Способ получения окатышей

 

Изобретение относится к производству железорудных окатышей. Способ включает подачу влажной шихты в тарельчатый окомкователь с формированием в процессе вращения холостой и рабочей зон, окомкование шихты с образованием восходящего и нисходящего слоев окатышей, обработку нисходящего слоя потоком сжатого воздуха, ориентированного под углом в сторону холостой зоны. При этом окатыши нисходящего слоя делят на несколько ручьев, к каждому из которых подводят струю сжатого воздуха. Причем начало первого ручья формируют на расстоянии 0,6-1,5 м от нижней границы холостой зоны, а расход сжатого воздуха в каждом последующем ручье уменьшают на (5-10)·10^-3 м³/м²·c при увеличении диаметра окатышей на каждые 4 мм. Изобретение позволяет повысить прочность окатышей и снизить расход сжатого воздуха в процессе окомкования. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей.

Известен способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты в тарельчатый окомкователь, окомкование с образованием восходящего и нисходящего слоя окатышей (см. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов.- М.: Металлургия, 1984, с. 234-240). К недостаткам способа относится невысокая прочность получаемых окатышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты в тарельчатый окомкователь с формированием в процессе вращения холостой и рабочей зон, окомкование шихты с образованием восходящего и нисходящего слоев окатышей, обработку нисходящего слоя рабочей зоны потоком сжатого воздуха, ориентированного под углом 10-20^o в сторону холостой зоны (см. а.с. N 1747517, C 22 B 1/24, заявл. 29.05.90).

К недостаткам способа относится относительно невысокая прочность получаемых окатышей и высокий расход сжатого воздуха.

Это обусловлено следующими причинами. Применение сжатого воздуха в процессе окомкования позволяет в общем случае повысить прочность окатышей, выход годного и скорость их сушки, однако не учитывает особенности структуры комкуемого слоя и закономерности упрочнения окатышей различного диаметра. Поэтому не назначается рациональное место подвода сжатого воздуха и не удается уменьшить его расход. Поэтому в предлагаемом способе получения окатышей реализуются резервы повышения прочности гранул и снижения расхода сжатого воздуха.

Экспериментально зафиксировано, что при взаимодействии окатышей с ограждениями (бортами окомкователя) на некотором расстоянии от места воздействия струи формируется зона разупрочнения окатышей. Снижение прочности в ней обусловлено падением предела прочности гранул при макроударе окатышей об ограждение. Было установлено, что размеры зоны разупрочнения и расстояние до нее существенно зависят от скорости окатышей и от их размера. Поэтому, чтобы исключить попадание окатышей в эту зону следует назначать определенное расстояние от среза сопла до бортов тарели. Оно должно быть равным или большим зоны разупрочнения. Причем это расстояние увеличивается с ростом размеров окатышей, но уменьшается при снижении скорости окатышей. Известно, что структура нисходящего слоя неоднородна по размерам окатышей, увеличиваясь от периферии комкуемых материалов к их центру. Все эти закономерности окомкования в потоке сжатого воздуха учитываются в предлагаемом способе получения окатышей.

Задачей изобретения является повышение прочности окатышей и снижение расхода сжатого воздуха в процессе окомкования.

Сущность изобретения заключается в следующем. Нисходящий слой материалов делят на несколько ручьев. Наиболее оптимальным количеством являются три ручья, в каждом из которых группируют окатыши определенных размеров. Например, 2-6 мм; 6-10 мм; 10-14 мм. Причем начало первого ручья (он является самым близким к холостой зоне) формируют на определенном расстоянии от нижней границы холостой зоны, т.е. от бортов тарели, ограничивающих холостую зону, в IV квадранте окомкователя. Это расстояние найдено экспериментально и для окатышей диаметром 2-6 мм равно 0,6-1,5 м. К ручью подводят поток сжатого воздуха определенного расхода, а к каждому из последующих ручьев, где окатыши крупнее, расход энергоносителя снижают на (5-10)·10^-3 м³/м²·с при увеличении среднего диаметра окатышей в ручье на 4 мм. Снижение расхода сжатого воздуха обусловлено тем, что с увеличением размеров окатышей, в частности на 4 мм, повышается массивность гранул, их инерционность. В результате этого расстояние до зоны разупрочнения возрастает. Поэтому, чтобы пройти зону снижения прочности теоретически в каждом последующем ручье необходимо увеличивать расстояние от начала ручья до ограждения. Практически выделить в нисходящем потоке отдельно ручей соответствующей фракции и ориентировать его в холостую зону на определенное расстояние затруднительно, т.к. ручьи могут пересекаться. В этой связи ручьи должны двигаться параллельными направлениями, а для первого ручья задается безопасное расстояние при оптимальном расходе энергоносителя. Для второго и третьего ручья, напротив, расстояние до ограждения назначается конструктивно, а безопасный режим динамического уплотнения задается меньшим (на 18%) расходом сжатого воздуха. Поэтому для оптимального упрочнения окатышей путем наклепа их поверхностных слоев необходимо снижать скорость сжатого воздуха и соответственно его расход на (5-10)·10^-3 м³/м²·с (т.е. на 18%) при увеличении диаметра окатышей на 4 мм в каждом последующем ручье. Таким образом, решается задача оптимизации расхода сжатого воздуха, что позволяет снизить его средний расход на 15-18%. Повышение прочности окатышей на 5%, выхода годного на 4% и снижение влажности гранул на 2% позволяет считать предлагаемый способ более эффективным.

Достоинством предлагаемого способа является то, что технология получения окатышей исключает высокие капитальные и эксплуатационные затраты и основана на рациональном использовании существующего производственного оборудования.

Предлагаемое техническое решение имеет отличительные признаки: нисходящий слой окатышей делится на несколько ручьев; к каждому ручью окатышей подводят сжатый воздух; расход сжатого воздуха уменьшают на (5-10)·10^-3 м³/м²·с при увеличении размеров окатышей на каждые 4 мм; начало первого ручья формируют на расстоянии 0,6-1,5 м от нижней границы холостой зоны, и новые свойства: осуществление процесса окомкования за пределами зоны разупрочнения; формирование оптимальных условий упрочнения гранул различного гранулометрического состава путем наклепа на поверхности ограждения; интенсификация сушки материалов за счет расчленения нисходящего слоя на несколько ручьев; рациональное использование энергии сжатого воздуха при его экономичном расходе; повышение прочности окатышей.

Предлагаемый способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, представленного на чертеже.

Тарельчатый окомкователь содержит борта 1 и днище 2, на поверхности которого формируется рабочая зона 3 и холостая зона 4. В рабочей зоне происходит окомкование шихты с образованием слоев - восходящего 5 и нисходящего 6. В нисходящем слое формируются первый ручей 7, второй ручей 8 и третий ручей 9, которые отличаются размерами окатышей. Для деления нисходящего слоя 6 на ручьи на пути движения материалов установлены делители 10, которые ориентируют ручьи окатышей в направлении холостой зоны. К каждому из ручьев подводят сопла 11 со сжатым воздухом для регулирования расхода, в которых предусмотрены вентили 12.

Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. Влажная шихта подается на днище 2, где в рабочей зоне 3 формируется нисходящий слой 6 путем окомкования шихты в режиме переката. Нисходящий слой 6 делится на ручьи с помощью делителей 10 и ориентируется в направлении холостой зоны 4. Ручьи формируются в торцевой части делителей, а начало первого находится на расстоянии 0,6-1,5 м от нижней границы холостой зоны 4. Это расстояние можно измерить, продолжив оси сопл 11 первого ручья до пересечения с бортами 1 окомкователя в холостой зоне 4. Для организации динамического упрочнения окатышей путем циклического наклепа окатышей о борта тарели и о слой окатышей к каждому ручью 7, 8 и 9 подводят струи сжатого воздуха, которые ускоряют окатыши. В первом ручье 7 группируют окатыши диаметром 2-6 мм, во втором ручье 8 - окатыши диаметром 6-10 мм, в третьем ручье 9 - окатыши диаметром 10-14 мм.

Для ручья 7 расход сжатого воздуха составляет 50·10^-3 м³/м²·с. Он является оптимальным с точки зрения упрочнения окатышей диаметром 2-6 мм. Однако для ручьев 8 и 9, где окатыши крупнее, условия упрочнения изменяются, поэтому, чтобы исключить попадание окатышей в область разупрочнения следует уменьшить их скорость до оптимальной для данного размера гранул. С этой целью в ручье 8 уменьшают расход сжатого воздуха на (5-10)·10^-3 м³/м²·с (т. е. на 10-20%). Для этого используют вентили 12. Аналогичной процедуре подвергают ручей 9, в котором находятся самые крупные окатыши. Таким образом достигаются наиболее благоприятные условия для повышения прочности окатышей различного гранулометрического состава, сжатый воздух используется более рационально, а его общий расход оптимизируется, уменьшаясь на 18%.

Пример. Отработку способа получения окатышей вели на тарельчатом окомкователе диаметром 1,8 м, установленном под углом в 45^o к горизонту и вращающемся со скоростью 12 об/мин. Расположение делителей ручьев нисходящего слоя и сопл для подачи сжатого воздуха выполнены согласно предлагаемой технической схеме, позволяя ориентировать ручьи в направлении холостой зоны. Сжатый воздух давлением 0,2 МПа подавали через сопла диаметром 0,01 м. Окомкованию подвергали железорудную офлюсованную шихту на основе Тейского месторождения.

В процессе экспериментов определяли оптимальное расстояние от начала ручьев до нижней границы холостой зоны и расход сжатого воздуха в каждом ручье окатышей, измеряли прочность кондиционных окатышей и выход годного после обжига. Полученные результаты представлены в таблице.

Как видно из таблицы, для всех режимов работы способа оптимальное расстояние от начала первого ручья до нижней границы холостой зоны составляет 0,6-1,5 м. Этот предел обеспечивает повышение прочности до 5% при оптимальном расходе сжатого воздуха 50·10^-3 м³/м²·с. Если расстояние будет менее 0,6 м, то окатыши попадают в область разупрочнения, и прочность материалов падает на 6-10%. Если расстояние будет более 1,5 м, то окатыши не испытывают упрочняющий наклеп со стороны бортов и слоя материалов, поэтому их прочность не повышается, и цель изобретения не достигается. Из таблицы видно, что максимум прочности окатышей второго ручья в пределах 2-4% достигается при более низком расходе сжатого воздуха, равном (40-45)·10^-3 м³/м²·с. При этих характеристиках уменьшается длина зоны разупрочнения окатышей диаметром 6-10 мм, и цель изобретения достигается.

Для окатышей размером 10-14 мм максимум прочности материалов зафиксирован при еще более низком расходе сжатого воздуха, равном (35-40)·10³ м³/м²·с.

Таким образом, расход сжатого воздуха уменьшается в среднем на 15-18%, прочность материалов возрастает на 2-5%, а выход годного повышается на 4%, что в совокупности позволяет считать предлагаемый способ получения окатышей более эффективным.

Формула изобретения

Способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты в тарельчатый окомкователь с формированием в процессе вращения холостой и рабочей зон, окомкование шихты с образованием восходящего и нисходящего слоев окатышей, обработку нисходящего слоя потоком сжатого воздуха, ориентированного под углом в сторону холостой зоны, отличающийся тем, что окатыши нисходящего слоя делят на несколько ручьев, к каждому из которых подводят струю сжатого воздуха, причем начало первого ручья формируют на расстоянии 0,6 - 1,5 м от нижней границы холостой зоны, а расход сжатого воздуха в каждом последующем ручье уменьшают на (5 - 10) · 10^-3 м³/м² · c при увеличении диаметра окатышей на каждые 4 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2