Исследование влияния физико-химических процессов при обжиге сидеритовой руды на тепловые показатели и расход топлива

Abstract

The process of roasting siderite ore in shaft furnace is accompanied by a complex set of physical and chemical processes associated with the decomposition of carbonates, oxides, oxidation, formation of new chemical compounds and others. To optimize the regime parameters of burning process in shaft furnace, determine the consumption of natural gas and calculate heat balance, firstly it is necessary to consider the heat, spent on the expansion of the carbonates. For this purpose, we calculated specific heat decomposition of carbonates using chemical thermodynamics ratios, considering the heat of formation of substances involved in the reaction and gravimetric studies. The influence of the material composition of the initial indicators of siderite ore roasting process is studied. It is established that when the furnace is operating on the ore of good quality the heat coming from oxidation reactions of iron and manganese oxides almost completely compensates for the heat flow from the decomposition of carbonates. In this case the heat from the combustion mainly spent to compensate the heat loss from the exhaust gases, the cooling air, the calcined product and to the environment. The total thermal effect of the decomposition reaction of oxidation of carbonates and oxides is detected, as well as the equivalent gas flow rate per ton of roasted ore. The results obtained in the work allow us to determine the optimum fuel consumption for siderite ore roasting in shaft furnace and to get calcined product with sufficiently high metallurgical properties. The recommendations to improve the technical and economic indicators of the firing process are given.

Процесс обжига сидеритовой руды в шахтных печах сопровождается сложным ком-плексом физико-химических процессов, связанных с разложением карбонатов, окислением оксидов, образованием новых химических соединений и другими. Для оптимизации режимных параметров процесса обжига в шахтных печах и составлении тепловых балансов, позволяющих обосновано определять расход природного газа, прежде всего необходимо учитывать теплоту, затраченную на разложение карбонатов. С этой целью был проведен расчет удельной теплоты разложения карбонатов с использованием соотношений химической термодинамики, учетом теплоты образования веществ, участвующих в реакции, и результатов гравиметрических исследований. Изучено влияние вещественного состава исходной сидеритовой руды на показатели процесса обжига. Установлено, что при работе печи на руде достаточно хорошего качества приход теплоты от реакций окисления оксидов железа и марганца практически полностью компенсирует расход теплоты на разложение карбонатов. В этом случае теплота от сгорания топлива тратится в основном на компенсацию тепловых потерь с уходящими газами, охлаждающим воздухом, обожженным продуктом и в окружающую среду. Определен общий тепловой эффект от реакций разложения карбонатов и окисления оксидов, а также эквивалентный расход газа на тонну обожженной руды. Полученные в работе результаты позволяют определить оптимальный расход топлива на обжиг сидеритовой руды в шахтных печах и получать обожженный продукт с достаточно высокими металлургическими свойствами. Даны рекомендации по повышению технико-экономических показателей процесса обжига.