Топливная смесь для агломерирующего обжига
(1а (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3433964/22-02 (22) 04,05.82 (46) 30. 11,83. Бюл. и 44 (72) Г.Н.Бездежский, С.В.Жидовинова, Г.Ф,Стрижов, В.И.Деев, Д,Я.Ковалев, Г.П.Ермаков, В.Г.Блохин, В.К.Шульман, М.П.Чуриков, Е,П,Ермаков, Н.Е,Картамышев и В.С.Чиркова (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургической теплотехники, цветной металлургии и огнеупоров (53) 669.1:622.785(088.8) (56) 1. Кулибин В.А.Подготовка руд к плавке. М., Металлургиздат, 1959, с. 20-35.
2. Авторское свидетельство СССР
N 158897, кл, С 22 В 1/16, .1962.
3. Urseunu А. "Hetallurgia", XXl, 1969, N 1, с.3-6. (54)(57) ТОПЛИВНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ АГЛОМЕ"
РИРУЮЩЕГО ОБл(ИГА,:включающая коксовую мелочь и углеродсодержащую добавку, о тли ч а ющая с я тем, что, с целью повышения производительности агломерационной установки и снижения себестоимости агломерата, смесь в качестве углеродсодержащей добавки содержит отходы электродного производства - отработанную тепловую изоляцию печей граФитации, имеющую в своем составе карбид кремния и граФит, при следующем соотношении ингредиен" тов, мас.4:
Коксовая мелочь 25-95
Отработанная е тепловая изоляция печей граФитации
1057
Изобретение относится к термической подготовке сырья к металлургическому переделу и касается состава топливной смеси, вводимой в шихту агломерации при переработке окисленных руд и концентратов, и может найти применение при производстве черных и цветных металлов, в частности свинца и никеля.
Для успешного протекания процесса 10 агломерации окисленных материалов, т.е. для получения агломерата требуемого химического состава, большой пористости и достаточной прочности, ших-, та, помимо основного компонента - ру- 15 ды или концентрата, должна содержать определенное количество топлива. Час" тицы топлива обеспечивают достижение нужной для агломерации температуры.
В последнее время в качестве топ- 20 лива все более широко используют смеси, составленные на основе коксика (коксовой мелочи и содержащие различные углеродсодержащие добавки заменители коксика. Введение в 25 состав топливных смесей, применяемых при агломерации окисленных руд или концентратов, угдеродсодержащих добавок обусловлено, в первую очередь, дефицитом коксовой мелочи и достаточ- 3р но высокой ее стоимостью. Кроме того, некоторые добавки интенсифицируют процесс спекания или улучшают качество агломерата °
Известна топливная смесь, в кото° г
35 рои в качестве углеродсодержащеи додавки к коксику используют тощий уголь с содержанием 8В золы и 64 летучих веществ И
При содержании в смеси менее 60/ коксика и более 403 тощего угля верти;кальная скорость спекание снижается, Это объясняется тем, что уголь по сравнению с коксиком обладает flGBbllllt H ным удельным весом. Он попадает преР
45 имущественно в нижние слои шихты, В результате в нижних горизонтах резко возрастает количество центров горения, шихта здесь быстрее оплавляетая, затрудняется просос газов через слой.
8 конечном счете, производительность аглоустановки падает, несколько увеличивается выход возврата °
Известна также топливная смесь для агломерирующего обжига, включающая коксик (65-674 и торфяной кокс или полукокс (33-353), Торфяной кокс или полукокс, обладающие низким насыпным весом и достаточной прочностью, уве563 2 личивает взрыхленность шихты и ее газопроницаемость, чем ускоряют процесс спекания (71
Предельное содержание добавки (353); в топливной смеси связано с ухудшением качества получаемого агломерата: прочность агломерата при испытаниях его на сбрасывание и истирание падает, Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является топливная смесь, содержащая коксовую мелочь и углеродистую добавку в виде антрацита (3), при следующем содержании ингредиентов, мас. :
Коксовая мелочь 51,9-75,0
Антрацит 25,0-48,1
Введение в топливную смесь антрацита позволяет несколько улучшить качество агломерата. Так, при спеканйи железных руд содержание в агломерате фракции 5-10 мм увеличивается на 5-83 механическая прочность его при испытании на сбрасывание несколько повышается о
Однако, хотя выход годного агломерата возрастает, производительность агломерационной установки падает1 из-за того,, что увеличение выхода годного агломерата в значительной мере перекрывается снижением вертикальной скорости спекания (вертикагц ная скорость спекания снижается примерно на 103 ). Это обусловлено тем, что антрацит, в сравнении с ко ксо вой мело ч ью обладает гораздо меньшей пористостью, реакционной способностью и горючестью. За счет этого замена части коксовой мелочи антрацитом приводит к уменьшению газопроницаемости слоя шихты и нарушеwe теплообмена в слое при выгорании частиц топливной смеси. Установлено, что при агломерирующем обжиге железных руд с использованием в качестве топливной смеси коксовой мелочи и ,антрацита и при содержании последнего в смеси 253 удельная производительность установки падает с 30,5 до
24,7 т/м ч, т.е. почти на 204. Кроме того, стоимость указанной смеси достаточно высока, вследствие чего и себестоимость агломерата получается высокой.
Цель изобретения - повышение производительности агломерационной уств" новки и снижение себестоимости агломерата.. 1057563 4
Поставленная цель достигается тем, что в топливной смеси, содержащей коксовую мелочь и углеродсодержащую добавку, в качестве добавки испопьзованы отходы электродного производства, в.частности отработанную тепловую изоляцию печей графитации, имеющая в своем составе карбид кремния и графит, при следующем соотношении ингредиентов, масА:
Коксовая мелочь 25-95
Отработанная тепловая изоляция печей графитации 5-75
15
Отработанная тепловая изоляция печей графитации, являющаяся от одом электродного производства, представляет собой продукт высокотемпературной отработки шихтн, составленной из коксового орешка (мелочи), кварцевого песка и древесных опилок. Уровень температур в печи графитации (до 25003000 С, а также неравномерность их расйределения от центра печи к периферии предопределяют наличие в отработанной тепловой изоляции различных количеств графита (20-503 от общего содержания углерода) и карбида крем ния (до 40 ).
Добавка до 75 масА отработанной тепловой изоляции печей графитации в топливную смесь агломерирующего обжига, составленную на основе коксо35 вой мелочи, повышает производительность аглоустановки и выход годного агломерата. Интенсификация процесса происходит в результате развития в спекаемом слое более высоких температур, увеличения скоростей гетерогенного взаимодействия в присутствии карби да кремния и ускорения процессов перекристаллизации зерен рудных компо:нентов шихты. !
Карбид кремния, присутствующий в добавке, повышает скорость суммарного
Содержание, !.". !
Ингредиент
Углерод
Зола
80,1
1,4
13,1
Коксовая мелочь
26,91
72,62
0 5
Отработанная тепловая изоляция печей графитации процесса восстановления окиси железа шихты вследствие протекания реакции !
ЗГе ОЪ + S IC 6FeO + 5102+ СО
Кроме того, его частицы, являясь центрами кристаллизации, ускоряют .перекристаллизацйю зерен рудных компонентов. Это объясняется тем, что в горизонтальном слое, где идет процесс образования жидкой фазы и кристаллизация агломерата, возникают соединения с кристаллической решеткой, близкой по строению к тетраэдрической решетке карбиДа кремния: основным продуктом взаимодействия окислов, входящих в состав подвергаемой спеканию руды, является метасиликат 0,17ИрС 10 х х 0,83FeSiOg, кристаллическая решетка которого представляет собой тетраэдры, сочлененные в цепи, и когерентна по отношению к решетке карбида кремния.
Вместе с тем, присутствие в жидкой фазе большого количества мельчайших частиц карбида кремния способствует образованию достаточно мелкозернистой структуры агломерата, а это обеспечивает необходимую его прочность.
Содержащиеся в отработанной теплоизоляционной шихте частицы графита способствуют более полному выгоранию топливной смеси, вследствие чего, а также по причине пониженной реакционной способности графита, в спекаемом слое . развиваются температуры на 20-30 C о выше, чем при спекании с коксовои мелочью.
Отмеченныв особенности фазового состава отходов электродного производства позволяют улучшить техникоэкономические показатели процесса агломерации окисленных материалов.
Пример 1. В лабораторной аглочаше с площадью решетки 0,07 м проводят опыты по спеканию окислен" ной никелевой руды с использованием топливной смеси, содержащей различные количества коксовой мелочи и отходов электродного производства. Состав компонентов топливной смеси приведен в табл,1.
Таблица!
1057563
Во всех опытах поддерживают постоянную влажность (2h-25Ú) и высоту слоя (230"250 мм) шихты, В ходе опытов фиксируют разрежение в-газоотводящей трубе, температуру отходящих газов и динамический напор. Готовый агломерат испытывают на механическую прочность (сбрасывание с высоты 5 м и истирание), На каждом составе топливной смеси проведено три спекания, по которым рассчитаны средние показатели.
Результаты испытаний сведены в
5 табл.2 (опыты 6- 11), где они сопоставлены с показателями процесса агломерации при спекании никелевой руды с коксовой мелочью (опыт 1) и железной руды с коксовой мелочью и антрацитом (опыты 2-5) йо прототипу.
7 3057563
„!
tI 1
K I
ZI!.0 (и о х
JI с ф а о
tX
«!
СЪ е м
Ch
О
1 +
Ф ф д Р
z z
Э I
z o! м
»
C=t о
СЧ И
Ю Ф в л
+ + м О
Ю Ф
О м
+ 1 с!
I (b ..! ,1
Ф 1
I 1 (- 1
I !
I
1
1
I !
1
I
1 (L
t(I
Ф с
Э
Р с
tg
z (а
1
1
I
1 !
Е СЧ
CO Ф
an aA
° Ь Ю о о
СЧ ъО
an
Ф о сО
М) О
aA aA
Ю с. о е у
X. t(I (:zX
Э X N в о в о
Ю о с
1 1
»
Э дФ
z Z ф о
Э
X п С0
СЧ
Д C=
Ф » сО л
+ сф OO
1 1
I 1 1
К
Х
Щ
М
Э
C о
lv о а о о л в м ct
Ф Ф
ОС О1
tSI
О
Ю
° л о
Ю Ю
Е Ct
СЧ сО
М1
СО
1 !
Ф
X и
S г ф о4Р
Z Z ф (»
* о
1
I !
1 1
Г (Е СЧ
Ю
1 1
СЧ
° Ю
СЧ
+ +
OJ СЧ
CV CIl
I (+
1 1
1 С!
1 Ф
1 С(о
1 X! З
СЧ
Ю о о
2l З
О Iv x
Ф X э
0а
- !
1 1 о
% О л
СО О
Ю м ! л
tg бt(I
CL
Э
lo д Р
СЧ 4О
° с Ю
an л
1 1 (,С\
ОО
1 м
Ю
+ фф м
Ю Ю о
+ сч аА
» O
СЧ
I +
1 1 al oNG
1 Э Х
1 X Z Z
1 «I ф (1
t(I а
S (о
1, 1 I х
t(I I
О.. !
4В 1
tX I о
X 1
2(1 и I
,Ф » 1
e X I
I- X 1
t(I I аaA !
2+ I
О 1
1- Z
Ю =Г 1! 1 I
1 I
JI (» о о х
У о а с
Э
v
М
t(I
Э т
I, д Р о
t(I
Ф
z и
>Х
О
X с
О
t(!
l о о
1Ы О! в о
Ю Ф
cv л л о
» с
I 1
I 1
I S Ф
t z
1 ф ХО+
ct з е
Ю Ю . an O л л
Э
z
Ф л
° В
В л
° ° ,Э
tp т
Ю
X (S
1 I
1 1
1 I ЭдФ 1 ф z
1 X Z Z 1
«) e
1 X Z 1
2l
tII
CL (о о
CL
Ю л
CV
Cl .
СЧ
+ о
СЧ аА Ф
9 Ф ф «h
+ +
СЧ
° аА
СЧ СЧ
Ф A
1 1 + аА
СЧ
+ о
-т=
Z t(I с * .. ф S
1 йЗ
X
tg и аА
an л
СЧ -3
Ф ° i
1. an л л
Ю О Ф л
- (» м
1 1
I
I
1 1
Z Il
Щ (- о
l0 X
CI
C) о
С3
МЪ л
C) аА о
an
СЧ аА О
Ю м в
1 I
1 I
CL
1» о
l»
=т
tg
CL
Iz
ct л м
Ю
М\
СЧ М
Щ °
° ь Ю
Ч;) 60 м
1 1 (К
1 Ю
1 Ф о о
T м ъО
Ю а а
Щ о
Ф о бС\ о
Ф (СЪ
СЧ в а
Ю Ю
О а
О\ ОЪ о
C4 Ch
° Ю м
Щ Ц\
С!
A аА л о
»
l»
3 М . о с
СЧ М W Е СО W В В!
1
I
1
1
1
1
1.
I !
1
1 !
1
I
1
I
1
I
1
E
1
1 б
I !
1
1
I
I
1
I
1
1
I
I
I
1
I
I
1
1
1 б
1
1 !
1 !
1
1
1 !
1 !
I
1
I
1
1
1
I
9 10575
Как видно из табл.2, наилучшие результаты получены в опытах 8, 9 и 10 при содержании отходов в топливной смеси 25, 50 и 753 соответственно, при этом удельная производительность возрастает на 5,2; 7,5; 4,3 отн.4 по сравнению с опытом 1.
Пример 2. Топливная смесь, приготовленная из коксовой мелочи и отработанной тепловой изоляции пвчей. 1р графитации (отходы электродного проиэводства1 используют при агломерации окисленной никелевой руды в цехе спекания шихты Ю 1 комбината "Южуралникель". Долю отработанной тепловой иэо- 15 ляции в агломерационном топливе в период проведения опытных спеканий меняли в незначительных пределах от 20 до 253. Среднее содержание отходов
10
Таблица 3
Топливо
Показатель
Коксовая мелочь (100i}
Коксовая мелочь (75-80 ) и отходы (20-25 о) 1,09. Расход топлива в пересчете на сухую массу, I от массы руды
11,2
11 3
149
144
107
82,5
86,4
78,6
77,8 после истирания
50 Зкономическии эффект от испольэов а ни я предла гае мой1 топли в ной смеси составляет 0,5-.0,6 руб. на тонну агломерата. е
Тираж 627 Подписное
Заказ 9526/32
ВНИИПИ
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Производительность по шихте, т/M2 ч
Расход природного газа на зажигание, нм /ч
Температура отходящих газов,ОС
Мех ани чес кая прочност ь а гломерата (выход фракции+5 мм),/ после сбрасывания
Таким образом, включение в топливную смесь углеродсодержащей добавки в виде отработанной тепловой изоляции печей графитации позволяет не только снизить себестоимость агломерата путем вовлечения в переработку отходов электродного производства, но и пов топливной смеси составляет
23,3 мас.3. Перерабатывают 1500 т отходов или более 6000 т топливной смеси прецлагаемого состава.
Полученные результаты, характеризующие основные параметры работы агломашины и качество агломерата, приведены в табл.3. Как видно иэ табл,3 механическая прочность агломерата, оцениваемая по выходу фракции более
5 мм после испытаний агломерата на сбрасывание, возрастает с 82,5Z при работе на коксовой мелочи до 86,4< при использовании топливной смеси, содержащей 20-25 отработанной тепловой изоляции печей графитации. При этом производительность аглоустановки возросла на 2,2 . высить производительность аглоустановки,
