Способ обжига сидеритовых руд и шахтная печь для его осуществления
Изобретение относится к металлургии , к способам подготовки железорудного сырья к металлургическому переделу. Целью изобретения является снижение расхода природного газа на процесс обжига при увеличении выхода годного продукта. Согласно изобретению зона обжига с температурами 600- 1000 С разбивается на верхнюю зону обжига продуктами полного сгорания природного газа и нижнюю зону сжигания дополнительно подаваемого прямо в слой природного газа. При понижении качества руды, зависящего от отношения карбонатов магния и кальция к карбонату железа в пределах 0,3- 0,9, увеличивают количество подаваемого в слой природного газа по отношению к газу, сжигаемому в топке, от 0,05 до 1, при этом удельный расход газа на обжиг увеличивается от 24- 26 до 47-49 м /т обоженной руды. Дпя осуществления способа необходимо в шахтной печи ниже арок для подвода продуктов сгорания природного газа в выносной топке разместить керны для подачи природного газа прямо в слой материала. При этом расстояние от кернов до арки равно 0,2-0,3 от высоты участков обжига. Дожигание газа осуществляется нагретым воздухом, отходящим из участка охлаждения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л СП 4 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (50 4 С 21 В 13/ОО
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3988638/22-02 (22) 10.11.85 (46) и7.06.87. Бю.e 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) M.Э.Бланк, Н.В.Неряхин, А.И.Медведев, Г.А.Пермяков, В.А.Морозов, А.Г,Жунев, В.В.Червоткин и Б.А.Боковиков (53) 669.183.423 (088.8) (56) Справочник по обогащению и аг.ломерации руд черных металлов, M., Недра, 1964, с.314.
Федоренко M.Â., Жунев А.Г. и др.
Обогащение обожженных бакальских сидеритовых руд. — Горный журнал, 1976, 1(7, с.58-6!.
Авторское свидетельство СССР
Ô 549663, кл. Р 27 В 1/20, 1977.
Авторское свидетельство СССР
В 488864, кл. С 21 В 1/14, 1971. (54) СПОСОБ ОБЖИГА СИДЕРИТОВЫХ РУД И
ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии, к способам подготовки железорудного сырья к металлургическому переделу. Целью изобретения является снижение расхода природного газа на процесс обжига при увеличении выхода годного продукта. Согласно изобретению зона обжига с температурами 600о
1000 С разбивается на верхнюю зону. обжига продуктами полного сгорания природного газа и нижнюю зону сжигания дополнительно подаваемого прямо в слой природного газа. При понижении качества руды, зависящего от отношения карбонатов магния и кальция к карбонату железа в пределах 0,30,9, увеличивают количество подаваемого в слой природного газа по отношению к газу, сжигаемому в топке, от
0,05 до 1, при этом удельный расход газа на обжиг увеличивается от 2426 до 47-49 м /т обоженной руды. з
Для осуществления способа необходимо в шахтной печи ниже арок для подвода продуктов сгорания природного газа в выносной топке разместить керны для подачи природного газа прямо в слой материала. При этом расстояние от кернов до арки равно 0,2-0,3 от высоты участков обжига. Дожигание газа осуществляется нагретым воздухом, отходящим из участка охлаждения.
2 с.п. ф-лы, 2 ил.
)315478
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при обжиге кусковых сидеритовых руд в шахтных печах.
Целью изобретения является снижение расхода природного газа на про-. цесс обжига при увеличении выхода годного продукта.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обжига сидеритовых руд в шахтной -печи, включающему нагрев, декарбанизирующий о обжиг при 600-1000 С и охлаждение крупнокусковой руды, обжиг ведут последовательно в две стадии: вначале за счет физического тепла продуктов полного сгорания природного газа, подаваемых из в»3носной топки и ниж-ней части зоны обжига, затем при одновременном сжигании в слое материала природного газа воздухом, поступающим из зоны охлаждения печи, причем в зависимости î f веще<.твенно го состава сидеритовых руд при повыше25 нии отношения карбанатав магния и кальция к карбонату железа
М СО + СаСО3
К в диапазоне К=-О,3РеСО
0,9 пропорционально увеличивают количество подаваемого в слой природного
30 газа в пределах его отношения к постоянному расходу прирадкога газа в топку 1:(20-1) при соответствующем пов»ппении удельного расхода природного газа на обжиг с 24-26 до 47- Зэ
49 м /т обожженной руды.
Б шахтной печи, содержащей в зоне обжига шахты, образованные вертикальными стенками, выносную топку, арки для подвода продуктов сгорания, ниже арок на расстоянии 0,2-0,3 высать. шахт зоны обжига установлены керны для подачи природного газа. Разделение процесса обжига на две стадии и соответственно зоны обжига на две части, позволяет осуществить регулирование температурного режима этой зоны в зависимости ат вещественнага состава руды за счет изменения количества подаваемого в слой природного газа.
При обжиге богатой руды с низким содержанием пустой породы и железа аккумулирующей способности зоны подогрева шахтной печи достаточно, чтобы утилизировать тепло продуктов сгорания природного газа, сжигаемого в выносной топке . Температура калошниковага газа в этом случае не превышает 150 С. При повьппении соотношения между карбонатами в большую сторону необходимо увеличивать расход газа на процесс обжига. Однако подавать весь газ в топку нерационально.
Б этом случае увеличивается количество продуктов сгорания и температура калошникового газа, так как расход тепла, необходимый на нагрев руды до о
600 С (температура начала диссоциации сидероплезита, основного железосодержащего минерала сидеритовой руды), остается постоянным. !
Для того, ч "обы количество и температура кало3пкиковаго газа практически не изменялись, часть природного газа необходимо подавать в слой в основание зоны обжига, сжигая его за счет воздуха, подаваемого из зоны охлаждения шахтной печи, расход которого остается постоянным и не зависит от вещественного состава руды.
Сжигать весь природный газ в слое нерациональн<з из-=-:à неблагоприятных условий перемешивания газа и воздуха в слое материала. Расчеты показывают, что при повышении отношения карбонатов в руде в диапазоне 0,3-0,9, общий расход прирадкога газа необходимо увеличивать с 24-26 до 47 — 49 м /т, э причем соотношение между количеством природного газа, подаваемым в слой материала и в топку, надо поддерживать в пределах 1:(20-1). Бедные сидеритавые руды с высоким содержанием пустой породы, в состав которой входят карбонаты кальция и магния (отношение К>0,9), и низким содержанием железа являются некондиционными. Как уже было сказано, при уменьшении содержания железа в руде расход прирацнога газа повышают в указанных пределах за счет увеличения его r.одачи в слой материала в нижнюю часть зоны обжига, оставляя расход
Природный газ подают в н<жнюю часть зоны обжига, так как разложение карбонатов магния и, особенно, кальция идет в высокотемпературной части зоО ны обжига (более 800 С) с большим поглощением тепла. Совмещение процесса горения в слое с процессом диссо13! 54циации карбонатов дает возможность получить благоприятный профиль температур в нижней части зоны обжига и провести процесс с высокой интенсивностью без образования спеков. 5 Так как количество воздуха, поступающего на горение из эоны охлаждения в зону обжига шахтной печи, во всем диапазоне изменения удельного расхода природного газа, подаваемого !О в слой, существенно выше стехиометрического, то нет опасности образования свободного углерода от термического разложения природного газа. При обжиге богатой сидеритовой руды (К с 0,3) поддерживать соотноше— ние между расходами природного газа в слой материала и в топку менее 1:20 нецелесообразно, так как в этом случае незначительный выигрыш в КПД 20 печи нивелируется сложностями конструктивного характера подвода газа в слой. Так как бедные руды с отношением карбонатов К > 0,9 являются некондиционными, отношение между расходами газа в слой и топку шахтной печи не должно превышать 1:!. В случае необходимости такие доломитизированные сидеритовые руды целесообразно по соображениям конструктивного характера обжигать традиционным способом, сжигая весь природный газ в слое материала, как это делается в шахтных печах для обжига известняка и доломита. 35 Размещение кернов для подачи при— родного газа в слой материала нике арок на расстоянии, равном 0,2 — 0,3 высоты шахт зоны обжига, сделано с учетом кинетических закономерностей процессов горения природного газа в слое и диссоциации карбонатов, входящих в состав сидеритовой руды, и позволяет получить рациональный температурный режим зоны обжига при изменении вещественного состава руды. В случае уменьшения расстояния от кернов до арок зоны обжига менее 0,2 высоты шахт появляется опасность 5О черезмерного повышения температур и образования спеков на горизонте подачи продуктов сгорания из топки в слой, так как в этой области возможно догорание части природного газа, не сгоревшего из-за недостаточной высоты в нижней части зоны обжига. Чрезмерное увеличение высоты нижней части зоны обжига (расстояние от 78 4 кернов до арок более 0,3 высоты шахт) нерационально, так как ведет к появлению буферной зоны и снижению удельной производительности печи. На фиг.1 схематично изображена печь, поперечный разрез; на фиг.2 то же, продольный разрез. Шахтная печь состоит из загрузочных бункеров 1, шахт 2, образованных вертикальными стенками, арок 3 с газораспределительными окнами 4 для подвода продуктов сгорания в верхнюю часть зоны обжига. Окна через жаровые каналы 5 соединены с выносной топкой 6, оборудованной горелками ?. В верхней части печи имеется газоотвод 8 с дроссельным клапаном 9, обеспечивающим регулирование разрежения в печи. Шахтная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Зона обжига содержит шахты 2, образованные вертикальными стенками, опирающимися на арки 3 для подвода продуктов сгорания. Ниже арок на расстоянии 0,25 высоты шахт установлены керны 10 для подачи природного газа. В зоне охлаждения шахтной печи расположены короба для подвода 11 и отвода 12 охлаждающего воздуха. Для выгрузки охлажденного и обожженного материала смонтированы барабанные питатели 13 и транспортер 14. Печь работает следующим образом. В бункеры 1 шахтной печи при помощи загрузочного устройства загружают крупнокусковую сидеритовую руду фракции 20-60 мм, которая поступает в зоны подогрева и обжига шахтной печи. Подогрев руды до 600 С и обжиг в верхней части зоны обжига ведут в противотоке газа и материала за счет физического тепла продуктов полного сгорания природного газа. Сжигание природного газа осуществляют в выносной топке 6 шахтной печи с коэффициентом расхода воздуха < =1,8-2,0. Разрежение в топке шахтной печи поддерживают на уровне 20-40 Па при помощи дроссельного клапана 9. Продукты полного сгорания с температурой 950-1050 С поступают из нижней части зоны обжига и из топки по жаровым каналам 5 через газораспределительные окна 4 в верхнюю часть зоны обжига шахтной печи. Окончательный обжиг руды проводится в нижней части зоны обжига при одновременном сжигании 5 13154 газа в слое материала при 950-1050 С. Природный газ подается в нижнюю часть зоны обжига при помощи кернов 10 через расположенные в них каналы и окна. Далее материал поступает в зону охлаждения шахтной печи, где охлаждается в три стадии в режиме противоток — прямоток — противоток. Воздух на охлаждение поступает в короба 11 и разделяется на два пото- -10 ка: часть идет в верхнюю часть зоны охлаждения и далее в зону обжига шахтной печи, остальной воздух поступает в среднюю часть зоны охлаждения и отводится из печи при омощи коро- 15 о бов 12. Охлажденный до 60-80 С продукт выгружается барабанными питателями 13 на транспортер 14. и подается в корпус грохочения и магнитной сепарации. При обжиге сидеритовой руды 2О с содержанием PeCO> = 58,0Х, МЯСО 21 5Х, СаСО =7,4Х (К-0,5) удельный расход природного газа на обжиг составляет 32 м /т обожженной руды, 3 причем расход газа в топку 24 м /т, э в слой 8 м /т (соотношение 1:3) . В случае ухудшения качества исходной 11ЯСО + СаСО, руды (отношение — — -- — — — — = 0,7) РеСОз необходимо увеличить расход природного газа в нижнюю часть зоны обжига до 16 м /т обожженной руды, оставляя 3 его расход в топку постоянным (24 м /т). Удельный расход природноэ з го газа на обжиг составит 40 м /т, З5 отношение между расходами газа в " слой и топку 1:1,5. Предлагаемый способ обжига сидеритовой руды обеспечивает повышение экономии природного газа на обжиг по сравнению с известным с 10 до 15Х в зависимости от вещественного состава исходной руды при высокой эффективности процесса обжига. Формула и з о б р е т е н и я 1.Способ обжига сидеритовых руд, включающий нагрев, декарбонизирующий обжиг продуктами полного сгорания природного газа с температурой 600-1000 С, подаваемыми из выносной камеры сгорания, и охлаждение классифицированной крупнокусковой руды в шахтной печи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения расхода природного газа и увеличения выхода годного продукта, в нижнюю часть зоны обжига в слой материала вводят и сжигают природный гаэ воздухом, отходящим из зоны охлаждения, причем при увеличении соотношения ifаСО + СаСОз от 0 3 до 0 9 коPhC0 3 Э Э личество сжигаемого в слое газа прямо пропорционально увеличивают по отношению к постоянному расходу природного газа в топке от 1:20 до 1:1, при этом общий расход природного газа увеличивают с 24-26 до 4749 м /т. 2. Шахтная печь для обжига сидеритовых руд., содержащая шахты для обжига, образованные вертикальными стенками. свода, выносную топку сжигания, соединенную с распределителями продуктов сгорания, арками с окнами, узлы загрузки и разгрузки и нижнюю часть печи для охлаждения продукта, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью снижения расхода природного газа и увеличения выхода .годного продукта, ниже арок на расстоянии, равном 0,2-0,3 высоты шахты для обжига, печь снабжена кернами для подачи природного газа в слой материала.! 315478 М оващиил ад ый газ Ьа2 Составитель А.Савельев Редактор И.Егорова Техред А.Кравчук Корректор Т,Колб . Заказ 231 7/26 Тираж 549 Подписное BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4
