Способ обработки железнх руд в печах со ступенчато- взвешенным слоем

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗШХ РУД В ПЕЧАХ СО СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕПЕННЫМ СЛОЕМ, включающий подачу дисперсной руды в систему последовательных газовоздушных потоков, сушку, подогрев, предварительное восстановление, довосстановление с подачей твердого топлива, улавливание железорудной топливосодержащей пыли, смешивание . с твердым топливом, последующий нагрев и вьдержку смеси перед подачейв камеру довосстановления и охлаждение готовой продукции, отличающийся тем, что, с целью повьпиения производительности установки и улучшения качества готовой продукции, нагрев и вьщержку смеси осуществляют сначала в псевдоожиженном а затем в наклонно стекающем слоях при 1020-1070 С в течение 0,3-1,2и 0,8-2,5 мин соответственно, при этом сл крупность и содержание летучих в твердом топливе поддерживают равными 0,2-4,0 мм и 12-27%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ Ой ЛИЛИН

РЕСППУБЛИН

09) (Н) 4 (51) С 21 В 13/1О

ОПИСАНИК ИЗОБРКТКНи "Н АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3644832/22-02 (22) 08.08.83 (46) 23.01.85. Бюл. 9 3 (72} Р.Ф.Кузнецов, В.Я.Клейнгольд, В.А. Тверитин, В.А. Халда, В.А. Найденов, Э.П.Иовик и А.А.Кутузов (») Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (53) 622.784(088.8) (56) 1. Та денко П.А. Подготовка труднообогатимых железных руд. N.

"Недра", 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 761570, кл. С 21 В 13/10, !980. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗНЫХ

РУД В ПЕЧАХ СО СТУПЕНЧАТО-ВЗВЕШЕННЫМ

СЛОЕМ, включающий подачу дисперсной руды в систему последовательных газовоздушных потоков, сушку, подогрев, предварительное восстановление, довосстановление с подачей твердого топлива, улавливание железорудной топливосодержащей пыли, смешивание с твердым топливом, последующий нагрев и выдержку смеси перед подачей. в камеру довосстановления и охлаждение готовой продукции, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности установки и улучшения качества готовой продукции, нагрев и выдержку смеси осуществляют сначала в псевдоожиженном> а затем в наклонно стекающем слоях при

1020-1070 С в течение 0,3-1,2 и

З

0,8-2,5 мин соответственно, при этом крупность и содержание летучих в твердом топливе поддерживают равными

0,2-4,0 мм и 12-27Х

1 11357

Изобретение относится к пронзвод= . ству железорудного концентрата в черной металлургии, а именно к обжигмагнитному обогащению полиднсперсных железных руд, 5, Известны способы подготовки шихты для камеры довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя, включающие подачу частично восстановленной руды в смеси с термообработанным углем 10 на зеркало шихты Я .

Недостатками этих способов являются невозможность использования активного газового восстановителя (в том числе водорода) в достаточном 15 количестве содержащегося в летучих твердого топлива для восстановления окислов железа. Действительно, при нагреве угля во взвешенном слое и его пребывании свыше 5 0 мин при 20

700-1050 С происходит полное выделение и сгорание летучих в слабоокислительной среде, характерной для ступенчато-взвешенного слоя. В камеру довосстановления попадают части- 25 цы угля, уже не содержащие активного газового восстановителя. В результате снижается интенсивность восстановления окислов железа и уменьшается удельная производительность всего Зб обжигового оборудования. К недостаткам также относятся невозможность интенсификации. процесса восстановления в плотном слое посредством, например, изменения количества и вида восстановителя; развитие процесса восстановления практически только в местах соприкосновения частиц твердого восстановителя с частицами руды.

При этом восстановление железной ру- 40 ды протекает неравномерно и, как следствие, либо ухудшается качество готовой продукции, либо снижается . удельная производительность агрегата.

Отмеченные недостатки можно устранить при подаче на зеркало шихты камеры довосстановления дополнительных материалов регулируемого состава °

Наиболее. близким.; к предлагаемому по технической сущности и достигаемо-50 му. результату является способ обработки железных руд в печах со ступенчато-взвешенным слоем, включающий подачу, дисперсной руды в систему последовательных гаэовоздушнык пото- 55 ков, сушку, подогрев, предварительное восстановление, довосстановление с подачей твердого топлива, улавли64 2 вание железорудной топливосодержащей пыли, смешивание с твердым топливом, последующий нагрев смеси перед подачей в камеру довосстановления и охлаждение готовой продукции (2) .

Недостатками известного способа являются подача в камеру довосстановления обедненного твердого восстановителя (лишенного летучих), что значительно понижает удельную производительность процесса; невозможность интенсификации процесса восстановления в плотном слое изменением количества и вида восстановителя; протекание процесса восстановления только в местах контакта частиц руды и восстановителя, что приводит к снижению удельной производительности процесса и ухудшению качества готовой продукции.

Цель изобретения — повышение производительности установки и улучшение качества готовой продукции путем включения в шихту активного газового восстановителя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки железных руд в печах со ступенчато-взвешенным слоем, включающем подачу дисперсной руды в систему последовательных газовоздушных потоков, сушку, подогрев, предварительное восстановление, довосетановление с подачей твердого топлива, улавливание, железорудной топливосодержащей пыли, смешивание с твердым топливом, последующий нагрев и выдержку смеси перед подачей в камеру довосстановления и охлаждение готовой продукции, нагрев и выдержку смеси осуществляют сначала в псевдоожиженном, а затем в наклонно стекающем слоях при 1020-1070 С в течение 0,3-1,2 и 0,8-2,5 мин соответственно, при этом крупность и содержание летучих в твердом топливе поддерживают равными 0,2-4,0 мм и

12-27Х.

В настоящее время камера довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя работает практически в неуправляемом режиме. Процессы, протекающие в ней, полностью зависят от предыдущей стадии термообработки материала и поэтому носят во многом случайный характер. Оборудование печи ступенчато-взвешенного слоя камерой подогрева уловленной (в циклонах) пыли и возвращение ее обратно в процесс на

1135 зеркало шихты камеры довосстановления делает возможным разработку методов интенсификации процесса восстановле: ния в плотном слое путем изменения количества и вида включаемого в шихту твердого восстановителя. В предлагаемом решении дан метод подготовки оптимального состава шихты для камеры довосстановления печи ступенчато-взвешенного слоя. !О

Установка со ступенчато-взвешенным слоем состоит иэ печи предварительной обработки шихты во взвешенном слое, камеры довосстановления руды в плотном слое и системы возврата уловленной пыли обратно в процесс. Загружаемая в агрегат сырая шихта (руда, уголь) через загрузочный лоток поступает в рабочую камеру печи ступенчато-взвешенного слоя, в которой иэ щ нее удаляется внешняя и гидратная влага, осуществляется разогрев до требуемых по технологии температур и происходит ее предварительное восстановление. При этом шихта в рабо- д чей камере передается со ступени на ступень.во взвешенном состоянии по направлению к камере довосстановления под воздействием высокоскоростных, подаваемых через фурмы газовоздушных потоков. Эти потоки после затухания скорости перемещаются под сводом печи.в сторону камеры довосстановления, опускаются над зеркалом шихты вниз и двигаются в нижней час35 ти печи по направлению к месту отвода дымовых газов в районе первого ряда транспортирующих фурм.

Поступившая в камеру довосстановления шихта под воздействием содержа-40 щегося в ней твердого термообработанного угля восстанавливается и разгружается из печи.

Отходящий из печи гаэ подвергают сначала сухой, затем мокрой очистке 45 и сбрасывают в дымовой боров. Уловленную при сухой очистке железорудную,топливосодержащую пыль, лишенную внешней и гидратной влаги и прошедшую первые стадии восстановления, 50 направляют в подогреватель вихревого типа, подогревают до 950-1050 С и на уровне зеркала шихты направляют в камеру довосстановления.

Интенсификацию. работы камеры до- у восстановления осуществляют. следующим образом. В железорудную топливосодержащую пыль крупностью 0,01764 4

0,15 мм дополнительно включают твердое топливо. В уловленной железорудной топливосодержащей пыли содержание твердого топлива (по углероду) находится в пределах 0,7-1,4 абс.X.

Количество дополнительно включаемого твердого топлива устанавливают равным 1,0-4,0 абс.X При меньшем количестве дополнительного топлива (41,0X) плотный слой не обеспечивается требуемым количеством активного газового восстановителя и процесс в камере довосстановления,по-прежнему остается неуправляемым и недостаточно интенсивным. При большем количестве дополнительного. топлива (4,0X) его содержание в шихте устанавливается избыточным и значительная часть топлива теряется с готовой продукцией.

Крупность рециркулируемой железорудной топливосодержащей пыли поддерживают в пределах 0,01-0,15 мм. Нижний предел крупности пыли (0,01 мм) ограничен воэможностями агрегатов для загрубленной сухой очистки газа.

Пыль крупностьюТ0,15 мм из печи ступенчато-взвешенного ° слоя как правило не выносится.

Топливо, дополнительно включаемое в уловленную пыль, должно содержать летучих 12-27Х и иметь крупность

0,2-3,0 мм. При содержании летучих менее 12Х не обеспечивается подача в плотный слой требуемого количества активного газового восстановителя и интенсивность процесса восстанов" ления сохраняется практически на прежнем уровне. Верхний предел содержания летучих. в угле (27X) ограничен используемыми в металлургии видами твердого топлива. Нижний предел крупности твердого топлива (0,2 мм) ограничен условиями его предварительного подогрева в вихревом слое до 950-1070 С (более мелкие

0 частицы. полностью сгорают и безвозвратно теряются для процесса). При большей крупности частиц твердого топлива ()4,0 мм) его углерод не успевает полностью использоваться в камере довосстановления и теряется с готовой продукцией, что увеличива" ет расход топлгза на процесс.

Твердое топливо дополнительно включают в уловленную пыль перед ее подогревом в завихрителе-подогревателе циклонного типа, оборудованном

Э 1135 выносными топочными камерами, В этот подогреватель пыль подают сверху, закручивают потоком теплоносителя (по касательной подаваемого из топочных камеР), подогревают в псевдоожиженном и наклонно-стекающем слоях и вводят в камеру довосстановления на уровне зеркала шихты. Нагрев дисперсного материала при ином состоянии слоя, как правило, неосуществим 10 из-эа его высокого аэродинамического сопротивления. К тому же, использование наклонно стекающего слоя гарантирует подачу материала на зеркало шихты камеры довосстановления и 15 предотвращает его унос с уходящими газами.

В псевдоожиженном и наклонно стекающем слоях материал выдерживают при 1020-1070 С. При меньшей темпе- 20 ратуре (4020 С) не обеспечивается подогрев материала до температур выше 950 С, в камеру довосстановления поступает недостаточно подогретый материал, и интенсивность восстанав- 25 ления в ней уменьшается. При большей температуре процесса ()1070 С) ста0 новится возможным спекообраэование и, как следствие, аварийный останов агрегата. 30

В псевдаожиженном и наклонно стекающем слоях материал следует выдерживать в течение соответственно 0,31 2 и 0,8-2,5 мин. При меньшей выдержке материала (менее 0,3 мин. — в псевдоожиженном и 0,8 мин — в наклонно стекающем) не обеспечивается соответственно разогрев всех частиц до температур выше 950 С и выпадение

0 всех частиц на наклонный под установ-4а ки, т.е. их передача на зеркало шихты камеры довосстановления. При большей выдержке материала (более

1,2 мин — в псевдсожиженном и 2,5 мйн в наклонно стекающем) не увеличиваются температура подогрева материала. ! и степень выпадения частиц из газо; взвеси, зато возрастают габариты установки.

Процессы в завихрителе-подогрева- SO теле для частиц различного происхождения. (руда, термообработанный уголь, дополнительно включаемый уголь) имеют различный характер. Так, частицы руды только разогреваются до темпера- 55 тур выше 950 С, частицы угля разогрео ваются и в них частично выгорает углерод. Частицы дополнительно вклю764 ченного угля .подвергаются сушке, дегидратации и разогреву до указанных температур. Остальные процессы (BbIделение летучих, выгорание углерода) при описанных параметрах термообработки не успевают получить заметного развития. Действительно, на удаление только гидратной влаги необходимо не менее 1,5-2,0 мин. Поэтому эти частицы попадают в камеру довосстановления са всеми летучими и углеродом. Имен- но эта обстоятельства обуславливает ввод в плотный слой активного газового восстановителя. Становится возиожным также оперативное влияние на развитие процессов. восстановления в плотном слое посредством изменения количества и соотношения твердого и газового восстановителя.

Сущность предлагаемого способа заключается в интенсификации восстановления руды в плотном слое путем включения в нее твердого топлива са значительным содержанием летучих и изменения количества и соотношения твердого и газового восстановителя в камере довасстановления.

На чертеже представлена принципиальная схема печи ступенчато-взвешенного слоя, включающей собственно печь, камеру довосстановления и систему возврата рудоугольной пыли обратно в процесс.

Способ осуществляют следующим образом..

В железорудную топливосодержащую пыль крупностью до 0,15 мм, уловленную в агрегате 1 сухой очистки и транспортируемую по тракту 2 в завихритель-подогреватель 3, дополнительно через патрубак 4 включают твердое топливо, например бурый уголь, крупностью до 3,0 мм и содержанием летучих 20% в количестве 2% от веса смеси, а затем транспортируют в наклонно-стекающем слое, образующемся при подаче по наклонной поверхности в течение 1 мин. В топочных камерах 5 получают (сжиганием, например, природного газа) теплоноситель с температурой 1070 С и по касательной вдувают его в подогреватель 3.. В нем полученную смесь (рудоугольную пыль и дополнительное топливо) выдеро живают при 1070 С сначала в псевдоожиженном слое в течение 0,5 мин, затем в наклонно-стекающем слое в течение 1,0 мин. Переход материала

7 1!35 из газовзвеси в наклонно стекающий слой происходит при повороте газопылевого потока в нижней части подогрео вателя 3. Подогретую до 1050 С смесь направляют на зеркало шихты камеры 5 довосстановления 6. Туда же из камеры 7 ступенчато-взвешенного слоя поступает основной поток материала.

Его транспортировку производят скоростными газовыми струями, вытекающими из фурм 8. В камере 6 завершают восстановление материала, разгружают его устройством 9 и отправляют на склад готовой продукции.

Крупность пыли и добавляемого угля контролируют рассевами на стандартных ситах, а крупность пыли (только при необходимости) — изменением аэродинамического режима работы агрегата сухой очистки, крупность 20 угля " изменением тонины его помола в размольных устройствах.

Содержание летучих в угле контролируют по.их химсоставу и регулируют изменением марки угля. 25

Температуру. в завихрителе-подогревателе и других точках системы контролируют стандартными термопарами и регулируют изменением соотношения газ-воздух в топочных камерах 5 и щ других топливосжигающих устройствах.

Время пребывания смеси в различ.ных слоях контролируют по скорости их нагрева и регулируют изменением аэродинамического режима (скорости движения газа) в камере 3.

Пример 1. В пыль крупностью

0,0! мм (по минимуму) и выше, уловленную в агрегате 1 сухой очистки и транспортируемую по тракту. 2 в 40 завихритель-подогреватель 3, дополнительно через патрубок 4. включают твердое топливо, например, бурый уголь крупностью 0,2 мм (по минимуму) и выше с содержанием летучих 12Х 45 в количестве 2Х от веса смеси. В топочных камерах 5 получают (сжиганием, например, природного газа) теплоноситель с температурой 1020 С и по

О касательной вдувают его в подогрева- N тель 3. В нем полученную смесь (железорудную топливосодержащую пыль и дополнительное топливо) выдерживают при 1020ОС сначала в псевдоожиженном слое в течение 0,3 мин, затем в на- 55 клонно стекающем слое в течение

0,8 мин. Такие параметры процесса обеспечивают, во-первых, подачу ак?64

8 тивного газового восстановителя в камеру довосстановления в необходимом количестве, во-вторых, подачу рециркулируемой пыли и твердого восстановителя по требуемым по технологии температурам, в-третьих, достаточно полное использование углерода в камере довосстановления. Рудоугольная пыль крупностьюг0,01 мм, например

0,005 мм,из циклонов сухой очистки обратно в процесс практически не поступает .

Твердое топливо (уголь) крупностью <0,2 мм, например 0,1 мм, на

70-90 сгорает в подогревателе 3 и в камеру довосстановления не попадает. При содержании летучих в угле 12, например при 8, в камеру довосстановления поступает только 40-50 активного газового восстановителя (от требуемого количества) . Выдержка материала в подогревателе 3 при темо пературах теплоносителя ниже 1020 С, например, лри 980 С не обеспечивает подогрев материала до 950 С и вьппе.

Как следствие, готовая продукция имеет степень восстановления по магнетиту ниже 110Х, кроме того, падает степень извлечения железа из руды. Выдержка материала в подогревателе

3 < 0,3 мин в псевдоожиженном (например, 0,1 мин) и 0,8 мин в наклонно стекающем (например, 0,5 мин) слоях также не обеспечивает подогрев часо тиц пыли и угля до температур 950 С и выше.

Пример 2. В пыль крупностью

0,15 мм (по максимуму) и ниже, уловленную в.агрегате сухой очистки и транспортируемую по тракту 2 в завихритель-подогреватель,3, дополнительно через патрубок 4 включают твердое топливо, например, уголь крупностью 4,0 мм (по максимуму) и ниже и содержанием летучих 27Х в количестве 2 от веса смеси. В топочных камерах 5 получают (сжиганием, например, природного газа) теплоноситель с температурой 1070 С и по касательной вдувают его в подогреватель 3.

В нем полученную смесь выдерживают при 1070 С сначала в псевдоожиженном о слое в течение 1,2 мин, затем в наклонно стекающем слое в течение

2,5 мин. Такие параметры процесса обеспечивают, во-первых, подачу активного газового восстановителя при данной крупности угля в камеру довосСоставитель А.Савельев

Редактор Н.Егорова Техред З.Палий КорректорИ. Эрдейи

Заказ 10247/17 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

9 11357 становления,в необходимом количестве, во-вторых, подачу рециркулируемой пыли и твердого. восстановителя при требуемых по технологии температурах, в-третьих, достаточно полное исполь- 5 зование углерода. s камере довосста-, новления. Рудоугольная пыль крупнос-, тью выше 0,15 мм, например, 0,20 мм, из печи ступенчато-,взвешенного слоя, как правило, не,выносится, Использование твердого топлива (уголь) крупностью выше 4,0 мм, например, 4,5 мм привсщит к повышению содержания. угле-. родВ в готовой продукции до 1,5Х т.е. к безвозвратным потерям тепла в процессе.

Используемое в металлургии твердое топливо содержит летучих, в основном, не выше 27Х, что и определяет верхний предел данного режимного

64

l0 параметра. Выдержка материала в подогревателе 3 при температурах выше

1070 С, например, при 1000 С, приводит к образованию спеков и прекращению схода материала в агрегате. Выдержка материала в подогревателе 3 выше 1,2 мин в псевдоожиженном (например, 1,5 мин) и 2,5 мин в наклонно стекающем (например, 3,0 мин) слоях не увеличивая температуры подогрева материала и степени выпадения частиц из газовзвесн приводит к увеличению габаритов установки.

Применение изобретения обеспечивает увеличение производительности агрегата на 4-7Х, повышение степени извлечения железа из руды на 2-ЗХ и повышение степени восстановления готовой продукции.