ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ОБЖИГА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ

Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ОБЖИГА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ

Яковлев Е.А., Альжанов М.К., Максимов Е.В., Исабеков М.У.

Химико-металлургический институт Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан

Внесение тепла в псевдоожиженный слой плазмой описано в многочисленных работах в частности [1]. При этом плазменная струя может подаваться как в нижнюю, так и в верхнюю части кипящего слоя. Комбинация плазмы с кипящим слоем привлекательно в связи с их высокими коэффициентами теплообмена. Для проведения процессов окислительного и магнетизирующего обжига лисаковского гравитационно-магнитного концентрата с целью его обогащения наиболее перспективной установкой оказалась печь кипящего слоя. Однако из-за большого пылевыноса (свыше 20%) удельная производительность этих печей оставляет желать лучшего. Это связано с тем, что лисаковский концентрат очень мелок d_ср =0,35 мм и скорость витания составляет всего 0,9 м/с. Поэтому при обжиге следует придерживаться правила: вносить в слой концентрата максимальное количество тепла при минимальном расходе газа. При этом из-за спекания температура материала не должна превышать 900 ^оС (табл.1).

Nпп	Окисл-	Коэфф.	Темп.	Объем	Энталь	Уд.	Общ.	В т.ч.
	итель	расх.	Окисл.	прод.	прод	произ-	выд.	плазма
		окисл	К	сгор.	Сгор	води-	энерг.	МДж/
		a		м³/м³	МДж/	тель-	МДж/	м³ п.г.
				пр.газа	м³	ность	м³ п.г.
1	Воздух	1,8	293	18,0	2,0	1*	35,6	-
2	Воэдух	1,0	293	10,5	3,4	1,7	35,6	-
3	Воздух	1,0	3000	10,5	7,6	3,8	80	44,4
4	Кисл-д	1,0	293	3,0	11,9	6,0	35,6	-
5	Кисл-д	1,0	4400	3,0	26,7	13,4	80	44,4

*Примечание: За единицу удельной производительности брали 13 т/м² в сутки при пылевыносе 4% для лисаковского концентрата фракции 0-3 мм.

Таким образом, площадь опытно-промышленной установки для обжига концентрата производительностью 10т/час составит для случая 1 - 19 м² , для случая 3 - 5 м² , для случая 5 - 1,4 м² . Мощность плазмотронов для случая 5 составит 3500 кВт. Следует отметить, что потери тепла с отходящим газом в случае 5 будет в 13 раз меньше, чем в случае 1.

Лабораторные опыты по обжигу концентрата были проведены на установке, состоящей из рабочей камеры 1, решетки 2, термопар 3, пробоотборника 4, плазмотрона 5, камеры смешения 6, реактора 7 (рис.). Рабочая камера представляла собой кварцевую трубу диаметром 62 мм и высотой 150 мм, закрепленную в стальном основании и изолированную асботканью. Стальная решетка имела отверстия диаметром 1 мм. Площадь живого сечения - 5%. Для окислительного обжига использовался воздух, нагреваемый в электродуговом плазмотроне. Для восстановительного обжига использовались продукты конверсии пропан-бутана в воздухе, происходящей в реакторе.

Рис. Лабораторная установка псевдоожиженного слоя

Температура обжига изменялась от 600 до 1000 ^оС. Время - 60 мин. При окислительном обжиге в основном удалялась гидратная влага, содержание которой в исходном ЛГМК достигало 14%, (табл.2). Содержание железа в результате повышалось с 48,56% до 56,14%.

Кроме удаления гидратной влаги, при окислительном обжиге высвобождались зерна кварца вследствие разрушения оолитов и изменялись магнитные свойства концентрата. Поэтому последующая магнитная сепарация повышала содержание железа до 59,68%.

Для эффективного сочетания плазмы с кипящим слоем необходимо:

1. Забродcкий С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем. М.: Энергия. 1971. 328 с.

Температура, ^оС	600	700	800	900	1000
Сод.гидр.влаги,%	3,68	2,12	1,89	0,66	0
Fe_общ, %	54	55	55,1	55,8	56,3
FeO , %	0,52	0,52	0,52	0,52	0,52

Nп/п	t, ^оС	СО , %	Fe_общ , %	FeO, %	п.п.п., %
1	700	7,1	54,0	6,14	1,10
2	700	8,5	54,0	5,69	0,57
3	700	8,1	54,0	5,73	0,62