Способ агломерации руд и концентратов под давлением и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

<">885307 (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 19,12.79 (2! ) 2855194/22-02 с присоединением заявки М (51)М. Кл.

С 22 В 1/20

F 27 В 21/06

Ваудерсте81ный квинтет

СССР ао делен нзебретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень Р1е 44

Дата опубликования описания 30. 1 1.8 1 (53) УДК669 1 :

:622.785 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A. М. Росицкий, О. А. Симонов„Е. Ф. гман... ннистГрй.

Г. С. Бабенко, Н. М. Панин, В. И. Губатюв. и О, С. Саенко

1 (71) Заяви ел УкРаинский госУДаРственный инститУт по пРоектиРованию

1 металлургических заводов ..... (54) СПОСОБ AI JIONEPAUHH РУД И KOHUEHTPATOB

ПОД ДАВЛЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к получению металлургического сырья и может быть применено для получения агломератов в черной и цветной металлургии.

Известен способ агломерации руд и

S концентратов под давлением характеризующихся тем, что для увеличения скорости спекания шихты, давление отходящих газов

- под копосниковой решеткой регулируют в пределах 0,75»5,0 ата (1).

1О

К недостаткам известного способа следует отнести то, что он не учитывает изменение газопроницаемости слоя шихты по длине агпомашины по мере продвижения фронта горения топлива в слое.

Известна камера дпя подачи воздуха в спекаемый слой шихты, характеризующаяся, тем, что она снабжена шарнирно закрепленными одним концом с торцов

20 жесткими уплотнениями, выполненными в виде плоских листов, а к другому концу прикреплены эластичные уплотнения, расположенные в рабочем объеме камеры (2).

К недостаткам известной конструкций следует отнести то, что она не обеспечивает существенного повышения давления воздуха над спекаемым слоем по причине низкой эффективности уплотнений - уплотнения практически не держат давления, Кроме того, известная конструкция подвержена повышенному износу на участках контакта уплотнений с поверхностью спекаемого споя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является-способ агломерации под давлением, вкпючакхпий укладку шихты на решетку, зажигание, подачу газов в спекаемый спой под давлением сверху.

Известный способ реализуется на ленточной агломашине, содержащей колосннковую решетку, загрузочные, разгрузочный и зажигательный, узлы, вакуум-каме ры и камеру повышенного давления, в которую подается воздух с избыточным дав пением 1200 1500 мм вод.ст.

885307

1 ми по периметру поперечного сечения ра бочей ветви агдомашины выше подошвы направдяюших балок и соединенными с дутьевыми средствами с помощью воэдухопроводов с кдапанами.

Причем окна подачи газов снабжены направляющими элементами, устья которых ступенчато удалены от подвижных эдементов агдомашины с уменьшением зазора х 10 в направденли от середины машины к ее концам, 1 Камера повышенного давления разделена поперечными стенками на ячейки, выполненные, преимущественно, с индивидуальным подводом газов.

Кроме того, ячейки выполнены с уменьшением их ддины по направдению от, середины камеры к ее концам.

Камера повышенного давления co сгороны горна снабжена ячейкой ускоренного спекания, оборудованной доподнитедьным подводом реагента с установденными на катках направляющими элементами.

В торцах камеры повышенного давдения над колосниками спекатедьных тележек помещена защитная решетка.

На фиг, 1 показана установка, общий вид; на фиг. 2-4 - камера повышенного давления, прододьный разрез; на фиг. 5разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 6 — схезо ма подачи и распределения газов; на фиг. 7-10 - узлы уплотнений торцовых и продольных стенок камеры повышенного давдения; на фиг. 11 - схема распределения воздуха по ширине .агдомашины; на фиг. 12 - узел упдотйения продольной стенки камеры повышенного давления; на фиг. 13 - схема охлаждения уплотняющих пластин.

Шихту укдадывают на спекатедьные о тележки, под вакуумом зажигают и перемешают зажженный сдой.в зону повышенного давления. газов, например воздуха.

Воздух подают в зону повышенного давдения в средней части слоя в количестве

Ы и со стороны торцов по направлению

1 к средней части сдоя Я .Общее кодичество подаваемого на агдомашину сжатого воздуха равно Я = 9. + Я <. Ддя поддержа в- ния заданного давления с zaWoro торца подают 6 25% воздуха.

При загрузке шихты и выгрузке агло» мерата используются бункера, перекрытые сверху и снизу кдапанами. Предусмотрены также клапаны ддя выранивания дав» дения в корпусе и бункерах 21, Однако известное техническое решение характеризуется рядом недостатков, а именно: уменьшается надежность зажигания шихты и усложняется эвакуация избыточных продуктов горения, не прошедши через зажигаемый слой, что отрицатедьно влияет на производительность агдомашинь и ухудшает сантехнические условия тру да, увеличиваются потери давдения иэ корпуса большого объема, шдюэовые уст» ройства дпя загрузки шихты и выдачи егпомерата требуют увеличения установки по в соте, увеличивается загазованность хвостовой части агдомашины окислами угде

1 рода и серы за счет остаточного углерода в агломерате, что ухудшает сантехнические условия труда и др.

Медь изобретения - повышение удедьного объема и качества продукта за счет повышения давления над спекаемым слоем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем укдадку шихты на подвижную решетку, ее зажигание, подачу газов в спекаемый слой под давдением, 12-50% газов подают под углом вдоль слоя со стороны его торцов по направдению к средней части сдоя.

Причем давление газов, подаваемых с торцов, ступенчато увеличивают по направлению от средней части к торцам, а давдение газов, подаваемых между торцами сдоя, уменьшают по направдению K торцам.

Вместе с тем, давление газов, подава емых между торцами слоя, снижают;на участке 0,65-0,85 длины слоя от разгру зочного конца агдомашины пропорционально повышению гаэопроницаемости спекаемого сдоя.

Кроме того,на участке 0,35 длины слоя после зажигания осуществдяют докадьное повышение давдения газов по сравнению со смежными участками с чередованием повышения и понижения да пения поперек слоя при соотношении низкого и высокого давлений в предедах

0,002-0,5.

В устройстве ддя осуществления спосо ба, содержащем кодосниковую решетку, загрузочные, разгрузочный и зажигатедьный узлы, вакуум»камеры и камеру повышенного давдения, последняя снабжена по торцам окнами подачи газов, помещенныПри давлении под слоем 100-1500 мм вод. ст. количество подаваемого с торца воздуха выбирают в пределах 6 15%.

При повышении давлении над слоем до

15ОО»5000 мм вод. ст. количество подаваемого воздуха уведичивают до 15«

25%. Количество подаваемого через тор85307

5 8 цы воздуха увеличивают также при увелйчении ширины решетки агпомашины.

Воздух на торцах подают по периметру слоя выше подошвы направцяюших балок спекательных тележек с увеличением давления в одну или 2 3 ступени по направлению от средней части к торцам. П вышение давления на каждой ступени го отношению к предыдушей производят на

10-15%. Воздух на торцах подают к поверхности слоя под острым углом, преимушественно в пределах 6-12 . При подаче на участках контакта с подвижными элементами агломашины угоа подачи воздуха (газов) может быть увеличен до

25-30 и более.

Спекаемый слой между горном и хвостовой частью делят на зоны А и Б.

Зона А представляет собой участок слоя после зажигания, составпяюший 0,150,35 длины слоя, зона Б - участок слоя, примыкаюший к хвостовой части агломашины и составпяюшнй 0,65-0,85 длины слоя, Начало и конец зоны определяются направлением движения спекаемого слоя шихты, т.е. по ходу движения спекательных тележек агломашйны.

Длина зоны А определяется с учетом обеспечения снижения давпения над слоем (в начале зоны) эквивалентное снижению давления воздуха в конце. зоны Б. Длина зоны Б определится, при этом, разностью межщ общей дпиной слоя и длиной зоны

А, т.е. будет составлять 0,65-0,85 длины слоя.

На границе эон А и Б над слоем создают заданное избыточное давление воздуха Р с понижением давления в направлении к торцам слоя до Р, Р, Р, Рп при Р1 7 Р17 Р 1 .. Ph rfpB этом снижение давления в направлении к концу зоны Б производят пропорционально увеличению гаэопроницаемости спекаемого слоя, т.е. скорость фильтрации газов через спекаемый слой поддерживают практически оптимальной по длине слоя, а понижение давления в направлении к началу зоны А производят, преимущественно, с большей интенсивностью на более коротком участ1 I ке до P, P, Р, „,, Р при P 7Р )

1 I

7 P ..., Р„„.Снижение давления. в зонах

А и Б регулируют расходом воздуха, подаваемого в ячейки камеры повышенного давления с учетом фильтрации газов через спекаюший слой и потерь через бесконтактные межъячейковые поперечные перегородки.

В связи с тем, что эона А значите но короче зоны Б и сопротивление спекаемого слоя в зоне А растет по направлению к горну, давление в конце зоны А значительно превышает давление в конце эоны Б, т.е. P ЯР,„.

t11 у С целью снижения потерь дутья одновременно с подачей воздуха в камеру с о- торцов слоя непрерывно осушествляют выравнивание давления воздуха на торцах слоя с помощью уравнительных секций

11 и обводного трубопровода.

Кроме того, выравнивание давления воздуха на торцах слоя обеспечивает возможность осушествления подачи дутья в слой одной дутьевой машиной, что по уо В ловиям эксплуатации является более предпочтительным.

Предлагаемым техническим решением предусматривается повышение газопрони« цаемости спекаемого слоя, например, в зоне А, которое может быть осушествлено за счет локального повышения давления газов по сравнению со смежными участками с чередованием повышения и.понижения давления поперек слоя при соотношу шении низкого и высокого давлений, например, в пределах 0,002-0,5. Локальное повышение давления реапиэуется подачей в слой воздуха, кислорода, пара и т.п. от отдельного источника питания. При обшем давпении над спекаемым слоем 100-5000мм вод. ст. локальное давление может находиться в пределах 1-5 ата и более.

Реализация способа осуществляется с помошью предлагаемой установки.

Установка содержит устройства 1 и 2 для укладки постели и шихты, зажигательный горн 3, приводные спекательные тележки 4, перемещаемые над вакуум-ка мерами 5. На участке между горном и хвостовой частью рабочая ветвь 6 помещена в камеру 7 повышенного давления.

Камера повышенного давления снабжена в торцах окнами 8 подачи газов, уста« новленными по периметру поперечного сечения рабочей ветви агломашины выше

15 подошвы направпяюшнх балок 9. Протяженность окон по длине агломашины может составлять 0,3-0.8 ширины спекаемого слоя. Окна соединены с дутьевыми средствами 10 и 11 при помоши трубопроводов 12 и 13 и регулировочных клапанов

14. Окна подачи газов снабжена направляюшими элементами 15, установленными под острым углом к спекаемому слою 16, например, в пределах cL 6 12 и к эле о

$$ ментам агломашины в пределах, например;

cL 6-30О, с образованием зазора 17, которвый может быть ступенчатым. Между направляюшими эпементами и спекаемым, 7 885307 8 слоем может быть установлена решетка

18, предохраняющая спекаемый слой от деформации при больших скоростях газов над слоем. Решетка может быть также размещена на участке спекаемого слоя со стороны горна дпя предохранения тонкой непрочной корки агломерата.

Защитная решетка может быть выпопнена как контактирующей со.спекаемым споем, так и неконтактирующей. Контак- 1й тирующая защитная решетка может быть выполнена, например, в виде катков, цепей и т.п. Неконтактируюшая решетка может быть выполнена из различного рода профилей, например уголков, швепперов и т.п.

Камера повышенного давления раэдепена поперечными перегородками 19 с образованием ячеек 20.. Фасонный вырез в поперечных перегородках по вйешнем периметру поперечного сечения рабочей ветви агпомашины производят на монта2$

ЭФ

Ý5

° 9

45 же с установкой минимально возможного зазора между перегородкой и подвижными элементами машины, включая поверхность спекаемого споя; на участке, помещенном над копосниковым попем, 21„вырез делают с учетом высоты спекаемого слоя ипи снабжают перегородку шарнирным фартуком. Фасонный участок поперечной пере городки в месте прохода родиков спекательных тележек (окно дпя прохода роликов) снабжен шарнирным фартуком, открывающимся по ходу движения спекатепьных тележек. После прохода ропика в зоне А окно закрывается под действием собственного веса фартука и давпения воздуха.

Поперечные перегородки устанавпивают с учетом шага родиков спекатепьных тележек.

Дпина ячеек 1 может быть выполнена переменной с уменьшением длины по направпению от средней части камеры к торцам, что снижает потери давпения в ячейках.

Ячейки снабжены подводящими патрубками 22 с регупировочными кпапанами 23.

Камера повышенного давления может быть снабжена уравнительными секциями

24 и 25, соединенными обводным трубопроводом 26 с клапаном 27„ячейкой ускоренного спекания 28, оборудованной подводящим трубопроводом 29 с клапаном

30, направпяющими элементами 31, ус» тья которых закреплены на заданной высоте от поверхности спекаемого слоя на опорной раме 32 с катками 33, контактирующими с поверхностью спекаемого слоя, Направляющие элементы сочпенены с подводящим трубопроводом посредством гибкого соединения 34. Реагент (сжатый воздух, кислород, пар и т.п.) подают в ячейку ускоренного спекания от источни ка 35 питания. Опорную тепежку с направпяюшими элементами закреппяют с по мощью, например, крюка и серьги к поперечной перегородке ячейки с возможнос тью перемещения в вертикальной ппоскос ти за счет неровностей поверхности спе» каемого слоя, что обеспечивает постоянство зазора между устьем направпяюшего эпемента и поверхностью спекаемого слоя.

Торцовые стенки 36 могут быть снаб жены уплотнениями 37, состоящими из. сегмента 38, ролика 39 и фасонного пис та 40 с эластичной вставкой 41.

Камера повышенного давления может быть снабжена по торцам уплотнением 42 с использованием сыпучего материала 43, например постели, шихты и т.п., помещенного между стенками 44.

Сыпучий материал загружают реверсив» ным конвейером 45, на который сыпучий материал подают вибротрубой 46.

Дпя снижения потерь сыпучего материапа уплотнение снабжено шарнирными скребками 47, контргрузом 48, отклоняющим листом 49, приемным окном 50.

Кроме того, уплотнение на торцах может быть также осуществлено эа счет выполнения торцовой стенки в виде секционной обоймы 51 иэ поперечных перегородок (фиг. 6}, т.е. бесконтактным, с органиэацией, при необходимости, отсоса эапыпенных газов.

Бесконтактные уплотнения по усповиям эксплуатации предпочтительнее, так как отсутствует износ уплотнений, а потери дутья через торцы камеры повышенно го давления можно свести к минимуму за счет оптимального распределения давпения по ячейкам камеры.

Продопьные уплотнения могут быть выполненными в виде продольных стенок

52, установленных с расширением в ст . рону спекаемого слоя и снабженных оькпоняюшими пистами 53.

Дополнительно может устанавливаться уппотняющий элемент 54, контактирующий со спекаемым споем и заменяемый по мере износа, например, через окно 55, пе- рекрываемое крышкой 56 с прокладкой

57 ° крышку закрепляют с помощью кпиньев 58. При необходимости органиэует55. ся отсос эапыпенных газов (фиг. 10)..

Отклоняющими листами 53 могут быть также оборудованы поперечные перегород., 9 8853 ки 19, которые могут устанавливаться также наклонно.

Для оптимального распределения воздуха по ширине спекаемого слоя отклоняющие листы могут быть снабжены пово5 ротными козырьками 59, Для повышения герметичности установка может быть оборудована продольным уплотнением, состоящим из опорных элементов 60 и 61, уплотняющих пластин

62 64, амортизатора 65, Амортизатор может быть заменен рычажной системой с контргрузами (не показано).

Тепловое воздействие процесса на узел уплотнения снижают установкой теппоизопяционной прокладки 66 и охлаждением на участке зажигания воздухом, подаваемым с помощью трубопровода 67 через сопла 68.

Установку монтируют, например, в го объеме, показанном на фиг, 4. На приводные спекательные тележки 4 устройствами 1 и 2 укладывают постель и шихту.

Горном 3 зажигают шихту и подают ее в камеру 7 повышенного давления газов, где с помощью дутьевого средства 10, трубопровода 12, патрубка 22 и клапа- ° нов 23 создают и поддерживают избьггочное давление воздуха (до 1300-1500 мм вод. ст.). Причем 6-257 дутья подают с торцов, а 50-88% — между торцами спекаемого слоя. Одновременно в вакуумкамерах 5 другой дутьевой машины (не показана) создают вакуум порядка 800-, 900 мм вод.ст. Благодари увеличению перепада давлений в спекаемом слое 16 до 2100»2400 мм вод. ст., повьпнается вертикальная скорость спекания.

Давление в камере 7 повышенного давления поддерживают следующим обра- . зом. В одной иэ ячеек 20, установпенной на границе зон А и Б, создают максимальное давление Р, которое способно обеспечить дутьевое средство 10, В ряде ячеек 20, установленных между ячейкой с максимальным давлением и хвостовой частью агломашины, давление сни жвют до Р, Р у Р4 ... Р пропорционально газопроницаемости спекаемого слоя. Снижение давления производят с помощью клапанов 23 с учетом фильтрации газов через спекаемый слой и потерь давления через поперечные перегородки. 19.

При максимальном давцении (иапример

1300 мм вод. ст.) в уравнительной сек ции 25 снижают давление до 400 - 55

600 мм вод. ст. В ряде ячеек". 20,установленных между ячейкой с максимальным

t давлением и горном, давление снижают

07 10

nl

До P<, P>, P4, ..., P . Снижение давления .производят с помощью клапанов 23 с учетом фильтрации газов через спеквемый слой и потерь давления через поперечные перегородки 19. В уравнительной секции

24 снижают давление до 900-1000 мм вод. ст.

Уравнение давления на торцах между уравнительными секциямй 24 и 25 производят с помощью обводного трубопрово да 26 с клапаном 27. Одинаковое и более низкое давление по торцам камеры 7 повышенного давления позволяет подавать воздух к агломашине одной дутьевой ма» шиной и с меньшими потерями дутья.

Дросселирование перепада давлений может быть также осуществлено под спекаемым слоем, Скорость спекания увеличивают покальным повышением давления в ячейке 28 дополнительно подаваемым в спекаемый слой реагентом, например воздухом, кислородом, паром и т.п. Реагент подают в слой 16 с помошью источника 35 питания, поддерживая давление на выходе из устья направляющих элементов 31 в пределах, например, 1,0-5,0 ати и более.

Внутренний диаметр устья направпяюших элементов 31 может изменяться, например, в пределах 10-25 мм. Удаление ниж него торца устья от поверхности спекаемого слоя 16 может составлять, например 30-100 мм при шаге элементов поперек слоя 250»ЗОЭ мм.

Установка направляющих элементов

31 на катках 33 обеспечивает заданное удаление нижнего торца от поверхности спекаемого слоя 16 автоматически.

Предлагаемое техническое решение улучшает технико-экономические покаэатени процесса спекания руд черных металлов на действующих агпомашинах и при новом строительстве, а именно: повыша» ется удельный съем за счет увеличения перепада давлений в спекаемом слое,сни жается расход топлива на спекание эв счет повышения высоты спекаемого слоя, содержание мелочи фр. 0-5 мм в годном агломерате эа счет повышения высоты спекаемого слоя, узел укладки шихты и зажигания находится под атмосферным дав пением, не требуется сооружения шлюзовой загрузки шихты и выдачи агломерата, повышаются сантехнические условия тру да, так как обслуживающий персонал рвбо тает в условиях атмосферного .давления и отсутствует возможность прорыве газов, повышение удельного съема до 1,82,0 т/м час в действующих аглоцехах, 885307

12 работающих на шихте с высоким содержанием концентрата, не требует увеличения численности рабочих.

Предлагаемое техническое решение может быть применено для термической об- з работки как спекаюшихся, так и неспекающихся полидисперсных материалов.

Формупа изобретения

25

1. Способ агломерации руд и концентратов под давлением, включающий укладку шихты на подвижную решетку, ее за» жигание, подачу газов в спекаемый слой под давлением сверху, о т п и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения удельного съема и качества продукта за счет повышения давления над сцекаемым слоем, 12-60% газов подают под углом вдоль слоя со стороны его торцов по на- 20 правлению к средней части слоя.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что давление газов, подаваемых с торцов, ступенчато увеличивают по направлению от средней части к торцам, а давление газов, подаваемых между торцами споя, уменьшают по направлению к торцам, 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что давление га- З0 зов, подаваемых между торцами слоя, снижают на участке 0,65-0,85 длины слоя от разгрузочного конца агломашины пропорционально повышению газопроницаемости спекаемого слоя. 35

4. Способ по пп. 1 3, о т л и ч а— ю шийся тем, что на участке 0 35 длины слоя после зажигания осуществляют локальное повышение давления газов по сравнению со смежными участками 40 с чередованием повышения и понижения давления поперек слоя при соотношении низкого и высокого давлений в пределах

0,002-0,5.

5. Устройство дпя осуществления агло- 45 мераций руд и концентратов под давпением по an. 1-4, содержащее колосниковую решетку, загрузочные, разгрузочный и зажигательный узлы, вакуум-камеры и камеру повышенного давления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что камера повышенного давления выполнена по торцам с окнами подачи газов, размещенными по периметру поперечного сечения рабочей ветви агломашины выше подошвы направляющих балок и соединенными с дутьевыми средствами с помощью воздухопроводов с клапанами.

6. Устройство по п. 5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что окна подачи газов снабжены направпяющими элементами, устья которых ступенчато удалены от подвижных элементов агломашины с уменьшением зазора в направлении от середины агломашины к ее концам.

7. Устройство по пп. 5 и 6, о т и ич а ю щ е е с я тем, что камера повышенного давления разделена поперечными стенками на ячейки, выполненные преимущественно с индивидуальным подводом газа.

8. Устройство по пп. 5-7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ячейки выполнены с уменьшением их длины по направлению к концам камеры.

9. Устройство по п. 5, о т и и ч аю ш е е с я тем, что камера повышенного давления со стороны горна снабжена ячейкой ускоренного спекания с дополнительным подводом реагента и с установленными на катках направляющими элементами.

10. Устройство по п. 5, о т и и ч аю ш е е с я тем, что камера повышенного давления снабжена защитной решеткой, помещенной в ее торцах над колос никами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

)Чо 190381, кл. С 22 В 1/16, 1962.

2. Бюллетень 11НИИЧМ, 1973, No 11, с. 62-64.

885307

РтСПс

Составитель Л. Шашенков

Редактор С. Юско Техред Е.баритончик Корректор Н. Степ

Заказ 10453/36 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, ?K 5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4