Способ подготовки шихты к спеканию

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 08. 01. 79 (21) 2708792/22-02с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(5 З) УДК 669.1:622. .788.36 (088.8) Дата опубликования описания 23.11.80 В. М. Борисов, М. В. Ведешкин, Н. В. Панишев, И., Я, Матюхи Е. ф. Шкурко:СФмосковский ордена трудового красного знамени "институт"сталии сплавов(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке шихты для процесса агломерации.Известные способы подготовки аглошихты,. включающие добавление к ней железосодержащих шламов, которые заключаются в том, что шихта окомко- вывается шламами гидроочистки и гидросмыва агромерационного, доменного производств с целью снижения расхода 10 технической воды и утилизации желеэосодержащих отходов.реализация их осуществляется, как правило, организацией каскадного барботирования шламовой суспензии для 15 предотвращения осаждения и цементации твердого осадка на поверхности тракта шламоподачи 111 и 12 . Недостатками этих способов являются сложность и многооперационность технологической схемы, отсутствие распыляющего устройства и невозможность регулирования дисперсности шлама, невозможность использования сгущенных шламов,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ под" готовки агломерационной шихты путем 30 ее увлажнения и окомкования сгущенными диспергированными шламами 3),Сущность способа состоит в том, что шлам, пропускаемый через сопловое распыляющее устройство, обрабатывается струями сжатого воздуха, направленными под углом к потоку шлама. В результате динамического воздействия воздушных потоков, подаваемых со скоростью 20-50 м/с,шлам распыляется и дискретными порциями подается на поверхность шихты, поступающей иэ шихтового в спекательное отделение аглофабрики.Недостатками этого способа являются нецелесообразность использования разбавленных шламов и невозможность равномерного доэирования шлама вследствие нетехнологичности его транспортировки по трубопроводам и равномерности подачи в сопловое устройство. Кроме того, цементация трубопроводов и течек проводится твердым осадком сгущенного шлама.Цель изобретения - повышение степенй однородности гранулометрического состава и эффективности использования желеэосодержащих отходов.Поставленная цель достигается тем, что перед увлажнением шихты шламамиих подвергают барботированию тангенциально-пульсирующим воздушным потоком, подаваемым под давлением 3-5 атм и распыляют путем эжекции шламов сжатым воздухом, скорость которогоравна б 0-150 м/с,При этом дисперсность рас, яе х 5шламов поддерживают в пределах 0,5- 4.0 мм.Распыление и постоянство дисперс"ного состава шлама достигается за счет увеличения его внутренней энергии путем организации.тангенциальнопульсирующего режима подачи сжатого воздуха. Учитывая то, что капли шлама служат центрами образования зародыаей окомкования, особенно тонко- дисперсных составляющих аглошихты, постоянство дисперсного состава распыляемых шламов обуславливает высокую равномерность гранулометрического состава пихты, что благоприятно влияет 20 в дальнейшем на показатели спекания.Расход шлама на увлажнение шихты,определяемый вынужденными или запланированными изменениями технологических условий процесса окомкования, ре гулируют корректировкой скорости эжектирующего воздушного потока. При этом, в зависимости от величины разрежения, создаваемого дополнительным воздушным потоком, эжектируется различное количество шламагНа Фиг.1 представлена принципиальная схема цени аппаратов; на Фиг.2 разрез А-А на Фиг.1.Шлам произвольной консистенции Зпод давлением Р подается в цилиндюрическую емкость 1 с конусом в нижнейчасти, по мере заполнения которой доопределенного уровня через тангенциально расположенные патрубки 2 подается пульсирующий поток сжатого воздуха под давлением Р . Под действиемвнутренней энергии шлама и давленияв воздушной прослойке 3 открываетсязаслонка 4 и шлам подается в эжектор5, величина разрежения в котором соэдается эжектирующим воздушным потоком б.Тангенциальная подача сжатого воздуха приводит шлам во вращательноедвижение с угловой скоростью,пропор рциональной скорости сжатого воздуха.При этом, за счет центростремительных сил и стремления системы к снижению своей избыточной кинетическойэнергии твердые частицы концентрируютсй вдоль оси вращения, принимаяФорму обратного конуса. Перечислен- .ные обстоятельства позволяют осущест" вить равномерную осевую эвакуациютвердвас частиц и препятствуют их налипанию на поверхности емкости,Подача воздуха под давлением наряду с увеличением внутренней энергии шлама в значительной степени по вышает"растворимость и адсорбцию кислорода воздуха в водной составляющей шлама и на поверхности твердыхчастиц.Экспериментально установлено, чтокислород, являясь поверхностно-активным элементом, снижает краевой уголсмачивания и поверхностное натяжение шлама. При этом значительно увеличивается скорость окомкования иоднородность шихты по гранулометрическому составу.Пульсация воздушного потока сопровождается виброкипением шлама,колебания которого сообщают дополнительный запас энергии системе иускоряют процесс формирования конусаи концентрации твердых частицшламовой суспензии вдоль оси вращения. При этом, в соответствии с величиной энергетического уровня, крупные частицы располагаются в приосевойобласти вращения, а остальные - впорядке уменьшения крупности на некотором расстоянии от оси . Подобноераспределение и транспортировка твердых составляющих шлама позволяет доминимума сократить их осаждение ицементацию на поверхности трубопроводов,Кроме того, давление и пульсациявоздушного потока в совокупностиобеспечивают распыление и оптимальную дисперсность поступающего наувлажнение шлама эа счет уменьшенияизбыточной внутренней энергии системы, значительно превышающей силыповерхностного натяжения шламовойсуспензии.Экспериментально установлено,что оптимальная дисперсность распыленного шлама влажностью 30-70 составляет 0,5-4,0 мм и обеспечивается избыточным давлением тангенциального воздушного потока сжатого воздуха, интервал которого составляет 4-5 атм. Однако увеличение внутренней энергии шлама за счет пульсирующего режима подачи воздухас частотой 30-50 Гц эквивалентно увеличению давления воздушного потока на 1 атм. Следовательно, давление воздуха может быть снижено до 3-4 атм.Диапазон укаэанного соотношения поддерживается регулированием давления воздуха в воздушной прослойке 3При установившемся режиме, когда давление Р = Р , емкость заполняется шламом до уровня Ь, на котором установлен сигнальный датчик 7, Нарушение установившегося режима со- . провождается изменением уровня шлама и Фиксируетсядатчиком, с которого йодаетсясигнал яакорректировку давления тангеициально-пульсирующего и скорости эжектирующего воздушных потоков соответственно. Так, при заполнении емкости шламом сверх за-. данного уровйя сигнал с датчика 7 эдновременно подается на увеличение781220 Увлажняющая добавка Улучшениекачестваокомкованияраспыленнымишламами посравнению стехн. водой,ед., доли Показатели техни- Шламы,распыческая ленные по извода вестному спо- собу Шламы, распыленные попредлагаемому способу Содержание фракциименее 1,6 мм 21, 0 2,512,5 8,0 14,2 16,0 10,0 25,0 усадка слоямм 1,7 700.1050 давления и скорости соответствующих воздушных потоков, При этом давление в воздушной прослойке превышает давление Р подачи шлама, расход которого уменьшается пропорционально увеличению.давления в воздушной прослойке, Одновременное увеличение скорости эжектирующего потока 6 воздуха сопровождается увеличением разрежения в эжекторе и соответствующим увеличением выхода шлама из емкости. При этом уровень шлама снижается до заданного и система выходит на оптималь- ный режим,Предел этого соотношения обусловлен производительностью агломашин и расходом технической воды на увлажне ние и окомкование аглошихты, Производительность агломерационных фабрик Советского Союза составляет от 3 до 12 млн т агломерата в год, при этом расход воды изменяется в пределах 20 40-150 мЗ/ч.Для увлажнения и окомкования шихты шламами по предлагаемому способу наиболее целесообразно использовать шламы влажностью 45-50, что позволяет исключить из схемы цепи аппаратов одну из капиталоемких стадий вакуумирование. При этом расход шлама по сравнению с расходом воды уве- личивается вдвое и составит 80-300 м /ч.Эффективность транспор- Зозтировки,регулирования и стабилизации расхода шлама на увлажнение и окомкование шихты определяется, наряду с величиной давления подачи воздуха при тангенциально-пульсирующем режи-. ЗЗ ме,скоростью эжектирующего воздушного потока. Экспериментальным моделированием установлено,что эффективная работа системы транспортирбвки и регулирования расхода шлама дости гается при скорости эжектирующеговоздушного потока 60-150 м/с. Разряжение подслоем, вел вод.ст. 1200 П р и м е р. Исследования проводят в цилиндро-коническом сосуде емкостью 12 л, диаметр и высота цилиндрической части которого составляют 200 и 400 мм соответственно, Диаметр выходного отверстия и высота конической части составляют 30 мм и 150 мм. тангенциальные патрубки устанавливаются на расстоянии 70, 170 и 270 мм от поверхности усеченной части конуса,. Давление тангенциального воздушного потока составляет 3 атм, скорость эжектирующего потока - 60 м/с. В этих условиях дисперсность шлама влажностью 50 изменяется в пределах2-4 мм. Верхний предел давления тангенциальных барботирующих потоков при испытаниях равен 5 .атм, при ско.рости эжектирующего воздушного потока 150 м/с. Дисперсность шлама колеблется в этом случае от 0,5 мм до 1,8 мм. Пульсации давления тангенциальных воздушных потоков в пределах 3-4 атм не изменяют пределов колебаний дисперсности распыленного шлама, граничные размеры капель которого составляют 0,5-4,0 мм.Средняя производительность агрегата составляет 1 кг/с или 36 т/ч,Шихту основностью 1, 2, руднаячасть которой состоит из 80 губкинского концентрата и 20 михайловскойаглоруды,окомковывают с добавлением7 коксика в барабанном окомкователе диаметром 500 мм и длиной 1200 мм. Единовременно в барабан загружают 50 кг пихты. Расход шлама на увлажнение составляет 20 от веса шихты. Время смешивания и окомкования во всех опытах постоянно - 2 мин. Качество окомкования оценивается по содержанию фракции менее 1,6 мм,усадке слоя и разрежению под слоем при постоянной скорости фильтрации воздуха, равной 0,7 м/с.781220 Формула изобретения МесигпЕПЬ В таблице приведены показателиокомкования при йспольэовании разлйчных увлажняющйх добавок.Из таблицы видно "что увлажнениешихты распыленными шламами по данному способу улучшает все приведенныепоказатели процесса.Проблема транспортировки частичносгущенного шлама после радиальныхотстойников дб сих пор остается нерешенной. Цементация твердого осадка на поверхности трубопроводов при Оводит к трудоемким работам по замене "тракта"шламоподачи и определяет высокие эксплуатационные затраты.Данный способ позволяет беэ значительных капитальных вложений осуществить транспортировку частично сгущенного шлама практически на любые расстояния без осаждения твердых частиц " на"внутренней поверхности трубопроводов. Последнее обстоятельство опре- Щделяется рядом факторов, главнымииз, которых являются расположениетвердыхчастиц в приосевой областипотока, обусловленное вращательнымдвижением шлама и пульсацией тангенциального вОздушного потока; большимзапасом внутренней энергии шлама;органиэацией дополнительного эжектирующего потока воздуха. Снижение избыточной внутренней энергии шлама впроцессе увлажнения шихты на стадияхШлам первичного и вторичного смешиванияреализуется его диспергированием. 1. Способ подготовки шихты к спеканию, включающий дозирование и смешивание ее компонентов, увлажнение шихты шламами, расйцляемыми сжатым воздухом и последующее ее окомковайие, о т л "и Фа ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени однородности гранулометрического состава шихты и эффективности использования железосодержащих отходов,шламы перед увлажнением шихты барботируют тангенциально-пульсирующим воздушным потоком; подаваемым под давлением 3-5 атм и распыляют путем эжекции сжатым воздухом, подаваемым со скоростью 60-150 м/сек.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю 4 и й с я тем, что дисперсность распыляемых шламов поддерживают в пределах 0,5-4,0 мм.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. "Черные металлы", 1970, Р 2, с, 10.2. Авторское свидетельство СССР Р 503908, кл, С 22 В 1/08, 1976,3. Авторское свидетельство СССР Р 564345, кл, С 22 В 1/00, 1976.781220 ситеюь г.8 Составитель Л ШашеРедактор Н. Лазаренко Техред Н. Ковалева о рректор М. Тираж 694 Государственного к о делам изобретений Москва, Ж, Раушс нсно аз 8177/ ВНИИ