Способ получения крупногранулированной агломерационной шихты

 

Изобретение относится к подготовке сырья для производства чугуна и стали и может быть использовано в агломерации. Цель изобретения - повышение эффективности агломерационного производства. Железорудные материалы и топливо смешивают и окомковывают с подачей извести и части топлива в конце окомкования, причем мягко или среднеобогащенную негашеную известь с удельной поверхностью ≥ 350 м<SP POS="POST">2</SP>/кг в количестве 8-16 кг/т сухой шихты накатывают на гранулы по достижении ими в процессе окомкования крупности D<SB POS="POST">экв</SB>, равной 2,4-4,2 мм. По прошествии не менее 0,1 ч после введения извести в шихту подают часть топлива и смешивают с последней в смесительном барабане. При этом обеспечивается прирост удельной производительности, снижение расхода топлива и увеличение прочности агломерата при спекании крупногранулированной шихты с высоким слоем. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТ(МИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (If) А1 (51) 4 С 22 В 1 24

8 Г "011".Ы

ЫйИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

4:ь

К) 3

4ь

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4335886/31-02 (22) 30.11.87 (46) 30. 03.89. Бюл. Р 32 (7l) Липецкий политехнический институт (72) Г. В. Коршиков, С, Л. Венин, Е. В. Невмержицкий, M. А. Хайкон, Н. С. Иноземцев, В. В. Грекон, В. В. Науменко и А. С. Кузнецон (53) 669.1:622.788.36(088.8) (56) Металлург, 1973, N - 8, с. 6-8.

Авторское свидетельство СССР

У 410090, кл. С 22 В 1/20, 1971. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГРАНУЛИРОВАННОЙ АГЛОМЕРАЦИОННОИ UIHXThl (57) Изобретение относится к подготовке сырья для производства чугуна и стали и может быть использовано в агломерации. Цель изобретения — повыИзобретение относится к подготовке железорудного сырья дпя производства чугуна и стали.

Цель изобретения — повышение эффективности агломерационного произв водс тв а.

Сущность способа заключается в том, что шихта после окомконания до вполне определенного гранулометричес— кого состава подвергается стабипизации эа счет накатывания извести. При гашении накатанной извести происходит снижение влажности шихты и цементация поверхности гранул. В результате этих процессов комкующая активность шихты резко снижается или даже исчезает

2 шение эффективности агломерационного производства. Железорудные материалы и топливо смешивают и окомковывают с подачей извести и части топлива в конце окомкования, причем мягко или среднеобогащенную негашеную известь с удельной понерхностью 350 м /кг в количестве 8-16 кг/т сухой шихты накатывают на гранулы по достижении ими в процессе окомконания крупности

d „ равной 2,4-4,2 мм. По прошествии не менее О,l ч после введения извести в шихту подают часть топлива и смешивают с последней в смесительном барабане. При этом обеспечивается прирост удельной производительности, снижение расхода топлива и увеличение прочности агломерата при спекании крупногранулированной шихты с высоким слоем. 6 табл. полностью. Поэтому при смешивании со вновь введенным топливом гранулы шихты оказываются нейтральными по отношению частиц топлива.

Технология способа реализуется следующим образом.

В шихтовом отделении дозируют все материалы, используемые на данной аглофабрике, за исключением той части извести и топлива, которые вводят в шихту после смешивания и окомконания. Параметры режима окомковаиия влажность шихты, скорость вращения барабана (тарелки), угол нак:loki;l задают исходя из условия получения окомконаиной шихты к рупнос т ьн d „„=

3 )504274

2,4-4,2 мм, При акомковании в шихту вводят мягкообожженную или, в крайнем случае, среднеобожженную молотую с удельной поверхностью 350 м /кг не Z гашеную известь в количестве 8—

16 кг на 1 т шихты (сухой). Известь вводят путем накатывания на предварительно окомкованную шихту крупностью

d „ = 2,4-4,2 мм. Топливо вводят в шихту после окомкования и накатывания извести в потоке на ленточном конвейере и смешивают в смесителе не менее чем через 0,1 ч после накатывания извести. 15

Крупность окомкования шихты определяют путем ситового анализа проб, отобранных в потоке после выхода шихты иэ окомковательного аппарата.

Накатыванием извести прекращают, гра- 20 нуляцию шихты и поэтому результаты ситового анализа окомкованной шихты отражают ее крупность перед вводом извести.

Количество свободного топлива в крупногранулированной шихте регулиру-! ют путем изменения соотношения по массе между топливом, вводимым в шихту до окомкования (в шихтовом отделении), и топливом, которое вво- 30 дят в шихту после накатывания извести.

Накатывание извести и последующая выдержка шихты в течение >О, 1 ч обеспечивают стабилизацию гранулометрического состава шихты. Под выдержкой понимается отсутствие динамических воздействий. Это время шихта может находиться в потоке, например, на ленточном конвейере. 40

Значения и „ь = 2,4-4,2 мм отражают такую структуру окомкованной шихты, когда характер "расположения топливных частиц приобретает роль существенного фактора процесса спека- 45 ния, как важнейшая характеристика его текстуры. Минимальная величина этого параметра (д „ = 2,4 мм) отвечает условию эффективного спекания шихты высотой слоя ъ 500 мм при разрежении 7,8-8,0 кйа, которое обеспе.чивается существующими гаэодутьевыми средствами. Максимальный размер крупности окомкованной шихты (dз„

4,2 мм) отражает верхний предел структурной характеристики окомкованной шихты, превышение которого переводит режим спекания в режим обжига.

Требования к качеству накатываемой извести, отражающие режим обжига и крупность, удовлетворяют условию максимального упрочнения гранул при минимальной выдержке, равной

0,1 ч. Это время шихта может быть в потоке или в бункере. При соблюдении условий по качеству извести этого времени достаточно, чтобы процессы гашения гидратного твердения оксида кальция приняли такие размеры, когда шихта становится стабилизированной, т.е. при повторном динамическом воздействии, подобном вращающемуся барабану, ее гранулометрический состав практически не изменяется.

Указание нижней границы интервала по времени между накатыванием извести и смешиванием шихты со вновь введенным топливом обусловлено тем, что эта величина определяет затраты на реализацию предлагаемого способа на практике: с увеличением продолжительности интервала потребуется устройство специальных бункеров, емкость которых будет определяться мощностью грузопотоков.

Параметры по расходу накатываемой извести удовлетворяют размаху колебания окомкованной шихты по крупности.

Благоприятные результаты по скорости гашения накатанной извести и упрочнение гранул окомкованной шихты достигаются при определенном водоизвестковом отношении, абсолютная величина которого зависит не только от качества извести, но и состава шихты.

Увеличение крупности окомкованной шихты связано с повьппением ее влажности. Поэтому расход накатываемой извести целесообразно увязать с крупностью окомкованной шихты. Опытами установлено соотношение между количеством накатываемой извести и крупностью окомкованной шихты, удовлетворяющее условию минимальной продолжительности гашения извести при сохранении высокой прочности гранул (интервалы отражают изменение состава шихты по количеству тонкоизмельченных концентратов от 50 до 85) (см, табл. 1).

ФГ

В совокупности все параметры регламентирующие условие накатывания извести (качество и количество) вместе с указанием интервала по времени между накатыванием извести и смешиванием с топливом, обеспечивают ста5 )504274 бипиэацию гранулометрического состава окомкованной шихты. Это обстоятельство является основным, обусловливаищим получение качественно новой текстуры окомкованной шихты, когда топливо находится в шихте в виде свободных частиц, выполняя роль самостоятельных структурных элементов. Количество свободного топлива регулирует10 ся в соответствии с требованиями техноло гни агломе рационно го п ро цес са, По сути это текстурное свойство окомкованной шихты является дополнительным фактором управления технологическим процессом путем воздействия на характер горения углерода топлива: чем больше топлива находится в свободном состоянии, тем выше полнота химического сгорания углерода. Положи- 20 тельная роль этого явления не исчерпывается экономической стороной агломерационного производства. Не менее важное значение имеет снижение выбросов окиси углерода в атмосферу. 25

Опыты показали, что применение способа подготовки шихты к спеканию позволяет увеличить количество углерода топлива, сгорающего до СО,с

45-55 до 857 и выше. В результате этого на 54-887 уменьшается количество СО, выбрасываемой в атмосферу с отходящими газами.

Основным достоинством предлагаемого способа является то, что он позволяет освоить технологию спекания ших35 ты слоем 500 мм и выше при существующих гаэодутьевых средствах. В совокупности это обеспечивает существенное улучшение всех основных техникоэкономических показателей агломерационного производства. Их количественная оценка выявлена на основании лабораторных опытов.

Примеры конкретного выполнения

45 способа.

Опыты проводили в лаборатории.

Рудная часть шихты состояла иэ окисленных руд и тонкоэернистых концентратов — продуктов мокрого маr- 50 нитного обогащения железистых кварцетов при соотношении (по массе)

0,3:0,7.

Флюсы состояли из смеси известняка, доломита и извести. Расход флю55 сов отвечал условию получения агломерата с основностью 1,40. Расход извести по отношении шихты был постоянным — 3,0Х (по массе).

Использовали два вида извести: до смешивания в шихту вводили известь, немолотую (-15 мм), трудногасимую (СаО = 787); для накатывания испольэовали специально приготовленную иэ весть.

В качестве топлива использовали смесь коксика с антрацитом в соотношении О, 6: О, 4.

Состав шихты отвечал получению . агломерата следующего химического состава, мас.7: Fe 52 40; FeO 9 70;

$10 8,70; СаО 12,18; И80 3,21;

Al О 1,64; В 1,40.

Составление шихты. Перед смешиванием и окомкованием в шихту вводипи все компоненты, эа исключением части извести и топлива, которые добавляли в шихту после окомковаиия.

Смешиваиие шихты осуществляли в две стадии. На первой стадии смешивали все компоненты шихты, эа исключением той части извести и топлива, которые предназначались для ввода после окомкования. На второй стадии смешивали окомкованную шихту с накатанной известью и вновь введенное топливо. Контрольным параметром являлся интервал по времени между накатыванием извести и вторичным смешиванием. В опытах величина этого интервала (время выдержки шихты с на катанной известью) изменялась в пределах 0,083-1 ч. Смешивание производили на тарельчатом грануляторе.."

Окомкование шихты, как и смешивание, осуществляли на тарельчатом грануляторе. Продолжительность окомкования изменялась в пределах О, 05 — 0,1 ч.

Перед началом окоьвсования шихту увлажняли до 7,8-9,57. в зависимости от требуемой крупности окомкованной шихты

Накатывание извести производили путем труски на комкующуюся шихту эа

60-90 с до конца окомкования и продолжали в течение 40-70 с в зависимости от количества накатываемой извести. Для накатывания испольэовали

3 вида извести: мягкообожженная (м.о.) 1 среднеобожженная (ср. о. ) н сильно= обожженная (с.о.). Удельная поверхность варьировалась в пределах 340—

500 м /кг.

Количес тво накатываемой извести изменяли в пределах 7,5 — 16,5 кг/т шихты (сухой).

1504274

Регулирование количества свободного топлива в крупногранулированной шихте осуществляли путем изменения соотношения между топливом, введенн м в шихту до смешивания, и топливом, введенным в шикту после накатывания извести.

Спекание шихты осуществляли на чаше диаметром 300 мм при разрежении

7,8 кПа. Зажигание топлива производили смесью доменного и коксового газов с теплотворной способностью 7100

7300 кДж/м

За критерий крупности окомкован- 15 ной шихты принимали эквивалентный диаметр, рассчитываемый по формуле экю

m, 1

i-1

20 го сгорания углерода топлива принимали коэффициент использования углерода топлива, рассчитываемой по формуле .1 С

qC СОг + ЯС- СО цС СО

1С СО, 100X ) С СО, 1( с где qC CO и qC CO — тепловые эффекты от сгорания 1 кг углерода топлива до СО и СО, равные соответ- 30 ственно 34,0 и 10,34 ИДж; С вЂ” б СО, $ С -СΠ— коэффициенты, отражающие количество углерода топлива, сгорающего до СО< и СО, доли.

Характер горения углерода топлива 35 определяли по содержанию СО и СО образовавшихся в результате горения углерода топлива. Последние определяли расчетным путем на основании анализа состава отходящих газов. 40

В качестве технико-экономических критериев оценки эффективности предб лагаемого способа испольэовали общепринятые показатели, отражающие удельную производительность аглоус- 45 тановки и качество агломерата. Последнее оценивали по ГОСТУ 15137-77, условия которого предусматривают оценку прочности по выходу кл. +5мм и кл. -0,5 мм.

В табл. 2 приведена шифровка контрольных показателей и основных технологических параметров, отражающих условия опытов.

B табл. 3 приведены опыты, иллюстРирую1цие значение параметра d щ крупностью окомкованной шихты. Здесь опыт 1 отражает условия обычной технологии подготовки шихты, когда не где m —. масса пробы, кг;

m;. — масса класса i,êã;

d — средний диаметр частиц (гра1 нул) класса i мм;

n — количество классов (шихту рассевали на 7 классов:

0-0, 5; 0 5-1; 1-2; 2-3;

3-5; 5-10 и + 10 мм).

В представленных опытах контроль шихтн осуществляли в трех местах: перед накатыванием извести (d „ ),, после накатывания извести — (d „ ) и после смешивания с топливом — (d P, Это позволяло оценить динамику изменения структуры шихты на различных этапах ее подготовки к спеканию.

Количество свободного топлива в окомкованной шихте определяли путем центрифугирования проб шихты в растворе бромоформа с плотностью около

1,8 г/см

3а показатель полности химическоприменяется накатывание топлива и извести. Опыт 2 отражает условия подготовки шихты, заявленные в прототипе. Условия опытов 6 и 7 соответствуют граничным значениям d а в опы9 6 тах 4 и 8 значения этого параметра находятся за пределами, регламентируемыми формулой изобретения (2, 3 мм в опыте 4 и 4,3 мм в опыте 8).

В табл. 4 приведены опыты, иллюстрирующие влияние на показатели спекания количества накатываемой извести..

Опыты 6 и 10, как в табл. 2. Они выполняют роль базовых применительно к условиям спекания при высоте слоя

300 и 600 мм.

В табл. 5 приведены опыты, иллюстрирующие влияние качества накатываемой извести. За базовый вариант взят опыт 10. Опыты 18 и 19 отражают влияние качественных параметров извести ниже предельных значений: в опыте 18 для накатывания использовали сильнообожженную известь, в опыте 19 — с низкой удельной поверхностью, равной

340 м /кг. В опыте 17 для накатывания

2 использовали среднеобожженную известь. Опыты 19, 20 и 21 позволяют проследить влияние на эффективность предлагаемого способа увеличения тонины помола накатываемой извести, 10

1504274

22- 34

Таблица 1

2,4-2,8

7,8-8,2

3, 2-3,5

8,3-8,5 д „, Влажность, Х

Расход извести, кг/т шихты

2,8-3,2

8,1-8,3

3,5-4,2

8,5-9,5

8-10

10-12

12-14

14-16

Таблица 2

Контролируемые параметры опытов по определению эффективности предлагаемого способа получения крупногранулированной шихты с регулируемым количеством свободного топлива мм

Х

7 мм. выразившейся в повышении ее удельной поверхности.

В табл. 6 приведены опыты, иллюстрирующие влияние прбдолжительности выдержки окомкованной шихты с накатанной известью до смешивания с топливом. За исходный вариант приняты показатели опыта 10. Опыт 22 отвечает условиям, при которых время вьщерж-10 ки меньше регламентируемой величины—

0,083 ч. В опытах 23, 24 и 25 это время соответственно составляет О, 117

0 5 и 1 ч.

Как следует из результатов опытов, 15 способ обеспечивает получение крупногранулиров анной шихты с регулируемым количеством свободного топлива, что дает возможность спекания шихты с высоким слоем — 500 мм и вьше. В сово- 20 купности это выражается в улучшении технико-экономических показателей. В зависимости от высоты слоя и количества свободного топлива в окомкованной шихте экономическая эффективность 25 предлагаемого способа выражается следующим образом (по сравнению с прототипом):

Прирост удельной производительно- 30

Высота слоя

2 Содержание С1. в шихте

3 Влажность шихты

Крупность окомкованной шихты

4 (с4вь) сти, Е

Снижение расхода топлива, 7 189 7

Повышение механической прочности агломерата, 7: по кл. +5 мм l0 — l3 по кл. -0,5 мм 13 — 15

Формула изобретения

Способ получения крупногранулированной агломерационной шихты, включающий смешивание и окомкование дозированных материалов с накатыванием на окомкованные гранулы извести и части подаваемого в шихту топлива, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности агломерационного производства, шихту окомковывают до крупности гранул, соответ4 4 2 вают на них мягко ипи среднеобожженную негашеную известь с удельной поверхностью >< 350 м /кг в количестве

8-16 кг/т шихты (сухой), а часть топлива вводят в окомкованную шихту по прошествии не менее 0,1 ч после накатывания извести и смешивают с шихтой в смесительном барабане.

1504274

Продолжение табл.2 (1 он@) Н (эк8) э

Качество накатываемой извести:

7 по режиму обжига

8 по удельной поверхности

9 Количество накатываемой извести

10 Количество топлива, введенное после накатывания извести

11 Продолжительность выдержки шихты с накатанной известьнэ

12 Количество свободного топлива в шихте

13 Коэффициент использования углерода топлива (k )

14 Выход годного

15 Вертикальная скорость спекания

16 Удельная производительность

Прочность агломерата

17 Х (кл. +5 мм)

l8 Х1(кл. -0,5 мм) мм м /кг кг/т шихты (сух) 7 от общего расхода ч

7 от общего расхода

Х

Х от спека мм/мин

T/(M ч) Т ° Ьлмпб 3

П б об не тз>ы Опыт

».) .Л > > Г> 7 > (> Г> Г> 1 > (>

2

4

6

8

1О

11

12

1З

14

1Ь

17

18 зоо

4,2

7,8 г,z

Нет

Нет

Нет

Нет

i1et

Нет

Нет

1,25

61,75

75,8

22,65

1,297

Ь8,5

5,2 зоо

4,0

7,8

2,2

2,2

Нет н.о.

360

8О о

27, Зi

68,66

8I> l0

26,05

1,582

71,2

4,9

300

4,0

8,0 г,з г,э

Нет м,о.

360

Но

22,84

67,49

78,1О

26,50

1,556

69,8

4,9 зоо

4,О

8,О г,э г,з

z,г м. о.

360

0,1

74,66

84,27

83, 40

26, 95

1,673

72,4

4,8 зоо

4,0

8,2

2,4

2,4

Нет н,о.

360

8О

18, 37

63,83

77, 59

27,41

1,596

69,6

5,0 зоо

4,0

8,г

2,4

2,4

7,3 м.о.

360

8О

О,!

76, 67

88,35

81,1О

28,З1

1,712

74,8

4,Э зоо

4,О

9,0

4,2

4,2

4,О м.о.

360

8О о,i

75,83

84,53

73,52

29,44

1,647

67,3

5,6 зоо

4 ° О

9 ° 2

4,3

4,3

4,1 н. о.

360

8О

0,1

74> 92

85,15

68,26

30,58

1,621

64,8

5,4

500 з,so

9,0

4,2

4,2

4,О м. о.

360

8О

О,l

73,49

82,67

81,i6

26,50

1,815

7З,7

4 ° 6

600

3,25

9,0

4,2

4,г

4,0 м.о.

ЭЬО

80

0> l

76, 57

87, 74

84,63

26,05

1,881

77,4

4,1

1504274

l4

Таблица 4

Параметры к а в табл.

Опыт

3 10 14 15 (| ) 6 "Г

3,25

9,0

4,2

4,2

4,0 м.о.

16,5

0,1

77, 86

88, 33

78,16

27,26

1,835

75,8

4,2

Таблица 5

Опыт

Параметры (как в табл. 2) (18 19 20 2l

- I

600

3,25

9,0

4,2

4,0

3,9 м.о.

16

0,l

58,76

63,45

71,10

25,01

1, 505

72,3

4,6 ((3,25

9,0

4,2

4,2

4,1 м. о.

16

0,1

79, 45

89,50

87,17

28,65

2,126

77,5

4,4

3,25

9,0

4,2

4,0

3,7 с.о.

0,1

63, 57

66, 74

73,63

23, 70

1,457

74,6

4,5

2

Э

5

7

9

II

12

13

14

16

17

I

Э

5

7

9

ll

l2

13

14

l5

16

17

4,0

8,2

2,4

2,4

2,3 м. о.

8,0

0,1

76,67

88,35

81, 10

28,31

7, 712

74,8

4,9

4,0

8,2

2,4

2,3

2,1 м. о.

7,5

0,1

7), 18

72,25

80, 95

36, 96

1,623

73,8

4,9

3,25

9,0

4,2

4,2

4,0 м.о.

16

0,1

76,57

87,74

84,63

26,05

l 881

77,4

4,1

4,0

8,2

2,4

2,4

2,3 м. о.

16,0

0,l

78, 64

87,63

89,21

30,00

1, 986

73,2

5,0

3,25

9,0

4,2

4,0

3,9 ср ° о.

l6

0,1

74,81

86, 56

82,94

24,48

1, 730

75,4, 4,4

4,0

8,2

2,4

2,4

2,3 м.о.

16,5

0,1

79,10

89, 96

88,40

30,29

1,986

70,1

5,2

3,25

9,0

4,2

4,2

4,0 и. о.

16,0

0,l

76,57

87, 74

84,63

26,05

1,881

77,4

4,1

3,25

9,0

4,2

4,0

3,8 м. о.

8,0

0,1

74,45

84,47

76,73

25,60

1,684

72,0

4,4

3,25

9,0

4,2

4,0

3,9 м. о.

l6

0,1

74,18

85,56

82,10

24,22

1,693

73,3

4,5

3,25

9,0

4,2

4,0

3,6 м. о.

7,5

0,1

66, 38

68, 38

71,33

23,70

1, 508

69,6

4,8

14(14274

Таблнца6

Параметрш (как в табл. 2) 22 23 24 2» 26 27 28

1,36

68, 57

78,71

22,92

64,4

1,523

6,8 (:оставитель Л. !11ашенкон

Текpep М. !1г ргентал Корректор Т,Малец

Редактор H. Киштулинец

Заказ 5217/30 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государс твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ (. С(:!

113(13, Москва, Ж- 3S, Раушскня наб., д. 4/5

Производственно-изда гельский комбинат "Пат нт", г. уж| ород, ул. Гагарина, 111!

2

4

6

8

l0

11

12

1 3

14

15 !

17

3,25

9,0

4,2

4,2

4,0 м.о, 360

16

0,1

76,57

87, 74

84,63

26, 05

77,40

1,881

4,1

3,25

9,0

4,2

4,0

3,9 м,о °

16

О, 083

72,85

86, 37

83,78

25,79

75,6

1,843

4,1

6(30

3,25

9,0

4,2

4,2

4,0 и. о.

l6

0,117

77,21

88, 73

85, 48

26, 83

76,8

l, 956

4,1

3,75

9,0

4.2

4,2

4,! м. о.

16

0,5

79,66

91, 05

87, 16

27,87

76,2

2,069

4,7

3,25

9,0

4,2

4,2

4,1 м.о.

16

1,0

80, 00

90, 15

88,86

28,13

76,3

2,125

3,2»

9,0

4,2

4,2

4,2 м. о.

16

3,25

9,0

4,2

4,2

3,9 м. о.

16

0,1

48,80

76,83

74,47

26,77

73,5

1,693

4,6

3,25

9,0

4,2

4,2

4,1 м. о.

16

0,1

99, 32

88,63

77,01

27,61

76,7

1,937

4,2