Способ охлаждения железорудных кусковых материалов в кольцевом охладителе

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(И)М Кп з

С 22 В 1/26 (22) Заявлено Оц1080 (21) 2993698/22-02 с присоединением заявки ¹ 299 3696/22-02

Государственный комитет

СССР но делам изооретений и открытий (23) Приоритет—

РЦ УДК 622. 788 (088.8 ) Опубликовано 230233. Бюллетень ¹7

Дата опубликования описания 230283

P.Ô. Кузнецов, A.Ï. Буткарев, М. Г. Ладыги (ев,"

В.С. Шаврин, A.Ì. Дюльдин, В.Я. Дегодя, Л A. Сулинч....., С.В. Шаврин; С.Д. Абрамов и В.С. Швыдский - --- .- -4 -. : -!к с

Всесоюзный научно-исследовательский инстжтут металлургической теплотехники и Институт, металлургии Уральского научного центра

AH.СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54 ) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КУСКОВЫХ.

МАТЕРИАЛОВ В КОЛЬЦЕВОМ ОХЛАДИТЕЛЕ

Изобретение относится к производству железорудного сырья в черной металлургии, а именно к производству . частично восстановленных железорудных кусковых материалов.

Известны способы охлаждения кусковых материалов в кольцевых охладителях, включающие охлаждение материала с поперечным прососом охлаждающего агента через.движущийся слой (1j.

Недостатками этих способов являются: охлаждение кусковых материалов в воздушной среде, что исключает . возможность получения восстановленных окатышей, невозможность регулирования качества готовой продукции в процессе охлаждения, значительные потери тепла с уходящими газами. Эти недостатки частично устраняются при двухступенчатом охлаждении материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ охлаждения железорудных материалов в кольцевом чашевом охладителе,. вклю-. чающий двухступенчатое охлаждение материала, прямоточное движение с поперечным прососом охлаждающего агента и материала на первой ступен и перекрестный просос агента через опускающийся слой материала на второй ступени охлаждения P2).

Недостатками известного способа являются: наличие в охладителе холостой промежуточной зоны, что увели.чивает габариты агрегата; усложненная схема движенИя потоков охлаждающего агента в агрегате и наличие громоздкого расположенного у внешней жалюзийной решетки короба; значительные безвозвратные потери тепла с уходящими газами; получение готовой продукции с недостаточно высокой металлургической прочностью. ,Целью изобретения является частичное восстановление материала в процессе его охлаждения и повышение качества готовой продукции.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу при охлаждении кусковых материалов в кольцевом чашевом охладителе, включающем двухступенчатое охлаждение материала, пря25 To„Hoe движение оах,даще, аген та и материала на первой ступени и перекрестный просос охлаждающего агента через опускающийся слой материала на второй ступени охлаждения в верхнюю часть агрегата одновремен998548 но с материалом подают топлив > в количестве 18-25 кг/т и просасывают его совместно с потоком охлах<дающего агента сверху вниз, при этом материал в врехней части агрегата восстанавливают до 25-40Ъ при коэффициенте расхода воздуха 0,4-0,9 и одновременно охлаждают на 400-700 С за счет эндотермических реакций.

При использовании газообразного топлива его подают только через при- 10 емную воронку в количестве 0,040,12 мЗ/м с.

При использовании твердого топлива его предварительно измельчают до крупности 1,0-3,0 мм. 15

На современных обжиговых конвейерных маиинах значительное время и полезные производственные площади (до 40Ъ ) используют для охлаждения готовой продукцйи, что существенно ограничивает удельную производительность обжигового оборудования. С другой стороны, физическое тепло горячих окатышей при их охлаждении, как правило, теряется безвозвратно. Вмес- 25 те с тем, как показали опыты, процесс охлаждении может быть существенно интенсифицирован при развитии в охлаждающемся слое эндотермических восстановительных реакций (такой процесс развивается при охлаждении горячих с температурой 500 >С и выше окатышей в слое, содержащем твердое топливо ). При. этом одновременно осуществляется частичное восстановление окатышей до 25-40Ъ и металлургическая ценность готовой продукции существенно возрастает. Совмещение процессов охлаждения и частичного восстановления кусковых материалов воз можно в серийных чашевых охладителях,40 устанавливаемых после обжиговых машин. Для этого серийные охладители должны быть оборудованы устройством для ввода твердого топлива непосредственно в поток горячих окатышей, загружаемых в агрегат. Тогда при температурах 500 С и выше интенсивно протекают эндотермические реакции. восстановления гематита. Скорость протекания восстановительных реакций достаточно высока и за 8-12 мин ока тышы восстанавливаются до 25-40Ъ.

Вместе с тем развитие .:эндотермичес,ких реакций требует значительного количества тепла, что обуславливает существенную интенсификаци > процес са охлаждения окатышей.

Совмещение процессов восстановле,ния и охлаждения по предлагаемому способу производят во вращакв емся чаше- 60 вом охладителе, оборудованном устройством для ввода топлива в горячий поток материала. При этом совмещение указанных процессов осуществляется в верхней части агрегата (в у приемной воронке и верхней части кольцевой шахты ), т. е. на первой ступени процесса. Обязательным условием является такая подача топлива, чтобы оно непосредственно попадало в поток окатышей, так как в противном случае (при его контакте с воздухом ) возможно загорание топлива, что недопустимо. Процессы охлаждения и частичного восстановления следует производить при прямоточном движении охлаждающего агента и материала, так как именно в этом случае наиболее активный восстановитель встречается с материалом, имеющим максимальную температуру. В результате скорость протекания процессов восстановления становится максимально возможной уже в самом начале процесса, т.е. в наиболее активной зоне. По мере опускания материала он охлаждается, развитие восстановительных реакций в зоне замедляется и подача на эти горизонты свежего восстановителя становится неэффективной. Использование на первой ступени процесса других схем движения охлаждающего аГента и материала (противоток, перекрестный ток ) нежелательно, так как они приводят к понижению степени восстановления готовой продукции ° Действительно, при. противотоке активный восстановитель встречается сначала с относительно "холодным" куском, затем уже в верхней части с горячим куском, где и начинаются активные процессы восстановления. В результате время на процеcc сокращается, теряется полезная высота агрегата и падает конечная степень восстановления материала. При перекрестном токе часть слоя у внешней жалюзийной решетки активно восстанавливается, а к центру кольцевой шахты и особенно к внутренней жалюзийной решетке скорость протекания восстановительных реакций постепенно снижается. В результате имеет место неравномерная восстановительная обработка слоя и заметно снижается качество готовой .продукции.

В верхней части агрегата охлаждение окатышей осуществляется как за счет конвективной передачи тепла, так и за счет эндотермических реакций восстановления. Для этого в слой охлаждаемых окатышей следует подавать 18-25 кг топлива на каждую тонну материала. При подаче меньшего количества топлива (менее 18 кг/т ) конечная степень восстановления готовой продукции не достигает 25Ъ, что нежелательно, При подаче боль.шего количества топлива (более

25 кг/т ) значительное егo количество теряется с уходящими газами (при подаче газообразного топлива ), либо

998548 ч

5 с готовой продукцией (при подаче твердого топлива).

Материал в -верхней части агрегата восстанавливают до 25-40%. Восстанов.ление .материала до степени, меньшей.

25%, экономически нецелесообразно, так как не оправдывает увеличения удельных затрат топлива на процесс, несмотря на улучшение показателей доменного передела. Восстановление материала до степени, большей 40%, в серийных чашевых охладителях (без их существенной реконструкции ) затруднительно. Процесс восстановления окатышей в верхней части агрегата про- изводят при коэффициенте расхода, воз-15 духа О, 4-0,9. При меньшем коэффициенте расхода воздуха (менее 0;4 ) существенно замедляется процесс раз- ложения топлива и снижается эффективность протекания процесса восста- 20 новления. При. большом коэффициенте расхода воздуха (более 0,9 ) в слое возможно протекание окислительных реакций, что недопустимо.

В слое кускового материала за 25 счет эндотермических реакций процесса окатиши следует охлаждать -на

400-700 С. Охлаждение. окатышей на меньшую величину (менее, чем на 400 С) нежелательно, так как при этом имеют З0 место недостаточно высокие скорости восстановления материала. Охлажде.ние окатышей на большую величину (более, чем на 700©С ) приводит к уменьшению их механической прочнос- 35 ти и к ухудшению показателей их последующей транспортировки.

При использовании в процессе газообразного топлива для повышения степени восстановления материала, его49 следует подавать только в глухую. воронку. Подача топлива в другие точки нежелательна,:.так как способствует загоранию газа над слоем и, следовательно, ухудшению качества 45 готовой продукции. Восстановительный газ следует по авать в.количестве 0,04-0,12 м- /м -.-с . При меньшем количестве газа (менее 0,04 м З/м -с ) . конечная степень восстановления гото- 50 вой продукции окажется ниже 25%, что нецелесообразно. Подача большего количества восстановительного газа (более 0,12 и /м .c) приводит, без улучшения качества готовой продукции,55 к .существенному увеличению удельного расхода топлива иа процесс.

При использовании в процессе недефицитного твердого топлива его необходимо измельчать до крупности 1,03,0 мм. При крупности топлива менее

1,0 ыл оно успевает прореагировать уже в верхних слоях материала,ы в остальной части агрегата восстано-вительный реакций не протекает, что нежелательно. При крупности топлива 65 более 3,0 мм оно полностью не успе,вает прореагировать, что приводит к увеличению удельного расхода топлива на процесс. В нижней части агрегата, опускаясь по кольцевой шахте сверху вниз, окатыши охлаждаются потоком холодного воздуха, просасываемого через жалюзийную систему, т.е. в перекрестном токе. Охлаждение окатышей в перекрестном токе в нижней части агрегата обеспечивает существеннуюинтенсификацию процесса, так как относительно небольцая ширина кольцевой шахты позволяет на .серийном тягодутьевом оборудовании обеспечить значительные скорости фильтрации слоя (до 1,0 м/с и выше ) и, следователь но, интенсифицировать процесс охлаждения. Охлаждение окатышей на второй ступени в противотоке, либо прямотоке нецелесообразно, так как из-за значительной высоты слоя материала его продувка охлаждающим агентом с достаточно высокими скоростями фильтрации слоя требует существенного увеличения мощностей (давления ) тягодутьевого оборудования.

Сущность изобретения заключается в совмещении процессов охлаждения и частичного восстановления окатьзаей (до степени восстановления 25-40% ) и оптимизации режимных параметров этих процессов. Охлаждение окатышей за счет эндотермических реакций восстановления окислов железа существенно интенсифицируется.

На фиг. 1.представлена схема чашевого охладителя для осуществлеиия способа; на фиг. 2 — охладитель окатышей, вид сверху.

Способ при использовании в качестве восстановителя газообразного топлива осуществляют следующим образом. Горячие окатыши с температурой; например, 100 0 С; поступают в о приемную воронку 1, опускаются сверху вниз в кольцевую шахту 2, непод:,вижным ножом-сбрасывателем 3 снима ются с основания вращающегося чашевого охладителя и поступают на тракт

Г готовой продукции. В приемную ворон-. ку 1 и верхнюю часть кольцевой шахты подают восстановительный газ, че- рез патрубок 4 и глухую воронку 5 просасывают его сверху вниз и отводят через внутреннюю жалюзийную решетку 6 и коллектор .7. При этом в верхней части агрегата происходит (в прямотоке ) частичное восстановление окатышей до степени 30% и интенсивное их охлаждение на 700 С (с 1100 до 4000С ) за счет эндотермических реакций процесса. - Восстановление материала производят при коэффициенте расхода воздуха 0,7. ,При этом подсосы воздуха в слой горя998548. величины разрежения сбросного дымососа и контролируют по химическому анализу проб газа, отбираемого из агрегата.

При использовании в качестве восстановителя твердого топлива процесс корректируется следующим образом.

Твердое топлива включают непосредственно в поток горячих окатышей. Глухая воронка 5 при этом становится

10 ненужной. Топливо подают со средней крупностью 2,0 мм в количестве 20 кг на каждую топку материала, т.е. в нашем случае 20 ° 100 = 2000 кг/ч. Это топливо захватывается потоком охлаждающего агента,фильтруемого через слой материала сверху вниз, и способствует развитию эндотермических реакций восстановления окислов железа и процесса охлаждения окатышей. Далее весь процесс осуществляют аналогично описанному.

Крупность твердого топлива уста навливают при его измельчении и контролируют рассевками на стандартных ситах. Количество твердого топлива .регулируют изменением режима работы топливоподающего устройства и контролируют стационарными весоизмерителями.

Применение изобретения обеспечи- вает получение частично восстановленных окатышей со степенью восстановления 25-40% на серийном обжиговом оборудовании при незначительной его реконструкции. Кроме того, физическое тепло горячих окатышей, ранее значительная часть которого безвозвратно терялась в процессе охлаждения, используется на развитие эндотермических реакций процесса вос- становления. В результате коэффициент использования тепла в агрегате существенно возрастает. Использование частично восстановленных окаты-шей в доменном переделе обеспечивает повышение производительности домен- ных печей на 14-17% и снижение расхода доменного кокса на 15-18%. При таком улучшении показателей процесса экономический эффект составит

240 тыс. руб. на 1 мпн. т выплавляемого чугуна.

20 "100 2750 мз/ч

3 где 0,73 кг/м — удельный вес природного газа Шебе15 линского месторождения.

Скорость фильтрации газа через выходное сечение глухой воронки 5, равное 7,65 м, поддерживают равной

0,1 м /м -с, т.е. з г: 2750

3

0,1 м /мс.

Частично восстановленные окаты- 5 ши опускаются в нижнюю часть агрегата и охлаждаются в ней с 400 до

80ОС в перекрестном токе. Для этого . оЖтаждающий агент (воздух ) засасывают через внешнюю жалюзийную решетку 9, просасывают через слой окатышей, охлаждают"их и через внутреннюю жалюзийную решетку 6 и коллек" . тор 7 отработанные газы сбрасывают в дымовой боров.

Во вращающейся кольцевой шахте материал опускается только над местом установки ножа-сбрасывателя 3.

Сход материала начинается в момент совпадения сечения слоя с местом 4Р установки ножа-сбрасывателя и завершается на длине, равной 0,1 длины. окружности охладителя. На остальных участках агрегата слой материала находится в неподвижной состоянии. 45

Отметим, что все описанные процессы протекают как на участках с непод- . вижным слоем, так и в движущемся слое материала. Охлажденные частично восстановленные окатыши отправляются на склад готовой продукции.

Во время процесса температуру окатышей в агрегате регулируют скоростью схода материала (глубийой погружения ноЪ;а-сбрасывателя 3 ) и контролируют стандартными термопарами. Количество подаваемого в агрегат восстано-. вительного газа регулируется дросселирующими ус.тройствами тягодутьевого оборудования и контролируют стационарными расходомерами. Степень 60 восстановления материала регулируют скоростью его схода и контролируют

1 по химическому анализу проб, отобран.ных по высоте печи. Коэффициент расхода воздуха регулируют изменением 65

Формула изобретения чих окатышей в верхней части агрегата устраняются посредством установки неподвижного относительно слоя окатышей защитного экрана 8. Восстановительный газ в охладитель подают в количестве 20 кг на каждую тонну материала. При производительности охладителя, .например, 100 т/ч количество восстановительного газа составит

1. Способ охлаждения желе зорудных кусковых материалов в кольцевом охладителе,включающий двухступенчатое охлаждение материала, прямоточное движение охлаждающего агента и материала на первой ступени и перекрестный просос охлаждающего агента через опускающийся слой материала на второй ступени охлаждения,.о т л и ч а ю шийся,тем, что, с целью частичного восстановления ма10

998548 и териала в процессе его охлажденияи улучшения качества готовой продукции, в верхнюю часть агрегата одновременно с материалом подают топливс

° . в количестве 18-25 кг/т и просасывают его совместно с потоком охлаждающего агента сверху вниз; при этом, восстанавливая материал в верхней части агрегата до 25-40% при коэффи, циенте расхода воздуха 0,4-0,9, одновременно охлаждают его на 400-700ОС за счет эндотермических реакций процесса.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения степени восстановления материала при использовании газообразного топлива, его подают только через глухую воронку в количестве 0,040,12 и /и с.

3.

3. Способ по п.1 о т л и ч а ю— шийся- тем, что, с целью использования в процессе недефицитных видов твердого топлива, его предварительно измельчают до крупности

1 0-3 О мм

1

)p источники ииформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бабушкин Н.И. и др. Охлаждение агломерата и окатиаей. И., "Иеталлургия", 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 483437, кл. С 21 В 1/08, 1974, 20

998548

Составитель Ю. Серов

Техред Л. Пекарь Корректор Ю. Макаренко:

Редактор О. Половка

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 1082/47 Тирам 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5