Способ агломерации богомолова, конвейерная машина и устройства для его осуществления

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано как в черной, так и в цветной металлургии. В процессе агломерации осуществляют загрузку шихты на колосниковую решетку, зажигание, обжиг с подачей и сжиганием в среднем горизонте слоя холодной газовоздушной смеси и последующее охлаждение верхнего горизонта слоя просасываемым воздухом. Перед зоной подачи газовоздушной смеси в слой подают воду в количестве 9-17 л/т шихты. До подачи воды и после подачи газовоздушной смеси, в спекаемый слой сверху вводят дополнительный поток газообразного реагента под давлением, с возможностью повышения давления до 1-5 ати. При этом дополнительный поток газообразного реагента вводят в слой локально в виде системы единичных струй. Устройство для подачи воды и газовоздушной смеси и устройство для локального ввода и повышения давления газообразного реагента имеют схожую конструкционную основу и отличаются конструкцией их камер. Изобретение позволяет интенсифицировать агломерационный процесс при низких затратах. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано как в черной, так и в цветной металлургии.

Агломерация является одним из наиболее распространенных термических методов укрупнения материалов. На практике агломерация осуществляется при нисходящем или восходящем потоке газообразного реагента через воспламененный с поверхности слой топливосодержащего дисперсного материала, лежащего на газопроницаемом поддерживающем устройстве.

Известен способ агломерации руд и концентратов под давлением (см. а.св. СССР, 885307, Б.И. №44, 1981), включающий укладку шихты на подвижную решетку, ее зажигание и спекание с подачей газов в спекаемый слой сверху под давлением 1200-1500 мм над всей его поверхностью, причем на участке 0,35 длины слоя после зажигания увеличивают скорость спекания путем локального повышения давления (1-5 ати) газообразного реагента над слоем.

Спекание под давлением позволяет интенсифицировать агломерационный процесс путем увеличения контакта частиц шихты между собой и газообразным реагентом. Повышение давления над слоем до 1-5 ати увеличивает скорость фильтрации газообразного реагента за счет перепада давления в слое. Известный способ, в частности, предусматривает интенсификацию агломерационного процесса путем локального повышения давления (1-5 ати) газообразного реагента над слоем на участке 0,35 длины слоя после зажигания (т.е. в первой половине периода спекания). Однако из данных литературы известно (см. Вегман Е.Ф. и др. Интенсификация агломерационного процесса, - М.: Металлургия, 1995, с.58), что: "...сжатый воздух следует подавать сверху во второй половине периода спекания, так как именно в этом случае наблюдается особенно заметный рост производительности установки". По этой причине, а также из-за низкой степени физико-химических превращений в слое спекаемой шихты представленный процесс протекает недостаточно интенсивно, что приводит к низкой (1,8-2,0 т/м² в час) производительности агломерационной машины и к невысокому качеству агломерата при высоких затратах.

Известный способ реализуется на устройстве (см. а.св. СССР, 885307, Б.И. №44, 1981), содержащем колосниковую решетку, загрузочные, зажигательный и разгрузочный узлы, вакуумные камеры и камеру повышенного давления, содержащую ячейку локального подвода газообразного реагента, которая с помощью источника питания и направляющих элементов подводит газообразный реагент в слой под давлением 1,0-5,0 ати. При этом внутренний диаметр устий направляющих элементов составляет 10-25 мм, удаление нижних торцов устий от поверхности спекаемого слоя составляет 30-100 мм при шаге элементов поперек слоя 250-300 мм, причем ячейку локального подвода газообразного реагента рекомендуется устанавливать на участке 0,35 длины машины от зажигательного узла.

К недостаткам известного устройства относится ее конструкционная сложность и металлоемкость, большой расход электроэнергии на создание повышенного давления газообразного реагента над всей поверхностью агломерационной машины. К недостаткам устройства следует также отнести невысокую эффективность использования газообразного реагента в ячейке локального повышения давления. Это объясняется тем, что основная часть отраженного слоем потока газообразного реагента удаляется из камеры повышенного давления в другие камеры, где воздух находится под более низким давлением.

Известен также способ подготовки металлургических шихт к плавке (прототип, см. а.с. SU 1225868, Б.И. №15, 1986), который включает загрузку шихты на колосниковую решетку, зажигание, обжиг с подачей и сжиганием в среднем горизонте слоя холодной газовоздушной смеси в количестве, обеспечивающем тепловыделение 51000-94500 кДж, и последующее охлаждение верхнего горизонта слоя просасываемым воздухом, причем перед зоной подачи газовоздушной смеси подают воду в количестве 9-17 л/т шихты. Этот способ позволяет интенсифицировать агломерационный процесс путем увеличения скорости протекания физико-химических процессов в спекаемом слое.

Недостатками этого способа являются низкие производительность агломерационного процесса и качество продукта из-за недостаточной степени контакта частиц шихты между собой и с газообразным реагентом. Другим недостатком способа является периодическое возгорание газовоздушной смеси над слоем в моменты снижения его газопронцаемости.

На практике известный способ реализуют на конвейерной машине (прототип, см. Богомолов В.М., автореферат диссертации канд. техн. наук, - Орджоникидзе, 1987, с.17), содержащей палеты с колосниковой решеткой, загрузочные, зажигательный и разгрузочный узды, вакуумные камеры и устройство для подачи воды и газовоздушной смеси в спекаемый слой. В этом устройстве дозатор воды установлен со стороны зажигательного узла, и прикреплен кронштейном к колпаку, в полости которого установлен дозатор газа. В верхней стенке колпака, по его продольной оси, и симметрично ей выполнены ряды отверстий для подсоса воздуха в полость колпака. В дозаторах воды и газа равномерно по их длине выполнены отверстия, причем отверстия дозатора газа направлены на спекаемый слой. При этом длина дозатора воды составляет 0,95 длины палет по ширине машины. Желательно при этом, чтобы диаметр отверстий в колпаке, дозаторе газа и воды составлял 10-25, 2,5-3,5 и 0,6-1,0 мм с шагом 100-200, 30-70 и 6-12 мм соответственно. Размещать устройство рекомендуется в средней по длине части машины между зажигательным и разгрузочными узлами.

Недостатком этой машины являются ее низкие газодинамические характеристики, которые не позволяют интенсифицировать агломерационный процесс. Еще одним недостатком установки является возгорание газовоздушной смеси над слоем в моменты снижения его газопроницаемости.

Известно устройство для подачи и отбора газов на конвейерной машине (прототип, см. а.с. СССР, №1109571, Б.И. №31, 1984), характеризующееся тем, что содержит направляющие, трубопровод, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности и с расположенными между ними продольными прорезями, при этом трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, совпадающая с прорезью цилиндра, причем цилиндр снабжен торцевыми стенками, выполненными в виде многоугольника, а для возврата камеры устройства в исходное положение она снабжена выступами, расположенными на наружных поверхностях торцевых стенок и поворотными приспособлениями.

Недостатком этого устройства является неспособность реализации предлагаемого способа на конвейерной машине из-за его конструктивной неприспособленности для подачи воды в спекаемый слой перед зоной подачи газовоздушной смеси. Другим недостатком устройства является низкая герметичность его соединения со спеченной поверхностью слоя. Это не позволяет поддерживать заданный состав дозируемой в слой газовоздушной смеси из-за подсоса воздуха. В случае необходимости создать избыточное давление (1-5 ати) газообразного реагента над слоем низкая герметичность не позволяет достигать заданной величины избыточного давления. По этим причинам устройство не позволяет увеличить производительность конвейерной машины и повысить качество агломерата.

Целью настоящего изобретения является разработка способа, конвейерной машины и устройств для агломерации шихты, позволяющих при низких затратах интенсифицировать агломерационный процесс.

Поставленная цель достигнута следующим образом.

В способе подготовки металлургических шихт к плавке, включающем загрузку шихты на колосниковую решетку, зажигание, обжиг с подачей и сжиганием в среднем горизонте слоя холодной газовоздушной смеси в количестве, обеспечивающем тепловыделение 51000-94500 кДж, и последующее охлаждение верхнего горизонта слоя просасываемым воздухом, причем перед зоной подачи газовоздушной смеси в слой подают воду в количестве 9-17 л/т шихты согласно изобретению, до подачи воды и после подачи газовоздушной смеси в спекаемый слой сверху локально вводят дополнительный поток газообразного реагента под давлением, с возможностью повышения давления над слоем до 1 -5 ати;

- причем, согласно изобретению, дополнительный поток газообразного реагента под давлением вводят в слой локально, в виде системы единичных струй, начала которых располагают над слоем так, чтобы их осевые линии равномерно распределялись по длине слоя и пересекались в осевой области у колосниковой решетки;

- кроме того, согласно изобретению, локальное введение газообразного реагента в слой под давлением в виде системы единичных струй и повышение давления над слоем осуществляют на участке 0,5L-(1,5-2,5)B и на участке 0,5L+(1,5-2,5)B, где:

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

В - длина паллеты машины.

В конвейерной агломерационной машине, содержащей паллеты с колосниковой решеткой, загрузочные, зажигательный и разгрузочный узлы, вакуумные камеры и размещенное в средней части длины машины устройство для подачи воды и газовоздушной смеси, в котором дозатор воды размещен перед устройством дозировки газовоздушной смеси со стороны зажигательного узла, отличающийся тем, что перед устройством для подачи воды и газовоздушной смеси и после него дополнительно содержит устройства для локального ввода в слой газообразного реагента под давлением и повышения его давления над слоем до 1-5 ати;

- причем, согласно изобретению, устройства для локального ввода и повышения давления газообразного реагента размещают на участке 0,5L-(1,5-2,5)B и на участке 0,5L+(1,5-2,5)В, где:

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

В - длина паллеты машины;

- при этом, согласно изобретению, длина паллеты машины В равна диаметру окружности D, описанной вокруг торцевой стенки устройств для подачи воды и газовоздушной смеси и для локального ввода и повышения давления газообразного реагента, установленных в направляющих, расстояние между вертикальными осями которых равно 2 В, помимо этого, упомянутые устройства содержат радиальные перегородки, кромки которых направлены на колосниковую решетку в сторону зажигательного узла и совмещены со стыками бортов паллет, а вертикальная ось направляющей устройства для подачи воды и газовоздушной смеси расположена между осями устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента на расстоянии 0,5L, где:

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

- кроме того, согласно изобретению, дополнительно содержатся балки и подъемно-возвратные приспособления, при этом направляющие устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также направляющие устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента прикреплены к балкам неподвижно, а балки размещены параллельно наружным сторонам паллет и выполнены с возможностью их синхронного перемещения по вертикали подъемно-возвратными приспособлениями;

- вместе с тем, согласно изобретению, балки выполнены с возможностью синхронного перемещения по вертикали на величину b, где:

b - величина зазора, обеспечивающего бесконтактное прохождение слоя под камерами устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента;

- помимо этого, согласно изобретению, дополнительно содержит штанги и перемычки, устройство для подачи воды и газовоздушной смеси и устройство для локального ввода и повышения давления газообразного реагента снабжены поворотными приспособлениями, при этом штанги прикреплены к поворотным приспособлениям устройств и соединены между собой перемычками.

В устройстве для подачи и отбора газов на конвейерной машине, содержащем направляющие и трубопровод для подачи газовоздушной смеси, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности, образующими камеры, и с расположенными между перегородками продольными прорезями, при этом трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, совпадающая с прорезью цилиндра при вводе газовоздушной смеси, при этом цилиндр снабжен торцевыми стенками, выполненными в виде многоугольника, а для возврата устройства в исходное положение оно снабжено выступами, расположенными на наружной поверхности торцевых стенок, и поворотными приспособлениями, в случае его использования для подачи воды и газовоздушной смеси согласно изобретению, дополнительно содержится дозатор воды с отверстиями и кронштейн, при этом дозатор воды установлен со стороны зажигательного узла горизонтально поперек машины с возможностью поворота вокруг его продольной оси и фиксации на кронштейне, который прикреплен к направляющим устройства, причем устройство выполнено обеспечивающим постоянство состава газовоздушной смеси;

- причем, согласно изобретению, расстояние между вертикальными осями дозатора воды и направляющей устройства составляет (0,8-1,2)D, где:

D - диаметр окружности, описанной вокруг торцевой стенки устройства;

- при этом, согласно изобретению, дозатор воды выполнен с отверстиями, направленными на колосниковую решетку, с возможностью поворота на угол 0-60° в сторону зажигательного узла;

- кроме того, согласно изобретению, отверстия в дозаторе воды выполнены равномерно и симметрично по длине дозатора воды на отрезке не более 0,95С, где:

С - ширина машины между бортами паллет;

- вместе с тем, согласно изобретению, диаметр отверстий в дозаторе воды составляет 0,6-1,0 мм с шагом 6-12 мм;

- кроме прочего, согласно изобретению, дополнительно содержит металлические уголки с эластичными термостойкими уплотнениями, причем уголки закреплены к радиальным перегородкам с двух сторон, а к торцевым стенкам с внутренней стороны таким образом, чтобы свободные кромки эластичных уплотнений в неработающих секциях камер выходили за кромки радиальных перегородок и торцевых стенок, а в работающих секциях камер - лежали на поверхности слоя.

В устройстве для подачи и отбора газов на конвейерной машине, содержащем направляющие и трубопровод для подачи газообразного реагента, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности, образующими камеры, причем трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, а цилиндр снабжен торцевыми стенками, выполненными в виде многоугольника, при этом для возврата устройства в исходное положение оно снабжено выступами, расположенными на наружных поверхностях торцевых стенок, и поворотными приспособлениями, в случае его использования для локального ввода и повышения давления газообразного реагента, согласно изобретению, дополнительно содержатся дополнительно содержатся трубчатые направляющие элементы с отверстиями, при этом в цилиндре между радиальными перегородками по его продольной оси и симметрично ей, выполнены равномерно распределенные поперек цилиндра ряды отверстий, совпадающие с прорезью трубопровода, причем в камере устройства при вводе газообразного реагента, отверстия цилиндра соединены с отверстиями трубчатых направляющих элементов;

- при этом, согласно изобретению, устья трубчатых направляющих элементов направлены на колосниковую решетку таким образом, чтобы их осевые линии равномерно распределялись по длине машины и пересекались в ее осевой области у колосниковой решетки;

- кроме того, согласно изобретению, внутренний диаметр устий трубчатых направляющих элементов составляет 5-10 мм, удаление устий от поверхности спекаемого слоя равно 30-100 мм, при шаге элементов поперек слоя 100-200 мм.

- кроме прочего, согласно изобретению, дополнительно содержатся металлические уголки с эластичными уплотнениями, причем уголки закреплены к радиальным перегородкам с двух сторон, а к торцевым стенкам с внутренней стороны таким образом, чтобы свободные кромки эластичных уплотнений в неработающих секциях камер выходили за кромки радиальных перегородок и торцевых стенок, а в работающих секциях камер - лежали на поверхности слоя.

В результате достигается повышение удельной производительности и улучшение качества агломерата при невысоких затратах.

Сопоставимый анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ:

- совпадает с известным, тем, что они включают загрузку шихты на колосниковую решетку, зажигание, обжиг с подачей и сжиганием в среднем горизонте слоя холодной газовоздушной смеси в количестве, обеспечивающем тепловыделение 51000-94500 кДж, и последующее охлаждение верхнего горизонта слоя просасываемым воздухом, причем перед зоной подачи газовоздушной смеси в слой подают воду в количестве 9-17 л/т шихты;

- отличается от известного тем, до подачи воды и после подачи газовоздушной смеси в спекаемый слой сверху вводят дополнительный поток газообразного реагента под давлением, с возможностью повышения давления над слоем до 1-5 ати;

- причем отличается от известного тем, что дополнительный поток газообразного реагента под давлением вводят в слой локально в виде системы единичных струй, начала которых располагают над слоем так, чтобы их осевые линии равномерно распределялись по длине слоя и пересекались в его осевой области у колосниковой решетки;

- кроме того, отличается от известного тем, локальное введение газообразного реагента в слой под давлением в виде системы единичных струй и повышение давления над слоем осуществляют на участке 0,5L-(1,5-2,5)B и на участке 0,5L+(1,5-2,5)B, где:

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

В - длина паллеты машины.

Сопоставимый анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая агломерационная конвейерная машина:

- совпадает с известным тем, что они содержат паллеты с колосниковой решеткой, загрузочные, зажигательный и разгрузочный узлы, вакуумные камеры и размещенное в средней части длины машины устройство для подачи воды и газовоздушной смеси, в котором дозатор воды размещен перед устройством дозировки газовоздушной смеси со стороны зажигательного узла;

- отличается от известного тем, что перед устройством для подачи воды и газовоздушной смеси и после него дополнительно содержит устройства для локального ввода в слой газообразного реагента под давлением и повышения его давления над слоем до 1-5 ати;

- при этом отличается от известного тем, что устройства для локального ввода и повышения давления газообразного реагента размещают на участке 0,5L-(1,5-2,5)B и на участке 0,5L+(1,5-2,5)B, где:

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

В - длина паллеты машины;

- причем, отличается от известного тем, что длина паллеты машины В равна диаметру окружности D, описанной вокруг торцевой стенки устройств для подачи воды и газовоздушной смеси и для локального ввода и повышения давления газообразного реагента, установленных в направляющих, расстояние между вертикальными осями которых равно 2В, помимо этого, упомянутые устройства содержат радиальные перегородки, кромки которых направлены на колосниковую решетку в сторону зажигательного узла и совмещены со стыками бортов паллет, а вертикальная ось направляющей устройства для подачи воды и газовоздушной смеси расположена между осями устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента на расстоянии 0,5L, где:

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

- кроме того, отличается от известного тем, что дополнительно содержит балки и подъемно-возвратные приспособления, при этом направляющие устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также направляющие устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента прикреплены к балкам неподвижно, а балки размещены параллельно наружным сторонам паллет и выполнены с возможностью их синхронного перемещения по вертикали подъемно-возвратными приспособлениями;

- вместе с тем, отличается от известного тем, что балки выполнены с возможностью синхронного перемещения по вертикали на величину b, где:

b - величина зазора, обеспечивающего бесконтактное прохождение слоя под камерами устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента;

- помимо этого, отличается от известного тем. что дополнительно содержит штанги и перемычки, устройство для подачи воды и газовоздушной смеси и устройство для локального ввода и повышения давления газообразного реагента снабжены поворотными приспособлениями, при этом штанги прикреплены к поворотным приспособлениям устройств и соединены между собой перемычками.

Сопоставимый анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство для подачи воды и газовоздушной смеси:

- совпадает с известным, тем, что содержит направляющие и трубопровод для подачи газовоздушной смеси, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности, образующими камеры, и с расположенными между перегородками продольными прорезями, при этом трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, совпадающая с прорезью цилиндра при вводе газовоздушной смеси, при этом цилиндр снабжен торцевыми стенками, выполненными в виде многоугольника, а для возврата устройства в исходное положение оно снабжено выступами, расположенными на наружной поверхности торцевых стенок, и поворотными приспособлениями;

- отличается от известного тем, что оно дополнительно снабжено дозатором воды с отверстиями и кронштейном, при этом дозатор воды установлен со стороны зажигательного узла горизонтально поперек машины с возможностью поворота вокруг его продольной оси и фиксации на кронштейне, который прикреплен к направляющим устройства, причем устройство выполнено обеспечивающим постоянство состава газовоздушной смеси;

- при этом отличается от известного тем, что расстояние между вертикальными осями дозатора воды и направляющей устройства составляет (0,8-1,2)D, где:

D - диаметр окружности, описанной вокруг торцевой стенки устройства;

- причем отличается от известного тем, что дозатор воды выполнен с отверстиями, направленными на колосниковую решетку, с возможностью поворота на угол 0-60° в сторону зажигательного узла;

- вместе с тем, отличается от известного тем, что отверстия в дозаторе воды выполнены равномерно и симметрично по длине дозатора воды на отрезке не более 0,95С, где:

С - ширина машины между бортами паллет;

- кроме того, отличается от известного тем, что диаметр отверстий в дозаторе воды составляет 0,6-1,0 мм с шагом 6-12 мм;

- кроме прочего, отличается от известного тем, что дополнительно содержит металлические уголки с эластичными термостойкими уплотнениями, причем уголки закреплены к радиальным перегородкам с двух сторон, а к торцевым стенкам с внутренней стороны таким образом, чтобы свободные кромки эластичных уплотнений в неработающих секциях камер выходили за кромки радиальных перегородок и торцевых стенок, а в работающих секциях камер лежали на поверхности слоя.

Сопоставимый анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство для локального ввода и повышения давления газообразного реагента:

- совпадает с известным тем, что в устройстве для подачи и отбора газов на конвейерной машине, содержащем направляющие и трубопровод для подачи газообразного реагента, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности, образующими камеры, причем трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, а цилиндр снабжен торцевыми стенками, выполненными в виде многоугольника, при этом для возврата устройства в исходное положение оно снабжено выступами, расположенными на наружных поверхностях торцевых стенок, и поворотными приспособлениями;

- отличается от известного тем, что оно дополнительно содержит трубчатые направляющие элементы с отверстиями, при этом в цилиндре между радиальными перегородками по его продольной оси и симметрично ей выполнены равномерно распределенные поперек цилиндра ряды отверстий, совпадающие с прорезью трубопровода, причем в камере устройства при вводе газообразного реагента отверстия цилиндра соединены с отверстиями трубчатых направляющих элементов;

- при этом отличается от известного тем, что устья трубчатых направляющих элементов направлены на колосниковую решетку таким образом, чтобы их осевые линии равномерно распределялись по длине машины и пересекались в ее осевой области у колосниковой решетки;

- кроме того, отличается от известного тем, что внутренний диаметр устий трубчатых направляющих элементов составляет 5-10 мм, удаление устий от поверхности спекаемого слоя равно 30-100 мм, при шаге элементов поперек слоя 100-200 мм.

Сопоставимый анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство для локального ввода и повышения давления газообразного реагента, помимо прочего, отличаются от известного тем, что дополнительно содержит металлические уголки с эластичными уплотнениями, причем уголки закреплены к радиальным перегородкам с двух сторон, а к торцевым стенкам с внутренней стороны таким образом, чтобы свободные кромки эластичных уплотнений в неработающих секциях камер выходили за кромки радиальных перегородок и торцевых стенок, а в работающих секциях камер лежали на поверхности слоя.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «Новизна».

Сравнительный анализ предлагаемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволяет выявить существенные признаки, присущие заявляемому решению.

Сравнительный анализ предлагаемой конвейерной агломерационной машины не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволяет выявить существенные признаки, присущие заявляемому решению.

Сравнительный анализ предлагаемого устройства для подачи воды и газовоздушной смеси показал, что известны конструкции устройств с дозатором воды, расположенным перед дозатором газовоздушной смеси со стороны зажигательного узла, а с дозатором воды, соединенным с устройством, обеспечивающим постоянство состава дозируемой газовоздушной смеси - неизвестно.

Однако размещение дозатора воды на кронштейне с возможностью поворота вокруг его продольной оси и фиксации на кронштейне, укрепленном на направляющей устройства, обеспечивающего постоянство состава газовоздушной смеси, их взаимное расположение и взаимосвязь с другими элементами конструкции обеспечивает не только интенсификацию агломерационного процесса за счет улучшения физико-химических взаимодействий в слое, но и снижает частоту возгорания газовоздушной смеси над слоем, а также способствует повышению производительности агломерационной машины и улучшению качества агломерата при низких затратах.

Сравнительный анализ предлагаемого устройства для локального ввода и повышения давления газообразного реагента в слой под давлением показал, что известны конструкции устройств с ячейкой локального ускоренного спекания для подвода газообразного реагента в слой под давлением 1,0-5,0 ати с помощью направляющих элементов, устья которых направлены на слой, а с направляющими элементами, устья которых направлены на слой таким образом, чтобы осевые линии направляющих элементов равномерно распределялись по длине машины и пересекались в ее осевой области у колосниковой решетки - неизвестно.

Возможность предлагаемого устройства локально вводить газообразный реагент струями в слой под давлением 1,0-5,0 ати позволяет не только интенсифицировать агломерационный процесс, но и снизить частоту возгорания газовоздушной смеси над слоем, а также способствует повышению производительности конвейерных агломерационных машин и улучшению качества агломерата при низких затратах.

Отсюда следует, что предлагаемая совокупность существенных отличий обеспечивает получение вышеуказанного технического результата, что, по мнению автора, соответствует критерию изобретения «Изобретательский уровень».

Действительно, спекание под давлением способствует повышению контакта частиц спекаемого материала за счет их уплотнения воздушным потоком большей плотности. Повышенное давление способствует проникновению газообразного реагента вглубь частиц шихты и спекаемого слоя. Поток газообразного реагента, направленный системой струй в участки слоя с наибольшим газодинамическим сопротивлением способствует выравниванию газодинамического сопротивления по сечению слоя, что приводит к равномерному спеканию шихты. Повышение давления над слоем до 1-5 ати увеличивает скорость фильтрации газообразного реагента через слой, что увеличивает скорость спекания шихты и производительность агломерационной установки. В качестве газообразного реагента в зависимости от состава шихты агломерации можно использовать воздух, кислород, пар или их смеси.

Предложенное техническое решение поясняется последующим описанием и приложенными чертежами, где:

на фиг.1 схематично изображен общий вид конвейерной агломерационной машины для реализации предлагаемого способа;

на фиг.2 - схема взаимного расположения элементов конструкции машины;

на фиг.3 - часть рабочей ветви машины с предлагаемым устройством для подачи воды и газовоздушной смеси в слой спекаемого материала;

на фиг.4 - вид А на фиг.3;

на фиг.5 - часть рабочей ветви машины с предлагаемым устройством для локального ввода и повышения давления газообразного реагента;

на фиг.6 - вид В на фиг.5;

на фиг.7 - узлы уплотнения продольных (I) и торцевых (II) стенок.

На чертежах приняты следующие условные обозначения:

L - длина слоя (активной части рабочей ветви агломерационной машины) от зажигательного до разгрузочного узла (не обозначен);

В - длина паллеты агломерационной конвейерной машины;

D - диаметр окружности, описанной вокруг торцевых стенок устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента;

С - ширина паллеты машины;

b - величина зазора, обеспечивающего бесконтактное прохождение слоя под камерами, устройств для подачи воды и газовоздушной смеси, а также для ввода и повышения давления газообразного реагента.

Конвейерная машина для реализации предлагаемого способа агломерации содержит паллеты с колосниковой решеткой 1, загрузочные 2, зажигательный 3 и разгрузочный (не обозначен) узлы, вакуумные камеры 4, устройство 5 для подачи воды и газовоздушной смеси в спекаемый слой, а также устройства 6 и 7 для локального ввода и повышения давления газообразного реагента.

Устройства 5 и 6 имеют схожую конструкционную основу, а устройства 6 и 7 абсолютно идентичны.

Устройства 5 и 6 соответственно включают направляющие 8 и 9, на которых шарнирно укреплены поворотные приспособления 10 и 11, предназначенные для возвращения камер 12 и 13 в исходное положение. В полостях направляющих 8 и 9 подвижно установлены трубопроводы 14 и 15, в которых выполнены продольные прорези 16 и 17, которые приспособлениями 18 и 19, закрепленными на трубопроводах 14 и 15, направлены на слой материала. Нижние концы направляющих 8 и 9 выполняют с возможностью неподвижного крепления. Приспособления 18 и 19 подвижно опираются на направляющие 8 и 9. К направляющей 8 устройства 5 кронштейном 20 прикреплен дозатор воды 21, выполненный с возможностью поворота вокруг его горизонтальной оси на угол 0-60° и фиксации по отношению к колосниковой решетке 1 в направлении зажигательного узла 3. Дозатор воды 21 устанавливают со стороны зажигательного узла 3 на расстоянии (0,8-1,2)D от вертикальной оси направляющей 8 устройства 5. Камеры 12 и 13 образованы и разделены на секции радиальными перегородками 22 и 23, скрепленными с цилиндрами 24 и 25 и торцевыми стенками 26 и 27. В цилиндре 24 выполнены продольные прорези 28, а в цилиндре 25 имеются ряды отверстий 29 в каждой секции камер 12 и 13. Прорези 28 и ряды отверстий 29 выполняют совпадающими с прорезями трубопроводов 14 и 15. Отверстия 29 в цилиндре 25 и отверстия 30 в дозаторе воды 21 равномерно и симметрично распределены по их длине. Отверстия 29 в цилиндре 25 соединены с отверстиями трубчатых направляющих элементов 31, устья которых направлены на колосниковую решетку таким образом, чтобы осевые линии направляющих элементов равномерно распределялись по длине машины и пересекались в ее осевой области у колосниковой решетки. Цилиндры 24 и 25 подвижно насажены на трубопроводы 14 и 15. На наружной поверхности торцевых стенок 26 и 27 прикреплены выступы 32 и 33 для захвата поворотными приспособлениями 10 и 11 камер 12 и 13 и возврата их в исходное положение. Торцевые стенки 26 и 27 выполняют в виде одинаковых, равносторонних шестиугольников. Причем диаметр (D) окружности, описанной вокруг торцевых стенок 26 и 27, выбирают равным длине (В) палет 34. При этом длина ребра торцевых стенок 26 и 27 получается равной 0,5D и, соответственно, равняется 0,5 В. Радиальные перегородки 22 и 23 выполняют в виде плоских листов и соединяют с цилиндрами 24 и 25 между прорезями 28 и рядами отверстий 29, а также с торцевыми стенками 26 и 27 соответственно. На радиальных перегородках 22 и 23 с двух сторон, а на торцевых стенках 26 и 27 с внутренней стороны прикреплены уголки 35 с эластичными уплотнениями 36. Причем свободные торцы эластичных уплотнений 36 в неработающих секциях камер 12 и 13 должны выходить за кромки радиальных перегородок 22 и 23 и торцевых стенок 26 и 27, а в работающих секциях должны лежать на поверхности слоя материала. Нижние концы направляющих 8 и 9 крепят к балкам 37 на расстоянии между вертикальными осями направляющих 8 и 9, равном 2 В, при этом направляющую 8 устройства 5 располагают между направляющими 9 устройств 6 и 7. Балки 37 устанавливают с возможностью их синхронного перемещения по вертикали (вверх и вниз) подъемно-возвратными приспособлениями (не показаны) на величину зазора (b) между поверхностью слоя материала и камерами 12 и 13 устройств 5, 6 и 7. Балки 37 укрепляют параллельно наружным сторонам палет 34 таким образом, чтобы вертикальная ось направляющей 8 устройства 5 располагалась на участке 0,5L.

Поворотные приспособления 10 и 11 устройств 5, 6 и 7 соединены между собой штангами 38 и перемычками 39. Для управления работой поворотных приспособлений 10 и 11 к штангам 38 присоединено приводное приспособление (не изображено).

Выбор места размещения (0,8-1,2)D дозатора газа 21 от вертикальной оси направляющей 8 устройства 5, а также угла (0-60°) направления отверстий 30 на спекаемый слой в сторону зажигательного узла 3 зависит от количества очагов горения топлива шихты, находящихся на поверхности и в верхних горизонтах слоя. С ростом количества очагов горения расстояние между дозатором воды и осью увеличивают, а угол уменьшают.

Желательно, чтобы отверстия 30 выполнялись по длине дозатора воды на отрезке не более 0,95С. Выполнение отверстий 30 на большем отрезке длины дозатора воды 21 приводит к ее потерям.

Рекомендуется, чтобы диаметр отверстий 30 в дозаторе воды 21 составлял 0,6-1,0 мм с шагом 6-12 мм. Выбор диаметра и шага отверстий 30 зависит от высоты спекаемого слоя и насыпной массы агломерируемого материала. С ростом высоты слоя и насыпной массы шихты диаметр отверстий увеличивают, а шаг уменьшают.

Также желательно, чтобы внутренний диаметр устий направляющих элементов 31 составлял 5-10 мм, удаление нижних торцов устий от поверхности спекаемого слоя составляло 30-100 мм, при шаге элементов поперек слоя 100-200 мм. Выбор шага направляющих элементов 31, диаметра их устий, а также удаление нижних торцов устий от поверхности слоя зависит от высоты загружаемого слоя шихты 40 и его газопроницаемости. С уменьшением высоты слоя и увеличением его газопроницаемости диаметр устий направляющих 31, их шаг, а также удаление нижних торцов устий от поверхности слоя увеличивают.

В исходном положении колосниковая решетка 1 агломерационной машины свободна от шихты 40. Устройства 5, 6 и 7 находятся в поднятом положении относительно поверхности слоя с зазором b, достаточным для бесконтактного прохождения слоя материала на колосниковой решетке 1 под камерами 12 и 13. При этом камеры 12 и 13 устройств 5, 6 и 7 находятся в крайнем левом по фиг.3 и 5 положении полости направляющих 8 и 9. Прорези 16 и 17 трубопроводов 14 и 15 приспособлениями 18 и 19 направлены на слой материала. Прорезь 16 совмещена с прорезью 28 цилиндра 24, а прорези 17 совмещены с рядами отверстий 29 в цилиндрах 25 и трубчатыми направляющими элементами 31 в полости направленных на слой секций камер 12 и 13 соответственно. Все приводные приспособления и движение материальных потоков отключены.

Предлагаемая агломерационная конвейерная машина работает следующим образом. При пуске агломерационной машины на движущуюся колосниковую решетку 1 загрузочными узлами 2 загружается слой шихты 40, который, проходя под зажигательным узлом 3, воспламеняется с поверхности и спекается в общепринятом режиме под разрежением, создаваемым в вакуумных камерах 4. По мере перемещения слоя от зажигательного узла 3 к разгрузочному узлу агломерационной машины, в слое шихты 40 образуется зона горения топлива шихты 41, а на поверхности слоя образуется корочка агломерата 42. После перемещения кромки слоя материала на длину 0,5L, включают подачу воды в дозатор 21 устройства 5, при этом, в зависимости от выбранного угла направления отверстий 29 на слой, струи воды можно подавать на участке 0,5L-(0,80-1,5)В.

При дальнейшем перемещении слоя материала на расстояние не менее 0,5L+2B длины машины, в момент совмещения стыков 43 бортов палет 34 с обращенной на слой и зажигательный узел 3 кромкой радиальной перегородки 22, устройства 5, 6 и 7 переводят в рабочее положение. Перевод в рабочее положение осуществляют путем перемещения балок 37 вниз с помощью подъемно-возвратных приспособлений на величину зазора b. При этом обращенная на слой рабочая секция камеры 5 ложится на корочку агломерата 42 на участке (0,5L-0,5B)-0,5L, а совмещение кромок радиальных перегородок 23 устройств 6 и 7 со стыками 43 бортов паллет 34 происходит автоматически. За счет этого рабочая секция камеры 6 ложится на слой на участке 0,5L-(2,5-2,0)B, а устройства 7 - на участке 0,5L+(1,5-2,0)B. В этот момент включается подача газовоздушной смеси заданного состава и сжатого до 1-5 ати газообразного реагента в трубопроводы 14 и 15 устройств 5, 6 и 7 соответственно.

Подаваемая по трубопроводу 14 устройства 5 газовоздушная смесь через направленные на слой прорези 16 и 28 попадает в лежащую на слое секцию камеры 12 на участке (0,5L-0,5B)-0,5L, откуда за счет разрежения, создаваемого вакуумными камерами 4 под колосниковой решеткой 1, через корочку агломерата 42 попадает в зону горения топлива шихты 41. За счет разрежения под слоем свободные концы эластичных уплотнений 36 рабочей секции камеры 12 устройства 5 прижимаются к верхней поверхности корочки агломерата 42, что предотвращает разбавление газовоздушной смеси воздухом. Таким образом, газовоздушная смесь заданного состава подается в спекаемый слой материала. При этом воспламенения газовоздушной смеси над поверхностью слоя не происходит, поскольку к моменту ее подачи участок слоя (0,5L-0,5B)-0,5L прошел под струями воды и охладился до температуры ниже температуры воспламенения газовоздушной смеси.

Газообразный реагент по трубопроводу 15 через прорези 17 и ряды отверстий 29, через отверстия в направляющих элементах 31 устройств 6 и 7 направленными струями подается под давлением 1-5 ати на поверхность корочки агломерата 42. За счет ввода газообразного реагента струями под давлением и разрежения создаваемого под слоем в вакуумных камерах 4 газообразный реагент проходит в глубь слоя. Устья направляющих элементов 31 направлены так, чтобы струи газообразного реагента равномерно распределялись по длине машины и пересекались в ее осевой области у колосниковой решетки. Таким образом, газообразный реагент доставляется в участки слоя с наибольшим газодинамическим сопротивлением. Не усвоившаяся слоем часть газообразного реагента быстро повышает давление в лежащих на слое рабочих секциях камер 13 небольшого объема. В результате повышается давление до 1-5 ати над слоем на участках 0,5L-(2,5-2,0)В и 0,5L+(1,5-2,0)B. При этом за счет разрежения под слоем и повышения давления над слоем свободные кромки эластичных уплотнений 36, в лежащих на слое секциях камеры 13 устройств 6 и 7, прижимаются к верхней поверхности слоя агломерата 42. Это препятствует утечке газообразного реагента и позволяет удерживать его давление 1-5 ати в рабочих секциях камер 13 устройств 6 и 7.

Таким образом, дозируемая вода, газовоздушная смесь заданного состава и газообразный реагент с заданным (1-5 ати) давлением доставляются в слой материала. При этом потери газовоздушной смеси и газообразного реагента сводятся к минимуму, что уменьшает затраты на агломерационный процесс.

За счет движения палет 34 агломерационной машины и нахождения камер 12 и 13 на слое материала, они перемещаются вместе с движущимся слоем, а трубопроводы 14 и 15 по направляющим 8 и 9 перемещаются в направлении движения паллет 34. При перемещении слоя на длину 0,5 В секции камер 12 и 13 перемещаются на длину ребра (0,5D) торцевых стенок 26 и 27, трубопроводы 14 и 15 перемещаются в крайнее правое (по фиг.3 и 5) положение полостей направляющих 8 и 9, а верхние выступы 32 и 33 достигают поворотных приспособлений 10 и 11. В этот момент включается приводное приспособление (не изображено) поворотных приспособлений 9 и 10, которое с помощью штанг 37 и перемычек 38 одновременно поворачивает камеры 11 и 12 за выступы 32 и 33 поворотными приспособлениями 10 и 11 вокруг трубопроводов 14 и 15 в направлении, противоположном движению паллет 34 и находящемуся на нем слою материала. Применение штанг 38 и перемычек 39 позволяет упростить конструкцию машины и обходиться при повороте камер 12 и 13 устройств 5, 6 и 7 одним поворотным приспособлением, что также снижает затраты.

В момент поворота прорезь 28 и отверстия 29 в цилиндрах 24 и 25 секций камер 12 и 13, лежащих на слое материала, смещаются относительно прорезей 16 и 17 в трубопроводах 14 и 15. В результате этого смещения прорези 16 и 17 трубопроводов 14 и 15 перекрываются стенками цилиндров 24 и 25 и прекращается подача газовоздушной смеси и газообразного реагента в секции камер 12 и 13.

При осуществлении поворота, под действием массы камер 12 и 13, направленные на слой и зажигательный узел 3 радиальные перегородки 22 и 23 камер 12 и 13 образуют канавки на поверхности агломерата 42, совпадающие со стыками 43 паллет 34. Наличие канавок на поверхности агломерата способствует получению ровного по вертикали излома агломерата в разгрузочном узле агломерационной машины, что увеличивает выход годного для плавки агломерата.

По завершении поворота камеры 12 и 13 возвращаются в исходное положение, трубопроводы 14 и 15 занимают в полости направляющих 8 и 9 крайнее левое (по фиг.3 и 5) положение, а поворотные приспособления 10 и 11 занимают исходное положение после отключения их привода. При этом следующие по часовой стрелке секции камер 12 и 13 ложатся на слой материала, прорези 16 и 17 трубопроводов 14 и 15 вновь совмещаются с прорезью 28 и рядами отверстий 29 в цилиндрах 24 и 25 соответственно, а газовоздушная смесь и газообразный реагент поступают в секции камер 12 и 13 и весь процесс повторяется в той же последовательности.

На участках слоя до устройства 6, между устройствами 6 и 5, 5 и 7 и от устройства 7 до узла разгрузки спекание в слое проходит общепринятым способом - за счет прососа воздуха через слой под разрежением, создаваемым в вакуумных камерах 4.

Способ агломерации руд и концентратов реализуется с помощью предлагаемой конвейерной машины, которая содержит паллеты, с колосниковой решеткой 1, загрузочные 2, разгрузочный (не обозначен) и зажигательный узлы 3, вакуумные камеры 4, устройство 5 для подачи воды и газовоздушной смеси в спекаемый слой, а также устройства 6 и 7 для локального ввода газообразного реагента в слой под давлением.

При пуске агломерационной машины на движущуюся колосниковую решетку 1 загрузочными узлами 2 загружается слой шихты 40, которая, проходя под зажигательным узлом 3, воспламеняется с поверхности и спекается в общепринятом режиме под разрежением, создаваемым в вакуумных камерах 4. По мере перемещения слоя от зажигательного 3 к разгрузочному узлу агломерационной машины в слое шихты 40 образуется зона горения 41, а на поверхности слоя образуется корочка агломерата 42 (см. фиг.1). При этом зона горения 41 и корочка агломерата 42 перемещаются в глубь слоя шихты 40 в направлении колосниковой решетки 1 и увеличиваются по высоте слоя. Расширение горячей зоны 41 приводит к росту газодинамического сопротивления слоя, что снижает интенсивность протекания агломерационного процесса. Кроме того, из-за сегрегации шихты 40 при ее загрузке на колосниковую решетку 1 агломерационной машины газопроницаемость по ширине слоя весьма неравномерна. На фиг.4 представлен вид сечения слоя в общепринятом вакуумном режиме спекания в средней по длине части агломерационной машины. Анализ сечения слоя показывает, что наибольшая высота не спеченной шихты 40 наблюдается в осевой части машины и свидетельствует о том, что наибольшее газодинамическое сопротивление соответствует именно этой части слоя. Неравномерность газопроницаемости слоя обуславливает наличие на поверхности и в верхних горизонтах слоя, очаговых участков горения топлива шихты, которые являются источниками воспламенения газовоздушной смеси над поверхностью слоя. Дозировкой в слой воды, перед подачей газа не всегда удается устранить очаговые участки горения. Сгорание газовоздушной смеси не в слое, а над его поверхностью снижает эффективность ее применения для интенсификации агломерационного процесса и повышения качества агломерата.

Для уменьшения частоты возгорания газа над слоем на участке 0,5L-(2,5-2,0)B в спекаемый слой сверху подают газообразный реагент под давлением. Причем газообразный реагент подают в виде системы единичных струй, начала которых располагают над слоем так, чтобы их осевые линии равномерно распределялись по длине слоя и пересекались в его осевой области у колосниковой решетки конвейерной машины. Направленный системой струй под давлением поток газообразного реагента повышает скорость его фильтрации в участках слоя с наибольшим газодинамическим сопротивлением, что способствует перемещению очаговых участков горения в глубь слоя.

Однако следует учитывать, что увеличение скорости спекания до подачи воды должно быть относительно небольшим, поскольку в верхних горизонтах слоя более эффективно сжигать углеводородный газ, увеличивая количество жидких фаз, а следовательно, и выход годного агломерата. По этой причине сжатый воздух до подачи воды рекомендуется вводить под давлением 1,0-1,5 ати. Локальное повышение давления над слоем в указанных пределах увеличивает скорость фильтрации газообразного реагента за счет перепада давления в слое. Спекание при вводе газообразного реагента завершается, когда лежащая на слое и направленная в сторону разгрузочного узла радиальная перегородка 23 устройства 6 переместится на 0,5L-1,5B длины слоя на агломерационной машине. Введение сжатого воздуха в слой перед подачей воды позволяет уменьшить количество очагов горения на поверхности и в верхних горизонтах слоя, а следовательно, снизить частоту возгорания газовоздушной смеси над поверхностью слоя.

Далее на участок 0,5L-(1,5-0,8)B длины слоя на агломерационной машине, в него подаются равномерно распределенные по ширине (С) слоя струи воды. Подаваемая вода гасит оставшиеся очаговые источники горения на поверхности и в верхних горизонтах слоя и превращается в пар. За счет разрежения под слоем, создаваемого в вакуумных камерах 4, пары воды вместе с просасываемым воздухом поступают в спекаемый слой. При смешивании паров воды с воздухом повышается теплоемкость паро-воздушной смеси, что способствует уменьшению протяженности горячей зоны 41 по высоте слоя, а следовательно, и ускорению агломерационного процесса за счет улучшения теплообмена. Воздействие воды после ввода газообразного реагента полностью устраняет очаги горения топлива шихты, как на поверхности, так и в верхних горизонтах слоя, повышая, таким образом, эффективность сжигания газовоздушной смеси в спекаемом слое. Подача воды в спекаемый слой осуществляется непрерывно и прекращается лишь в моменты вынужденной остановки агломерационной машины.

После дозировки воды на участке (0,5L-0,5B)-0,5L в слой подается газовоздушная смесь, которая немедленно сгорает преимущественно в верхних и средних по высоте участках слоя с наименьшим газодинамическим сопротивлением, повышая в них температуру. Повышение температуры способствует увеличению количества расплава и его жидкотекучести, вследствие чего происходит заплавление пустот в участках слоя с минимальным газодинамическим сопротивлением, а следовательно, выравнивается газодинамическое сопротивление и температура в средней по высоте части слоя. За счет образования расплава в верхних горизонтах слоя увеличивается выход годного агломерата, поскольку при обычном режиме спекания верхние горизонты слоя из-за дефицита расплава не скрепляются между собой и при дроблении слоя агломерата получаются в виде мелочи, непригодной к дальнейшей плавке. Другая роль газа заключается в его химическом взаимодействии с серусодержащими компонентами шихты. Участие газа в окислительно-восстановительных процессах обуславливает более полное протекание химических реакций в спекаемом слое, что снижает остаточную концентрацию серусодержащих соединений металлов в агломерате и улучшает его качество. Вследствие этого повышается извлечение металлов при последующей плавке агломерата, а при спекании сульфидных материалов увеличивается концентрация диоксида серы в отходящих газах.

Еще одно достоинство сжигания газовоздушной смеси в слое заключается в его косвенном влиянии на улучшение теплообменных процессов в спекаемом слое. Как отмечалось выше, при сгорании газовоздушной смеси в слое повышается температура и жидкотекучесть расплава. Участие расплава в теплообменных процессах объясняется следующим. Расплав, образовавшийся в верхних горизонтах слоя, за счет повышения его жидкотекучести, а также под действием гравитационных сил перетекает в нижние горизонты слоя. При этом за счет того, что теплоемкость расплава значительно больше теплоемкости воздуха, перетекание расплава интенсифицирует перенос тепла из верхних горизонтов слоя в его нижние горизонты. Повышение температуры в слое при сжигании таза обуславливает получение большего количества высокотемпературных фаз, которые после кристаллизации расплава отличаются высокой прочностью, а в результате повышается температура размягчения агломерата. Эти показатели очень важны для последующей плавки агломерата. Кроме того, газообразные продукты химического взаимодействия (СО и Н₂О) повышают теплоемкость газовой фазы, увеличивая производительность агломерационного процесса. Улучшение теплообмена уменьшает ширину зоны горения 41 по высоте слоя (см. фиг.1). На фиг.6 представлен вид сечения слоя после подачи в слой газообразного реагента, воды и газовоздушной смеси. Анализ сечения слоя показывает, что хотя в центральной области паллет 34 газопроницаемость слоя несколько ниже, агломерационный процесс по сечению слоя (по сравнению с представленным на фиг.4) существенно выравнивается. Кроме того, отмечается сокращение протяженности горячей зоны по высоте слоя, а следовательно, увеличивается интенсивность агломерационного процесса. Спекание слоя при подаче газовоздушной смеси завершается, когда лежащая на слое и направленная в сторону разгрузочного узла радиальная перегородка 22 переместится на 0,5L+0,5B длины слоя на агломерационной машине. За время прохождения слоем участка (0,5L-0,5B)-(0,5L+0,5B) интенсивность агломерационного процесса возрастает при улучшении качества годного продукта за счет интенсификации физико-химических процессов в спекаемом слое.

На участке 0,5L+(0,5-1,5)B слой спекается под разрежением, создаваемым в вакуумных камерах 4. За счет уменьшения ширины горячей зоны, при прохождении слоя под воздействием подачи в слой газообразного реагента, воды и газовоздушной смеси, процесс агломерации под разрежением на участке 0,5L+(0,5-1,5)B протекает с большей скоростью, чем на участке 0-(0,5L-2,5)B.

Далее на участке 0,5L+(1,5-2,5)B подают газообразный реагент и повышают давление устройством 7, так же, как это выполняли устройством 6. Единственное отличие заключается в том, что газообразный реагент подают под давлением 3-5 ати. При этом увеличивается скорость агломерационного процесса и повышается качество получаемого продукта за счет повышения контакта между частицами спекаемого материала и газообразным реагентом. Спекание слоя при вводе газообразного реагента завершается, когда лежащая на слое и направленная в сторону разгрузочного узла радиальная перегородка 23 переместится на 0.5L+2.5B длины слоя на агломерационной машине.

На участке (0,5L+2,5B)-L слой вновь спекается под разрежением, создаваемым в вакуумных камерах 4. За счет уменьшения ширины горячей зоны 41, при прохождении слоя под воздействием подачи в слой газообразного реагента, воды, газовоздушной смеси и последующего локального ввода газообразного реагента под давлением, процесс агломерации под разрежением на этом участке протекает ровно по сечению слоя, с гораздо большей скоростью, чем на участках 0-(0,5L-2,5)B или 0,5L+(0,5-1,5)B.

В результате при спекании по предлагаемому способу увеличивается суммарная интенсивность агломерационного процесса.

Пример 1. Проводят спекание свинцовой сульфидной шихты. Дозированные свинецсодержащие материалы и флюсующие добавки смешивают, окомковывают, загружают в агломерационную чашу, зажигают и спекают под разрежением. После перемещения горячей зоны вглубь слоя на 90 мм (45% высоты слоя), в него вводят воздух под давлением 1,25 ати в течение 0,5 мин. Сжатый воздух вводят приспособлением, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по сечению слоя таким образом, чтобы оси воздушных струй пересекались по вертикальной оси слоя у колосниковой решетки. Затем на поверхность слоя через разбрызгивающее устройство подают воду в количестве 13 л, после чего дозируют газовоздушную смесь, при сгорании которой выделяется 72500 кДж тепла на тонну шихты. Над слоем газовоздушная смесь не загорается из-за низкой температуры поверхности. После подачи газовоздушной смеси слой спекают под разрежением в течение 0,5 мин, после чего в него вводят воздух под давлением 3 ати в течение 0,5 мин. Сжатый воздух вводят тем же приспособлением, которое использовали для введения воздуха перед подачей воды в слой. Затем проводят спекание под разрежением, и спеченный материал охлаждается просасываемым через него воздухом. Готовый материал разгружают, анализируют и подвергают испытаниям на прочность и пористость.

В таблице приведены средние значения опытов, выполненных по предлагаемому способу и при агломерации шихты согласно прототипу.

Результаты испытаний известного и предлагаемого способов агломерации
Режим агломерации	Производительность по шихте, т/м2 в сутки (по агломерату, т/м2 в час)	Показатели качества агломерата, %
Остаточная сера	Прочность	Пористость
Известный	70,1(1,84)	1,07	57,75	10,45*
Предлагаемый	98,2(2,53)	0,97	65,67	36,3
Примечание: * - закрытая пористость агломерата.

Таким образом, введение в слой газообразного реагента под давлением до подачи воды и после подачи газовоздушной смеси обеспечивает решение поставленной задачи - интенсифицировать агломерационный процесс за счет увеличения скорости протекания физико-химических превращений в спекаемом слое и повышения степени контакта между частицами шихты и газообразным реагентом.

При этом обеспечивается высокая производительность агломерационной машины, повышается выход годного агломерата и его прочность, снижается содержание остаточной серы в агломерате, что повышает эффективность последующей плавки агломерата.

Предлагаемая конструкция ленточной агломерационной машины, по сравнению с машинами для спекания под давлением, отличается значительно меньшей металлоемкостью и обеспечивает достижение больших показателей агломерационного процесса при низких затратах.

Предлагаемый способ можно использовать, например, в металлургической промышленности: при обжиге шихт черных и цветных металлов, а также компонентов флюсов, отходов металлургического производства, извести, и т.д. Кроме того, способ применим в химической и топливной отраслях, а также при производстве строительных материалов, где применяется окускование материалов в фильтрующем слое.

1. Способ агломерации, включающий загрузку шихты на колосниковую решетку, зажигание, обжиг с подачей и сжиганием в среднем горизонте слоя холодной газовоздушной смеси в количестве, обеспечивающем тепловыделение 51000-94500 кДж, и последующее охлаждение верхнего горизонта слоя просасываемым воздухом, причем перед зоной подачи газовоздушной смеси в слой подают воду в количестве 9-17 л/т шихты, отличающийся тем, что до подачи воды и после подачи газовоздушной смеси в спекаемый слой сверху вводят дополнительный поток газообразного реагента под давлением с обеспечением повышения давления над слоем до 1-5 ати.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный поток газообразного реагента под давлением вводят в слой локально в виде системы единичных струй, начала которых располагают над слоем так, чтобы их осевые линии равномерно распределялись по длине слоя и пересекались в его осевой области у колосниковой решетки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что локальное введение газообразного реагента в слой под давлением в виде системы единичных струй и повышение давления над слоем осуществляют на участке 0,5L-(1,5-2,5)В и на участке 0,5L+(1,5-2,5)В, где

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

В - длина паллеты машины.

4. Конвейерная агломерационная машина, содержащая паллеты с колосниковой решеткой, загрузочные, зажигательный и разгрузочный узлы, вакуумные камеры и размещенное в средней части длины машины устройство для подачи воды и газовоздушной смеси, в котором дозатор воды размещен перед устройством дозировки газовоздушной смеси со стороны зажигательного узла, отличающаяся тем, что она перед устройством для подачи воды и газовоздушной смеси и после него дополнительно содержит устройства для локального ввода в слой газообразного реагента под давлением и повышения его давления над слоем до 1-5 ати.

5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что устройства для локального ввода и повышения давления газообразного реагента над слоем размещены на участке 0,5L-(1,5-2,5)В и на участке 0,5L+(1,5-2,5)В, где

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами;

В - длина паллеты машины.

6. Машина по п.4 или 5, отличающаяся тем, что длина паллеты машины В равна диаметру окружности D, описанной вокруг торцевой стенки устройств для подачи воды и газовоздушной смеси и для подачи локального ввода и повышения давления газообразного реагента, установленных в направляющих, расстояние между вертикальными осями которых равно 2В, а упомянутые устройства содержат радиальные перегородки, кромки которых направлены на колосниковую решетку в сторону зажигательного узла и совмещены со стыками бортов паллет, а вертикальная ось направляющей устройства для подачи воды и газовоздушной смеси расположена между осями устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента на расстоянии 0,5L, где

L - длина машины между зажигательным и разгрузочным узлами.

7. Машина по п.6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит балки и подъемно-возвратные приспособления, при этом направляющие устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также направляющие устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента прикреплены к балкам неподвижно, а балки размещены параллельно наружным сторонам паллет и выполнены с возможностью их синхронного перемещения по вертикали подъемно-возвратными приспособлениями.

8. Машина по п.7, отличающаяся тем, что балки выполнены с возможностью синхронного перемещения по вертикали на величину b, где

b - величина зазора, обеспечивающего бесконтактное прохождение слоя под камерами устройства для подачи воды и газовоздушной смеси, а также устройств для локального ввода и повышения давления газообразного реагента.

9. Машина по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно содержит штанги и перемычки, устройство для подачи воды и газовоздушной смеси и устройство для подачи локального ввода и повышения давления газообразного реагента снабжены поворотными приспособлениями, при этом штанги прикреплены к поворотным приспособлениям и соединены между собой перемычками.

10. Устройство для подачи воды и газовоздушной смеси на конвейерной агломерационной машине, характеризующееся тем, что содержит направляющие, трубопровод для подачи газовоздушной смеси, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности, образующими камеры, и с расположенными между перегородками продольными прорезями, при этом трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, совпадающая с прорезью цилиндра при вводе газовоздушной смеси, который имеет торцевые стенки, выполненные в виде многоугольника, устройство для возврата в исходное положение снабжено выступами, расположенными на наружной поверхности торцевых стенок, и поворотными приспособлениями, также содержит дозатор воды с отверстиями и кронштейном, установленный в сторону зажигательного узла машины горизонтально поперек машины с возможностью поворота вокруг его продольной оси и фиксации на кронштейне, который прикреплен к направляющим устройства, причем устройство обеспечивает постоянство состава дозируемой газовоздушной смеси.

11. Устройство по п.10, в котором расстояние между вертикальными осями дозатора воды и направляющей устройства составляет (0,8-1,2)D, где

D - диаметр окружности, описанной вокруг торцевой стенки устройства.

12. Устройство по п.10, в котором дозатор воды выполнен с отверстиями, направленными на колосниковую решетку с возможностью поворота на угол 0-60° в сторону зажигательного узла.

13. Устройство по п.10, в котором отверстия в дозаторе воды выполнены равномерно и симметрично по длине дозатора воды на отрезке не более 0,95 С, где

С - ширина машины между бортами паллет.

14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что диаметр отверстий в дозаторе воды составляет 0,6-1,0 мм с шагом 6-12 мм.

15. Устройство по п.10, которое дополнительно содержит металлические уголки с эластичными уплотнениями, причем уголки закреплены к радиальным перегородкам с двух сторон, а к торцевым стенкам с внутренней стороны таким образом, чтобы свободные кромки эластичных уплотнений в неработающих секциях камер устройства выходили за кромки радиальных перегородок и торцевых стенок, а в работающих секциях камер устройства лежали на поверхности слоя.

16. Устройство для локального ввода и повышения давления газообразного реагента на конвейерной агломерационной машине, характеризующееся тем, что содержит направляющие, трубопровод для подачи газообразного реагента, на который насажен с возможностью вращения цилиндр, выполненный с радиальными перегородками на его внешней поверхности, образующими камеры, причем трубопровод расположен горизонтально поперек машины и в его нижней части выполнена прорезь, а цилиндр имеет торцевые стенки, выполненные в виде многоугольника, устройство для возврата в исходное положение снабжено выступами, расположенными на наружных поверхностях торцевых стенок, и поворотными приспособлениями, и дополнительно содержит трубчатые направляющие элементы с отверстиями, при этом в цилиндре между радиальными перегородками по его продольной оси и симметрично ей выполнены равномерно распределенные поперек цилиндра ряды отверстий, совпадающие с прорезью трубопровода, причем в камере устройства при вводе газообразного реагента отверстия цилиндра соединены с отверстиями трубчатых направляющих элементов.

17. Устройство по п.16, в котором устья трубчатых направляющих элементов направлены на колосниковую решетку с равномерным распределением их осевых линий по длине машины и с пересечением в ее осевой области у колосниковой решетки.

18. Устройство по п.16 или 17, в котором внутренний диаметр устий трубчатых направляющих элементов составляет 5-10 мм, удаление устий от поверхности спекаемого слоя равно 30-100 мм, при шаге элементов поперек слоя 100-200 мм.

19. Устройство по п.16, которое дополнительно содержит металлические уголки с эластичными уплотнениями, которые закреплены к радиальным перегородкам с двух сторон, а к торцевым стенкам с внутренней стороны таким образом, чтобы свободные кромки эластичных уплотнений в неработающих секциях камер устройства выходили за кромки радиальных перегородок и торцевых стенок, а в работающих секциях расположены на поверхности спекаемого слоя.