Способ управления процессом окомкования сыпучих материалов

Изобретение относится к окомкованию сыпучих материалов, в основном железорудных шихт. В процессе окомкования сыпучих материалов осуществляют контроль влажности концентрата, расхода бентонита, известняка и воды. Рассчитывают оптимальное значение влажности шихты, рассчитывают избыточный объем воды в шихте и в шихту согласно расчетам подают бентонит для поглощения избыточной влаги либо воду, необходимую для оптимального ведения процесса окомкования. Изобретение позволит повысить эффективность и скорость гранулообразования и снизить время окомкования.

 

Изобретение относится к окомкованию сыпучих материалов, в основном железорудных шихт. Оно может быть использовано при производстве окатышей из тонкоизмельченных материалов.

Известные способы управления окомкованием не позволяют с достаточной эффективностью решать вопросы гранулообразования, повысить равномерность гранулометрического состава и прочность сырых окатышей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления процессом окомкования, заключающийся в том, что определяют заданное значение расхода воды в окомкователь, расход годных сырых окатышей и по результату сравнения воздействуют на расход воды в окомкователь [1].

Однако способ [1] не позволяет с достаточной эффективностью управлять процессом производства окатышей, т.к. не приводит к оптимальным параметрам комкуемый материал, поскольку поступающие на окомкование материалы переувлажнены и для улучшения качества окатышей и снижения степени переувлажненности в материал добавляют бентонит и известняк, количество которых трудно выбрать минимально достаточным.

Технической задачей является создание условий для оптимального гранулообразования, улучшения гранулометрического состава и прочности сырых окатышей, а также времени окомкования.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что контролируют влажность концентрата, а также расход бентонита (упрочняющей добавки) и известняка (флюсующей добавки), рассчитывают теоретическое значение оптимальной влажности для окомкования W_теор на основе математической модели оптимального гранулообразования [2]. Обычно бентонит добавляют в количестве 0,5-1,5% массы сухого концентрата, а расход известняка рассчитывают исходя из основности шихты, которая определяется отношением содержащегося в шихте известняка и кремнезема CaO/SiO₂. Для окатышей эта величина колеблется в пределах от 0,15 до 1,27 (в зависимости от технологии процесса). С использованием значения оптимальной влажности W_meop определяют избыточный (недостаточный) объем воды. В зависимости от величины объема воды в шихте (избыточного или недостаточного) подают либо дополнительное количество бентонита в шихту для поглощения избытка влаги, либо подают воду в шихту для компенсации ее недостаточности.

Расчет избыточного количества воды, содержащейся в шихте после добавок бентонита (0,5% массы сухого концентрата) и известняка (в зависимости от основности шихты), выполняют по выражению

где - избыточный объем воды в шихте;

W_K - влажность концентрата;

Х_Б, Х_И - набухаемость бентонита и известняка соответственно;

V_Б, V_И - объемный расход бентонита и известняка соответственно;

g - доля известняка в шихте, рассчитывается в зависимости от основности шихты;

W_теор - расчетная влажность шихты, оптимальная для окомкования.

В зависимости от результатов расчетов производим корректировку состава шихты.

Если полученный объем воды , то более в шихту никаких добавок делать не требуется и процесс окомкования сыпучих железорудных материалов будет оптимальным.

Если же полученный объем воды , то для достижения оптимальности процесса грануляции в шихту необходимо добавить недостающий объем воды, равный .

При в шихту должно быть дополнительно добавлено определенное количество связующих веществ, таких как бентонит и известняк, находящихся в соответствующих этим материалам пропорциях. Расчет количества добавок осуществляется с использованием выражения (1), принимая :

где - добавка бентонита, необходимая для поглощения избыточного количества воды в шихте;

V_Б - добавка бентонита в концентрат, составляет 0,5% массы сухого концентрата.

Приведем пример использования способа управления процессом окомкования сыпучих материалов.

В переувлажненный железорудный концентрат Полтавского горно-обогатительного комбината весом 1000 кг после контроля его влажности, которая составила W_k=11%, производилась добавка бентонита в качестве упрочняющей добавки в количестве V_Б=5 кг/т, что соответствует 0,5% от объема комкуемого материала, а также известняка в качестве связующей добавки, количество которого определяется исходя из основности шихты. Добавка известняка составила V_И=119 кг/т. После этого производился расчет оптимальной влажности для окомкования на основе математической модели оптимального гранулообразования [2], которая для вышеуказанного материала составила W_meop.=9,515%. Набухаемость бентонита равна Х_Б=1,9 усл.ед. (бентонит Гунбрийского месторождения). Набухаемость известняка равна Х_И=1,2 усл.ед. Доля известняка в шихте составляет g=1,15. Затем определялся избыточный объем воды в шихте по выражению (1). В результате вычислений были получены следующие результаты:

Таким образом, т.к. , то для оптимального ведения процесса окомкования необходимо добавить небольшое количество бентонита для поглощения избыточной влаги. Расчет добавки бентонита осуществляется по выражению (2):

Таким образом, полученный общий объем бентонита, необходимый как в качестве упрочняющей добавки (5 кг/т), так и для поглощения избыточной влаги в шихте (1,4 кг/т), составляет 6,4 кг/т, что соответствует 0,64% от объема концентрата. Это содержание бентонита является необходимым и достаточным для оптимального ведения процесса окомкования.

При влажности концентрата W_k=10,5% после добавки 5 кг/т бентонита и 119 кг/т известняка (необходимое количество добавок), используя формулу (1), получили значение . Исходя из того, что полученное значение объема избыточного количества воды меньше нуля, в шихту необходимо добавить недостающий объем воды 3,8 л/т воды для достижения оптимальности процесса окомкования.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1703708, кл. С 22 В 1/14, 1990.

2. Чернецкая И.Е., Исаев Е.А. К вопросу моделирования пористости сыпучего материла // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, №1, 2002. - С.5-7.

Способ управления процессом окомкования сыпучих материалов, включающий контроль влажности концентрата, расхода бентонита, известняка и воды, отличающийся тем, что рассчитывают оптимальное значение влажности шихты и рассчитывают избыточный объем воды в шихте по выражению:

где - избыточный объем воды в шихте;

W_K - влажность концентрата;

Х_Б, Х_И - набухаемость бентонита и известняка соответственно;

V_Б, V_И - объемный расход бентонита и известняка соответственно;

g - доля известняка в шихте;

W_TEOP - расчетная влажность шихты, оптимальная для окомкования,

и в шихту согласно расчетам подают бентонит для поглощения избыточной влаги либо воду, необходимую для оптимального ведения процесса окомкования.