Способ получения окатышей

Способ получения окатышей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей.

Известен способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты на тарель окомкователя, содержащего горизонтальный и вертикальный диаметр, окомкование шихты с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей, разделенных осью, сушку окатышей на обжиговой машине, включающую нижнюю подачу горновых газов через слой с последующим реверсом (см. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. М.: Металлургия, 1984, с.246-252). К недостаткам способа относится невозможность получения прочных окатышей с пониженной влажностью и нагретым напыленным слоем в рабочем пространстве окомкователя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты на тарель окомкователя, окомкование шихты образованием нисходящего и восходящего слоя окатышей, разделенных осью, обработку окатышей напылением влажной шихты, вводимой в поток сжатого газа с формированием газовлагошихтовой струи, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, сушку окатышей на обжиговой машине, включающую нижнюю подачу горновых газов через слой с последующим реверсом (патент №2225888, Россия, С 22 В 1/24, Б.И. №48, 2004 г).

Недостатком известного способа является трудность получения прочных окатышей с пониженной влажностью и горячим напыленным слоем, расположенным в глубине окатыша. Технология получения окатышей в известном способе не позволяет одновременно с окомкованием шихты нагреть шихтовый слой, осуществить влагоудаление и упрочнение всего окатыша, поскольку напыление осуществляется струей с температурой менее 30°С. Реализация предлагаемых технологических операций: напыление шихты, ее нагрев, влагоудаление и упрочнение окатышей в рабочем пространстве окомкователя позволяет повысить технико-экономические показатели способа производства окатышей. При последующей термической обработке прочных окатышей с пониженной влажностью, полученных на окомхователе, повышается производительность способа, сокращается длительность сушки и расход топлива на обжиговой конвейерной машине.

Задача изобретения - получение окатышей с пониженной влажностью, повышение их прочности и температуры непосредственно в рабочем пространстве окомкователя.

Указанная задача изобретения решается в способе получения окатышей, включающем подачу влажной шихты на тарель окомкователя, окомкование шихты с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей, разделенных осью, обработку окатышей напылением влажной шихты, вводимой в поток сжатого газа с формированием газовлагошихтовой струи, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, сушку окатышей, включающую нижнюю подачу горновых газов через слой с последующим реверсом, обработку окатышей напылением осуществляют вдоль горизонтального диметра тарели, причем концентрацию шихты в струе, ориентированной на пересечение горизонтального диаметра тарели и оси, формируют в пределах 2,5-10,5 кг/(м²·с), а при повышении скорости движения окатышей на тарели на каждые 0,4 м/с концентрацию шихты увеличивают на 0,5-1,5 кг/(м²·с), причем температуру сжатого газа поддерживают равной 30-350°С.

Сущность изобретения заключается в следующем. Экспериментально установлено, что процесс напыления и характеристики напыленных окатышей: равномерность напыленного слоя, его плотность, прочность, влажность и температура зависят от скорости движения окатышей. В рабочем пространстве окомкователя скорость движения окатышей в наибольшей степени меняется в направлении горизонтального диаметра тарели. Поэтому при напылении окатышей шихтой вдоль горизонтального диаметра можно получить максимальные значения прочности, температуры напыленного слоя и наибольшую степень влагоудаления. Это достигается обработкой окатышей шихтой в направлении горизонтального диаметра тарели струей с максимальной концентрацией шихты и температурой. Установлено, что окатыши, движущиеся с более высокой скоростью, способны принимать на свою поверхность наибольшее количество шихты. При этом формируется равномерное и прочное покрытие, шихта которого не перегревается. Поэтому в зоне с минимальной скоростью окатышей, которая находится на пересечении горизонтального диаметра тарели и оси, расположенной между нисходящим и восходящим слоями окатышей, расход шихты и ее концентрация в струе должны быть минимальными: 2,5-10,5 кг/(м²·с). Скорость окатышей в нисходящем слое зависит от диаметра окатышей и частоты вращения тарели. Ее величина может достигать значений 0,5-3,5 м/с. В восходящем слое окатышей скорости гранул составляют 0,2-1,5 м/с. Поэтому, чтобы обеспечить равномерное напыление шихты на окатыши, сформировать прочное покрытие с пониженной влажностью, необходимо дополнительно при повышении скорости окатышей на каждые 0,4 м/с в восходящем и нисходящем слоях увеличивать концентрацию шихты в струе в пределах 0,5-1,5 кг/(м²·с).

В направлении оси, расположенной между нисходящим и восходящим слоями, скорости окатышей минимальные и близки к нулю, т.к. в этой зоне происходит изменение направления движения окатышей с восходящего направления на нисходящее, пролегающее через нулевую отметку. Поэтому напыление шихты с повышенной концентрацией материала в струе в этом направлении не позволяет получить окатыши с пониженной влажностью.

Наилучшие показатели способа получения окатышей достигнуты напылением вдоль горизонтального диаметра окомкователя с учетом скорости окатышей. Это обеспечивает максимальную равномерность напыленного слоя на окатышах, оптимальную массу (0,5-3,5 г/окатыш) и размеры (толщина 2-3 мм/окатыш) покрытия. Формируется максимальное (на 30-50%) влагоудаление из покрытия, температура напыленного слоя повышается до 20-40°С.

Экспериментально установлено, что напыление шихты нагретыми до температуры 30-350°С сжатыми газами более эффективно, чем газами с низкой температурой. Это позволяет обеспечить более высокую степень упрочнения покрытия и всего окатыша в целом, т.к. наряду с динамическим упрочнением окатышей струей обеспечивается рост прочности за счет сушки и образования прочной ячеистой структуры, формируемой кристаллизирующейся связкой (бентонитом). Этот механизм упрочнения в известных технологиях протекает в неподвижном слое окатышей на колосниковой решетке. Причем в известных способах получения окатышей существует опасность переувлажнения, растрескивания и трещинообразования окатышей, что влечет снижение их прочности и производительности способа. В предлагаемом решении упрочнение за счет сушки напыленного покрытия и сопутствующая ему усадка шихты частично переносится в рабочее пространство окомкователя. Причем такие негативные проявления, как трещинообразование, деформации, сколы окатышей на тарели, исключаются полностью, т.к. в процессе напыления они "залечиваются" и заполняются шихтой. На колосниковой решетке для частично подсушенных окатышей существенно снижается риск переувлажнения, трещинообразования. Уменьшается величина усадки. Окатыши поступают на сушку с более высокой температурой, что ускоряет тепломассообменные процессы в слое материалов.

Окатыши, поступившие на колосниковую решетку обжиговой машины, можно сушить с более высокой интенсивностью. В результате в 1,15 раза снижается длительность сушки и повышается производительность способа получения окатышей на 2,2-14,6%. Из-за пониженной влажности окатышей и более высокой температуры (на 10-30°С) снижается на 3,8-8,2% расход топлива при термообработке. Экономия топлива достигается тем, что сжатый газ нагревается до оптимальной температуры 30-350°С теплом отходящих продуктов горения топлива и полезно утилизирует это тепло. Если температура сжатого газа будет более 350°С, то происходит перегрев поверхности окатышей и напыляемая масса будет незначительной (менее 0,1-0,3 г на каждый окатыш), в этом случае снижается производительность способа. Если температура сжатого газа будет менее 30°С, то влагоудаление при напылении незначительное и показатели процесса остаются на уровне прототипа. Концентрация шихты в струе на пересечении горизонтального диаметра тарели и оси, обеспечивающая задачу изобретения, составляет 2,5-10,5 кг/(м²·с). Если она будет менее 2,5 кг/(м²·с), то для эффективного напыления материалов на окатыши не будет хватать шихты, производительность способа снижается. Если концентрация шихты будет более 10,5 кг/(м²·с), то ухудшаются условия влагоудаления из массивного покрытия. Влажность окатышей близка влажности окатышей, полученных по способу прототипу. По этим причинам увеличение скорости окатышей на каждые 0,4 м/с требует повышения концентрации шихты на 0,5-1,5 кг/(м²·с).

Таким образом, за счет отличительных от прототипа признаков заявленный способ приобретает новые свойства: более высокая степень упрочнения окатышей, обусловленная динамическим воздействием нагретой газовлагошихтовой струи, формированием прочной ячеистой структуры при сушке покрытия и протеканием равномерной силовой и термической усадки; более высокая степень влагоудаления из покрытия, обусловленная высокими относительными скоростями движения горячего сжатого газа на поверхности окатышей; более высокая температура окатышей, полученных напылением горячими струями; повышение производительности способа и сокращения расхода топлива на теплотехническом агрегате.

Способ получения окатышей реализуется на основе технической схемы, изображенной на фигурах 1 и 2. На фигуре 1 изображена схема обработки окатышей на основе одиночного струйного аппарата, на фигуре 2 изображена обработка окатышей несколькими струйными аппаратами, расположенными вдоль горизонтального диаметра тарели. Тарельчатый окомкователь 1, содержащий горизонтальный диаметр 2 и вертикальный диаметр 3 тарели, формирует из влажной шихты 4 нисходящий слой окатышей 5 и восходящий слой окатышей 6. Нисходящий слой и восходящий слой окатышей разделены вертикальной осью 7. Обработку окатышей осуществляют напылением влажной шихты, водимой в поток нагретого до температуры 30-350°С сжатого газа 8. Газовлагошихтовая струя 9 формируется струйным аппаратом 10. Для создания определенного расхода и необходимой концентрации шихты в струе на входе в струйный аппарат установлен поворотный шибер 11. Кондиционные окатыши 12 перемещаются транспортерной лентой и укладываются слоем 13 на колосниковую решетку 14. На решетке обжиговой машины осуществляют окончательную сушку окатышей на первой ступени 15 с нижней подачей горновых газов и на второй ступени 16 с помощью реверсивной подачи теплоносителя. На фигуре 2 показаны проекции 17 струй, ориентированных на нисходящий слой 5 и восходящий слой 6 окатышей при многоструйной обработке окатышей в направлении горизонтального диаметра тарели.

Пример. Отработку способа получения окатышей вели на тарельчатом окомкователе диаметром 0,62 м, установленном под углом в 45 град к горизонту и вращающемся со скоростью 12 об/мин. Окомковывали шихту Тейского железорудного концентрата влажностью 8,45%. Массовый расход шихты, подаваемой дисковым питателем, определяли по времени заполнения мерного бачка. Сжатый воздух для напыления шихты и формирования газовлагошихтовой струи использовали от лабораторного компрессора. Расход воздуха измеряли ротаметром РМ-63Г, давление определяли дифференциальным микроманометром, температуру контролировали хромель-копелевой термопарой. Воздух нагревали электропечью СУОЛ с регулируемой тепловой мощностью от 0,5 до 2,5 кВт. После окомкования окатыши загружали в установку типа "аглочаша" и осуществляли полную сушку. Во время сушки отбирали пробы на влажность и прочность, после чего рассчитывали длительность сушки, производительность способа и расход топлива. Результаты опытов представлены в таблице.

Таблица
№	Температура воздуха	Скорость движения окатышей, м/с	Концентрация шихты в струе, кг/(м2·с)	Влажность напыленных окатышей, %	Производительность способа, %(отн)	Расход топлива, %(отн)
1	30	0	2,5	8,14	102,2	96,2
2	30	0,4	3,0	8,11	102,8	96,0
3	30	0,8	3,5	8,08	103,4	95,8
4	30	1,2	4,0	8,06	104,0	95,6
5	30	1,6	4,5	8,04	104,6	95,4
6	30	2,0	5,0	8,02	105,2	95,2
7	350	0	10,5	6,22	109,8	93,2
8	350	0,4	12,0	6,16	110,8	93,0
9	350	0,8	13,5	6,10	111,6	92,1
10	350	1,2	15,0	6,06	112,5	92,2
11	350	1,6	16,5	6,01	113,5	92,0
12	350	2,0	18,0	5,95	114,6	91,8
	Данные прототипа
13	20	0-2,0		8,45	100%	100%

Как видно из таблицы, повышение производительности способа получения окатышей в пределах 2,2-14,6% и снижение расхода топлива на 3,8-8,2% достигнуто за счет обработки окатышей напылением газовлагошихтовой струей с температурой газа 30-350°С и концентрацией шихты в струе в пределах 2,5-10,5 кг/(м²·с) с учетом ее повышения на 0,5-1,5 кг/(м²·с) при увеличении скорости движения окатышей на каждые 0,4 м/с.

Способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты на тарель окомкователя, окомкование шихты с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей, разделенных осью, обработку окатышей напылением влажной шихты, вводимой в поток сжатого газа с формированием газовлагошихтовой струи, укладку окатышей слоем на колосниковую решетку обжиговой машины, сушку окатышей, включающую нижнюю подачу горновых газов через слой с последующим реверсом, отличающийся тем, что обработку окатышей напылением осуществляют вдоль горизонтального диаметра тарели, формируя концентрацию шихты в струе, ориентированной на пересечение горизонтального диаметра тарели и упомянутой оси, в пределах 2,5-10,5 кг/(м²·с) с ее увеличением на 0,5-1,5 кг/(м²·с) при повышении скорости движения окатышей на тарели на каждые 0,4 м/с, причем температуру сжатого газа поддерживают равной 30-350°С.