Способ получения окатышей

 

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии и может быть использовано при производстве окатьппей из тонкоизмельченных материалов . Целью изобретения является снижение расхода топлива и повышение производительности. Сущность способа заключается в том, что получение сырых окатьшей осуществляют в герметизированном окомкователе под давлени- 1ем 0,45-1,1 МПа. При этом дпя создания давления применяется водяной пар в количестве 105-110 кг/ч на 1 т окатышей или легкоиспаряющаяся жидкость, например жидкий азот, в количестве 2,5-5,0% от массы шихты. Этот прием обеспечивает получение прочных окатышей при меньшем содержании влаги, которая удаляется за счет бародиффузии. 2 з.п. ф-лы, 3 табл. i сл с со со 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 22 В 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4004993/3 1-02 (22) 08.01.86 (46) 15.09.87, Бюл. В 34 (71) Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе (72) В.M.Ïàâëîâåö, Н.И.Трофимов, Г.И.Черныш и lO.Е.Михайленко (53) 669.1:622.788 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 947205, кл. С 22 В 1/14, 1979.

Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. M,: Металлургия,1984, с.236-237, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ (57) Изобретение относится к области черной и цветной металлургии и может быть использовано при производстве окатьппей из тонкоизмельченных материалов. Целью изобретения является снижение расхода топлива и повьппение производительности. Сущность способа заключается в том, что получение сьг рых окатьппей осуществляют в герметизированном окомкователе под давлением 0,45-1,1 МПа. При этом для создания давления применяется водяной пар в количестве 105-110 кг/ч на 1 т окатьппей или легкоиспаряющаяся жидкость, например жидкий азот, в количестве

2,5-5,07 от массы шихты. Этот прием обеспечивает получение прочных окатышей при меньшем содержании влаги, которая удаляется за счет бародиффузии. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

430

10 l5

1 ii 337

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при произвоцстве окатышей из тонкоизмельченных материалов.

Целью изобретения является снижение расхода топлива и повышение производительности процесса за счет со" кращения времени сушки окатышей.

Способ осуществляют следующим образом.

Комкующиеся окатыши находятся под воздействием всесторонних объемно приложенных усилий рабочей среды, в которой происходит окомкование. Это осуществляется за счет увеличения избыточного давления рабочей среды в процессе окомкования, Если рабочей средой, создающей давление, являются сухие газы, например воздух, азот, кислород, и т.д., подаваемые под давлением в герметически закрытую рабо-, чую зону окомкования, то увлажнение шихты осуществляется подачей воды под давлением по отдельному тракту.

Гаэ, рабочая среда, поданный под давлением, позволяет изменить соотношение поверхностной и внутренней влаги окатышей в сторону увеличения поверхностной. Внутренняя влага, находящаяся в капиллярах окатыша, перемещается к поверхности окатышей за счет разности парциальных давлений между влагой внутри образующихся ока— тышей и влагой рабочей среды. Малое парциальное давление влаги в рабочеи среде обусловлено повышенным давлением. В результате действйя указанных факторов поверхность комкующегося окатыша всегда переувлажнена, на нее интенсивно накатывается .шихта, Как следствие, большее количество шихты по сравнению с известным способом участвует в процессе. окомкования, поэтому образуется большое число зародышей, что ускоряет процесс грануляции, После завершения процесса окомкования под давлением окатыши попадают в атмосферу цеха с. нулевым иэбыточ— ным .давлением. Здесь происходит истечение газа из пор окатыша с высокой скоростью, обеспечивая одновремепно с истечением удаление части влаги путем бародиффузии иэ пористого пространства окатьппа в окружающую атмосферу. Этим объясняется тот факт,что окатьппи, полученные по предлагаемому способу, имеют влажность меньшую, чем по известному способу.

Давление рабочей среды в окомкователе, равное 0,45- 1,1 МПа, обеспечивает оптимальное влагораспределение,по сечению окатыша в процессе окомкования и эффективное гидродинамическое влагоудапение в процессе выдачи окатышей из окомкователя без разрушения готовых окатышей, В результате обеспечивается высокий выход годного, ускоряется окомкование, а готовые окатыши имеют более низкое влагосодержание.

Снижение давления рабочей среды менее 0,45 МПа снижает выход годного, замедляет процесс окомкования, а величины влажности окатышей, полученных по предлагаемому и известному способам близки.

Это связано с тем, что ухудшается капиллярная пропитка окатышей влагой, а снижение градиента давления между рабочей средой и окружающим воздухом на выходе окатышей из окомкователя не обеспечивает гидродинамического удаления влаги при истечении газа из пор окатыша. В результате этого невозможно повысить производительность обжиговой машины и добиться экономии топлива.

Поввышение давления выше 1, 1 МПа в рабочем пространстве окомкователя приводит к уменьшению выхода годного, так как высокое давление и последующее его снижение в порах окатышей в момент разгрузки окатышей из окомкователя приводят к интенсивному переносу влаги из глубины окатышей на их поверхность, при этом прочность окатышей и их качество снижаются, а в процессе резкого расширения газа рабочей среды из-за большого градиента давлений между рабочей средой-и атмосферой цеха в ходе выдачи окатышей из окомкователя часть окатышей разрушается. Для уменьшения разупрочняющего явления необходимо повышать влажность шихты и окатышей до 15Х, 50 что экономически не выгодно, так как приводит к увеличению затрат тепла на испарение избыточной влаги при сушке и снижает производительность ,„ обжиговой машины.

Использование в качестве рабочей среды в зоне окомкования водяного пара в количестве 105-110 кг/(ч,т окатьппей) обеспечивает совмещение опера1337430 4 имеет сравнительную низкую влажность, так как жидкий азот на пути от окомкователя до обжиговой машины ций увлажнения и окомкования. Водяной пар создает давление и одновременно с этим увлажняет шихту, При вступлении пара в контакт с поверхностью шихты он эффективно увлажняет шихту, образуя при конденсации на ее поверхности тонкую пленку влаги.

Образующийся конденсат при избыточном давлении 0,35-1,0 ИПа имеет температуру 140-180 С, что приводит к 10 улучшению смачиваемости частиц комкующегося материала, усилению капиллярной пропитки пористого окатыша и повышению эффективности окомкования. Создание избыточного давления 15 рабочей среды в зоне окомкования водяным паром позволяет повысить начальную энтальпию готовых окатьппей (температура сырых окатышей достигает 40 С), что снижает расход топлива 20 на сушку окатышей и упрощает конст-. рукцию окомкователя за счет совмещения операций увлажнения и окомкования. Кроме того, появляется возможность окомкования сыпучих материалов в неотапливаемых помещениях в холодное время года.

При подаче пара в количестве 105110 кг/(ч.т окатышей), обеспечивается высокий выход годного и значитель-З0 ное влагоудаление при выдаче окатышей из окомкователя за счет бародиффуэии.

При подаче меньшего количества пара (менее 105 кг/(ч.т окатышей) не обеспечивается оптимальное увеличто окомкование наряду с перекатыванием осуществляется за счет примерэания влажной и теплой шихты к зародышу, который имеет температуру (-60)-(-80) C. После окомкования смерзшийся окатьпп обладает повышенной прочностью на сжатие и в момент подачи его на обжиговую машину он испаряется.

В качестве легкоиспаряющихся жидкостей используют вещества, которые при нормальных условиях переходят в газообразное состояние, например диоксид углерода (-80 С), сжиженные углеводородные газы: метан, этан, пропан (-40)-(-60) С, жидкий воздух (-147 С), жидкий кислород (-183 С), жидкий азот (-195 С).

При подаче жидкого азота в количестве 2,5-5,0 от массы шихты в окомкователе создается давление 0,451,10 МПа, при этих условиях образуются окатыши высокой прочности, значительной большей, чем по известному способу, обеспечивается повышенный выход годного и окатышей кондиционных фракций.

Влажность сырых окатышей имеет пониженное значение, так как после выдачи окатышей из окомкователя жидкий азот интенсивно испаряется, а влажность окатышей представлена влажностью исходной шихты, подаваечение шихты, низок выход годного, окатыши получаются низкого качества (влажность окатышей менее 5 ). Это объясняется тем, что сконденсирован- 40 ной влаги из пара не хватает для стабильного окомкования шихты. В результате ухудшается капиллярная пропитка комкующегося материала.

При подаче пара более 110 кг/(ч.т 45 окатьппей) готовые окатьппи переувлаж няются (влажность более 12 ), что увеличивает затраты тепла на.испарение влаги и снижает производительность обжиговой машины при сушке.

Использование в качестве рабочей среды в зоне окомкования паров лег, коиспаряющихся жидкостей, например жидкого азота, подаваемого в.окомкователь, позволяет использовать так- же эти жидкости в качестве связующего, Подача в рабочую зону окомкователя жидкого азота приводит к тому, мой на окомкователь.

Снижение расхода жидкого азота менее 2,5 приводит к снижению выхода годного и качества окатышей, уменьшается давление в рабочем про.странстве окомкователя.

С увеличением расхода жидкого азота свыше 5,0% происходит размывание зародьппей избыточной жидкостью, ухудшается процесс окомкования. Кро ме того, развивается давление в рабочем пространстве окомкователя более оптимального (более 1, 1 МПа) .

Пример. Сухую шихту увлажняют до 10,5, тщательно перемешивали и помещали в окомкователь. После этого с помощью крышки герметизировали рабочее пространство гранулятора.

Затем через нагнетающий клапан подавали газ (кислород) под давлением и проводили процесс окомкования влажной шихты под избыточным давлением

30 б кователе в пределах 0,45-1,1 %!а для обеспечения влажности шихты в интервале 10,5-11,0Х (a6c.) и для получения высоких технико-экономических показателей процесса окомкования.

Использование водяного пара в количестве 105-110 кг/(ч.т окатышей) обеспечивает высокий выход годного (97,5-98,4 ) с общей влажностью после окомкования (7,5-8,2 ), а это при последующем переделе на обжиговой машине увеличивает на 7- 10Х производительность обжигового агрегата и снижает расход топлива на 2-3 .

Если подача водяного пара менее

105 кг/(ч. т окатьллей), то нарушается,процесс окомкования по величине давления и исходной влажности шихты.

Это приводит к тому, что снижается выход годного примерно до значения прототипа и Резко падает прочность готовых окатышей. Для устранения этого недостатка следует увеличивать подачу водяного пара до оптимального предела.

Увеличение подачи водяноГо пара заданных параметров свыше 110 кг/

/(ч.т окатышей) переувлажняет шихту (более 12 . влаги)„ что нарушает процесс окомкования, так как влага начинает размывать зародыши. Происходит снижение выхода годного и кондиционных фракций окатышей, а готовые окатыши содержат избыточное количество влаги, каждый процент которой снижает производительность обжиговой машины на 5Х и повышает расход топлива на 1,5 .

Количество жидкого азота, подаваемое в окомкователь, в пределах

2,5-5Х от массы шихты (см. табл.3) обеспечивает выход годного в пределах 95,1-96,8 мас.Х. Влажность окатышей после окомкователя составляет б-7Х что повышает производительность обжиговой машйны на 7,5-13Х и экономит 3,7Х топлива. При этом в среднем более чем в 4 раза увеличивается прочность сырых окатышей благодаря эффекту намерзайия частиц шихты на зародыши в процессе окомкования.

5 13374 в течение 10 мин, После окомкования

1 через стравливающий клапан снижали давление до атмосферного и выгружали готовые окатыши для анализа качества

5 окомкования. Опыты повторяли для аналогичной массы садки шихты (0,5 кг),, но варьировали величину избыточного давления в рабочей зоне окомкователя ° .После окомкования определяли выход годного по суммарному содержанию окатышей класса + 5 мм, проводили рассев окатышей по Фракциям, измеряли влажность готовых окатышей, их прочность на сбрасывание и сжатие.

В качестве сравнения использовали данные процесса окомкования при атмосферном давлении (способ-прототип) .

В табл. 1 оптимизированы параметры способа получения окатьппей по величине давления в рабочем пространстве окомкователя 0,45-1, 1 МПа. В о этом интервале давлений достигается повышенный выход годного (97,0—

98,8) . Это связано с тем, что про- 25 исходит оптимальное влагораспределение по сечению окатьпла, вызванное усилением капиллярной пропитки влагой поверхности окатыша. Вследствие этого происходит более эффективное 30 окомкование, налипание шихты на влажную поверхность зародыша и, как следствие, при этих давлениях ускоряется образование окатышей кондиционных ФРакций. В процессе выдачи окатышей из окомкователя происходит интенсивное истечение газа из пористого пространства окатышей вместе с влагой, содержащейся в них. Поэтому окатыши имеют более низкую общую влажность (7,3-8,2)Х по сравнению с прототипом (9,5X) Наряду с этим происходит некоторое поверхностное уплотнение окатышей, поэтому снижения их прочности экспериментально зафик- 4, 45 сировано не было. Окатыши, полученные по предлагаемому способу в интервале давления 0,45- 1,1 MIIa, позволяет сократить время сушки их на обжиговой машине в 1,3 раза. В результате производительность агрегата повышается на 7-11Х а расход топлива снижается на 2-3,3 "

В табл. 2 и 3 оптимизированы параметры по величине водяного пара и

55 количеству жидкого азота, подаваемых на окомкование и создающих избыточное давление, Эти параметры получены с позицией создания давления в окомВремя сушки окатышей, полученных согласно изобретению, снижается в

1,3 раза ° В результате производитель-: ность обжиговой машины возрастает на

7-11Х, а расход топлива (природного газа) на сушку в связи с уменьшением

7 13374 исходной влажности на 1,3-2,2% снижается на 2,0-3,3%. При этом не происходит снижения качества сырых окатышей, а использование жидкого азота в процессе окомкования позволяет су5 щественно увеличить прочность готовых окатышей более чем в 4 раза.

Таблица 1

Давление в рабочей зоне окомкования, МПа

Показатели процесса окомкования

0,35 0,45 0,5 0,8 1,1

0,1 протоип) 1,2

Выход годного, мас.%

94,0

94,1

97,0 97,5 97,8 93,3

85,2

Влажность сырых окатышей, абс.%

9,2

8,2

9,5

7,8 7,5 7,3

6,5

Прочность сырых окатышей: на сбрасыва— ние, раэ

3,9

4,2

3,2 на сжатие кг/окатышей

0,76 0,98 1,1 1,0 0,95 0,81

0,95

Время сушки,мин

6,0

5,8

Удельный расход топлива, м /т окатышей

45,5 45,2 45,0 44,8 44,3

46,4

Производительность обжиговой машины, т/ч

120 121 122 123

108

112

Распространенность газов, например компрессорного воздуха, сжатого ig кислорода, азота и других, с давлением до 1,1 YJIa на промышленных предприятиях (горно-обогатительных комбинатах), наличие водяного пара, указанных параметров и легкоиспаряющихся 15 жидкостей, например жидкого азота,являющегося отходом производства, позволяют осуществить способ без технических затруднений. Данный способ может быть реализован на действующем 20 оборудовании без значительных затрат на реконструкцию обжиговых машин.

Формула изобретения

1. Способ получения окатышей,вклн чающий загрузку шихты в окомкователь, ее увлажнение, окомкование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива и повышения производительности процесса за счет сокращения времени сушки окатышей, увлажнение и окомкование осуществляют в герметиэированном окомкователе при давлении 0,451, 1 NIIa.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й-,,с я тем, что увлажнение и окомкование осуществляют в атмосфере водяного пара, взятого в количестве

105-110 кг в 1 ч на 1 т окатьппей.

3. Способ по п.1 о т л и ч а ю— шийся тем, что увлажнение и окомкование осуществляют в атмосфере легкоиспаряющейся жидкости, взятой в количестве 2,5-5 0% от массы шихты.

4,0 4,1 4,2 4,2

4,9 4,7 4,6 4,5 4,3

1337430

Таблица 2

Количество водяного пара, кг/(ч.т окатьппей) 107

100

105

110

115

Выход годного,мас.X 94,0 93,5 98,4 97,5 97,5

75,5

75 80 82

12,1

4,2 4,25 4,3

4,2

3,0

0,95

0,8

0,98 0,99 1, 1

1,2

4,6 4)8 4,9

6,0

4,1

7,6.Время сушки, мин

Удельный расход топлива, м /т окатьппей 46,4 43,6 45,0 45,3 45,5

48,2

111 127

119 98

121

120

Таблица 3

Количестно жидкого азота, мас.X

3 5,0

2,5

5,5

Выход годного, мас.7.

94,0 94,0 95,1 96,2 96,8 85,5

9,5 9,3

7,0 6 5 6,0

5,1

4,2 8 5

17 8 16,1 15,5 13,8

3,0

Время сушки, мин

4,0

46,4 46,35 44, 7 44, 3 44, 1

43,0

112

125

128 130

135

Показатели процесса окомкования

Влажность сырых окатышей, Й

Прочность сырых окатышей: на сбрасывание, раз на сжатие, кг/окатышей

Производительность (обжиговой машины, т/ч

Показатели процесса окомкования

Влажность сырых окатышей, 7.

Прочность сырых окатьппей: на сбрасывание, раз на сжатие, кг/окатьппей

Удельный расход топ лина, м /окатышей

Производительность обжигоной машины, т/ч прототип

Прото- 2 тип

0 95 2,6

6,0 5,8

4,3 4,2 4,2

4,4 4,3 4,2