọ máy lâu dài - Khi xe sấy bị nhiệt giãn nở,tâm bánh hình đuôi máy di chuyển trượt phía Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 221/275 sau giá rung, dừng máy làm mát, đối trọng dẫn động truyền hướng theo vị trí ban đầu Khi xả liệu, liệu xả phễu xả liệu tập trung, thoát ngoai máng trượt liệu d Xe sấy và ghi lò - Xe sấy máy sấy nung dạng băng tải công ty Lurgi chế tạo gồm phận chính: giá đế phần và các phận biên Bộ phận biên là bánh di chuyển xe sấy, tổ hợp kiện bánh nén và biên, dung bu lông liên kết với giá đáy Giá đáy phần có thể lật 180º Sau xe sấy thay đổi cách linh hoạt có thể lật lại sử dụng, nhằm thay đổi biến dạng, nắp thêm xe sấy và ghi lò và sử dụng hợp kim thép niken-crom, cho nên tuổi thọ xe sấy và ghi lò cao e Thiết bị bịt kín - Máy sấy dạng băng tải cần bịt kín các vị trí: hộp gió đầu, đuôi máy,đường trượt xe sấy và phần vỏ lò và xe sấy hộp gió đầu, đuôi thường sử dụng trượt lò xo để bịt kín Xe sấy và hộp gió, vỏ lò bịt kín f hộp gió - Tỷ lệ phân phối các đoạn hộp gió máy sấy dạng băng tải là chế độ sấy định Thông qua lượng gió tầng viên, tốc độ gió và thời gian dừng các đoạn, vào khác nguyên liệu để định Khi tốc độ máy và điều kiện định, tham số này chính là để định diện tích và độ dài hộp gió các đoạn, tổng diện tích hộp gió máy sấy là vào quy mô sản lượng để định g Quạt gió - Máy sấy dạng băng tải cần quạt gió nhiều các thiết bị sấy khác Căn vào cách dung nó để chia làm loại: • Quạt gió khí thải, tác dụng nó là xả nhiệt khí thải gió làm mát khí thải các hộp ngoài; • Quạt gió hồi nhiệt, loại quạt gió hồi nhiệt này là đưa khí nóng vào vỏ lò dẫn vào hệ thống gió trợ đốt, dùng để thu hồi nhiệt; • Quạt gió làm mát, không khí thổi tới tầng không khí lạnh và làm mát quặng vê viên; • Quạt gió trợ đốt Tính quạt gió phải đáp ứng lượng gió cho các đoạn thiết bị sấy,yêu cầu công nghệ áp lực gió và nhiệt độ CÔNG NGHỆ NUNG QUẶNG VÊ VIÊN KIỂU GHI XÍCH - LÒ QUAY - Máy ghi xích lò quay dùng sớm cho các nhà máy xi măng Năm 1960 Mỹ đã xây dựng nhà máy vê viên sử dụng máy ghi xích lò quay đầu tiên trên giới Công nghệ đã các nhà máy gang thép coi trọng và đã có bước phát triển nhanh Năm 1960, lực sản xuất máy ghi xích lò quay đã chiếm 3,7% tổng sản lượng quặng vê viên trên toan giới, sau năm 1964 số lần đã tăng lên, năm 1971 tổng sản lượng là 97 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 222/275 triệu và chiếm 33% - Máy ghi xích lò quay là loại tổ hợp máy móc, bao gồm máy ghi xích, lò quay, làm mát và các thiết bị phụ kiện Đặc điểm công nghệ vê viên này là quá trình sấy khô, dự nhiệt, sấy và làm mát chia và tiến hành trên thiết bị khác Viên sống tiến hành sấy trên máy ghi xích, vắt nước, dự nhiệt, sau đó cho vào lò quay nung, cuối cùng là làm mát 7.4.1 Quá trình và tham số công nghệ máy ghi xích— lò quay a Bố liệu - Máy ghi xích lò quay sử dụng thiết bị bố liệu bao gồm loại là máy bố liệu có băng tải và máy bố liệu dạng trục - Máy bố liệu băng tải: • Trước thập niên 60, 70, nhà máy vê viên sử dụng máy ghi xích— lò quay nước ngoài áp dụng máy bố liệu băng tải Để quặng vê viên phân bố theo phương hướng chiều rộng máy ghi xích, phía trước máy bố liệu băng tải phải lắp động băng tải rung băng tải hình thoi Nhà máy Furukawa Nhật sử dụng động băng tải hình thoi bố liệu, viên sống giải theo chiều rộng băng tải (4,7m) và độ dầy quy định (180mm) ( hình 832) Hình 8-33 là nguyên lý hoạt động động băng tải hình thoi Khi động băng tải hình thoi bị đẩy phía sau viên sống rải theo đường nghiêng tới băng tải rộng, băng tải rộng cấp liệu cho động băng tải, lại từ động băng tải rải liệu cho máy ghi xích Cũng có thể áp dụng cho băng tải hình thoi tiến và lùi bố liệu, trên băng tải rộng xuất đường nghiêng hình “Z”, viên sống trên máy bố liệu xuất hiện tượng ít, biên nhiều, vì phương thức cấp liệu dạng này không lý tưởng B = 1500 Băng tải hình thoi Băng tải rộng Băng tải bố liệu Ghi xích Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 223/275 Hình 7-22: Hệ thống bố liệu băng tải • Máy bố liệu băng tải bố liệu, theo chiều ngang, chiều dọc bị lượng viên sống mà không • Nhằm giảm ảnh hưởng viên sống rơi xuống va đập, nhà máy Adams Canada áp dụng đầu xả liệu máy bố liệu băng tải có lắp thêm trục nam châm Có thể làm giảm thiểu lượng viên sống bị vỡ - Máy bố liệu dạng trục Máy liệu dạng trục xuất đầu tiên nhà máy Minntac Mỹ, nó kết hợp thành với máy cấp liệu rung Khi sử dụng máy bố liệu dạng trục, chất lượng viên sống đã cải thiện phương diện, điều chỉnh khỏng cách trục bố liệu, viên sống có thể sàng được; viên sống lại cuộn, cải thiện độ mịn bề mặt viên sống, nâng cao chất lượng viên sống Máy bố liệu dạng trục là loại thiết bị bố liệu cải tiến từ năm 70 Hiện có nhiều nhà máy vê viên và ngoài nước sử dụng thiết bị bố liệu loại này Hình 7-23: Nguyên lý hoạt động động băng tải hình thoi băng tải hình thoi; bánh truyền động băng tải; đuôi bánh; đầu bánh; bánh chuyển hướng ( di động); bánh chuyển hướng (cố định); đường chạy xe; thùng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 224/275 dầu; công tắc cực hạn không tiếp điểm; 10 đường ray xe; 11 động băng tải rộng; 12 pallet di động; 13 vỏ; 14 máy bố liệu băng tải • Hiện nay, các nhà máy vê viên lớn xây dựng có xu hướng sử dụng máy bố liệu dạng thoi ( băng tải rung), hệ thống bố liệu băng tải rộng và máy bố liệu dạng trục Máy bố liệu băng tải dạng thoi hiệu so với bố liệu băng tải rung, càng thích hợp với máy ghi xích b Sấy, vắt nước và dự nhiệt - Loại hình công nghệ và lựa chọn máy ghi xích Viên sống trên máy ghi lò, lợi dụng nhiệt khí thải lò quay thải để tiến hành quạt gió sấy, hút gió sấy và hút gió dự nhiệt Công nghệ dự nhiệt sấy có thể dựa vào phân đoạn vỏ lò máy ghi xích và buồng gió để phân loại - Dựa vào phân đoạn vỏ máy ghi xích có thể chia thành: • Dạng đoạn: Máy ghi xích chia làm đoạn, đoạn sấy, đoạn dự nhiệt • Dạng đoạn: Máy ghi xích chia làm đoạn, đoạn quạt gió sấy, đoạn hút gió sấy, đoạn còn lại quạt gió dự nhiệt - Dựa theo buồng gió có thể chia ra: • Dạng buồng: Đoạn sấy và đoạn dự nhiệt có buồng hút gió, đoạn sấy thứ có buồng quạt gió, đoạn sấy thứ và đoạn dự nhiệt cùng dùng chung buồng hút gió; • Dạng buồng: Đoạn sấy thứ và thứ hai và các đoạn dự nhiệt cùng có chung buồng hút (quạt) gió - Tính dị ứng nhiệt viên sống là chính để lựa chọn loại hình công nghệ máy ghi xích Thường thì tinh quặng hematit và quặng từ có tính dị ứng nhiệt không cao, thường dụng phương pháp buồng -2 đoạn (hình 8-34) Nhưng quá trình sấy, có thể áp dụng đoạn quạt gió sấy, đoạn hút gió sấy và dự nhiệt, phương pháp buồng-2 đoạn ( hình 8-35) Khi xử lý viên sống quặng hematit trạng thái đất ẩm có tính ổn định nhiệt kém, để nâng cao gió nóng nhằm thích ứng sấy gió to nhiệt thấp, phải sử dụng tới lò sinh khí, không khí gia nhiệt không đủ, cấp đoạn sấy nhiệt thấp Tình này áp dụng phương pháp buồng – đoạn (hình 8-36) Nhà máy vê viên #1 Kakogawa Nhật Bản dùng tinh quặng tuyển từ, quặng hematit tự nhiên, khoáng vật hỗn hợp quặng hematit ướt, để sản xuất quặng vê viên có tính tự chảy chứa MgO, quá trình phối liệu cho lượng thích hợp đá vôi, 5% đo lô mít và 0,5÷0,8% bentonite Sau nghiền hỗn hợp quặng hematit và đá vôi, đô lô mít, tiến hành phối liệu, cỡ hạt nghiền 0,044mm chiếm 65%, diện tích bề mặt tỷ là 2800mm2/gram Căn điều kiện nguyên liệu này, các nhà máy áp dụng máy ghi xích dạng buồng - đoạn Đối với tinh quặng và quặng hematit dạng đất… có cỡ hạt mịn, độ ẩm cao thì tính ổn định nhiệt kém, cho phép sấy viên sống lúc đầu với nhiệt độ thấp, phải qua thời gian dài, công nghệ dự nhiệt sấy có thể áp dụng buồng – đoạn (hình 8-37) Ví dụ, nhà máy Piot Virginia Mỹ, nguyên liệu quặng hematit dạng đất, Martite và Fe2O3.nH2O , nhiệt độ nứt viên sống cần 140ºC, các nhà máy sử dụng buồng – đoạn hút gió, Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 225/275 đoạn hút gió và đoạn dự nhiệt hút gió Hình 7-24: Máy ghi xích– lò quay - Quá trình công nghệ máy ghi xích và chế độ nhiệt Sau viên sống rải lên máy ghi xích, là qua đoạn sấy và đoạn dự nhiệt, tách nước, ôxy hóa quặng từ thành quặng hematit, vê viên có cường độ định, sau đó đưa vào lò quay Đối với vấn đề cường độ dự nhiệt quặng vê viên, chưa có tiêu chuẩn thống Nhà máy vê viên Kakogawa Nhật Bản yêu cầu là 150N/viên; Công ty Alice Mỹ lúc đầu yêu cầu là 90÷120N/viên, trải qua thực tiễn đã chứng minh là 30÷40N/viên, vê viên vào lò quay không bị vỡ, cho nên họ không kiểm tra độ nén mà sửa thành thực nghiệm trống quay - Khí thải thoát từ đuôi lò quay, nhiệt độ đạt từ 1000÷1100ºC, thông qua hút gió dự nhiệt hút qua lớp viên, tiến hành gia nhiệt vê viên Nếu nhiệt độ thấp giá trị quy định, có thể bổ sung nguồn nhiệt Nhiệt độ quá cao xảy cố, có thể dùng đoạn ống khói đoạn dự nhiệt để điều tiết Do đoạn dự nhiệt hút gió qua lọc bụi, trộn hỗn hợp với gió đoạn nhiệt thấp quần hoàn mát, nhiệt độ điều chỉnh tới 250÷400ºC, đưa tới để hút gió sấy quạt gió sấy viên sống, khí thải thải ngoài môi trường thông qua quạt gió sấy - Chế độ nhiệt máy ghi xích là vào chủng loại quặng khác mà khác nhau, bảng 8-5 là tính dị ứng nhiệt các loại quặng khác và nhiệt độ sấy tương ứng Bảng 8-5 Tính dị ứng nhiệt và nhiệt độ sấy các loại quặng khác Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 226/275 Chủng loại quặng Tính dị ứng nhiệt Nhiệt độ sấy/ºC Quặng từ châu Phi Rất cao 150÷250 Quặng hematit dạng đất Cao 150÷250 Quặng sắt đỏ Vừa 250÷350 Tinh quặng hematit, từ và quặng bột nguyên khai Thường không quá dị ứng 350÷450 - Nhiệt độ dự nhiệt thường là 1000÷1100ºC, chủng loại quặng khác nhau, nhiệt độ dự nhiệt có sai lệch Quặng từ quá trình dự nhiệt bị ôxy hóa thành quặng hematit, đồng thời giải phóng nhiệt lượng, sinh Fe2O3, nâng cao cường độ Quặng heematit không phản ứng giải phóng nhiệt, phải cần nhiệt độ cao có thể nâng cao cường độ, vì nhiệt độ dự nhiệt vê viên quặng hematit cao nhiệt độ quặng từ c Tham số công nghệ chính máy ghi xích: - Máy ghi xích xử lý khoang vật khác cho nên hệ số lợi dụng khác Hệ số lợi dụng máy ghi xích thường phạm vi: quặng hematit, quặng limonit là 25÷30 tấn/m2*ngày, quặng từ là 40÷60 tấn/m2*ngày Tỷ lệ chiều rộng hiệu máy ghi xíchvà đường kính lò quay là 0,7÷0,8, đa số là gần 0,8, cá biệt có thể đạt tới 0,9÷1,0 - Độ dài hiệu máy ghi xíchcó thể thời gian vật liêu dừng trên máy ghi xíchvà tốc độ máy để định Hình 8-6 là tham số các đoạn máy ghi xích số Kakogawa Nhật Bảng 8-6 Tham số các đoạn máy ghi xích Kakogawa Phân đoạn Sấy Tách nước Dự nhiệt Số hộp gió (cái) Độ dài (m) 24,4 15,25 21,35 Thời dan dừng vật liệu (phút) 6,1 3,8 5,34 Nhiệt độ (ºC) 200 350 1050 Hệ số lợi dụng 35,9 tấn/m2*ngày d Nung: - Nung vê viên là tiến hành lò quay, viên sống sau sấy và dự nhiệt, gạt liệu phía đuôi máy ghi xích gạt liệu xuống, đưa vào lò quay thông qua mang trượt, đồng thời vật liệu cuộn ven theo xung quanh lò quay, di chuyển hướng trục Đầu lò quay có đốt, đốt nhiên liệu cung cấp nhiệt lượng, trì nhiệt độ nung lò Khói thoát ngoài bên phải đuôi lò tới máy ghi xích Vê viên quá trình cuộn, sau nung nhiệt độ 1250÷1350ºC, liệu từ cửa xả liệu đầu lò vào làm mát - Hiệu suất sản xuất lò quay không phụ thuộc vào chủng loại và tính chất quặng mà còn liên quan tới tham số công nghệ và loại hình lò - Hiện lò quay để sản xuất quặng vê viên sử dụng loại ống tròn thẳng, nó Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 227/275 giống với lò quay để sản xuất xi măng và sản xuất kim loại màu Trong quá trình vê viên, sản xuất vê viên kim loại hóa, phải cần thời gian hoàn nguyên lâu, thể lò phải cần dài - Tham số lò quay bao gồm độ dài, đường kinh, tỉ lệ chiều dài và đường kính, độ nghiêng, tốc độ quay, thời gian liệu dừng lò, tỷ lệ điền đầy… • Tỉ lệ chiều dài và đường kính: Tỉ lệ chiều dài và đường kính (L/D) là tham số quan trọng lò quay Lựa chọn tỉ lệ chiều dài và đường kính phải xét tới tính chất nguyên liệu, sản lượng, tiêu hao nhiệt và công nghệ tổng thể Phải đảm bảo tiêu hao nhiệt thấp, khả cấp nhiệt lớn, ngoài còn phải cung cấp đầy đủ lưu lượng khí thải và phù hợp với yêu cầu nhiệt độ, nhằm đảm bảo dự nhiệt tiến hành thuận lợi Khi sản xuất quặng vê viên ôxy hóa thường dùng tỉ lệ chiều dài và đường kính 6,4 ÷7,7 Vài năm gần đây, tỉ lệ chiều dài và đường kính đã giảm xuống 6,5÷6,9 Tỉ lệ chiều dài và đường kính quá lớn, nhiệt độ khí thải lò quay thấp, ảnh hưởng tới dự nhiệt, nhiệt lượng dễ bị xạ vách lò, làm cho nhiệt độ vách lò bị quá nhiệt cục bộ, liệu bột và quặng vê viên nung quá kết dính lại vào thể lò Tỉ lệ chiều dài và đường kính nhỏ, có thể làm tăng độ dầy lớp xạ, cải thiện tính truyền nhiệt, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tượng kết dinh • Độ nghiêng, tốc độ quay và thời gian vật liệu dừng lò: Sự định độ nghiêng và tốc độ quay lò chủ yếu là nhằm đảm bảo lực sản xuất và mức độ cuộn vật liệu Căn vào thực nghiệm và kinh nghiệm sản xuất thực tiễn, độ nghiêng thường là 3%÷5%, tốc độ quay là 0,3÷1,0 vòng/phút Tốc độ quay cao có thể cường hóa vật liệu và truyền nhiệt các dòng khí, bụi quá nhiều Thời gian dừng lò liệu phải đảm bảo quá trình phản ứng hoàn thành và nâng cao yêu cầu sản lượng, độ dài lò mức định, thời gian liệu dừng lò định tốc độ chảy liệu, mà tốc độ di chuyển liệu lại có liên quan tới cỡ hạt liệu, độ dính, góc đống tự nhiên và độ nghiêng lò quay Thời gian vật liệu dừng lò quay thường là 30÷40p • Tỷ lệ điền đầy và hệ số lợi dụng: tỷ lệ điền đầy bình quân lò tương đương với tỷ lệ thể tích vật liệu và dung tích hiệu lò Tỷ lệ điền đầy lò quay nước ngoài thường là 6÷8% Hệ số lợi dụng lò quay có liên quan tới tính chất nguyên liệu Tiêu hao nhiệt quặng sắt từ thấp, đơn vị sản lượng cao Nhưng độ dầy lớp liệu lò quay lớn, nhỏ là không chênh lệch nhiều, tỷ lệ điền đầy lò lớn thấp, vì độ dài tương ứng dài chút, để thời gian sấy tiện bảo trì - Chế độ nhiệt lò quay vào tính chất quặng và chủng loại sản phẩm, nhiệt độ lò thường là 1300÷1350ºC, sản phẩm Kokogawa Nhật quặng vê viên MgO tự chảy, nhiệt độ nung là 1250ºC - Lò quay sử dụng nguyên liệu: Bắc Mỹ thường dùng khí đốt, các nước khác thường dùng dầu nặng hỗn hợn khí, dầu Đốt nhiên liệu cần phải có không khí, thường lấy từ đoạn nhiệt cao làm mát, nhiệt độ gió khoảng 1000ºC Do từ thập niên 70 giá dầu nặng tăng mạnh, nước ngoài đã thực nghiệm đốt than Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 228/275 - Công ty Alice Mỹ đưa yêu cầu chất lượng than: nhiệt trị ≥ 19480 Kj/kg, độ ẩm ≤ 2,6%, độ tro ≤ 6%, độ tro môi trường ôxydizing atmosphere có nhiệt độ ≥ 1430ºC, độ bốc ≥ 25% Nếu sản xuất quặng vê viên có tính tự tan chảy, còn phải không chế hàm lượng S than - Lò quay sản xuất không thể tránh tình dừng lò ngoài kế hoạch đột nhiên điện, xử lý không tốt, làm cho thể lò bị cong vênh, gạch chịu lửa bị rơi Khi điện đột xuất, thể lò không quay, nhiệt độ thể lò không đều, quặng vê viên sấy tập chung xuống phía dưới, chênh lệch nhiệt độ phía trên và phía lớn, gây cho thể lò bị cong vênh, dẫn tới bánh bị chết cứng ăn không khớp Đồng thời sau dừng lò, nhiệt độ lò hạ nhanh, gạch chịu lửa nguội đột ngột dẫn đến bị rơi, hậu là lò không thể tiếp tục sản xuất Nhằm tranh cố vậy, nhà máy phải có nguồn điện dự phòng, gặp cố điện có thể lợi dụng nguồn điện dự phòng, tốc độ quay lò giảm xuống phần 10 phần 20 so với tốc độ bình thường, trì quay chậm - Kết cuộn là khuyết điểm chính lò quay: Nguyên nhân chính kết cuộn là chất lượng viên sống kém, cường độ dự nhiệt không tốt, bột nhiều, khống chế kém - Biện pháp xử lý kết cuộn thường dùng là phương pháp làm mát đột ngột, điều chỉnh cho lửa dài đốt vị trí vuộn dùng máy đục Phương pháp làm mát đột ngột là phương pháp hay dùng Ngoài ra, số nhà máy Mỹ, Canada còn sử dụng sung phá, họ không sử dụng sung phá cuộn trực tiếp mà sử dụng phương pháp hạ nhiệt kết cuộn rơi xuống, sau đó lại dùng súng phá vỡ miếng kết cuộn rơi xuống đó Ngoài ra, mang trượt máy ghi xíchvà lò quy bị tắc, có thể dùng sung xử lý e Làm mát: - Quặng vê viên nhiệt độ 1200ºC từ lò quay xả vào làm mát, làm mát quặng vê viên hạ xuống khoảng 100ºC, băng tải dễ dàng vận chuyển và thu hồi nhiệt Hiện nhà máy vê viên sử dụng máy ghi xích– lò quay các quốc gia - Bộ làm mát tuần hoàn chia đoạn làm mát nhiệt cao (đoạn làm mát thứ nhất) và đoạn làm mát nhiệt độ thấp (đoạn làm mát thứ 2), phần dùng tường phân cách Độ dầy lớp liệu 500÷762mm Thời gian làm mát thường là 26÷30 phút Lượng gió làm mát quặng vê viên thường là 2000m3 tiêu chuẩn - Nhiệt độ gió thoát đoạn làm mát nhiệt độ cao đạt tới 1000÷1100ºC, làm không khí chay và lợi dụng quay trở lò quay Gió nóng qua đoạn nhiệt thấp, các nhà máy cho thải ngoài môi trường, vài năm trở lại đây các nhà máy xây dựng thường sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt lưu hồi để thu hồi gió nóng đoạn nhiệt thấp cung cấp sử dụng cho đoạn sấy máy ghi xích 7.4.2 Kết cấu thiết bị chính máy ghi xích– lò quay a Máy ghi xích Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 229/275 - Máy ghi xích tổ hợp xích bịt kín, ghi, bánh dẫn động , xem hình 8-38 - Tấm ghi là áp lực trên ổ chính máy ghi xích ( xem hình 8-39), yêu cầu ghi là ngoài cường độ tốt và tính chịu nhiệt định còn yêu cầu thông gió tốt, vì bề mặt ghi phải đục lỗ có chiều rộng là 6mm Để tiện lắp và thao giỡ, sử dụng kẹp bu lông Chất liệu ghi là gang đúc chịu nhiệt - Tấm vỉ, dây xích và cạnh liên kết với thông qua mắt xích, phía ngoài trục xích có ống, dây xích ống đỡ, đầu ống có miếng đệm và chống bạc vỉ, để tránh dây xích chạy ngang Đầu xích dùng kẹp trục kẹp cố định, bảo đảm vỉ, dây xích và cạnh có khe hở trên trục xích - Tác dụng cạnh là đảm bảo tầng viên có độ cao định và đảm bảo mật độ tốt Tấm cạnh vận động theo xích, cạnh làm việc môi trường có nhiệt độ cao, dễ bị nứt hỏng, vì cạnh thường chế tạo thành đoạn trên và dưới, cần thay tiện - Phần đuôi máy ghi xích có gạt liệu, phần đầu gạt liệu có đường cong và ăn khớp với ghi, mục đích là để gạt liệu và ghi trì tiếp tốt với nhau, đảm bảo có thể rót liệu lại không kẹt với vỉ - Do máy ghi xích rộng, trục chuyển động chính dài, lại làm việc môi trường có nhiệt độ cao, sau bị gian nở vì nhiệt cao dễ bị biến dạng, vì máy ghi xích thường dùng bánh xích chuyển động bên, trục chính dùng gió tự nhiên làm mát, đảm bảo trục hoạt động binh thường - Bên trên máy ghi xích có thiết kế chụp khói, chụp khói và máy ghi xích bịt kín tốt nhằm đảm bảo lợi dụng nhiệt đầy đủ Chụp khói thường làm thép tấm, đoạn dự nhiệt có nhiệt độ tương đối cao, vì bề mặt phải có gạch chịu lửa Đoạn tách nước và đoạn sấy có nhiệt độ thấp hơn, thường là sử dụng xi măng chịu nhiệt Giữa đoạn sấy, đoạn tách nước và đoạn dự nhiệt có vách ngăn cách nhau, tác dụng vách là ngăn cản xuyên gió các vung lẫn mà ảnh hưởng tới nhiệt độ khống chế Chất liệu vách ngăn đoạn sấy và đoạn tách nước là sử dụng thép tấm, vách ngăn đoạn tách nước và đoạnh dự nhiệt áp dụng dầm thép rỗng và bên ngoài xây gạch chịu lửa - Phương thức bịt kín mặt bên máy ghi xích có nhiều loại, thường là vào nhiệt độ khác các đoạn mà tổ hợp bịt kín khác b Lò quay - Lò quay thể lò nung, lăn đỡ và lăn tròn, thiết bị truyền động …tổ hợp, xem 8-41 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Bản thể ống quay Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Vòng lăn Trang 230/275 Bánh dẫn động Động điện và hộp giảm tốc ` Hình 7-25: Lò quay - Thể lò lò quay • Chất liệu thể lò quay là thép tấm, vỏ ngoài có lăn và bánh lớn Kết nối thép vỏ lò trước đây thường dùng đinh tán Đinh tán có thể làm tăng cường độ thể lò, chi phí gia công lớn, thường dùng kết cấu hàn nối • Thể lò quay đặt cố định trên tổ lăn đỡ có khoảng cách tương đối xa, vì thể lò phải chịu ứng lực cong tương đối lớn Do đó, độ dầy thép thể lò và cự ly lăn đỡ phải vào giới hạn ứng lực cong thép để định Bình thường khoảng cách lăn đỡ tăng theo đường kinh thể lò • Ngoài thể lò phải chịu ứng lực cong ra, còn phải chịu tác dụng ứng lực cắt… • Để tranh biến dạng, có thể dùng phương pháp làm tăng độ dầy cho thép thể lò, làm cho lực quán tính mặt cắt dọc lớn Ví dụ tinh điều kiện tương đồng khác, lấy thép có độ dầy 22cm thay thép dầy 20cm, tỷ lệ biến dạng giảm 33% Nhưng tăng lực quán tính tốt đó là thiết kế thêm vong gia cố • Để tránh liệu lót di chuyển hướng trục bên lò, bên thể lò quay còn lắp thêm vong kẹp gạch thép góc - Con lăn đỡ và cuộn lăn • Con lăn đỡ và cuộn lăn cùng kết cấu đỡ cho lò quay, vòng lăn bố trí trên lăn đỡ Khi lò quay thiết bị truyền động dẫn quay xoay, vong lăn và lăn đỡ đồng thời truyền động tương đối, từ đó mà lò quay khống chế vong vị trí hướng trục định Do yêu cầu công nghệ, lăn Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 231/275 đỡ lắp móng phải đảm bảo lò quay có độ nghiêng 3÷5% theo đoạn xả liệu • Vị trí lắp cuộn lăn, thể lò là nơi chịu ứng lực cắt lớn nhất, ngoài còn chiun tác dụng nhiệt độ cao Vì thế, đầu nối thể lò không nằm phía lăn và bánh răng, đồng thời vị trí lăn đỡ và cuộn lăn phải tránh khu vực có nhiệt độ cao thể lò • Chất liệu cuộn lăn là thép cứng, phương thức chế tạo là đúc và cuộn Độ rộng cuộn lăn là vào phụ tải lên lăn đỡ để định Cuộn lăn, mặt chất lượng là tương đối tốt, yêu cầu mặt cắt cuộn tương đối lớn (dưới 200mm), vì lực quan tính cuộn lăn không lớn, đồng thời dễ làm cho kết cấu tổng thể trở lên vững Cuộn lăn đúc, có thể đạt mặt cắt tương đối lớn, đó lực quan tính lớn • Con lăn đỡ làm từ thép đúc, đặt máng dầu - Lắp đặt truyền đồng cho lò • Thiết bị truyền động dẫn lực chuyển động cho lò quay, cấu thành từ giảm tốc và bánh lớn Bánh lớn có kết cấu thép (có lúc dùng gang đúc), thông thường tạo thành nửa, lắp phía trên thể lò quay, đường kính bánh lớn lớn 4m, có thể phân thành nhiều miếng để chế tạo, xung quanh bánh lớn có bánh nhỏ ăn khớp với bánh giảm tốc • Bên cạnh bánh lớn có lắp thêm bánh chặn, tác dụng bánh chặn là khống chế vị trí tương đối bánh lớn và bánh nhỏ • Vị trí ăn khớp bánh lớn và bánh nhỏ là ¼ bánh lớn, đường nối tâm bánh lớn và nhỏ tạo thành 40÷45º so với đường thẳng đứng • Phần bánh lớn chìm máng dầu, bánh lớn chuyển động, bánh lớn, nhỏ bôi trơn - Phần đầu lò và thiết bị bịt kín • Kết cấu phần đầu lò có loại hình thức: là phần đầu lò di động lắp trên bánh, bánh có thể di chuyển ven theo đường ray; loại khác là phần đầu lò là lắp đậy dùng cẩu cẩu lên đồng thời có thể mở • Do lò quay là thao tác phụ áp, cho nên dùng hình thức nào nữa, đầu lò và thể lò phải bịt kín tốt, nhằm tránh hở gió mà ảnh hưởng tới tính lợi dụng đầy đủ nhiệt và điều khiển quá trình sản xuất - Liệu lót và tầng cách nhiệt • Tác dụng liệu lót và tầng cách nhiệt là bảo vệ thể lò không bị phân cắt nhiệt độ cao, đảm bảo tính hoạt động liên tục lò quay Do nhiệt độ và phản ứng lý hóa vùng lò quay không giống nhau, đó liệu lót lò không giống • Lớp lót lò chủ yếu là để chịu nhiệt độ cao, ma xát và biến đổi hóa học, vì yêu cầu lót phải có đặc điểm chịu nhiệt độ cao, chống mài mòn ổn định hóa học Ngoài ra, tính dẫn nhiệt và tính gian nở nhiệt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 232/275 lót sản xuất binh thường lò quay quan trọng Đối với loại vật liệu chịu lửa mà nói, đạt yêu đã nói trên là khó, ví dụ gạch chịu lửa Al2O3 65÷70%, nó có khả chịu nhiệt cao (1825÷1850ºC, tải hóa mềm bắt đầu là 1400ºC, điểm cuối là 1600ºC), tính chuyền nhiệt thích hợp, hệ số gian nở nhiệt thích hợp và cường độ cao ( trạng thái lạnh cứng, cường độ chịu áp 3432 ÷3923N/mm2) Nhưng loại gạch chịu lửa này không hiệu loại vật liệu và nhiên liệu có thành phần hóa học bào mòn Ngoài có loại gạch cao nhôm có hàm lượng Fe2O3 tương đối cao dễ làm hỏng giới chất hoàn nguyên • Ngược lại, gạch magie có hàm lượng MgO 85% có khả chống chất hóa học, đồng thời không không làm ảnh hưởng tới giới chất hoàn nguyên Nhưng, loại này có tính truyền nhiệt và hệ số gian nở cao Vì thế, lò quay thường vào tình trạng các đoạn cụ thể để chọn loại gạch chịu lửa tương ứng • Để kéo dài tuổi thọ sử dụng thể lò, nhiệt độ thể lò không vượt quá 300ºC, trên thực tế đã chứng minh, liệu lót gạch magie tinh trạng không cách nhiệt, cho dù có lớp vỏ lò tốt, nhiệt độ tới 500ºC, mà nhiệt độ 500ºC, cường độ chống nở ½ so với cường độ 20ºC • Để thể lò, lớp cách nhiệt và gạch lót gắn chặt với nhau, phải vào hệ số giãn nở nhiệt gạch chịu lửa để định khe hở đàn hồi các lớp gạch Bởi vì, điều kiện chọn vật liệu, chọn khe nhở đàn hồi thích hợp có thể giảm thiểu ứng lực liệu lót vì giãn nở mà dẫn đến Không thì, khe hở quá nhỏ, gạch chịu lửa tách lớp; khe hở quá lớn, gạch có tượng rơi • Khe hở gạch thường nhét vữa bột Mg và nước thủy tinh, thành phần hóa học loại vữa này giống với thành phần hóa học cảu gạch chịu lửa 7.4.3 Bảo trì và thao tác lò quay - Bảo trì và thao tác chính xác lò quay là đảm bảo tiền đề cho lò quay đạt sản lượng cao và tiêu hao thấp, là phương pháp kéo dài tuổi thọ lò Thao tác lò quay và bảo trì bao gồm: điểm hỏa và sấy lò quay, hình thành và bảo vệ vỏ lò; kết cuộn và xử lý; điều chỉnh lò, dừng lò… a Điểm hỏa và sấy lò quay - Điểm hỏa lò quay chính là cho vật dẫn lửa vào ( dầu đốt, khí than), làm cho lò quay trạng thái làm việc - Sau điểm hỏa xong, cho nhiên liệu dễ cháy vào, mở kênh khói thứ Nhiệt độ lò tăng cao, nhiệt độ đạt tầm 300ºC, mở quạt gió gia nhiệt, dùng than bột cho lò quay thì lúc đó cấp than bột và đóng nguồn cấp khí cấp nhiên liệu lỏng, sau đó để nhiệt lò tăng lên, cách khoảng thời gian định lại chuyển động góc lò quay định lần, từ từ tăng nhiệt, tăng lên lượng chuyển động quay binh thường - Nhiệt độ tăng lò quay và đặc tính thay đổi lý hóa liệu lót có liên quan mật thiết với nhau, tốc độ tăng nhiệt quá nhanh, các vị trí liệu lót giãn nở Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 233/275 không đều, dễ dẫn đến làm nứt vỡ liệu lót, làm rút ngắn tuổi thọ sử dụng liệu lót Ngược lại, tăng nhiệt quá chậm, mặc dù bảo vệ liệu lót là có lợi, sản xuất lại ảnh hưởng không có lợi Do đó, lò quay phải vào đặc tính liệu lót để đưa giản đồ tăng nhiệt hợp lý, vào yêu cầu giản đồ tăng nhiệt để tiến hành tăng nhiệt từ từ và Đối với liệu lót dầy, lò quay có đường kinh lớn, thời gian tăng nhiệt và thời gian đưa vào sản xuất lên lâu - Ngoài ra, ngày đầu khai lò, lên sử dụng phụ tải nhẹ, ngày đầu tiên nạp 70% viên sống, ngày thứ hai 80%, ngày thứ ba 90%, ngày thứ tư cấp liệu bình thường b Hình thành và bảo vệ vỏ lò - Vỏ lò là là quá trình sản xuất, pha lỏng pha bán lỏng chuyển thành liệu chín rắn và các hạt liệu bột hình thành lớp dính kết trên vách vỏ lò, liệu lót có tác dụng bảo vệ tốt Sau hình thành vỏ lò, liệu lót đã có thể bảo vệ vỏ lò Ngoài ra, vỏ lò còn bảo vệ liệu lót tránh ma xát và ăn mòn hóa học - Mức nhiệt độ cần thiết và điểm chảy định, hình thành vỏ lò là cần thiết Hình 7-26 là trạng thái hình thành lò mức nhiệt độ khác (a) là nhiệt độ lò thấp, lúc đó nhiệt độ bề mặt và vật liệu vỏ lò là tương đối thấp, không thể sản sinh được dạng vật chất lỏng cần thiết để hình thành vỏ lò; (b) là nhiệt độ lò bình thường, lúc đó có thể hình thành pha lỏng cần thiết để hình thành vỏ lò, vỏ lò xuất từ lớp liệu và tiếp xúc với vật liệu, bề mặt nó dính lớp liệu sống, cần bề mặt cảu vỏ lò luôn trì nhiệt độ phạm vi nóng chảy các hạt không ngừng dính bên trên nó, từ đó làm cho vỏ lò dầy Quá trình này đến đạt nhiệt độ cấu kết, vỏ lò trạng thái cân (c) là tình trạng nhiệt độ vỏ lò cao, tinh này pha lỏng quá nhiều, vỏ lò từ thể rắn lại chuyển sang thể lỏng, vì làm cho vỏ lò bị rơi, tinh trạng này là đặc biệt có hại cho vật liệu chịu lửa Thực tiễn đã chứng minh, để hình thành lớp vỏ lò thích hợp, lượng pha lỏng khoảng 24% là thích hợp - Trong sản xuất thực tiễn, có lúc để hình thành vỏ lò, tạo thể khí có tính hoàn nguyên trước, để Fe2O3 hoàn nguyên thành FeO, hình thành dạng vật chất có điểm nóng chảy thấp Phương pháp thao tác loại này, có lợi là sớm hình vỏ lò Nhưng CO có tác dụng không tốt vật liệu chịu lửa, chí còn ảnh hưởng lớn liệu lót gạch cao nhôm, đó khống chế khí có tính hoàn nguyên bắt buộc phải chú ý - Chế độ nung ổn định, có quy luật, bình ổn vị trí vùng cháy và khống chế chính xác phương hướng lửa, để lửu không tiếp xúc trực tiếp với liệu lót, vỏ lò bảo vệ là có lợi Ngược lại, vỏ lò có tượng quá nóng, lò quay chậm, dừng lò, kết cuộn và kết cục lớn, có hại cho lò Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 1260oC Trang 234/275 1540oC o 1205oC 1540 C o 1378oC 1590 C 1205oC 1315oC 1154oC (a) (b) 1650oC 1595oC 1650oC 1650oC (c) Hình 7-26: Các loại tình trạng vỏ lò A- lửa nhiệt thấp, vỏ lò trạng thái khó khăn; B- lửa bình thường, vỏ lò bình thường; C- lửa có nhiệt cao, quá trình hình thành pha lỏng, vỏ lò bị hư hại nghiêm trọng c Kết cuộn và cách xử lý - Kết cuộn lò là cố thường gặp lò quay sản xuất Đây là tác dụng vật liệu mịn bị kết dính trạng thái pha lỏng, xung quanh vách lò bị kết thành dạng vật liệu cuộn vòng dầy Kết cuộn phần lớn xuất vùng nhiệt độ cao Vỏ lò bị kết và kết cuộn vùng nhiệt độ cao, sản xuất lò quay có ảnh hưởng Vỏ lò có thể bảo vệ liệu lót vùng đó, không làm cho nó bị mòn quá sớm, đồng thời có thể giảm thiểu tản nhiệt thể lò Nhưng vùng đốt bị kết cuộn, làm giảm nhỏ mặt cắt lò và tăng trở lực vận động thể khí và vật liệu Đồng thời kết cuộn còn giống ngăn nhiệt, làm cho nhiệt đốt không thể tới đoạn có nhiệt thấp lò, kết là làm cho nhiệt độ vùng đốt tăng cao, điều kiện làm việc liệu lót vùng đó xấu - Nguyên nhân sinh kết cuộn có nhiều: nguyên liệu, chất lượng nhiên liệu, thao tác sản xuất lò quay ảnh hưởng tới việc bị kết cuộn Ví dụ, tinh quặng có cỡ hạt tương đối thô (-0,074mm thấp 60%) máy tạo viên khó tạo viên sống có mật độ lớn, cường độ tốt, loại viên sống này bị vỡ nhiều Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 235/275 qua động băng tải tới máy ghi xích, sấy và dự nhiệt máy ghi xích không thể làm tăng cường độ viên dự nhiệt, kết hàm lượng bột lò quay lớn, từ đó dễ hình thành kết cuộn Cụ thể, quá trình kết cuộn là vì pha lỏng vùng có nhiệt cao sinh quá nhiều Vì thế, hình thành kết cuộn lại có quan hệ mật thiết với chế độ nhiệt Phân tích từ quá trình vận động vật liệu lò có thể thấy, dựa vào cỡ hạt liệu lót, nó xuất tầng vật liệu, nhiệt độ đạt tới giá trị lớn Khi đó nhiệt độ đạt tới nhiệt độ tan chảy vật liệu, pha lỏng bám lên liệu lót Rất tự nhiên, hạt mịn pha lỏng gần đó bám theo pha lỏng gần Giả dụ lúc đó nhiệt độ chênh lệch khí lò và nhiệt độ vật liệu lớn, pha lỏng càng dễ bị kết cứng Nếu quá trình lặp lặp lại nhiều lần không sửa đổi dễ dẫn đến xuất kết cuộn - Ngoài ra, số lượng dạng vật chất có nhiệt độ tan chảy thấp nguyên liệu là bao nhiêu, dao động thành phần hóa học vật liệu, thay đổi môi không khí, quá trình sản xuất có ổn định hay không ảnh hưởng trực tiếp tới việc kết cuộn - Vật kết cuộn có thể chia thành hai loại, là vùng nhiệt độ cao bột vụn tan chảy, từ từ dính bám trên vách lò mà thành, loại này kết cuộn có kết cấu chắc, đó hàm lượng khoáng vật sắt là Fe2O3 Loại khác đó là có kết cấu lỏng lẻo, cỡ hạt vật kết cấu cuộn tương đối thô, cường độ kém - Do ảnh hưởng kết cuộn sản xuất lò quay lớn, cho nên các nhà máy sử dụng máy ghi xích- lò quay phải khống chế chặt chẽ, chất lượng nhiên liệu phải xây dựng chế độ nung nghiêm ngặt Ngoài phải có các biện pháp xử lý kết cuộn hiệu - Các biện pháp xử lý kết cuộn thường có: • Thường xuyên di chuyển tới vị trí vùng cháy để làm cuộn chảy xuống • Dùng nước gió làm mát, làm cho co lại mà tự động rơi xuống • Sau dừng lò để mát, áp dụng phá cuộn thủ công Thời gian dừng lò phương pháp này dài, cường độ làm việc lớn, hư hại lót liệu lớn, bất đắc dĩ phải dung phương pháp này • Dùng máy móc để xử lý kết cuộn - Một loại dùng máy gọt cuộn, phía đầu máy này có lắp dao hợp kim, máy cố định trên bánh xe Khi sử dụng, mở động dao gọt chui vào lò tiến hành gọt Ưu điểm phương pháp này không phải dừng lò Phương pháp khác đó là dùng súng bắn rơi vật kết cuộn, phương pháp này không phải dừng lò Trung quốc đã xây dựng phương pháp đó là dùng máy xúc cuộn làm mát nước để xúc cuộn, thực tiễn đã chứng minh phương pháp này có thể thực được, song có hai khuyết điểm, là phải dừng lò xử lý, hai là chiếm diện tích trước lò lớn d Điều chỉnh lò - Trong sản xuất lò quay phát sinh tượng rung lắc, nguyên nhân là: • Con lăn đỡ mòn không đều; Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 236/275 • Lò quay vận hành không ổn định sinh rung lắc; • Bu lông lăn đỡ bị lỏng… - Các nguyên nhân trên là nguyên nhân dẫn tới đường tâm lò quay không nằm trên đường thẳng Phương pháp điều chỉnh là: Khi phần trên lò bị rung lắc, tra thêm dầu vào lăn đỡ, khôi phục lại phía lò; phần lò bị rung lắc, có thể kê cát gỗ kê thêm miếng sắt trên trục lăn đỡ Nhưng chủ yếu phải thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh, đảm bảo đường tâm lò quay không thay đổi, tránh lò bị rung lắc - Lò quay bị sụt thể lò là cố nghiêm trọng, nó thể lò và tuổi thọ lò không có lợi Sự cố phát sinh sụt thể lò là vì không thao tác theo quy trình thao tác gặp phải cố đột xuất (như điện đột xuất, lạnh nóng đột ngột bị dừng lò…) mà dẫn đến, gặp phải tình này phải tìm cách làm cho phía cong lò di chuyển lên phía trên, sau đó dần tăng nhiệt, từ từ trì nhiệt độ sấy - Yêu cầu dừng lò và khai lò tương đồng nhau, yêu cầu nó là từ từ thay đổi nhiệt độ lò, tránh thay đổi nhiệt đột biến mà ảnh hưởng tới tuổi thọ lớp lót sử dụng Thực tiễn đã chứng minh, mức độ hư hại liệu lót và tốc độ hạ nhiệt lò có liên quan trực tiếp với nhau, tốc độ làm mát, hư hại càng lớn Vì quá trình sản xuất phải áp dụng các phương pháp hiệu quả, giảm thiểu dùng lò Khi dùng lò phải đảm bảo từ từ hạ nhiệt chính xác và Thời gian làm mát tốt là trì trên 8h Khi dừng lò, dùng van chặn để chặn đoạn khí lò (đuôi lò), đảm bảo nhiệt lượng lò và làm mát từ từ Có số lò quay dừng lò trì lửa nhỏ vì mục đích đó Để đảm bảo làm mát đều, phải quay mâm lò có kế hoạch, vì lớp vật liệu lúc này và liệu lót phía có làm mát chậm nhiều so với liệu lót lộ lò Vì thế, sau dừng lò phải có kế hoạch tiếp tục quay mâm lò thời gian định Thời gian quay mâm và số vòng quay vào dung tích lò, thời gian ngắn dài và đặc tính liệu lót là nhân tố điều chỉnh hợp lý Dưới đây là kế hoạch quay mâm nhà máy nước ngoài, có thể tham khảo - Số lần và thời gian quay lò phân phối sau: • Dùng thiết bị ngoài để hỗ trợ quay khoảng 30 phút; • Cứ 10 phút quay 1/3 vòng, h • Cứ 15 phút quay 1/3 vòng, 1h • Cứ 30 phút quay 1/3 vòng, 4h • Cứ 1h quay ½ vòng, 4h • Cứ 2h quay ½ vòng, 12h • Không quan tâm dừng lò bao lâu, 24h lại quay ½ thời gian Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 237/275 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN Bảng 8-1: Ảnh hưởng các chất phụ gia đến đặc tính quặng viên Không chất dính Hàm lượng chất dính % Đặc tính Viên quặng sống Độ ẩm % Trọng lượng riêng g/cm3 Độ xốp % Độ cao rơi không vỡ cm Số lần rơi đến vỡ từ 18m Độ bền nén Kg/viên Viên quặng khô Độ bền nén Kg/viên Độ bền nhiệt 0C Viên quặng đã nung Trọng lượng riêng g/cm3 Độ co nung % Độ bền nén Kg/viên Độ hoàn nguyên tính phút để hoàn nguyên tới mức độ 50% 95% Bentô nít Thí Thí nghiệm I nghiệm II 0,25 0,5 CaCl2 0,25 0,5 6,5 3,53 30,8 110 22 2,6 6,5 3,55 29,9 115 29 2,8 6,6 3,49 29,4 125 36 3,2 6,5 3,37 30,3 125 32 2,9 6,7 3,55 30,8 105 20 2,0 7,0 3,52 31,3 90 25 2,4 4,5 8,3 8,0 1,4 2,0 1,3 350 350 350 600 0,7 600 6,9 3,52 31,5 100 30 2,9 7,1 3,54 31,0 100 30 2,9 0,4 175 0,4 175 2,9 6,8 3,5 500 450 3,97 5,1 1130 3,95 5,2 1520 4,0 3,94 3,95 3,92 6,1 7,3 13,6 5,3 5,4 5,2 5,9 1750 1970 1260 1770 1930 2310 1250 1250 1650 1475 24 90 22 95 24 96 6,6 3,56 30,7 100 17 2,0 0,5 Na2B4O7.10 H2O 0,25 0,15 NaCl 6,5 3,59 30,3 100 25 2,2 21 85 6,9 3,47 32,1 105 35 3,5 CaO 26 98 6,6 3,57 30,2 105 17 2,0 19 76 20 78 - Chế độ chất phụ gia: thực tế sản xuất người ta có thể cho thêm lượng chất thích đáng các chất phụ gia vào nguyên nhiên liệu vê tròn Chất phụ gia thường dùng là đá vôi, vôi, CaCl2 , MgCl2 Hai chất trên dùng để tăng độ kiềm quặng, hai chất dùng để tiến hành clorua hoá kim loại mầu Cho vôi sống nước vôi làm tăng độ bền viên quặng, vì CaO có tính thấm nước mạnh, tính dính kết nước vôi lớn, nước bay thì Ca(OH)2 kết tinh có tác dụng làm dính kết các hạt quặng lại, sấy khô triệt để viên quặng thì có phản ứng : Ca(OH)3 + CO2 = CaCO3 + H2O - CaCO3 làm cho viên quặng bền - Ngoài vôi sống cao còn có tác dụng làm tăng tính bền nhiệt viên quặng Độ hạt vôi sống không nên lớn 1mm, lượng nước quặng không đủ thì thay vôi sống nước vôi - Cho lượng vôi sống thích hợp thì có lợi nhiều quá làm cho tốc độ truyền nước mao dẫn chậm lại, vừa giảm tốc độ vê tròn, vừa làm cho nước và mặt ngoài viên quặng không Do lượng nước mao dẫn mặt ngoài nhỏ, các hạt tiếp xúc không chặt chẽ trung tâm cho nên bề mặt dễ nứt mặc dù vôi sống có tính dính kết tốt Lượng vôi sống nhiều quá còn làm cho các viên quặng dính vào nhau, kích thước không Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 238/275 - Trong phối liệu thiêu kết cho thêm đá vôi có cỡ hạt 0÷0,5 mm có thể làm tăng lực ma sát các hạt và làm cho viên quặng bền Nếu độ hạt của đá vôi lớn quá thì không tốt, làm cho khả vê tròn nguyên liệu kém đi, vì hạt đá vôi lớn không thể dính kết với hạt quặng - Chất clorua hoá cho vào làm cho độ bền viên quặng kém đi, quá trình thiêu viên tròn có thể lấy kim loại mầu Cu, Pb, Zn … (các kim loại này bốc dạng CuCl2, PbCl2 …) Bản thân các chất clorua hoá MgCl2, CuCl2 lại bị ôxy hoá thành MgO, CaO Là ôxits có ích TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG CỦA QUẶNG VÊ VIÊN - Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên nước ta chưa có, dựa vào tiêu chuẩn Trung Quốc trên sở tiêu chuẩn quốc tế ISO4695, ISO 4696/DP4698 quy định nội dung là: phương pháp kiểm tra tính hoàn nguyên quặng sắt, phương pháp kiểm tra tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp trạng thái tĩnh, phương pháp kiểm tra giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên - Quặng vê viên bao gồm thành phần hóa học, tính vật lý và tính luyện kim Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên tham khảo biểu 8-2 Thành phần hóa học dựa theo tiêu chuẩn GB-6703-86 phương pháp phân tích thành phần hóa học quặng sắt Bảng 8-2: Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên Phạm vi dao động cho phép ±0.5 ±1.0 Chỉ số sàng phân (‹5mm）% Tỷ lệ giãn nở (%) Chỉ số độ hoàn nguyên-RI (%) Cỡ hạt (10÷16m) % 1 2 S Chỉ số chống mài mòn (<0.5mm） /% FeO Chỉ số trống Quay (ISO）/% Cấp Cấp Cấp Cấp TFe Tính luyện kim Độ bền nén /N• Số lẻ‾¹ Chỉ tiêu Cấp sản phẩm Độ kiềm R= m(CaO)/m(SiO2) Tên Tính vật lý Thành phần hóa học W/% Hạng mục 0.05 0.08 ≥2000 ≥1500 ≥90 ≥86 6 9 5 5 15 20 ≥65 ≥65 90 80 ±0.05 ±0.1 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TÍNH NĂNG VẬT LÝ QUẶNG VÊ VIÊN - Để đảm bảo tính thông khí cột liệu lò cao, yêu cầu nghiêm khắc hàm lượng bột và cường độ liệu lò Quặng vê viên cho là lý tưởng đầu tiên kết cấu liệu lò lò cao, tính vật lý đánh giá là tiêu quan trọng đầu tiên chất lượng Chỉ tiêu kiểm tra tính vật lý quặng vê viên gồm: độ bền nén, số trống quay, số chống mài mòn và số sàng phân 8.3.1 Độ bền nén - Độ bền nén là biểu thị tiêu quan trọng cường độ quặng vê viên, thường dùng N/ viên quặng để biểu thị - Tiêu chuẩn kiểm tra độ bền nén quặng vê viên theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 4700 Cho quặng vê viên vào hai thép nằm ngang, dùng phụ tải ép lên Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 239/275 viên quặng, phụ tải lớn làm quặng vê viên bị ép vỡ, giá trị này dựa vào giá trị bình quân số học tất các viên quặng kiểm tra mẻ thử nghiệm Tham số chủ yếu phương pháp kiểm tra: áp lực lớn máy nén áp 104 lớn chút; tốc độ tăng áp pittong (15±5)mm/min; cỡ hạt thử nghiệm 10,0÷12,5mm; lần máy tự động lấy 60 viên quặng để kiểm tra, và lượng quăng đó có thể tăng lên Có thể dùng phương pháp đây để tính lượng quặng vê viên lần lấy: 2σ n=( ) β - Trong đó: • n-số lượng quặng vê viên lần thử nghiệm •  -chênh lệch tiêu chuẩn số lần dự bị thử nghiệm • ß-độ chính xác yêu cầu(ß =95% chênh lệch tiêu chuẩn tin cậy) - Dùng số học tính trị giá bình quân tính tiêu độ bền nén, dùng chênh lệch tiêu chuẩn để biểu thị, quặng ôxy hóa, độ bền nén đạt yêu cầu quặng vê viên không nhỏ 2000N/1 viên; lò cao nhỏ không nhỏ 15000N/viên 8.3.2 Cường độ trống quay - Cường độ trống quay là phần quan trọng đánh giá độ chống va đập quặng vê viên và khả chịu mòn Hiện phương pháp đo các nước chưa thống nhất, bảng 8-3 liệt phương pháp đo cường độ trống quay số nước Trong đó tiêu chuẩn quốc tế ISO 3272:2015 sử dụng rộng rãi, phương pháp đo Việt Nam dựa vào quy định tiêu chuẩn quốc tế này Bảng 8-3: Phương pháp đo cường độ trống quay các nước Tiêu chuẩn Hạng mục Kích thước tang trống/mm Trống Tấm chặn/mm quay Tốc độ quay (v/min) Số vòng quay/r Mẫu Cỡ hạt quặng vê viên/mm thử Chất lượng/kg Biểu Sàng sau trống/mm thị Chi số trống quay T/% kết Chỉ số chống mài mòn Sai số cho phép mẫu Trung Quốc GB8209-87 Tiêu chuẩn quốc tế ISO 3271:2015 Nhật JIS-M3712-77 Liên xô cũ ROCT15137-77 1000x500 1000x500 914x457 1000x600 500x50, tấm, 180º 25±1 200 6.3≈40 500x50, tấm, 180º 25±1 200 457x50 tấm, 180º 25±1 200 600x50 tấm, 180º 25±1 200 10≈40 >5 5≈25 15±0.15 6.3, 0.5 >6.3 <0.5 15±0.15 6.3,0.5 >6.3 <0.5 23±0.23 10.5 >10 <5 15 5,0.5 >5 <0.5 1.4 0.8 3.8±0.03T 0.8±0.03T 6.6, 0.8 6.2 2.3 2.2 T/% T/% - Tiêu chuẩn ISO 3271:2015 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 240/275 • Trống tang quay, làm thép dày ít mm, có đường kính 1.000 mm và chiều dài 500 mm Khoảng cách hai chống thép hình chữ L phẳng 50 mm x cao 50 mm x dày mm và dài 500 mm gắn cố định theo chiều dọc trống cách hàn, theo cách để ngăn tích tụ vật liệu cam nâng và trống Cửa cấu tạo phù hợp với trống để bề mặt bên nhẵn Trong thử nghiệm, cửa phải đóng chặt và làm kín để tránh mẫu Trống quay trên trục ngắn kết thúc cách hàn với mặt bích để bề mặt bên nhẵn Phải thay trống độ dày chỗ nào giảm xuống mm Phải thay chống chiều cao giảm xuống 47 mm • Thiết bị quay trống, có khả hoạt động trên nguồn cung cấp tối thiểu 1,5 kW để đảm bảo trống đạt tốc độ cao vòng quay, quay tốc độ không đổi 25 r/min ± r/min và dừng lại vòng quay Thiết bị phải trang bị với đếm vòng quay và thiết bị tự động để dừng trống sau số vòng quay đã xác định trước • Sàng thử nghiệm, phù hợp với ISO 3310-1 và ISO 3310-2 và có lỗ lưới vuông kích cỡ danh nghĩa sau: 40,0 mm, 6,30 mm; 0,5 mm • Dụng cụ cân, cân mẫu thử và các phần mẫu thử với độ chính xác 1g - Cách tiến hành thử trống quay: • Lấy ngẫu nhiên phần mẫu thử đã chuẩn bị cỡ hạt 6,3÷40mm, (15±0,15)kg, ghi khối lượng (mo) và để vào trống tang quay Đóng chặt cửa và quay trống tốc độ 25 r/min ± r/min tổng số 200 vòng quay Dừng trống và giữ chặt cửa ít trước mở, để bụi lắng xuống Nên sử dụng ma tít đất sét để làm kín cửa, để tránh bụi trống • Trong điều kiện phòng thử nghiệm, đặc điểm phù hợp mẫu thử ít có thể thu nhỏ độ rộng trống quay (1/2 1/5) và dựa theo tỉ lệ giảm bớt lượng nạp liệu(7,5kg 3kg), có tính so sánh với số liệu đo thu giống - Tiến hành sàng • Cẩn thận lấy vật liệu khỏi trống và sàng tay trên sàng có kích thước lỗ 6,30 mm và 0,5 mm Xác định và ghi lại khối lượng phần còn lại trên sàng cỡ lỗ 6,30 mm (m1) và 0,5 mm (m2) chính xác đến 1g Vật liệu bị quá trình sàng coi là phần các hạt 0,5 mm • Chênh lệch khối lượng ban đầu phần mẫu thử và tổng khối lượng các phần không vượt quá 1,0 % Nếu chênh lệch này vượt quá 1,0 % thì loại bỏ phép thử • Có thể sử dụng sàng giới tương đương miễn là kết thử sơ cho kết tương tự sàng tay với sai số tuyệt đối cho phép là % • Chú ý để đảm bảo sàng không bị quá tải Một cách hiệu để đạt điều này bao gồm cách sử dụng sàng có cỡ lỗ 6,3 mm và 0,5 mm (ví dụ 2,0 mm 1,0 mm) và sàng có cỡ lỗ lớn 6,3 mm (ví dụ 10,0 mm 8,0 mm) Điều này nâng cao hiệu sàng cách giảm khối Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 241/275 lượng mẫu còn lại trên sàng 0,5 mm và 6,3 mm - Kết xác định biểu thị sau: Chỉ số trống quay: T = m1 m0 × 100 Chỉ số chống mài mòn: A = m0 −(m1 +m2 ) m0 × 100 - Trong đó: • mo-khối lượng mẫu thử cho vào trống, kg; • m1- khối lượng cỡ hạt +6,3mm sau trống quay , kg; • m2- khối lượng cỡ hạt -6,3÷+0,5mm sau trống quay , kg; • m3- khối lượng cỡ hạt -0,5mm sau trống quay, kg Hinh 8-1: Máy thử nghiệm trống quay Bộ đếm vòng quay; Cửa có tay cầm; Tấm ốp trục; Hai giằng; Hướng quay; Đĩa; ID đường kính - T,A Lấy chính xác đến số sau dấu phảy, yêu cầu T 90,00%, A6,00% - Yêu cầu sai số: Lượng mẫu thử cho vào trống m0 và chênh lệch tổng lượng phân cấp phân sàng sau trống quay (m1+m2+m3) không lớn 1,0%, tức là m0 −(m1 +m3 ) × 100% không lớn 1,0% trường hợp lượng mẫu thử hỏng lớn m0 1,0% thì thử nghiệm thất bại - Mẫu thử đôi: • T=T1-T21.4% ( giá trị tuyệt đối) • T=A1-A20.8% ( giá trị tuyệt đối) 8.3.3 Chỉ số sàng phân - Phương pháp xác định số sàng phân: lấy 100 kg mẫu thử, chia thành phần, phần 20kg, dùng sàng 5x5mm sàng phân, lặp lại sàng tay 10 lần, lượng A Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 242/275 trên sàng ước lượng lớn 5mm, dùng số phần trăm khối lượng mẫu thử nhỏ 5mm làm số sàng phân (%) Chỉ số sàng = 100 − A × 100 100 - Chỉ số phân sàng quặng vê viên yêu cầu không lớn 5% XÁC ĐỊNH TÍNH NĂNG LUYỆN KIM QUẶNG VÊ VIÊN - Theo phát triển kĩ thuật luyện gang, không yêu cầu cường độ trạng thái nguội tốt quặng vê viên mà còn yêu cầu có đủ tính trạng thái nóng, vì ngoài tiến hành kiểm tra thông thường tính vật lý và thành phần hóa học còn phải tiến hành kiểm tra tính trạng thái nóng quặng vê viên Nội dung kiểm tra chủ yếu bao gồm: tính hoàn nguyên, tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp, tính giãn nở hoàn nguyên, đặc tính mềm chảy nhiệt độ cao… 8.4.1 Xác định tính hoàn nguyên quặng vê viên - Tính hoàn nguyên mô theo điều kiện liệu lò từ phần trên lò cao vào vùng nhiệt cao, mức đo lường mức độ khó dễ khí tính hoàn loại bỏ ôxy kết hợp sắt từ quặng vê viên, là tiêu đánh giá chất lượng quan trọng tính luyện kim quặng vê viên - Tiêu chuẩn kiểm tra tính hoàn nguyên quặng vê viên (GB13214-91) là phương pháp xác định cân trọng lượng độ hoàn nguyên Cố định phạm vi mẫu hạt định sàng, dùng thể khí hoàn nguyên thành phần cấu tạo từ CO và N2, nhiệt độ 900oC, hoàn nguyên đẳng nhiệt, dùng trạng thái sắt hóa trị để làm tiêu chuẩn bản, giả thuyết sắt quặng sắt tồn toàn hình thức Fe2O3, ôxy Fe2O3 tính thành 100%, dùng lượng ôxy 180min hoàn nguyên để tính độ hoàn nguyên quặng thép(RI), và so sánh vận tốc hoàn nguyên nguyên tử O/Fe=0.9 để biểu thị a Thiết bị kiểm nghiệm tính hoàn nguyên 10 11 N2 CO2 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 243/275 Hình 8-2: Tiết bị kiểm nghiệm tính hoàn nguyên quặng sắt 1-máy phát sinh CO; 2, máy lọc thể khí; 3-bình phối khí;4-công tắc chữ T; 6- máy đo lưu lượng; 7-cân tiểu ly ước lượng; 8-máy phản ứng; 9-lò gia nhiệt; 10-mẫu thử; 11máy khống chế nhiệt độ Hình 8-3: Thiết bị xác định tính hoàn nguyên quặng theo Tiêu chuẩn ISO 4696-1: 2015 1- Ống hoàn nguyên, 2- Tấm đục lỗ, 3- Khí đầu vào, 4- Nắp, 5- Cửa thoát khí, 6- Cặp nhiệt điện để đo giảm nhiệt độ, 7- Lớp bóng sứ, 8- Phần lò thử nghiệm, 9- Lò nung điện, 10- Cặp nhiệt điện để điều chỉnh nhiệt độ hệ thống lò nung khí gas, 11Bình khí, 12- Điều chỉnh khí, 13- Mạch điều chỉnh trộn - Hình 8-2 thể hiện, phận cấu tạo chủ yếu là: thiết bị chế tạo thể khí hoàn nguyên, ống phản ứng hoàn nguyên, lò gia nhiệt và cân tiểu ly ước lượng Thể khí hoàn nguyên dựa theo yêu cầu thử nghiệm phối phí bình phối khí, không có bình đựng thể khí CO, có thể dùng axit HCOOH phương pháp chuyển đổi cacbon nhiệt độ cao(1100oC) để lấy thể khí CO, ống cảm ứng gác lò gia nhiệt, lò gia nhiệt phải bảo đảm nhiệt độ cao 900oC khu nhiệt độ ổn định độ dài (độ cao) không nhỏ 200mm, ống cảm ứng là ống hai lớp chịu nhiệt không bong vỏ (hình 8-3), mẫu thử nghiệm ống phản ứng, thu lượng O bị quá trình hoàn nguyên thông qua ước lượng cân tiểu ly điện tử ( lượng cảm ứng 1g) b Điều kiện thử nghiệm Điều kiện thử nghiệm xem biểu 8-4 Bảng 8-4: Tham số liên quan phương pháp kiểm định tính hoàn nguyên số nước Mẫu Thử Hạng mục Tiêu chuẩn quốc tế ISO4695 Tiêu chuẩn quốc tế ISO7215 Tiêu chuẩn Trung Quốc GB13241 Thiết bị ống cảm ứng hai lớp Фtrong 75 ống cảm ứng lớp Фtrong 75 ống cảm ứng hai lớp Фtrong 75 500±1 10.012.5 500±1 10.012.5 500±1 10.012.5 Khối lượng/g Cỡ hạt quặng vê Nhật JISM871 ống cảm ứng lớp Фtrong 75 500±1 12.0±1 Tây Đức V.D.E ống cảm ứng hai lớp Фtrong 75 500±1 10.012.5 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Thể khí hoàn nguyê n viên/mm Thành phần,Ф(CO)/% Ф(N2)/% Thời gian hoàn nguyên/min 244/275 40.0±0.5 30.0±0.5 30.0±0.5 30.0±1.0 40.0±0.5 60.0±0.5 70.0±0.5 70.0±0.5 70.0±1.0 60.0±0.5 50 15 15 15 50 950±10 Khi độ hoàn nguyên 60% lớn 240min 900±10 900±10 900±10 180 180 180 950±10 Khi độ hoàn nguyên 60% lớn 240min Lưu lượng (trạng thái tiêu chuẩn)/L•min-1 Nhiệt độ hoàn nguyên/oC Trang Rt Phương pháp biểu thị tính hoàn nguyên 1.lượng ôxy mất- đồ thị thời gian Rt dR ( dt ) 40 0,11W1 0,43W2 ml − mt Wo − W1 + = m [0,43(TFe) o × 0,43W2 Wo − 0,112W(FeO)] × 104 % × 100] × 100% R =[ RVI = ( Giống ISO7215 Giống ISO4695 dR ) dt 40 c Biểu thị kết thử nghiệm - Tính độ hoàn nguyên • Dùng công thức sau biểu thị, tính độ hoàn nguyên Rt sau thời gian t, tính RI, t là 3h, dùng trạng thái sắt hóa trị làm tiêu chuẩn, dùng % khối lượng Rt = [ 0,11W1 ml − mt + × 100] × 100% 0,43W2 mo × 0,43W2 • Trong đó: ▪ Rt-độ hoàn nguyên thời gian hoàn nguyên t, %; ▪ mo-khối lượng mẫu thử, g; ▪ m1-khối lượng mẫu thử trước bắt đầu hoàn nguyên, g; ▪ mt-khối lượng mẫu thử sau hoàn nguyên t, g ▪ W1-hàm lượng FeO mẫu thử trước hoàn nguyên, %; W2-hàm lượng tổng sắt mẫu thử trước thử nghiệm, % ▪ 0.11- hệ số chuyển đổi lượng ôxy tương ứng cần thiết, sắt FeO ôxy hóa thành Fe2O3 ; ▪ 0.43-hệ số chuyển đổi bao gồm lượng ôxy, TFe ôxy hóa hoàn toàn thành Fe2O3 • Hình đồ thị hoàn nguyên, độ hoàn nguyên Rt(%) thời gian hoàn nguyên t (min) - Tính vận tốc hoàn nguyên • Từ đồ thị độ hoàn nguyên đọc thời gian hoàn nguyên tương ứng độ hoàn nguyên đạt đến 30% và 60% Tốc độ hoàn nguyên RVI, dùng vận tốc hoàn nguyên tỉ lệ nguyên tử O/Fe là 0,9( độ hoàn nguyên tương đương với 40%), dùng cách tính sau Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt RVI = Trang 245/275 dR t O 33,6 ( )= dt Fe t 60 − t 30 • Trong đó: ▪ t30 -thời gian độ hoàn nguyên đạt đến 30%, min; ▪ t60 - thời gian độ hoàn nguyên đạt đến 60%, min; ▪ 33.6-hằng số • Trong số trường hợp, độ hoàn nguyên thử ngiệm không đạt đến 60%, lúc đó dùng cách tính sau để tính độ hoàn nguyên thấp RVI = dR t O k ( )= dt Fe t y − t 30 • Trong đó: ▪ ty- thời gian độ hoàn nguyên đạt đến y, min; ▪ k-hằng số định y Khi y=50%, k=20.2 Khi y=55%, k=26.5 • Quy định tiêu chuẩn quốc gia GB13241, dùng số độ hoàn nguyên (RI) 180min làm số đánh giá, vận tốc hoàn nguyên (RVI) làm số tham khảo • Cho phép sai số số độ hoàn nguyên (RI), đối mẫu thử đồng cấp giá trị chênh lệch tuyệt đối kết thử nghiệm thì quặng vê viên nhỏ 3% Nếu giá trị chênh lệch kết thử nghiệm không nằm phạm vi nói trên, thì dựa vào trình tự quy định phụ lục phương pháp tiêu chuẩn GB13214 để thử nghiệm lại 8.4.2 Xác định tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp quặng vê viên - Cho quặng vê viên vào phía trên thân lò lò cao 500÷600oC, tác động học và phát sinh thay đổi tinh thể quá trình hoàn nguyên Fe2O3 Fe3O4 FeO, tạo bột quặng vê viên, ảnh hưởng trực tiếp tới thuận hành liệu lò và phân bố luồng khí lò - Có phương pháp kiểm tra tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp là trạng thái động và trạng thái tĩnh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Hình 8-4: Ống cảm ứng vách đơn Trang 246/275 Hình 8-5: Ống cảm ứng trạng thái động 1- Trống quay; 2- Vòng kín khí vào; 3- Máy ly hợp; 4- Bộ phận dẫn động; 5- Lò điện; 6- Trục dây chuyển động ngang; 7- Đường ray dẫn a Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn quốc gia GB13242 ( trạng thái tĩnh) - Phương pháp này theo tiêu chuẩn quốc tế ISO4696 (phương pháp sử dụng trống quay lạnh sau hoàn nguyên trạng thái tĩnh - thử nghiệm bột quặng sắt nhiệt độ thấp) Lấy mẫu thử phạm vi cỡ hạt định, sàng cố định (500oC) dùng hoàn nguyên đẳng nhiệt thể khí (60min) có thành phần cấu tạo CO, CO2 và N2, sau qua làm mát dùng trống quay (Ф130mm X 200mm) quay 10min, lấy mẫu thử trống quay ra, dùng sàng lỗ vuông 6,3mm; 3,15mm; 0,5mm sàng phân Dùng số bột hoàn nguyên biểu mức độ bột quặng thép - Thiết bị thử nghiệm Thiết bị thử nghiệm lần này gồm phận: lắp ráp hoàn nguyên và trống quay Lắp rắp hoàn nguyên giống GB13241, trống quay là bình chứa chất thép dài 200mm, đường kính Ф130mm, trống có nâng (200mmX20mm X 2mm ) bố trí đối xứng viền trục, vận tốc trống quay 30r/min Hình 8-5 đại học công nghiệp Nam Trung nghiên cứu chế tạo phương pháp cùng lúc sử dụng trống quay trạng thái động và trạng thái tĩnh - Điều kiện thử nghiệm xem biểu 8-5 Bảng 8-5: Phương pháp xác định tỉ lệ bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp Tiêu Tiêu chuẩn chuẩn Hạng mục quốc tế ISO quốc tế 4696 ISO 4697 Ống vách đôi Ống cảm ứng hoàn Фtrong75 Thiết bị nguyên/mm Ф130 X Ф130 X 200 200 Trống quay:kích Trung Quốc GB13242 Nhật Bản JIS-M8714 Mĩ ASTME1072 Ống vách Ống vách Ống vách đôiФtrong75 đôiФtrong75 đôiФtrong75 Ф130 X 200 Ф130 X 200 Ф130 X 200 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang thước/mm Trang 30 10 30 30 30 500 500 500 500 500 10.012.5 10.012.5 10.012.5 12±1 9.512.5 20/20/60 20/20/60 20/20/60 26/14/60 247/275 Vận tốc quay/r•min1 Số lượng/g Cỡ hạt quặng vê viên/mm Thành phần cấu tạo(so sánh phân số Thể khí thể tích), hoàn CO/CO2/N2 nguyên Lưu lượng(trạng thái tiêu -1 chuẩn)/L•min Nhiệt độ hoàn nguyên/oC Thời gian hoàn nguyên/min Thời gian trống quay/min Mẫu thử 30/0/70 20 20 15 20 15 500±10 60 10 500±10 500±10 60 10 550 500 30 30 60 RDI+3.15 Chỉ tiêu đánh giá RDI+6.3 Biểu thị kết RDI+3.15 Giống ISO4696 RDI+6.3 LTB+6.3 RDI-3.0 RDI-05 RDI-0.5 Chỉ tiêu tham khảo RDI-0.5 500±10 60 10 LTB+3.15 LTB-0.5 - Biểu thị kết thử nghiệm Chỉ số bột hoàn nguyên (RDI) biểu thị mức độ bột quặng vê viên sau hoàn nguyên thông qua trống quay Dùng phân số khối lượng sàng phân đạt sau trống quay lớn 6.3mm, lớn 3.15mm và nhỏ 0.5mm để phân biệt, dùng công thức tính sau: RDY+6,3 = RDY+3,15 = RDY−0,5 = mD1 × 100% mD0 mD1 + mD2 × 100% mD0 mD0 − (mD1 + mD2 + mD3 ) × 100% mD0 • Trong đó: ▪ mDo –khối lượng mẫu thử trước trống quay sau hoàn nguyên, g; ▪ mD1-khối lượng sau trống quay lớn 6.3mm, g; ▪ mD2-khối lượng sau trống quay 3,15÷6,3mm,g; ▪ mD3-khối lượng sau trống quay 0,5÷3,15mm, g - Quy định này dùng lượng cỡ hạt RDI+3.15 lớn 3,15mm làm tiêu đánh giá bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp, RDI+6.3 và RDI-0.5 làm tiêu tham khảo - Biểu 8-5 đưa các nước có liên quan tới phương pháp biểu thị kết và tham số thử nghiệm thiết bị thử nghiệm đo bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp, so sánh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 248/275 tiêu chuẩn quốc tế ISO 4696 với tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc GB13242, tiêu chuẩn Trung Quốc có lưu lượng thể khí hoàn nguyên từ 20NL/ đổi thành 15NL/min, tham số khác hoàn toàn tương đồng Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản JIS-M8714 sử dụng ống hoàn nguyên vách đơn, (500±10)oC hoàn nguyên nhiệt độ ổn định 30min, dùng phân số khối lượng cỡ hạt nhỏ 3mm biểu thị (RDI-3.0) b Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn quốc tế ISO 4697 ( trạng thái động) - Phương pháp thử nghiệm này lấy mẫu thử trực tiếp cho vào trống quay, nhiệt độ tăng đồng thời cho thể khí có tính bảo vệ vào ( ví dụ N2), vận tốc trống quay 10r/min, nhiệt độ tăng đến 500oC, thì dùng thể khí tính hoàn nguyên (CO/CO2/N2=20/20/60), hoàn nguyên nhiệt độ ổn định 60min, lấy mẫu thử sau làm mát, dùng sàng lỗ vuông 6.3mm, 3.15mm, 0.5mm để phân cấp, xác định lượng các cỡ hạt Kết thử nghiệm biểu thị giống tiêu chuẩn ISO 4696 - Kết thử nghiệm chứng tỏ, trạng thái động và trạng thái tĩnh có thể dùng để đánh giá tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp quặng sắt, kết đo phương pháp còn tồn quan hệ tuyến tính tốt - So sánh trạng thái động và trạng thái tĩnh có ưu điểm sau: • Sử dụng cùng lắp ráp có thể xác định hoàn nguyên trạng thái tĩnh và tính hoàn nguyên, luồng khí phân bố đồng đều, điểm đo nhiệt càng giống nhiệt độ thực tế mẫu thử, sai số nhỏ • Trong nhiệt độ bình thường tiến hành thử nghiệm trống quay, tính bịt kín tốt, thao tác thuận lợi, kết thử nghiệm ổn định - Vì đại đa số quốc gia sử dụng hoàn nguyên trạng thái tĩnh sau đó sử dụng phương pháp trống quay lạnh (viết tắt phương pháp trạng thái tĩnh) đánh giá tính bột hoàn nguyên nhiệt độ thấp 8.4.3 Xác định tỉ lệ giãn nở tự tương đối quặng vê viên - Trong quá trình hoàn nguyên quặng vê viên, phát sinh chuyển biến mạng tinh thể Fe2O3Fe3O4, và có thể xuất sợi tinh thể hoàn nguyên wustite, làm giãn nở thể tích quặng vê viên Nếu quăng vê viên xuất giãn nở bất thường ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình hoàn nguyên và thuận hành liệu lò, trước mắt số giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên đã làm tiêu đánh giá quan trọng chất lượng quặng vê viên - Có nhiều phương pháp xác định tính giãn nở quặng vê viên biểu tỉ lệ giãn nở tự tương đối, dù phương pháp xác định nào phải có đầy đủ yêu cầu sau: • Mẫu thử quá trình hoàn nguyên cần nằm trạng thái giãn nở tự do, • Ở nhiệt độ 900÷1000oc hoàn nguyên đến wustite, để hoàn nguyên thành sắt kim loại; • Bảo đảm điều kiện bịt kín, thể khí hoàn nguyên và mẫu thử quặng vê viên Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 249/275 phản ứng đầy đủ; • Có thể thay có thể thay đổi tổng thể tích quặng vê viên trước và sau phản ứng hoàn nguyên - Biểu 8-6, phương pháp xác định tỉ lệ giãn nở tự quặng vê viên số nước trên giới - Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn quốc gia GB13240 định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO4689 Lấy quặng vê viên quặng sắt cỡ hạt định 10,0÷12,5mm, 900oC hoàn nguyên đẳng nhiệt, phát sinh thay đổi thể tích quặng vê viên, xác định giá trị tương đối thay đổi thể tích quặng vê viên trước, sau hoàn nguyên, dùng phân số thể tích biểu thị Có hai phương thức các định là thử nghiệm hoàn nguyên quặng vê viên và xác định thể tích quặng vê viên a Thử nghiệm hoàn nguyên quặng vê viên - Dùng GB13241 lắp đặt thống xác định tính hoàn nguyên, đồng thời bảo đảm quặng vê viên quá trình hoàn nguyên thuộc trạng thái tự do, bình chứa mẫu thử chế tạo thép không gỉ chia ống thành tầng Lấy 18 viên quặng không bị nứt vỡ 10,0÷12,5mm, tầng viên để tự bình chứa ( xem hình 8-5) Bảng 8-6: Phương pháp xác định tỉ lệ giãn nở tự tương đối quặng vê viên Hạng mục Lắp ráp Cỡ hạt quặng vê viên/m Số lượng quặng vê viên/ viên Thể Tp cấu tạo(so khí sánh phân số hoàn thể tích), lưu nguyên ,lượng (trạng thái tiêu chuẩn) CO/N2 /L• min-1 Nhiệt độ hoàn nguyên/oC Thời gian hoàn nguyên/min Phương pháp xác định thể tích quặng vê viên Mẫu thử Biểu thị kết thử nghiệm Thụy Điển LKAB pháp Ống phản ứng lò nhiệt dạng đứngФtrong 75X640 bình chứa tầng 10.012.5 Tây Đức lussion Ống phản ứng Ф60X650 Tiêu chuẩn quốc tế SIO4698 Ống phản ứng lò nhiệt dạng đứngФtrong 75X800 Bình chứa tầng 10.012.5 Trung Quốc GB13240 Ống phản ứng lò nhiệt dạng đứngФtrong 75X800 Bình chứa tầng 10.012.5 Nhật Bản JIS-M8715 Ống phản ứng lò nhiệt dạng nằm Ф30X360 Thạch anh đỏ 760X20X5 5 3X6 3X6 2X3 3X6 60g 30/70 30/70 30/70 40/60 40/60 15 15 20 15 900±10 60 900±10 60 900±10 60 1000±5 15,40,70,120 900,950,1000 15,30,45,60,90 Phương pháp OKG Phương pháp loại bỏ thủy ngân Tỉ lệ giãn nở hoàn nguyên/% V −V Sw = 1V × Phương pháp OKG Phương pháp loại bỏ nước Tỉ lệ giãn nở hoàn nguyên/% Sw V1 − V0 = × 100% V0 Phương pháp loại bỏ thủy ngân Phương pháp loại bỏ thủy ngân Phương pháp đường kính Sw Sw Sw 100% 10.012.0 60g Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 250/275 Hình 8-6: Thiết bị kiểm tra tỉ lệ giãn nở hoàn nguyên 1- Cửa vào thể khí; 2-Ống ống cảm ứng; 3-Ống ngoài ống cảm ứng; 4-Cửa thể khí; 5-Can nhiệt; 6-Giá đỡ; 7-Mẫu thử nghiệm; 8-Thiết kế đặt trên sàn cẩu lồng thép; 9Thiết kế đặt trên sàn giá đỡ - Điều kiện thử nghiệm xem hình 8-5 Sau kết thúc hoàn nguyên, dùng N2 làm mát quặng vê viên nhiệt độ 100oC, lấy quặng vê viên hoàn nguyên từ ống phản ứng để xác định thể tích quặng vê viên b Xác định thể tích quặng vê viên hoàn nguyên - Phương pháp thường dùng là: phương pháp OKG, phương pháp loại bỏ thủy ngân, và phương pháp loại bỏ nước - Phương pháp OKG • Trước tiên trên bề mặt quặng vê viên tạo thành lớp màng mỏng dung dịch natri cacbonat, sau dùng Kenosene ổn định lớp màng mỏng này, sau đó đo lượng chất quặng vê viên không khí và nước, tính thể tích quặng vê viên • Trình tự tiến hành phương pháp xác định này dựa theo hình 8-7 a, b, c ▪ Cho quặng vê viên đặt lồng treo vào dung dich nước Natri cacbonat ngâm 30min, sau đó dùng bọt nhựa xốp hút vật còn sót lại dính trên bế mặt quăng vê viên để lấy quặng vê viên; Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 251/275 Hình 8-7: Trình tự thao tác phương pháp OKG 1- Dung dịch nước Na axit dầu; 2- Dầu hỏa; 3- Nước; 4- Cân tiểu ly; 5- Quả đối trọng; 6- Dây câu; 7- Lồng treo; – Quặng vê viên; 9- Giá đỡ; 10- Cốc chịu nhiệt ▪ Cho quặng vê viên đã hình thành lớp màng mỏng Natri cacbonat vào lồng treo, ngâm kenosene 10s, nhằm ổn định lớp màng mỏng natri cacbonat Lấy quặng vê viên từ kenosene ra, cùng phương pháp đó loại bỏ dầu sót lại trên bề mặt quặng vê viên; ▪ Sau sử lý mẫu thử quặng vê viên qua Natri cacbonat và kenosene , cân khối lượng mẫu thử nước m1 • Lấy mẫu thử quặng vê viên từ nước ra, dùng cùng phương pháp để loại bỏ nước sót lại trên bề mặt , cân khối lượng quặng vê viên không khí m2, lồng treo m3 Dùng công thức sau đo thể tích quặng vê viên V: V= m2 − (m1 − m3 ) × 100% ρ ▪ Trong đó: ▫ V-thể tích mẫu thử quặng vê viên,cm3; ▫ m1-khối lượng mẫu thử quặng vê viên nước và lồng treo, g; ▫ m2-khối lượng mẫu thử quặng vê viên không khí,g; ▫ m3-khối lượng lồng treo nước,g; ▫ - mật độ đo nhiệt độ nước xuống, g/cm3 • Phương pháp OKG độ đo chính xác cao, thao tác tương đối phức tạp - Phương pháp ngâm nước • Lấy mẫu thử quặng vê viên trực tiếp ngâm nước 20min, sau đó đo khối lượng mẫu thử quặng vê viên m1 Lấy mẫu thử quặng vê viên từ nước dùng máy hút để loại bỏ nước tồn lại trên bề mặt, sau đó đo khối lượng mẫu thử quặng vê viên không khí m2 Dùng công thức sau tính thể tích quặng vê viên V Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt V= Trang 252/275 m2 − m1 ρ • Trong đó: ▪ V-Thể tích mẫu thử quặng vê viên, cm3; ▪ m1-khối lượng mẫu thử quặng vê viên nước, g; ▪ m2-khối lượng mẫu thử quặng vê viên không khí sau ngâm nước, g; ▪ - mật độ đo nhiệt độ nước xuống, g/cm3 - Phương pháp loại thủy ngân • Phương pháp loại thủy ngân có phương pháp dung tích và phương pháp trọng lượng Phương pháp dung tích là loại bỏ thủy ngân có thể tích tương đồng mẫu thử quặng vê viên Phương pháp trọng lượng là dùng lực lớn nhỏ thu thủy ngân mẫu thử quặng vê viên để tính thể tích quặng vê viên Thực tiễn chứng minh, phương pháp loại bỏ thủy ngân và phương pháp ngâm nước cho kết đo tương đương, quặng vê viên có vết nứt, thủy ngân ngấm vào ảnh hưởng tới tính chính xác, thủy ngân có hại cho người nên phương pháp loại bỏ thủy ngân dần bị đào thải 8.4.4 Xác định tính tan chảy- mềm hóa hoàn nguyên quăng vê viên - Vị trí và hình thành vùng chảy mềm lò cao, ảnh hưởng rõ ràng quá trình hoàn nguyên và phân bố thể khí lò, vì nhiều quốc gia đã tiến hành rộng rãi sâu nghiên cứu tính chảy mềm quặng sắt Lần lượt xuất các phương pháp xác định tính chảy mềm Nhưng bây chưa có tiêu chuẩn thống nhất, tiêu đánh giá tính chảy mềm không hoàn toàn tương đồng Thông thường dùng nhiệt độ mềm hóa và khu mềm hóa, tính thông khí vùng chảy mềm, tính trạng vật nhỏ dọt chảy mềm làm tiêu đánh giá Dưới đây giới thiệu phương pháp xác định a Xác định tính thông khí –mềm hóa tải trọng - Phương pháp thử nghiệm lần này theo vùng mềm chảy nhiệt độ cao lò, vùng khí hoàn nguyên và trọng tải định, dựa theo quy định tăng nhiệt định, nhiệt độ mềm hóa khởi đầu biểu thị giá trị thu nhỏ nào đó quá trình tăng nhiệt mẫu thử, kết thúc vùng mềm hóa và nhiệt độ, dùng thay đổi chênh áp tầng liệu thông qua thể khí ,biểu thị ảnh hưởng tính thông khí vùng tan chảy - Biểu 8-7 Đưa phương pháp biểu thị kết và tham số thử nghiệm, lắp đặt xác định tính chảy mềm các nước Những phương pháp này có chung đặc điểm là: đặt mẫu thử nồi quặng than chì vùng lỗ đáy, điều kiện tải trọng quy định, tăng nhiệt tronò dựa theo trình tự định tăng nhiệt, đồng thời từ phần đưa thể khí hoàn nguyên vào đến trạng thái nhỏ giọt tan chảy và mền hóa Nhiệt độ thử nghiệm cao có thể đạt đến 1600oC, Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 253/275 nóng chảy kết thúc Xác định nhiệt độ thử nghiệm và tỉ lệ co H, tổn thất áp lực vùng mềm chảy p, liên quan độ hoàn nguyên R, xác định nhiệt độ vùng nhỏ giọt và vật thu nhỏ giọt tiến hành phân tích kết hợp kim loại và thành phần hóa học Bảng 8-7: Một số phương pháp xác định đặc tính nóng chảy và mềm hóa tải trọng quặng sắt Hạng mục Tiêu chuẩn quốc tế ISO/DP7992 Trung Quốc Viện nghiên cứu gang thép mã Cương Bình chứa mẫu thử/mm Ф125 ống lò giai nhiệt Nồi quặng than chì lỗ Ф 48 Dự không hoàn nguyên 1200 10.012.5 1000oc giữ nhiệt 30min >1000oc 3oc/min Dự độ hoàn nguyên 60% 130 1015 1000oc giữ nhiệt 30min >1000oc 3oc/min Mẫu Dự sử lý Thử Khối lượng/g Cỡ hạt/mm Tăng nhiệt Quy định tăng nhiệt Nhiệt độ cao nhất/oc TP cấu tạo(so sánh phân số thể Thể khí tích)CO/N2 hoàn Lưu lượng nguyên (trạng thái tiêu chuẩn)/ L/min Trọng lượng/Pa Hạng mục xác định Tiêu chuẩn đánh giá 1100 1600 Nhật Bản Viện nghiên cứu chế tạo gang théo kobe Nồi quặng than chì lỗ Ф 75 Dự không hoàn nguyên 500 10.012.5 1000oc giữ nhiệt 60min >1000oc 6oc/min Nguyên Tây Đức Đại học A Hưởng Hiệp hội gang thép Anh Quốc Nồi quặng than chì lỗ Ф 60 Nồi quặng than chì lỗ Ф 90 Dự không hoàn nguyên 400 715 Dự độ hoàn nguyên 60% Cao liệu 700mm 10.012.5 900oc giữ nhiệt >900oc 4oc/min 950oc giữ nhiệt >950oc 3oc/min 1500 1600 1350 40/60 30/70 30/70 30/70 40/60 85 1,4,6 20 30 60 490X102 H,p,T Khi R=80%p Khi R=80%H (490980)X102 H,p,T T1%•4%•10%•40% Ts, Tm, T 490X102 H,p,T T100% Ts, Tm, T (5881078)X102 H,p,T Ts, Tm, T 490X102 H,p,T p-T đồ thị Ts, Tm, T - Chú ý:T10%•40%-nhiệt độ tỉ lệ thu nhỏ 10%, 40% ; Ts, Tm-nhiệt độ tăng chênh áp độ ngột và nhiệt độ bắt đầu rơi chảy; T khu chảy mềm; p chênh áp; Hlượng biến dạng; R-độ hoàn nguyên - Hình 8-8 Sơ lược hình lắp đặt thử nghiệm nóng chảy –mềm hóa tải trọng Thành phần cấu tạo lắp đặt chủ yếu sau: • Ống cảm ứng là ống cao Al2O3, nồi quặng than chì là bình chứa mẫu thử, đáy ống cảm ứng có lỗ nhỏ, khối lượng mẫu thử định kích thước nồi quặng, từ Ф48mm đến Ф120mm, giới thiệu kích thước Ф70mm Độ cao lắp liệu 70mm • Lò gia nhiệt sử dụng nguyên liệu phát nhiệt nhiệt độ cao silic cacbua molybdenum silicide, sử dụng khống chế tự động trình tự tăng nhiệt, yêu cầu nhiệt độ tăng nhiệt cao có thể đạt đến 1600o • Phần trên không có dụng cụ ghi cảm biến trọng tải và trọng tải • Phần đáy không thùng thu mẫu, dùng vật thu nóng chảy • Thiết bị máy ghi tự động gồm: tổn thất áp lực tầng liệu qua thể khí và tỉ lệ co, nhiệt độ Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 254/275 - So sánh có tính đại diện là nghiên cứu lắp đặt xác định tính thông khí –trọng tải hoàn nguyên nhiệt độ cao O.Burghardt –viện nghiên cứu ou tefu food forest Đức (hình 9-9) Thành phần cấu tạo lắp rắp là: lò gia nhiệt, tải trọng, ống cảm ứng và chênh áp tầng liệu, máy ghi lại tỉ lệ co tầng liệu Dùng ống cảm ứng vùng lỗ Ф125mm để lắp đặt, mẫu thử đặt tầng nhôm ôxy trên lỗ, tải trọng thông qua pittong thể khí truyền cho mẫu thử, sau qua ống vách đôi dự nhiệt, thể khí hoàn nguyên vào tầng liệu từ phần lỗ Ống cảm ứng treo trên cân tiểu li, từ cân tiểu li có thể đọc ước lượng thay đổi khối lượng quá trình hoàn nguyên - Điều kiện xác định: 1200g mẫu thử, 10,0÷12,5 mm cỡ hạt, CO/N2 40/60 thể khí hoàn nguyên, 85BNL/min lưu lượng, 5N/cm2 tải trọng, nhiệt độ hoàn nguyên đẳng nhiệt 1050oC( 1100oC) - Phương pháp biểu thị kết thử nghiệm: dùng tỉ lệ co độ hoàn nguyên 80% và chênh áp làm tiêu chuẩn đánh giá tính mềm chảy, 𝒅𝑹 b Dùng ( ) 𝒅𝒕 𝟒𝟎 làm tiêu chuẩn đánh giá tính hoàn nguyên Hình 8-8: Thiết bị xác định tính chảy mềm quặng vê viên - Thử nghiệm lần này tốt theo sản xuất lò cao, đã tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế chỉnh sửa, năm 1984, định ISO /DP 7992 dự án thực hành phương pháp kiểm tra tính mềm hóa-hoàn nguyên tải trọng quặng vê viên, lưu lượng (trạng thái tiêu chuẩn 85L/min), nhiệt độ (1050±5)oC c Xác định đặc tính mềm chảy- mềm hóa tải trọng - Khi liệu lò từ vùng mềm hóa vào trạng thái nóng chảy, nhiệt độ thử nghiệm là 1050oC (hoặc 1100oC), đã không thể phản ánh chính xác đặc tính liệu lò phần lò cao Yêu cầu nhiệt độ cao (1500÷1600oC), tập hợp xác định đặc tính tan chảy và đặc tính nóng chảy để xem xét Thông thường dùng lượng thay đổi hình vật liệu quá trình tan chảy, thay đổi chênh áp thể khí, nhiệt độ chảy để biểu thị đặc tính tan chảy Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 255/275 LỌC BỤI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG - Dựa theo phát triển không ngừng công nghiệp gang thép và tiến kĩ thuật luyện gang lò cao, kĩ thuật vê viên quặng sắt liệu tinh chất lượng tốt cung cấp cho lò cao trên đà phát triển nhanh Dựa vào thống kê không hoàn toàn, số nhà máy quặng vê viên quặng sắt Trung Quốc có 10 nhà máy, bao gồm nhà máy quặng vê viên lò đứng, máy tải dạng xích- nhà máy quặng vê viên lò quay và nhà máy quặng vê viên máy dạng tải, năm lượng quặng vê viên sản xuất đạt 1200 vạn tấn, đó khoảng 60% là nhà máy quặng vê viên dạng đứng sản xuất - Thông thường nhà máy quặng vê viện quặng sắt cấu tạo hệ thống nguyên liệu dự bị, phối liệu, trộn đều, chế tạo quặng, nung, và làm mát thành phẩm Trong quá trình sản xuất quặng vê viên khói bụi sinh sản, phát tán và khí phế có hại, nước bẩn sinh quá trình xử lý bụi phương pháp ẩm, tiếng ồn phát sinh thiết vị vận chuyển tốc độ nhanh, xỉ phế tách quá trình phức hợp, tạo nên ô nhiễm tổng hợp môi trường Trong đó bụi là vật gây ô nhiễm chủ yếu nguy hại nghiêm trọng, diện rộng, lượng lớn Ngoài ra, tinh quặng sắt từ chứa lượng lưu huỳnh lớn, tỉ lệ khử lưu huỳnh phương pháp vê viên có thể lên đến 90%, nồng độ SO2 khí khói tương đối cao Nhằm phòng ngừa ô nhiễm, bảo vệ môi trường, cần dùng phương pháp có hiệu khí khói xưởng vê viên cần tiến hành lọc bụi, tăng cường sử lí SO2 khí khói nhà xưởng vê viên quăng tinh sắt lưu huỳnh cao a Tác dụng khử lưu huỳnh khí khói và lọc bụi - Tác dụng lọc bụi khí khói xưởng vê viên và khử lưu huỳnh là: • Nâng cao hiệu suất thu sắt, giảm thấp giá thành sản xuất quặng vê viên Trong loại khí thải xưởng vê viên lượng tinh quặng bị mang chiếm khoảng 5÷10% sản lượng quặng vê viên Thu hồi tinh quặng từ khí khói, giảm bớt hao quặng, là điều quan trọng đầu tiên để nâng cao lợi ích kinh tế các xí nghiệp xưởng vê viên • Sử dụng tài nguyên tổng hợp có lợi Đại đa số tinh quặng sắt từ chứa hàm lượng lưu huỳnh cao, ngoài nhà xưởng vê viên muốn giảm thấp giá thành nguyên liệu, phối vào tỉ lệ định xỉ H2SO4 tạp liệu chứa sắt chứa lưu huỳnh cao trên 90% lưu huỳnh quặng vê viên nung dùng SO2 và SO3 vào khí than, tăng cường lọc bụi, có thể tạo nên điều kiện để thu hồi và làm khí khói chứa lưu huỳnh Ngoài ra, phương pháp vê viên còn có thể dùng để xử lý số quặng gang phức hợp, từ khói bụi thu hồi nguyên tố có giá trị • Cải thiện môi trường, phòng chống ô nhiễm Lọc bụi và khử lưu huỳnh có thể làm lưu huỳnh ôxy hóa và nồng độ bụi khí khói giảm đến phạm vi phép, đạt đến mục đích phòng ngừa ô nhiễm, cải thiện môi trường Kĩ thuật lọc bụi nhà xưởng vê viên thuận theo phát triển kĩ thuật công nghệ vê viên mà phát triển Hệ thống lọc bụi từ phân tán dạng nhỏ đến tập trung dạng lớn; Quy định kĩ thuật công nghệ khử lưu huỳnh khí khói dựa vào không ngừng cải Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 256/275 thiện luật lệ bảo vệ môi trường Trung Quốc mà ngày càng nhận coi trọng người b Phân loại kĩ thuật công nghệ lọc bụi - Phân loại dựa vào hiệu suất lọc bụi cao thấp • Thiết bị lọc bụi dạng thô: Hiệu suất lọc bụi không quá 90%, thu thập bụi lớn 10m thì hiệu suất lọc bụi tương đối cao Kết cấu thiết bị loại này đơn giản, đầu tư ít, chu kì tạo ngắn • Thiết bị lọc bụi mịn: Hiệu suất lọc bụi cao đạt đến 95 ÷ 99% trở lên, có thể thu thập bụi khói nhỏ 1m Kết cấu thiết bị loại này phức tạp, đầu tư cao, chu kì tạo dài - Phân loại dựa vào chế lọc bụi • Bộ lọc bụi trọng lực và lực quán tính: Là loại thiết bị lọc bụi sử dụng trọng lực bụi, lực quán tính để tách bụi Có buồng lắng bụi, lọc bụi quán tính, lọc bụi gió xoáy và lọc bụi dòng xoáy • Bộ lọc bụi dạng ẩm: Là loại thiết bị lọc bụi sử dụng nước thể lỏng khác, sau thông qua phương thức không đồng và tiếp xúc bụi làm bụi ẩm trơn hỗ trợ ngưng tụ thành các hạt tương đối to, bụi tách từ khí khói Có lọc bụi màng nước, lọc bụi bọt, lọc bụi dạng chấn động và lọc bụi Venturi • Bộ lọc bụi lọc: Là loại thiết bị lọc bụi sử dụng giới chất lọc để chặn bụi trên bề mặt giới chất lọc giới chất lọc, đạt đến tách rời bụi và khí khói Có lọc bụi túi lọc, lọc bụi tầng hạt và lọc lỗ nhỏ • Bộ lọc bụi điện: Là loại thiết bị lọc bụi dùng điện lực (lực coulomb) làm tách rời khí khói và bụi Có loại lọc bụi điện lớn là dạng khô và dạng ướt • Bộ lọc bụi khác c Phân loại kĩ thuật công nghệ khử lưu huỳnh khí khói - Dùng phương pháp hấp thụ thể lỏng để làm thu hồi thể khí có hại có vật lưu huỳnh oxy hóa khí khói là phương pháp chủ yếu, và còn phương pháp đóng băng, phương pháp hấp thụ thể rắn, phương pháp chuyển hóa chất xúc tác, phương pháp đốt trực tiếp • Phương pháp hấp thụ thể lỏng: Là phương pháp dùng thể lỏng hấp thụ nước vật chất có hại khí thải, là phương pháp thường dùng để làm thu hồi thể khí có hại Bao gồm phương pháp hấp thụ chất hòa tan và phương pháp hấp thụ phát sinh phản ứng hóa học, chất hấp thụ thường dùng là nước, kiềm dung dịch khác • Phương pháp đóng băng: Đóng băng vật chất có hại trạng thái nước là tách rời thể khí và thể lỏng (hoặc thể rắn) Ví dụ dùng phương pháp đóng băng thu hồi nước thủy ngân • Phương pháp hấp thụ: Dùng chất hấp thụ thể rắn, để hấp thụ vật chất có hại khí thải Chất hấp thụ thường dùng là than hoạt tính, si-lic dẻo, sàng Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 257/275 phân, nhôm oxit hoạt tính • Phương pháp thay đổi chất xúc tác: Có thể phân biệt thành phương pháp đó là phương pháp ôxy hóa chất xúc tác và phương pháp hoàn nguyên chất xúc tác, là tác dụng chất xúc tác, dùng hoàn nguyên ôxy hóa vật chất có hại khí thải là loại hình thái vật chất khác xử lý dễ dàng vô hại • Phương pháp đốt: Là đốt vật chất có hại khí thải thành vật chất vô hại, chủ yếu dùng cho chất dễ cháy thể khí có hại có thể dễ dàng phân giải nhiệt độ cao - Các dạng lọc bụi có thể ứng dụng công nghệ vê viên là các dạng sau: • Bộ lọc bụi điện • Máy móc lọc bụi • Bộ lọc bụi dạng ẩm • Bộ lọc bụi dạng lọc • Sử dụng và khử SO2 khí khói - Việc áp dụng loại nào tùy thuộc vào thành phần khói bụi, xin xem thêm tập X Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 258/275 10 ĐÓNG BÁNH QUẶNG SẮT YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG QUẶNG ĐÓNG BÁNH Hạng mục Cho lò cao Lò Máctanh Lò điện Hình dáng Tròn Nên tròn Nên tròn Độ bền kg/cm2 > 60 >50 >50 Tỷ lệ vụn Ф < 5mm sau cho <10 rơi hai lần từ độ cao 2m, % <10 Độ xốp, % <10 >10 3,4  4,5 Trọng lượng riêng, g/cm3 Độ bền nhiệt, 0C 900 1500 1500 Độ bền bảo quản khí 10  15 quyển, ngày 10  15 10  15 Kích thước lớn nhất, mm 100 100 28 PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG BÁNH 10.2.1 Khái quát - Áp suất đóng bánh có thể mức • Thấp : 50  150 kg/cm2 • Vừa : 150  750 kg/cm2 • Cao : trên 750 kg/cm2 - Độ hạt quặng phối liệu không quá 5mm, càng nhỏ thì bánh quặng đóng càng bền - Các phương pháp đóng bánh có thể chia làm loại chính : Có chất kết dính và không chất kết dính 10.2.2 Phương pháp đóng bánh không chất dính - Phương pháp đóng bánh không chất dính dùng quặng chứa sẵn đất sét Vì hàm lượng đất sét quặng tự nhiên thường không đủ cho yêu cầu đóng bánh bền, đóng bánh thường kèm theo nung thiêu nhằm tăng bền Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Trang 259/275 Ảnh hưởng nhiệt độ nung thiêu tới độ bền quặng bánh rõ hình 162 Hình 162 : Ảnh hưởng nhiệt độ nung thiêu tới độ bền quặng bánh 1) 2) 3) 4) Quặng sắt từ Quặng matít Quặng Máctít pha 10% đất sét Quặng sắt nâu % chất Áp suất Độ bền Gia công sau đóng bánh dính kg/cm kg/cm2 Ubasep Xi măng Poclăng 3,5  6,0 300  500 Hong ngày nhiệt độ thường Đạt yêu cầu Trộn với xỉ hạt lò cao Xỉ nghiên mịn 8,0  10,0 300  500 Ngâm 10h nôi 8atm Đạt yêu cầu Vôi tôi 6,0  8,0 Trộn với vôi hay xỉ 250  500 Hong  tuần không khí Đạt yêu cầu Xỉ lò cao Hong  ngày không khí Aveckiep và Uđôvenkô Nước thuỷ tinh 15  18 250  500 100  3h 4000C Cốc vụn Hong  ngày không khí Aveckiep và Uđôvenkô 250  500 80  90 Đá vôi vụn 16  3h 4000C Trộn với thạch anh Thạch anh mịn  5,0 300  400 Ngâm 12h nước 8at 100  130 hay vôi tôi Vôi tôi 3,0  8,0 Xiđêrit nghiền 13,5 Trộn với vôi hay mịn 250 Hong ngày không khí 112 xiđêrit Vôi bột 1,5 Trộn với Clorua Hong 10h ngày không khí Clorua manhê 0,5  2,0 300 150 manhê mùa hè Trêpen nghiền Trộn với vôi hay mịn tới 63 250  750 Ngâm nước 6h Trêpen (SiO2) Vôi bột Xiđêrit nghiền 12,5 Trộn với vôi hay mịn Ngâm 120h không khí 400  700 70  110 xiđêrit 6h CO2 10 at Vôi bột hay sữa 48 vôi Phương pháp Chất dính Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Sổ tay kỹ thuật luyện gang Fônakôp Iakhô Mactít và Cácbon Nước thuỷ tinh 1,2  5,0 300  600 Clorua canxi 0,1  0,6 Phoi gang vụn 5,0  10 250  750 Muối ăn 0,5  1,0 Thanh lửa dài và ~20% 500  700 đá vôi vụn Nung thiêu 500  600 0C Trang 260/275 183  294 Hong  ngày nhiệt độ 85  205* thường,  ngày mùa đông Nung  h 200  3000C 140  220 CO2 với tốc độ nhanh - Phương pháp đóng bánh không chất dính dùng phổ biến Thuỵ điển và Na uy là phương pháp Grendan Bánh quặng nung thiêu lò hầm ( tuynen ) ba ngăn : • Ngăn sấy : • Ngăn nung : • Ngăn nguội : - Không khí cho đốt nung nóng tới 800 0C nhiệt hoàn lại làm nguội bánh quặng - Điều kiện đóng bánh • Độ ẩm :  10 % • Áp suất ( tuỳ theo đặc tính quặng ) 300  500 kg/cm2 • Độ bền bánh sống : Giữ hình dánh đến hết thời gian nung • Hình dạng bánh : Vuông góc - Điều kiện nung thiêu : • Lò ngăn : dài 45  70m • Nhiên liệu : Khí hay than bột • Tiêu thụ nhiên liệu :  9% • Năng suất lò 50 tấn/ngày • Mức độ khử S tới 98% 10.2.3 Phương pháp đóng bánh có chất dính kết - Đối với đóng bánh quặng sắt, người ta không dùng chất dính hữu cơ, vì chúng cháy nhiệt độ cao làm cho bánh quặng bền - Phương pháp đóng bánh có chất dính các kiểu tóm tắt bảng 60 • * Tuỳ đặc tính quặng, độ hạt, phoi gang, áp suất đóng bánh và điều kiện ngâm 10.2.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xưởng đóng bánh Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 261/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 3,4 5,6 Thùng khuấy Lọc chân không Lắng Bơm 16 17 18,19 20 10 11 12 13 14 Gầu ngoặm Bàn pha liệu Băng tải Tiếp liệu Sàng Gòng Nghiền bi Máng thẳng đứng 21 22 23 24 25 26 27 28 15 Sàng Trang 262/275 Máng thẳng đứng Nghiền trục Vận chuyển muối Trộn trục lưỡi xoắn Đóng bánh Nhặt bánh tự động Băng tải xích Máy xúc Máy trục Xe Máy trục Máy ném 29,30 31, Vận chuyển bánh 32 MÁY ĐÓNG BÁNH - Máy đóng bánh gồm nhiều kiểu: Trục ép, chày ép, rơvonve, vòng ép, băng tải ép - Đóng bánh áp suất thấp thường tiến hành máy trục ép Nó gồm đôi trục quay mang vành có nhiều hõm khuôn bánh Áp suất đóng bánh không quá 50 kg/cm2 Năng suất khoảng 1012 t/h Nhưng gần đây Đức đã làm máy đóng bánh kiểu trục ép có áp suất đóng bánh tới 600700 kg/cm2, đạt suất 37 t/h, sản xuất bánh quặng sống có độ bền tới 7090 kg/cm2 Vành khuôn Ф1000 mm, quay 67,5 vòng/phút, mô tơ 125 kw - Máy đóng bánh kiểu chầy ép và rơvonve đạt áp suất max 250 kg/cm2 - Máy đóng bánh kiểu vòng ép đạt áp suất tới 3000 kg/cm2 Với công suất dẫn động 22 kw, kích thước quặng 50x40mm và trọng lượng riêng bánh quặng 2,5g/cm3, máy có suất khoảng t/h - Máy đóng bánh kiểu băng tải ép có áp suất đóng bánh 501000 kg/cm2, công suất 192 kw, đạt suất 50 t/h Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 263/275 Hình 166 : Sơ đồ đóng bánh kiểu vòng ép 1- Vòng đế; 2-Trục ép; 3- Con lăn gạt liệu; 4- Bánh liệu; 5- Thành phẩm - Quả lô ép than bàng chế tạo vật liệu thép hợp kim Mn, Cr, Si, Mo….có khả chống mài mòn va đập cao phù hợp để ép các loại vật liệu dạng bột thành dạng viên : bột than, bột quặng, bột đá, bột thạch cao… - Tùy vào loại vật liệu và yêu cầu hình dáng kích thước viên ép, Công ty Victory chế tạo các loại roller ép than, ép quặng, ép bột đá…theo nhu cầu người sử dụng và theo kích thước và công suất sẵn có máy ép than - Tất dạng viên than, viên quặng… sau ép qua roller máy ép viên có tính và độ bền liên kết vật liệu không thua kém gì so với hình dạng nguyên khối ban đầu nó - Ngoài việc chế tạo lô ép viên, Công ty Victory còn có dịch vụ sửa chữa, phục hồi, bảo dưỡng toàn hệ thống máy ép viên bàng, tư vấn, lắp toàn dây chuyền ép than bàng…mọi chi tiết liên hệ tới phòng kinh doanh công ty Victory Việt Nam * Bảng thông số kỹ thuật lô ép viên - Roller ép than bàng : Model Đường kính Chiều rộng Công suất Roller (mm) Roller (mm) (t/h) Roller Ф290 290 230 1-2 Roller Ф360 360 250 2-4 Roller Ф400 400 280 4-6 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang Roller Ф450 450 300 6-8 Roller Ф500 500 320 8-10 Roller Ф 650 650 336 10-14 Roller Ф750 750 400 14-17 Roller Ф850 290 230 18-30 Và các loại kích cỡ lô ép viên chế tạo theo yêu cầu…  264/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt MỤC LỤC “SỔ TAY KỸ THUẬT LUYỆN GANG” TẬP I: ĐẠI CƯƠNG CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG KHÁI NIỆM VỀ GANG 1.1.1 Sắt và các hợp chất nó 1.1.2 Phân biệt sắt – gang – thép LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN LÒ CAO LUYỆN GANG 2.1.1 Lịch sử phát triển lò cao trên giới 2.1.2 Lịch sử lò cao luyện gang việt nam VAI TRÒ CỦA LÒ CAO TRONG LIÊN HỢP LUYỆN KIM KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG 4.1.1 Lưu trình công nghệ sản xuất lò cao 4.1.2 Nguyên liệu, nhiên liệu dùng cho lò cao 4.1.3 Khái quát quá trình hóa lý lò cao 4.1.4 Sản phẩm lò cao PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LÒ CAO KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ PHI CỐC 6.1.1 Khái quát công nghệ luyện sắt 6.1.2 Giới thiệu số công nghệ luyện kim phi cốc TẬP II: LÝ LUẬN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG SỰ PHÂN HÓA VÀ BỐC HƠI NƯỚC TRONG LÒ CAO 1.1.1 Nước phối liệu lò cao 1.1.2 Sự bốc nước ẩm dính 1.1.3 Sự phân hóa nước hydrat SỰ THOÁT CHẤT BỐC CỦA THAN TRONG LÒ CAO 2.1.1 Khi lò cao chạy than cốc 2.1.2 Khi lò cao chạy than gỗ và antraxit SỰ PHÂN HÓA CACBONAT TRONG LÒ CAO Trang 265/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 3.1.1 Các dạng cacbonat phối liệu lò cao 3.1.2 Phản ứng phân hóa cacbonat lò cao 3.1.3 Nhân tố ảnh hưởng tới phân hóa cacbonat 3.1.4 Ý nghĩa thực tế quá trình phân hóa cacbonat HÀNH VI CỦA KIM LOẠI KIỀM TRONG LÒ CAO 4.1.1 Khái quát 4.1.2 Ý nghĩa thực tế HÀNH VI CỦA HỢP CHẤT FLOR TRONG LÒ CAO 5.1.1 Khái quát 5.1.2 Ý nghĩa thực tế CƠ SỞ NHIỆT LỰC HỌC CỦA HOÀN NGUYÊN QUẶNG SẮT 6.1.1 Cơ sở nhiệt lực học hoàn nguyên quặng sắt 6.1.2 Hoàn nguyên trực tiếp và gián tiếp 6.1.3 Tác dụng hoàn nguyên hy - dro 6.1.4 Điều kiện tăng nhanh tốc độ hoàn nguyên sắt HOÀN NGUYÊN NGUYÊN TỐ KHÔNG PHẢI LÀ SẮT 7.1.1 Hoàn nguyên Mn 7.1.2 Hoàn nguyên si -lic 7.1.3 Hoàn nguyên phốt (P) QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH GANG QUÁ TRÌNH TẠO XỈ 9.1.1 Khái niệm xỉ lò 9.1.2 Tác dụng xỉ lò quá trình lò cao 9.1.3 Quá trình tạo xỉ lò cao 9.1.4 ảnh hưởng quá trình tạo xỉ đến lò cao 9.1.5 Tính hoá - lý xỉ lò cao 10 TÁC DỤNG KHỬ S CỦA XỈ LÒ 10.1.1 Khái quát 10.1.2 Nguồn và hướng s lò cao 10.1.3 Phản ứng khử s xỉ lò cao Trang 266/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 267/275 10.1.4 Nhân tố ảnh hưởng đến khử s xỉ lò 10.1.5 Khử s ngoài lò 11 CHUYỂN ĐỘNG CỦA KHÍ VÀ LIỆU TRONG LÒ 11.1.1 Điều kiện xuống liệu lò 11.1.2 Điều kiện lực học lò xuống 11.1.3 Nhân tố ảnh hưởng đến whh 11.1.4 Nhân tố ảnh hưởng đến chênh áp 11.1.5 Tính thấu khí liệu lò và trở lực khí than 11.1.6 Sự hình thành và phân bố khí than nồi lò 11.1.7 Sự lên và trao đổi nhiệt khí than TẬP III: YÊU CẦU VỀ NGUYÊN NHIÊN LIỆU CHO LÒ CAO LUYỆN GANG QUẶNG SẮT CHO LÒ CAO LUYỆN GANG QUẶNG MN CHO LÒ CAO LUYỆN GANG NHIÊN LIỆU CHO LÒ CAO LUYỆN GANG CHẤT TRỢ DUNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG TRUNG HOÀ QUẶNG SẮT CHO CÔNG NGHỆ LÒ CAO LUYỆN GANG CÁC NGUYÊN LIỆU DÙNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG Ở VIỆT NAM TẬP IV: TUYỂN QUẶNG SẮT DÙNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG ĐẬP NGHIỀN QUẶNG SÀNG PHÂN CẤP VÀ RỬA QUẶNG TUYỂN TRỌNG LỰC TUYỂN TỪ, TUYỂN NỔI TUYỂN HOÁ KHỬ NƯỚC NUNG THIÊU QUẶNG Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt TẬP V - CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT 1.1 Khái quát 1.2 Ý nghĩa công nghệ sản xuất quặng vê viên 1.3 Khái quát công nghệ sản xuất quặng vê viên 1.4 Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sản xuất quặng vê viên NGUYÊN NHIÊN LIỆU CHO CÔNG NGHỆ VÊ VIÊN QUẶNG SẮT 2.1 Yêu cầu chất lượng nguyên liệu, nhiên liệu 2.2 Quặng chứa sắt 2.3 Nguyên liệu chứa sắt lần 2.4 Chất kết dính quặng vê viên 2.5 Chất phụ gia 2.6 Nhiên liệu 2.7 Chuẩn bị nguyên liệu vê viên CÔNG ĐOẠN PHỐI LIỆU VÀ TRỘN ĐỀU 3.1 Phối liệu 3.2 Trộn CÔNG ĐOẠN TẠO VIÊN 4.1 Tương tác khí - nước và vật liệu 4.2 Cơ lý tạo viên quặng tinh 4.3 Quá trình thành viên vật liệu 4.4 Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tạo cầu 4.5 Yêu cầu kỹ thuật viên sống 4.6 Thiết bị tạo viên SẤY KHÔ VIÊN SỐNG 5.2 Cơ chế sấy khô viên sống 5.3 Hành vi viên sống quá trình sấy khô 5.4 Kiểm soát nhiệt độ viên sống nứt vỡ CÔNG ĐOẠN NUNG KẾT VIÊN SỐNG 6.1 Khái quát quá trình nung kết viên sống 6.2 Ôxy hoá quặng manhetit và khử s nung kết viên 6.3 Cơ lý cố kết vê viên 6.4 Loại hình cố kết quặng vê viên Trang 268/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 6.5 Cấu tạo quặng quặng vê viên và tổ chức tế vi 6.6 Yếu tố ảnh hưởng đến nung kết quặng vê viên 6.7 Sự giãn nở hoàn nguyên quặng vê viên 6.8 Nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng quặng viên THIẾT BỊ NUNG VIÊN SỐNG 7.1 Khái quát 7.2 Công nghệ nung quặng vê viên kiểu lò đứng 7.3 Công nghệ nung quặng vê viên kiểu băng tải 7.4 Công nghệ nung quặng vê viên kiểu ghi xích - lò quay PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG QUẶNG VÊ VIÊN 8.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng quặng vê viên 8.2 Tiêu chuẩn chất lượng quặng vê viên 8.3 Phương pháp kiểm tra tính vật lý quặng vê viên 8.4 Xác định tính luyện kim quặng vê viên LỌC BỤI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 10 ĐÓNG BÁNH QUẶNG SẮT 10.1 Yêu cầu chất lượng quặng đóng bánh 10.2 Phương pháp đóng bánh 10.3 Máy đóng bánh TẬP VI: CÔNG NGHỆ THIÊU KẾT QUẶNG SẮT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THIÊU KẾT 1.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu cho công nghệ thiêu kết 1.1.2 Công nghệ phối liệu thiêu kết 1.1.3 Công nghệ trộn tạo hạt, bố liệu và điểm hoả 1.1.4 Làm nguội và xử lý quặng thiêu kết thành phẩm 1.1.5 Sản phẩm thiêu kết và vấn đề cường hoá quá trình thiêu kết BIẾN ĐỔI HOÁ LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LỚP PHỐI LIỆU THIÊU KẾT TÍNH PHỐI LIỆU VÀ CÂN BẰNG NHIỆT QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ THIÊU KẾT TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG CÔNG ĐOẠN THIÊU KẾT Trang 269/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang VẬN HÀNH CÔNG NGHỆ THIÊU KẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ LÝ SỰ CỐ CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA THIÊU KẾT TẬP VII: THIẾT KẾ LÒ CAO LUYỆN GANG TÍNH PHỐI LIỆU LÒ CAO LUYỆN GANG TÍNH THÀNH PHẦN KHÍ LÒ CAO LUYỆN GANG CÂN BẰNG NHIỆT LÒ CAO LUYỆN GANG TÍNH TRẮC ĐỒ LÒ CAO LUYỆN GANG TÍNH THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ LÒ GIÓ NÓNG CAOPO TÍNH THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI THÔ KHÍ LÒ CAO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN KHÍ LÒ CAO TẬP VIII: THIẾT BỊ LÒ CAO LUYỆN GANG THIẾT BỊ BẢN THỂ LÒ CAO LUYỆN GANG 1.1 Móng lò 1.2 Kết cấu thép lò cao 1.3 Vật liệu thể xây lò cao 1.4 Thiết bị làm mát lò cao THIẾT BỊ HỆ THỐNG LÊN LIỆU CỦA LÒ CAO THIẾT BỊ TRƯỚC LÒ LÒ CAO THIẾT BỊ HỆ THỐNG CẤP GIÓ NÓNG VÀ LÒ GIÓ NÓNG HỆ THỐNG PHUN THAN VÀ CẤP GIÓ LIÊN HỢP CHO LÒ CAO HỆ THỐNG LỌC RỬA KHÍ THAN THIẾT BỊ MÁY ĐÚC GANG THIẾT BỊ CƠ KHÍ DÙNG CHUNG CHO LÒ CAO LUYỆN GANG THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ CỦA LÒ CAO LUYỆN GANG 10 BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRÊN MẶT BẰNG LIÊN HỢP LÒ CAO LUYỆN GANG TẬP IX: VẬN HÀNH LÒ CAO LUYỆN GANG TIÊU CHUẨN NGUYÊN NHIÊN LIỆU VÀ GANG LÒ CAO TÍNH TOÁN HIỆN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ LUYỆN GANG LÒ CAO ĐIỀU KHIỂN NẤU LUYỆN TRONG LÒ CAO 3.1 Phương pháp phán đoán tình trạng lò 270/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang 3.2 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang Dấu hiệu nguyên nhân và xử lý tình trạng lò thất thường DỰ PHÒNG VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ THIẾT BỊ KHAI LÒ CAO NGỪNG LÒ CAO CÁC PHƯƠNG PHÁP CƯỜNG HOÁ LÒ CAO TỔ CHỨC THAO TÁC Ở CÁC CÔNG ĐOẠN LÒ CAO THAO TÁC VÀ SỬ LÝ SỰ CỐ TRONG LÒ 10 THAO TÁC VÀ SỬ LÝ SỰ CỐ NGOÀI LÒ 11 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VẬN HÀNH LÒ CAO LUYỆN GANG 12 CHẤT LƯỢNG GANG TẬP X: ĐẦU TƯ XÂY DỰNG DỰ ÁN KHU LIÊN HỢP GANG THÉP CÔNG NGHỆ LUYỆN GANG LÒ CAO VÀ CÔNG NGHỆ PHI CỐC TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN LƯỢNG CÁC NHÀ MÁY BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHU LIÊN HỢP SẢN XUẤT GANG THÉP CUNG ỨNG NGUYÊN NHIÊN LIỆU CHO SẢN XUẤT GANG THÉP BỐ TRÍ CẤP ĐIỆN, ĐỘNG LỰC TRONG KHU LIÊN HỢP AN TOÀN VÀ MÔI TRƯỜNG TRONG KHU LIÊN HỢP GANG THÉP CÔNG TÁC QUẢN LÝ SẢN XUẤT KHU LIÊN HỢP GANG THÉP MỘT SỐ THUẬT NGỮ VỀ CÔNG NGHỆ LUYỆN GANG LÒ CAO 271/275 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt Trang 272/275 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TT A 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Tên tài liệu TÀI LIỆU TIẾNG NGA ΠPABИЛA БEЗOΠACHOCTИ B ДOMEHHOM ΠPOUЗBOДCTBE ( Nội quy an toàn ngành lò cao Luyện gang ) ЭKOHOMИKA ДOMENNOГO ПPOИЗBOДCTBA ( Tính kinh tế nấu luyện lò cao ) ABTOMATИЧECKOE YПPABЛEHИE ПPOЦECOCOM ( Tự động hoá quá trình nấu luyện lò cao ) ЧYГYH ДOMEHHOЙ ПЛABKИ KAK ЛИTEЙHЫ MATEPИAЛ ( Nấu luyện gang đúc lò cao ) KOMПЛEKCHAЯ ABTOMATИЗAЦИЯ ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Bộ phức hợp tự động hoá lò cao ) TEOPИЯ ДOMEHHOЙ ПЛABKИ ПOД ДABЛEHИEM ( Lý thuyết nấu luyện lò cao áp lực cao ) ABTOMATИЧECKOE YПPABЛEHИE ZAЗOДИHAMИПECKИM PEЖИMOM ДOMEHHЫX ПEЧИ ( Tự động điều khiển chế độ khí lò cao ) HEПOЛAДKИ XOДA ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Biến cố vận hành lò cao ) KOMБИHИPOBAHHOE ДYTЬE ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Thổi gió liên hợp cho lò cao ) ЭKCПЛYATAЦИЯ ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Vận hành lò cao luyện gang ) METOДЫ PACЧETA ДOMEHHOЙ ПЛABKИ ( Phương pháp tính toán nấu luyện lò cao ) PAЦИOHAЛЪHЫE ПPOГPAMMЫ И CПOCOЬЫ ЗAГPYЗKИ ДOMEHHЫX ПEЧEЙ ( Chương trình hợp lý hoá và phương pháp chất liệu lò cao ) OCHOBHЫE HOMOГPAMMЫ ДOMEHHOГO ПPOЦECCA ( Toán đồ quá trình luyện gang lò cao ) KPATKИЙ CПPABOЧHИK ДOMEHЩИKA ( Cẩm nang sơ lược cho thợ lò cao ) MAШИHЫ И AГPEГATЫ METAЛЛYPГИЧECKИX ЗABOДOB – TOM I : MAШИHЫ И AГPEГATЫ ДOMEHHЫX ЦEXOB ( Máy và thiết bị nhà máy luyện kim - Tập I : Máy và thiết bị phân xưởng lò cao ) ABTOMATИЗAЦИЯ ПPOЦEC COB ПEPEPAБOTKИ ДOMEHHЫX ШЛAKOB (Tự động hoá quá trình tạo xỉ lò cao) MAШИHИCT ЗAГPYЗKИ ДOMEHHOЙ ПEЧИ ( Máy chất liệu lò cao ) OБЩAЯ METAЛЛYPГИЯ ( Cơ sở luyện kim ) OXPAHA TPYДA B ДOMEHHOM ПPOИЗBOДCTBE (Công tác bảo hộ lao động sản xuất lò cao) OXЛAЖДEHИE ДOMEHHЫX ПEЧEЙ (Làm mát lò cao) COBEPШEHCTBOBAHИE И OПTИMИЗAЦИЯ ПPAMETPOB ДOMEHHOГO ПPOЦECCA (Hoàn thiện và thể thức hoá tham số lò cao) NXB, năm METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1979 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1969 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1962 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1982 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1972 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1974 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1975 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1961 Tác giả N.B.ГOHЧAPOB Н.Г ВЕСЕЛОВ А.А.ГИММЕЛЬФАРБ Г.Г ЕФИМЕНКО П.Д.KYPOЧKИH B.A.COPOKИH В.М ЩЕДРИН K.A.ШYMИЛOB A.M.ДOBГAЛЬ B.Л.MEЛЬHИЧYK K.И.YДOBEHKO E.H TИXOMИPOB M.Я OCTROYXOB Л Я ШПРБЕР Б.Н ЮРЬЕБ Л.В ЮРЬЕВА TEXHИKA, KИEB 1982 Г.И.ФEДOPEHKO TEXHИKA, KИEB 1985 Б.П ДОВГАЛЮК METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1981 Е.Ф ВЕГМАН METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1976 A.И.ЦEЛИKOB METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1970 Я.П.ГИHAИC METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1972 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1973 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1976 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1972 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1987 Ю.B.ФEДYЛOB A.M.MOPДYXOBИЧ B.Г.BOCKOБOЙHИKOB Ю.H.XECИH C.M.AHДOHЬEB И.Г ТОВАРОВКИЙ Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt B 26 ДOMEHHOE ПPOИЗBOДCTBO - CПPABOЧHИX B ДBYX TOMAX (Quá trình lò cao – sách tra cứu) KOHTPOЛЬ TEПЛOBOГO COCTOЯHИЯ ГOPHA ДOMEHHOЙ ПEЧИ (Kiểm tra tình trạng nhiệt nồi lò cao) ПOBЫШEHИE ЭФФEKTИBHOCTИ METAЛЛYГИЧECKOГO ПPOИЗBOДCTBA И COBEPШEHCTBOBAHИE ДOMEHHOГO OБOPYДOBAHИЯ (Nâng cao hiệu sản xuất và hoàn thiện thiết bị lò cao) ДOMEHHOE ПPOИЗBOДCTBO – CПPABOЧHИK TOM I (Quá trình lò cao - sổ tay tra cứu tập 1) TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Chuẩn bị nguyên nhiên liệu cho lò cao luyện gang 27 Tính phối liệu vào lò cao 28 29 31 Lý thuyết quá trình luyện gang lò cao Nguyên nhiên liệu lò cao luyện gang Luyện kim và kim loại học, tập I: Khai thác nguyên liệu – nhiên liệu và luyện kim Cơ sở thiết kế nhà máy luyện kim đen 32 Quá trình và thiết bị công nghệ luyện kim, tập 1,2,3,4 ĐHBK Hà nội - 1990 33 Lý thuyết quá trình luyện kim tập II– Hỏa luyện NXB Giáo dục 1997 34 Lý thuyết các quá trình luyện kim Thuỷ luyện 35 Luyện kim màu và quý 36 Nhiệt động học và động học ứng dụng 37 Quặng kim loại và các quá trình làm giàu 22 23 24 25 30 METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1989 Е.Ф ВЕГМАН TEXHИKA, KИEB 1968 C.Л.ЯPOШEBKИЙ Я.C.ГAЙBOPOHCKИЙ H.H.ПOПOB TEXHИKA, KИEB 1982 Б.В.ЩЕРБИЦКИЙ Ф.К ИВАНЧЕНКO В.Д ЖЕРНАЧУК В.М.КОЗУБ METAЛЛYГИЯ, MOCKBA 1963 И.П БАРДИНА ĐH BK Hà Nội, 1977 Công nghiệp , Hà nội 1961 ĐH BK Hà Nội, 1971 ĐH BK Hà Nội, 1971 NXB Khoa học 1960 ĐHBK Hà nội - 1968 Lý thuyết các quá trình luyện kim Hoả luyện Giáo dục; 1997 39 Cơ sở lý thuyết chung lò NXB KHKT 1976 41 42 273/275 Võ Viết Đồng M.A Páp lốp ( Văn Ngọc dịch ) Nguyễn Đức Trường Nguyễn Đức Trường Khoa Mỏ - luyện kim ĐH Bách Khoa HN dịch Trần Đoàn Hùng Nguyễn Kế Bính Nguyễn Đức Trường Bùi Văn Mưu Phùng Viết Ngư Phùng Viêt Ngư chủ biên Lê Xuân Khuông Giáo dục, 1997 Trương Ngọc Thận Đinh Phạm Thái Giáo dục, 1996 Lê Xuân Khuông Phạm Kim Đĩnh Khoa học & Kỹ Phạm Kim Đĩnh, thuật, 2006 Lê Xuân Khuông Bách Khoa; 2008 Trương Ngọc Thận 38 40 Trang Phùng Viết Ngư Bùi Văn Mưu Lê Xuân Khuông Trương Ngọc Thận M.A.GLINCOP Hoàng Kim Cơ Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim NXB Giáo dục 2000 Đỗ Ngân Thanh Dương Đức Hồng Luyện gang tập 1,2 NXB Giáo dục 1964 N.I.KRAXAPXEP Fathi Habashi Vấn đề ô nhiễm công nghiệp mỏ-luyện kim NXB Giáo dục 2005 Lê Xuân Khuông dịch C TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG TRUNG 43 中小高炉 (Kỹ thuật thao tác thực dụng lò cao vừa và nhỏ) 44 （中文 版 翻 成 越 文 版 ） ( Luyện gang ) 冶金工 凌 (NXB công nghiệp Lăng Thiệu Nghiệp luyện kim 1990 ) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh ) Tôn Tiến Sinh 1990 Sổ tay kỹ thuật luyện gang Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 45 高炉 ） ( Thiết bị luyện gang lò cao tập 1,2 ) 46 高炉 算 （Công nghệ và tính toán luyện gang lò cao） 47 高炉生 答 ( Hỏi đáp kiến thức sản xuất lò cao) 48 49 50 51 答 ( Hỏi đáp kiến thức kỹ sản xuất thiêu kết) 高炉 CBR智能控制技 (Kỹ thuật điều khiển thông minh CBR đốt lò cao, lò gió nóng) (Kỹ thuật luyện gang lò cao thực dụng) ( Kỹ thuật lắp đặt thiết bị công nghệ luyện gang ) 52 高炉 ( Kỹ thuật thao tác lò gió nóng lò cao) 53 高炉冶 (Kỹ thuật thao tác luyện kim lò cao) 54 (Kỹ thuật tự động hoá sản xuất luyện gang) 55 践 (Lý luận và thực tiễn thiết kế công nghệ luyện gang) 56 高炉 册 (Sổ tay kỹ thuật sản xuất luyện gang lò cao) 57 58 册 (Sổ tay thiết kế thiêu kết) (Sổ tay vật liệu luyện gang ) 59 炉外精 ( Sổ tay kỹ thuật thực dụng tinh luyện ngoài lò và xử lý trước gang lỏng) 60 高炉操作 (Thao tác lò cao) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh 2007 ) 冶金工 (NXB công nghiệp luyện kim 1990 ) 冶金工 版社 (NXB công nghiệp luyện kim 2003) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh 2005) 冶金-北京 (Luyện kim - Bắc kinh 2006) 冶金-北京(Luyện kim - Bắc kinh 2005) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2006) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2006) 冶金工 社 NXB công nghiệp luyện kim 2005 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2005) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2007) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2005) Trang 274/275 王宏启-王明海 Vương Hồng Khởi – Vương Minh Hải 成 Thành Lan Bá 王筱留 Vương Tiêu Lưu 薛俊虎 Tiết Tuấn Hổ Tôn Tiến Sinh 由文泉 Do Văn Tuyền 周建男 Chu Kiến Nam 胡先 Hồ Tiên Trương Điện Hữu 刘玠 Lưu Giới – 王筱留 Hạng Chung Dung – Vương Tiêu Lưu 周 Điển Chu Truyền 冶金工 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh Viện thiết kế luyện kim 2008) đen Trường Sa Dương 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh Gia Bân – Trương Lệ 2007) Khôn 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh Triệu Bái 2004) 北京-冶金(Luyện 傅燕 kim - Bắc kinh Bố Yến Lạc 2006) Sổ tay kỹ thuật luyện gang 61 62 63 D 64 65 66 67 68 69 70 Tập V – Công nghệ vê viên quặng sắt 高炉 (Thiết bị luyện gang lò cao) (Thiết bị luyện gang) (Tính toán luyện gang ) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2007) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2006) 北京-冶金(Luyện kim - Bắc kinh 2005) Trang 王宏启-王明海 Vương Hồng Khởi – Vương Minh Hải 王平 Vương Bình 那 Na Thục Dân TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH Sintering, desification-Grain growth & microstructure (Thiêu kết , Sự cô đặc, Sự phát triển hạt và Cấu trúc vi mô) Quá trình thiêu kết thay quặng limonit manhetit 2004 2011 275/275 Suk-Joong L Kang Mutombo Nyembwe