Способ подготовки шихты к спеканию

 

Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу, в частности к производству железорудных окатышей и агломерата, и может быть использовано при подготовке к спеканию руд и концентратов черных и цветных металлов, а также при грануляции фосфоритов и других сыпучих материалов химической промышленности . Целью изобретения является снижение расхода топливознергетических ресурсов и повышение производительности обжиговой машины путем уменьшения времени сушки. При окомковании шихты используют легкоиспаряющиеся жидкости, которые при нормальных условиях переходят в газообразное состояние, в качестве связующего, например жидкий азот, которьй вводят в шихту в количестве 4,5-8% от ее массы. Влажность шихты поддерживают в пределах 3,5-7%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл. SS (Л со о: 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС11УБЛИН (19) (11) А1 (5D 4 С 22 В 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3968415/31-02 (22) 25.10.85 (46) 23.12.87. Бюл. Ф 47 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.М.Павловец, Н.И.Трофимов, Г.И.Черныш и В.B.Àòó÷èí (53) 669.1.622.788(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 933760, кл. С 22 В 1/14, 1980.

Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. — M. Металлургия, 1987, с.. 237. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ (57) Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу, в частности к производству железорудных окатьппей и агломерата, и может быть использовано при подготовке к спеканию руд и концентратов черных и цветных металлов, а также при грануляции фосфоритов и других сыпучих материалов химической промышленности. Целью изобретения является снижение расхода топливоэнергетических ресурсов и повышение производительности обжиговой машины путем уменьшения времени сушки. При окомковании шихты используют легкоиспаряющиеся жидкости, которые при нормальных условиях переходят в газообразное состояние, в качестве связующего, например жидкий азот, который вводят в шихту в количестве 4,5-87. от ее массы. Влажность шихты поддерживают в пределах 3,5-7X.. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1 13611

Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу, в частности к производству железорудных окатышей и агломерата, и может быть использовано при подготовке

5 к спеканию руд и концентратов черных и цветных металлов, а также при грануляции фосфоритов и других сыпучих материалов химической промышленности.

Целью изобретения является снижение расхода топливоэнергетических ресурсов и повышение производительности обжиговой машины путем уменьше-. ния времени сушки.. 15

В качестве жидких хладагентов используются низкотемпературные легкоиспаряющиеся жидкости: диоксид углео рода (т. кип. -57C) сжиженные углеводородные газы (-60 C), жидкий воздух (-147 С), жидкий кислород (-183 С), жидкий азот (-195 С), На чертеже приведена принципиальная схема для реализации способа подI готовки шихты к спеканию. 25

Способ осуществляется следующим образом.

Влажная (3,5 — 77 влаги).шихта 1 подается транспортером 2 к устройству 3 для подачи шихты в окомкователь

4, который имеет тепловую изоляцию 5.

Сверху окомкователь накрыт крышкой 6 с тепловой изоляцией, в которую встроен тракт 7 подачи жидкого азота с распылителем. Готовые окатыши 8 поступают через отверстие 9 выдачи на транспортер подачи окомкованньгх окатышей 10 и движутся к роликовому укладчику 11, после чего равномерно укладываются на ленту обжиговой маши- 40 ны 12, и проводится процесс сушки влажных окатышей в горне 13 обжиговой машины.

Устройство 3 для подачи шихты в окомкователь располагается в верхней

45 части крышки и представляет собой конусообразный бункер. В качестве теплоизоляции 5 тарельчатого окомкователя используют пенопласт, имеющий низкий коэффициент теплоправодности, малую плотность и невысокую стоимость. Тракт 7 подачи жидкого азота представляет собой металлическую трубу, теплоизолированную пенопластом, срез сопла которой расположен на минимальном расстоянии от поверхности тарели окомкователя. Распыление жидкого азота производят сжатым воз-— духом.

89 2

Готовые окатыши 8 поступают из окомкователя 4 через отверстие 9 выдачи в нижней части крышки 6. После- довательно проходя транспортер 10 и роликовый укладчик 11, окатыши 8 нагреваются окружающим воздухом и жидкий азот испаряется. В горне 13 обжиговой машины сырые окатыши имеют минимальную влажность (3,5-7X) и прочность на сбрасывание 7,8-9,2 ед.

Для того, чтобы уменьшить испарение жидкого азота при окомковании, можно осуществлять эту операцию при повышенном давлении.

Реализацию способа осуществляли на лабораторном чашевом грануляторе диаметром 600 мм (см. чертеж). Исследуемый материалом — железорудный концентрат естественной основности (Fe0 < =62,88X)

В результате экспериментов установлено, что сухой железорудный концентрат очень медленно комкуется при использовании в качестве связующей добавки жидкого азота. Добавление в исходную шихту небольшого количества влаги резко увеличивает скорость окомкования и количество центров окомкования (зародышей) с образованием окатышей высокой прочности.

В рабочей зоне окомкователя подо держивают температуру (-60)-(-80) С.

Это достигается тщательной теплоизоляцией наружной поверхности и крышки окомкователя. Влажный концентрат подают через отверстие в крышке окомкователя. Жидкий азот распыляют сжатым воздухом и подают через патрубок в крышке в рабочую зону окомкования.

После окомкования готовые окатыши исследуют на прочность и определяют изменение ее в течение времени. При окомковании фиксируют температуру внутри окомкователя, температуру шихты в рабочей зоне, расход концентрата и жидкого азота, влажность материала, подаваемого на окомкование.

Сухой концентрат очень медленно комкуется из-за плохой смачиваемости рудных частичек жидким азотом. В случае влажного концентрата исходная влага активно участвует в образовании центров окомкования, на которых формируются окатыши размером

1-2 MM.

Механизм окомкования заключается в следующем. Исходная шихта с влажо ностью 3,5-7 и температурой 10-20 С

1361189 составляет 10-12 мин. Поэтому окатыши поступают на зону сушки обжиговой мао шины со средней температурой (-10 С) и прочностью 8,5 ед. на сбрасывание.

После полного удаления азота частицы окатыша удерживаются в зацеплении силами смерзания, которые приводят к тому, что после удаления влаги на частицы окатыша действуют молекулярные межчастичные связи, удерживающие окатыши от разрушения.

В табл. 2 дана характеристика процесса окомкования в зависимости от влажности шихты, при этом параметры шихты оптимизированы по исходной влажности, которая должна составлят1

3,5-7Х. При этой влажности достигае ся большой выход годного (75-90Х), р0 что обусловлено образованием большого количества активных центров окомкования (зародышей), на которых комкуются железорудные окатыши за счет действия примерзания частиц шпхты.

25 Этот интервал влажности обеспечивает повышение производительности обжиговой машины на 30-407 и снижение теплоэнергетических затрат на 4-57.

Кроме этого, в экспериментально уста30 новленный оптимальный интервал влажности входит интервал влажности в 46Х, которым обладают реальные шихты после мокрого обогащения и которые поступают на окомкование.

Ниже указанного интервала влажности (менее 3,5Х) резко снижается комкующая способность шихты и образование активных центров окомкования и уменьшается выход годного до 127..

40 А время полного окомкования образовавшихся зародышей диаметром 1-2 мм возрастает до 20 мин.

55 непрерывно подается на окомкователь, в рабочей зоне которого температура установилась (-60)-(-80) С. Для того, чтобы теплая шихта в потоке имела температуру реакционной зоны, необходимо определенное время (2-3 мин).

3а это время шихта комкуется с образованием центров окомкования (зародыши диаметром 1-2 мм). Одновременно подается разбрызгиванием жидкий азот, который равномерно попадает на поверхность образовавшихся окатышей, с целью их охлаждения и капиллярного стягивания частиц. Параллельно с этим на охлажденную поверхность попадают влажные частицы, которые смерзаются в ходе окатывания с первоначально образованными зародышами. Процесс смерзания требует значительно меньшего количества исходной влаги (3,5-7Х) нежели процесс окомкования с полным применением технической воды, требующий 10-127 влаги на окомкование. Бесформенного смерзания шихты не происходит, так как влажность в 3,5-7Х предлагает обязательное наличие боль— шого количества сухих частиц, которые не смерзаются друг с другом.

Экспериментально установлено, что бесформенное смерзание шихты и нарушение процесса окомкования начинается с влажности более 8 †1..

Полученные окатыши имеют температуру (-10)-(-80) С и содержит 3,5-7Х влаги и 4,5-87 жидкого азота, который непрерывно испаряется. Экспериментально установлено, что время полного испарения жидкого азота для окатышей диаметром 10-15 мм составляет 1,01,5 мин. Время достижения окатышами о температуры 10-20 С и полного выравнивания температур по сечению окатыша составляет 20-25 мин.

В табл. 1 дана характеристика железорудных окатышей после окомкования.

Сравнение прочностных показателей (табл. 1) окатышей, полученных по предлагаемому способу, говорит о том, что прочность сырых окатышей, полученных с помощью жидкого азота, в

3,8 раза выше прочности окатышей, полученных по известному способу. Механические прочности сухих окатышей, полученных по обоим способам, довольно близки.

Время движения окатышей от окомкователя до эоны сушки обжиговой машины

Превышение верхнего предела влажности (выше 77) приводит к тому, что резко усиливается смерзающая способность шихты, которая препятствует окомкованию и снижает выход годного.

Кроме этого, дальнейшее повышение влажности шихты снижает производительность обжиговой машины на 5-87. на 17. влажности и увеличивает расход тепла на испарение влаги при сушке °

В табл. 3 дана характеристика процесса окомкования в зависимости от количества жидкого азота, подаваемого на окомкование.

Количество жидкого азота, равное

4,5-8 абс. 7, является оптимальным

13611

89 Таблица1

Предлагаемый способ

Известный способ

Условия исследований сырых окатышей

Температура

Влажность

Влажность

Прочность на сбрасывание

Температура

Прочность на сбра-— сывание окатыо шей, С окатышей,% окатышей, % окаты- . о шей, С с высоты

300 мм, удар.ед. с высоты

300 мм, удар.ед.

После окомко-80

4,2

15 5

3,5 вания

После выдержки на воздухе, мин.:

-40

4,2

20

12,4

3,5

4,2

-20

9,2

3,5

4,2

7,8

3,5

4,6

4,2

20

3,5

4,2

20

3,8

3,5

Ь иэ следующих соображений: выход годного обеспечивается на уровне известного способа, но прочность получаемых окатышей в 3,7-3,8 раза выше благодаря эффекту примерзания частиц концентрата и более эффективному аг регированию шихты в процессе окомкования на окомкователе. Кроме этого, время испарения жидкого азота состав- 10 ляет 1-1,5 мин. Этого времени достаточно, чтобы жидкий азот испарился на пути от окомкователя до зоны сушки обжиговой машины.

Ниже этого интервала (менее 4,5%) 15 жидкого азота недостаточно для эффективного окомкования, не все частицы примерзают к активным центрам окомкования в процессе их движения по окомкователю и, как следствие, - 2p более низкий выход годного по сравнению с известным способом и недостаточно высокая прочность сырых окатышей.

Свыше этого предела (свьппе 8%жидкого азота) увеличивается размывающая способность жидкого. азота и ослабляются связи между частицами.

Кроме этого, снижается температура 30 в рабочей зоне окомкователя и влажная шихта начинает смерзаться, не доходя до тарели окомкователя, и, как следствие, снижается выход годного. Кроме того, возрастают затраты на транспортирование и распыление жидкого азота.

Изобретение обеспечивает снижение затрат топливоэнергетических ресурсов, выражающееся в снижении рас хода топлива на 4-5% и уменьшении энергетических затрат на транспортировку природного газа, в снижении мощности тягодутьевых устройств, и повышение производительности Обжиговой машины на 30-40 абс.%.

Формула изобретения

1. Способ подготовки шихты к спе,канию, включающий окомкование влажной шихты, сушку окатышей, о т,л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения расхода топливоэнергетических ресурсов и повышения производительности обжиговой машины путем уменьшения времени сушки, шихту влажностью 3,5-7,0% в процессе окомкования обрабатывают жидким хладагентом.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве хладагента используют жидкий азот в количестве 4,5-8,0% от массы шихты.

1361189

Таблица2

Характеристика процесса известного

120

150

128

162

20

90

75

90

16,8 17

8 5 15 5 16 2

4,2 нию к известному способу, абс.Е

130

120

145

135

100

140

Снижение теплознергетических затрат по отношению к известному способу, абс.%

100

95,5

96

Та блица 3

Характеристика процесса известного

50 88

95

Число центров окомкования (окатыши диаметром

1-2 мм), ед.

Время окомкования окатышей диаметром 10-15 мм, мин 10

Выход годного в грануляторе по окатышам 10-15 мм, 7.

Прочность сырых окатышей на сбрасывание, удар.ед.

Увеличение производительности обжиговой печи по отношеВыход годного по окатышам диаметром

10-15 мм, Ж

Показатели для способа

Предлагаемого при влажности

3,5 5 7 7, 3 5

Показатели для способа предлагаемого при количестве жидкого азота, подаваемого на окомкование, 7

10

1361189

Продолжение табл.3

Характеристика процесса

Показатели для способа извест ного т

3 4,5 6, 8 9

15,9 15,9

15,8

15,5

4,2

1,5 2,1 гс

0,6 1,0

1,3

Составитель Л.Шашенков

Редактор C.Ïåêàðü Техред N.Èoðãåíòàë Корректор В.Бутяга

Заказ 6198/30 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Прочность окатышей на сбрасывание с высоты 300 мм, удар. ед.

Время полного испарения жидкого азота, мин предлагаемого при количестве кидкого азота, подаваемого на окомковаиие, %