Способ окомкования агломерационной шихты

 

Изобретение относится к окускованию железорудных материалов в черной и цветной металлургии и может быть использовано в других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является повышение интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкованной шихты по гранулометрическому составу и повьшение эффективности управления процессом окомкования . При окомковании шихты в барабане воду на увлажнение подают в два этапа. На первом этапе в начале окомкования воду подают с частотой 20-30 имп./ьшн, на втором этапе с частотой 10-15 имп./мин. Начало второго этапа увлажнения определяют по прекращению процесса окомкования после увлажнения шихты на первом этапе о Соотношение расхода воды на первом и втором этапах поддерживают равным 0,25-0,4:1 соответственно. При увлажнении интервалы между импульсами подачи воды поддерживают равными длительности импульса. При таком способе увлажнения на первом этапе получают зародыши окомкования повышенной комкующей способности, а на втором создают благоприятные условия для накатьшания на них неоком- .кованной части шихты с последующим упрочнением гранул. 2 табл. а SS сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)4 С 22 В 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTQPCK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C (O

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4294772/31-02 (22) 06. 08. 87 (46) 30.03.89. Бюл. № 12 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В.М.Борисов, В.Н ° Комов, А.С.Белкин, В.А.Мишаткин и А.А.Казьмин (53) 669.1.622.788.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 697581, кл. С 22 В 1/14, 1979. (54) СПОСОБ ОКОМКОВАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТИ (57) Изобретение относится к окускованию железорудных материалов в черной и цветной металлургии и может быть использовано в других отраслях промьппленности. Целью изобретения является повышение интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкованной шихты по гранулометрическому составу и повышение эффекИзобретение относится к окускованию железорудных материалов в черной и цветной металлургии и может быть использовано в других отраслях промьппленности.

Цель изобретения - повышение интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкованной шихты по гранулометрическому составу и повышение эффективности управления процессом окомкования.

Существо изобретения заключается в том, что повьппение качества и одно родности шихты по гранулометричес„„SU„„> 468946 тивности управления процессом окомкования. При окомковании шихты в барабане воду на увлажнение подают в два этапа. На первом этапе в начале окомкования воду подают с частотой 20-30 имп./мин, на втором этапе с частотой 10-15 имп./мин. Начало второго этапа увлажнения определяют по прекращению процесса окомкования после увлажнения шихты на первом этапе. Соотношение расхода воды на первом и втором этапах поддерживают равным 0,25-0,4: 1 соответственно.

При увлажнении интервалы между импульсами подачи воды поддерживают равными длительности импульса. При таком способе увлажнения на первом этапе получают зародыши окомкования повышенной комкующей способности, а на втором создают благоприятные ус- . ловия для накатывания на них неоком,кованной части шихты с последующим упрочнением гранул. 2 табл. кому составу реализуется путем ор- р ганизации в одном агрегате раздельного пульсирующего цикла увлажнения шихты, состоящего из двух стадий (двух увлажняющих устройств), уста новленных последовательно в загрузочном конце барабана-окомкователя.

Разделение процесса увлажнения шихты на две стадии обусловлено тем, что на первой стадии необходимо получить зародыши окомкования повышенной комкующей способности, а на второй создать благоприятные условия для накатывания на них неокомкованной

1468946 части шихты с последующим упрочнением гранул.

Изменением соотношения расхода воды на обеих стадиях увлажнения, длительности пульсаций и промежутков

5 между ними на первой и второй стадиях цикла при наименьшей его продолжительности и наибольшем времени окомкования и упрочнення гранул достигается возможность регулирования фракционного состава шихты влюбых заданных пределах„ вплоть до получения гранул крупностью 15-20 мм, повышенной прочности и однородности.

Механизм двухстадийного циклического увлажнения шихты в процессе ее окомкования заключается в следующем.

В первой зоне за счет кратковременного импульса подачи воды и небольшого ее расхода происходит разделение шихты на переувлажненные (комкуюпрле) и сухие (комкуемые) участки.

При этом, переувлажнение повышает комкующую, гидрофильную способность 25 шихты и интенсифицирует накатывание на нее "сухой" части шихты. Размер гранул-зародышей определяется соот» ношением между количеством комкующей и комкуемой составляющими шихты,т.е. расходом воды и цикличностью ее по" дачи. При постоянном расходе воды, чем больше цикличность (количество пульсаций) подачи воды в единицу времени, тем меньше размер зародышей независимо от химико-минералогического состава шихты, так как меньше переувлажнение комкующих участков шихты. Режим увлажнения шихты для получения зародышей оптимальной крупности 2-4 мм подбирали опыт40 ным путем. Исследования показали, что расход воды на первой стадии должен составлять 20-30 от ее общего расхода, т.е. соотношение между расходом воды на первой и второй стадиях необходимо поддерживать в пределах (0,25-0,4):1 при цикличности подачи воды, равной 20-30 циклов в минуту.

Отклонение от укаэанных парамет- . ов увлажнения шихты приводит к нару шению зародышеобразования и недопустимым колебаниям окомкованной шихты по гранулометрическому составу.

Так увеличение расхода воды, при эа- 55 данной цикличности сопровождается существенным увеличением крупности зародышей и уменьшением их прочности за счет значительного переувлажнения комкующих участков шихты (образование

"грязи"), окомкование которой приводит к образованию комков диаметром.

) 50 мм. При уменьшении расхода воды уменьшается способность шихты за счет уменьшения степени ее переувлажнения. Существенно повышается количество фракций.1-16 мм, не участвующих в окомковании и следователь) но, уменьшается однородность окомкованной шихты по гранулометрическому составу.

Уменьшение цикличности подачи воды приводит к черезмерному переувлажнению отдельных участков шихты, и таким образом оказывает такое же отрицательное воздействие, как и увеличение расхода воды.

Увеличение цикличности подачи воды при постоянном ее расходе равносильно влиянию уменьшенного расхода воды и сопровождается аналогичным отрицательным воздействием.

Толщина накатанного слоя шихты определяется влажностью поверхностного слоя гранул. При уменьшении ее значений до 6-7Х накатывание прекращается. Как показали исследования время формирования зародышей крупностью 2-4 мм в оптимальных условиях увлажнения составляет 2-4 с.

Именно этот промежуток времени определяет начало второй зоны увлажнения °

Необходимость подачи воды на вторую зону обусловлена .интенсификацией накатывания неокомкованной части шихты на зародьппи и вовлечением в процессе окомкования гидрофобных компонентов шихты с получением однородных по гранулометрии и прочных гранул диаметром 6-10 мм.

Экспериментально установлено, что при оптимальном соотношении расхода воды на первой и второй стадиях, цикличность ее подачи должна составлять 10-15 циклов в минуту.

Увеличение степени переувлажнения отдельных участков шихты во второй .зоне обуславливается необходимос-. тью значительного. увеличения размера гранул и их прочности, а двухстадийное циклическое увлажнение шихты обеспечивает гибкость, высокую эффективность и оперативность регулирования процесса окомкования в условиях запланированного изменения

1468946 б состава шихты или технологических нарушений усреднения и дозирования ее компонентов.

Поскольку закономерности окомкования шихты после второй стадии увлажнения аналогичны закономерностям окомкования шихты после первой стадии, постольку отклонение от оптимальных параметров вторичного увлажнения оказывает те же отрицательные воздействия, что и после первичного.

Пример. Исследования проводят в лабораторном окомкователе диаметром 500 и длиной 1200 мм. В качестве компонентов шихты используют криворожскую гематитовую железную руду, магнетитовый концентрат Оленегорского ГОКа, смесь коксовой мелочи и антрацитового штиба, возврат и известняк. Крупность криворожской руды, смеси коксовой мелочи и антрацита, известняка и возврата составляет 0-3 мм, а железный концентрат был представлен фракцией (0,0б3 мм.

Железорудная часть шихты состояла из 60Х руды и 40Х концентрата, содержание топлива в шихте составляла

4Х» известняка — 10K при соотношении количества коксовой мелочи и антрацита 1:1, содержание возврата .

20Х сверх 100Х.

Высокое содержание криворожской руды и антрацита в шихте, обладаю, щих низкой смачиваемостью и комкуемостью выбрано для того, чтобы показать высокую. эффективность окомко,вания гидрофобных составляющих ших» ты при ее увлажнении предложенным способом. Предварительно определяют комкующую (гидрофобную) способность каждого компонента шихты в зависимости от влажности. Комкующую способность шихты оценивают по содержанию фракций 1-1,6 мм в окомкованном материале. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что для гидрофильиых компонентов шихты, концент. рата.и известняка оптимальная влажность составляет 5-7Х поскольку в этих условиях содержание фракций 11 ° 6 мм, не участвующих в процессе окомкования минимально, основная масса этих компонентов представлена классом 2-4 мм.

Для гидрофобных компонентов (аглоруда, кокс., антрацит) значительное снижение содержаний фракций 1-1,6 мм наблюдается при влажности 10-12Х.

При этом, даже антрацитовый штыб

5 окомковывается с образованием гдзнул 2-5 мм.

Таким образом, влагоемкость ком,понентов шихты пропорциональна силам капиллярного стягивания, для

1р гн рофобных и гидрофильных составляющих существенно отличаются. Если учесть, что влага при неимпульсной (постоянной) подаче воды распределяюется равномерно между всеми компо15 кентами шихты, а оптимальная влажность основных железорудных и флюсовых составляющих не превьппает 7Х, что очевидно, что частица гидрофобных компонентов крупностью 1-1,6 мм

2р не будет вовлекаться в окомкование, снижая однородность окомкованной шихты, газопроницаемость слоя и производительность устаноаки.

Увеличение же содержания влажнос25 ти всей массы шихты до 10-12Х приводит к черезмерному ее переувлажнению, укрупнению гранул, снижению их прочности н однородности.

Одним из наиболее эффективных

30 способов вовлечения в окомкование гидрофобных материалов н частичек крупностью 1-1,6 мм является перераспределение, влаги между отдельными участками шихты для разделения потока шихты на переувлажненные и

tl tt сухие зоны с последующим накатыванием "сухой" на переувлажненную часть шихты. При наибольшем переувлажнении штыба гидрофильные материалы

4р гранулируются за короткий промежуток времени до фракции 2-4 мм, т. е. наряду с крупными частицами топлива, известняка и возврата, окомкованные гранулы служат центрами, зародышами

45 окомкования, причем количество за родьппей увеличивается в 2-3 раза.

Это обстоятельство и послужило основанием для двухстадийного пульсирующего увлажнения шихты при окомкова5р нии, причем на первой стадии происходит, в основном, окомкование гидрофильных составляющих, а на второй — накатывание и доокомкование гидрофобных и гидрофильных компонен55 тов шихты °

Пульсацию подачи воды осуществляют пробковыми кранами, соединенными с помощью ременной передачи с электроприводом. Увлажнение осуществляют

1468946

Таблица 1

Компонент шихты

Влажность, 7

12,5 13,6 16,6 12,6 1,0 3,0

0 5 1,2 0 5 О О О

3,2 3,2 3,8 5,1 5,0 3,0

191.

О

1,0

Аглоруда

Концентрат

Коксик

2,7 2,7 2,7 3,2 3 0 2,4

Антрацит

Смесь коксика и антрацита

Известняк

1,5

5,9 5,9 6,8 11,1 9,0 6,0

8,4 9,0 4,0 0,5 0 О

0,7

О эвольвентными форсунками с подводом к ним сжатого воздуха. Цикличность подачи воды, соотношение между расходом воды на каждой стадии увлажнения, длительность окомкования шихты после первой стадии изменяют в широких пределах. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Анализ данных показывает, что, 10 наименьший выход фракции О-f мм, 11,6 мм и о 10 мм имеет место при соотношении расхода воды на 1-ой и

2-ой стадиях (0,25-0,4): 1 и при цик1 личности 20-30 циклов в минуту на 15 первой и 10-15 циклов в минуту на второй стадии.

Расположение второй форсунки определялось временем образования зародышей крупностью 2-4 мм. Это 20 время составляло 2-4 с, или в пересчете от продолжительности окомкования, составляло 20 с, находилось в пределах (0,1-0,2) °

Нарушение этого режима увлажнения 25 приводило к нарушению продолжительности окомкования, увеличению крупных и мелких фракций шихты (в таблице не указано), снижению однородности шихты по гранулометрии и скорости спекания.

Продолжительность подачи воды и интервалы между ними в пределах одного цикла не оказывает существенного влияния на скорость и качество окомкования шихты в исследованных условиях пульсирующего увлажнения шихты с цикличностью 10-30 циклов в минуту. Заметное влияние продолжительности подачи воды в цикле на по- 10 казатели окомкования имело место при цикличности 1-2 цикла в минуту.

Величина прочности гранул, оцениваемая по количеству сбрасываний (ста) 100 гранул крупностью 8-10 мм с высоты 1 м на стальную плиту, имела наибольшие значения для оптимальных условий окомкования. Так, при сбрасывании гранул, окомкованных в оптимальных условиях (соотношение расхода воды на 1-ой и 2-ой стадиях

0,4:1, цикличности на 1-ой и 2-ой стадиях 30 и 15 соответственно) количество сбрасываний до полного разрушения гранул составило 8, против

2-х для базового варианта и 2-4 для вариантов с и

Формула изобретения

Способ окомкования агломерационной шихты, включающий порционную подачу увлажнителя в две стадии, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

IIoBbIUåíèÿ интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкованной шихты по гранулометрическому составу и повышения эффективности управления процессом окомкования, осуществляют импульсную подачу увлажнителя в зону окомкования шихты с интервалами между импульсами, равными длительности импульса, причем первую порцию увлажнителя подают в начале окомкования с частотой следования импульсов 20/30 в 1 мин, вторую — начиная с момента прекращения окомкования шихты после увлажнения ее первой порцией с частотой 1015 импульсов в 1 мин с соотношением расхода увлажнителя в первой и второй порциях - (0,25-0,4):i.

1468946

9

3! о

I 1 I

1 I О е

N СЧ Л Î Î W О СЧ

1 с

eoo

Сч СЧ ° е ч» е» е» ф е ° С 1 N СЧ Ю Съ Ф ф Е NN »NN NN Ch о

Ю 1

NCtiC Oee ee ON C0

- N СЧ » N Сч СЧ СЧ. - СЧ

I о ссъ сл о о ооф фо о

° % Л СЛ 0Л! о

ЕОЛО а лл ф

chф сч сi оо w eco л счосч счфф оо с» ° с!\

I о о о

o

tI о х р

Ф о с

И у!

7II I е» с О с1И о0 И

Ю

A сб I о! й!

vt

fd ° ф О CO D

a,I 1 !

Э l сч

51 O"

О1

О1

О1 о

СОСЧС0 О

О О со

B I

СЧ CO СЧ - сч сч п a0 N ь

M оое

° СЧ ° оло

I

1

I н

° 1

Oe N О О.С0 СОСЧ Оф СЧ о сч

1

Ю ! о

I г

I а3 I е» N Сч а» С Ч e CO е» ° ° ч» °

1 4

Nme ОЕО

- N СЧ т- N N

1 ! о е

t оое сч ч»

Ф х о ое хI а

Ж 2 е

\, I

1 а» о х 1 ф 1

М 1 K t

Ь I

I о 1

1с I

3 I сс! I в о!

1

t

I

I х

Ц1

ol

СИ

I ч

*t с0

Э!

I ч

Х1 сс!

Х1

1-0

Ю1

1!

vt

Ф!

ol в !! о

N! !

Хl М 1 х —

ol

l1 е !! с — 1 х 1

gto

Ф 1 о

I сч сч I

° °

I фл о1

° у» °! счев о