Способ получения окатышей

(19) (11) 22 В 1/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССРМ 947205, кл. С 22 В 1/14, 1979,Вегман Е,Ф. Окускование руд иконцентратов. М.: Металлургия,1984,с.236-237,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ(57) Изобретение относится к областичерной и цветной металлургии и можетбыть использовано при производстве окатьппей из тонкоизмельченных материалов. Целью изобретения являетсяснижение расхода топлива и повьппениепроизводительности, Сущность способазаключается в том, что получение сьгрых окатьппей осуществляют в герметизированном окомкователе под давлением 0,45-1,1 МПа, При этом для создания давления применяется водяной парв количестве 105-110 кг/ч на 1 т окатьппей или легкоиспаряющаяся жидкость,например жидкий азот, в количестве2,5-5,07 от массы шихты. Этот приемобеспечивает получение прочных окатышей при меньшем содержании влаги,которая удаляется за счет бародиффузии. 2 з.п. ф-лы, 3 табл,430 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 1337Изобретение относится к черной ицветной металлургии и может быть использовано при произвоцстве окатышей из тонкоизмельченных материалов.Целью изобретения является снижение расхода топлива и повышение производительности процесса за счет со" кращения времени сушки окатьппей.Способ осуществляют следующим образом.Комкующиеся окатыши находятся под воздействием всесторонних объемно приложенных усилий рабочей среды, в которой происходит окомкование, Это осуществляется за счет увеличения избыточного давления рабочей среды в процессе окомкования. Если рабочей средой, создающейдавление, являются сухие газы, например воздух, азот, кислород, и т.д подаваемые под давлением в герметически закрытую рабо-, чую зону окомкования, то увлажнение шихты осуществляется подачей воды под давлением по отдельному тракту.Гаэ, рабочая среда, поданный под давлением, позволяет изменить соотношение поверхностной и внутренней влаги окатышей в сторону увеличения поверхностной. Внутренняя влага, находящаяся в капиллярах окатыша, перемещается к поверхности окатышей за счет разности парциальных давлений между влагой внутри образующихся ока - тышей и влагой рабочей среды. Малое парциальное давление влаги в рабочеи среде обусловлено повышенным давлением. В результате действйя указанных факторов поверхность комкующегося окатыша всегда переувлажнена, на нее интенсивно накатывается .шихта, Как следствие, большее количество шихты по сравнению с известным способом участвует в процессе, окомкования, поэтому образуется большое число зародышей, что ускоряет процесс грануляции,После завершения процесса окомкования под давлением окатыши попадают в атмосферу цеха с. нулевым иэбыточ - ным давлением. Здесь происходит истечение газа из пор окатыша с высокой скоростью, обеспечивая одновремепно с истечением удаление части влаги путем бародиффузии иэ пористого пространства окатьппа в окружающую атмосферу, Этим объясняется тот факт,что окатьппи, полученные по предлагаемому способу, имеют влажность меньшую, чем по известному способу.Давление рабочей среды в окомкователе, равное 0,45- 1,1 МПа, обеспечивает оптимальное влагораспределение,по сечению окатыша в процессе окомкования и эффективное гидродинамическое влагоудапение в процессе выдачи окатышей из окомкователя без разрушения готовых окатышей, В результате обеспечивается высокий выход годного, ускоряется окомкование, а готовые окатыши имеют более низкое влагосодержание.Снижение давления рабочей средыменее 0,45 МПа снижает выход годного,замедляет процесс окомкования, а величины влажности окатышей, полученных по предлагаемому и известномуспособам близки.Это связано с тем, что ухудшаетсякапиллярная пропитка окатышей влагой,а снижение градиента давления междурабочей средой и окружающим воздухомна выходе окатышей из окомкователяне обеспечивает гидродинамическогоудаления влаги при истечении газа изпор окатыша, В результате этого невозможно повысить производительностьобжиговой машины и добиться экономиитоплива,Поввышение давления выше 1, 1 МПав рабочем пространстве окомкователя приводит к уменьшению выхода годного,так как высокое давление и последующее его снижение в порах окатышей вмомент разгрузки окатышей из окомкователя приводят к интенсивному переносу влаги из глубины окатышей на ихповерхность, при этом прочность окатышей и их качество снижаются, а впроцессе резкого расширения газа рабочей среды из-за большого градиентадавлений между рабочей средой.и атмосферой цеха в ходе выдачи окатышейиз окомкователя часть окатышей разрушается. Для уменьшения разупрочняющего явления необходимо повьппатьвлажность шихты и окатышей до 153,что экономически не выгодно, так какприводит к увеличению затрат теплана испарение избыточной влаги присушке и снижает производительностьобжиговой машины,Использование в качестве рабочейсреды в зоне окомкования водяногопара в количестве 105-110 кг/(ч,т окатьппей) обеспечивает совмещение опера1337430 4имеет сравнительную низкую влажность, так как жидкий азот на путиот окомкователя до обжиговой машины ций увлажнения и окомкования, Водя"ной пар создает давление и одновременно с этим увлажняет шихту, Привступлении пара в контакт с поверхностью шихты он эффективно увлажняет шихту, образуя при конденсации наее поверхности тонкую пленку влаги,Образующийся конденсат при избыточном давлении 0,35-1,0 МПа имеет температуру 140-180 С, что приводит к 10улучшению смачиваемости частиц комкующегося материала, усилению капиллярной пропитки пористого окатыша и повышению эффективности окомкования. Создание избыточного давления 15рабочей среды в зоне окомкования водяным паром позволяет повысить начальную энтальпию готовых окатышей(температура сырых окатышей достигает 40 С), что снижает расход топлива 20на сушку окатышей иупрощает конст-.рукцию окомкователя за счет совмещения операций увлажнения и окомкования. Кроме того, появляется возможность окомкования сыпучих материалов 25в неотапливаемых помещениях в холодное время года.При подаче пара в количестве 105- 110 кг/(ч.т окатышей), обеспечивается высокий выход годного и значительное влагоудаление при выдаче окатышей из окомкователя за счет бародиффуэии,При подаче меньшего количества пара (менее 105 кг/(ч,т окатышей) не обеспечивается оптимальное увеличто окомкование наряду с перекатыванием осуществляется за счет примерэания влажной и теплой шихты кзародышу, который имеет температуру(-60)-(-80) С. После окомкованиясмерзшийся окатыш обладает повышенной прочностью на сжатие и в моментподачи его на обжиговую машину он испаряется,В качестве легкоиспаряющихся жидкостей используют вещества, которые при нормальных условиях переходят вгазообразное состояние, например диоксид углерода (-80 С), сжиженные углеводородные газы: метан, этан,пропан (-40)-(-60) С, жидкий воздух(-147 С), жидкий кислород (-183 С),жидкий азот (-195 С),При подаче жидкого азота в количестве 2,5-5,0 Е от массы шихты в окомкователе создается давление 0,45- 1,10 МПа, при этих условиях образуются окатыши высокой прочности, значительной большей, чем по известному способу, обеспечивается повышенный выход годного и окатышей кондиционных фракций.Влажность сырых окатышей имеет пониженное значение, так как послевыдачи окатышей из окомкователя жидкий азот интенсивно испаряется, авлажность окатышей представленавлажностью исходной шихты, подавае чение шихты, низок выход годного,окатыши получаются низкого качества(влажность окатышей менее 57), Этообъясняется тем, что сконденсированной влаги из пара не хватает длястабильного окомкования шихты, В результате ухудшается капиллярная пропитка комкующегося материала.При подаче пара более 110 кг/(ч.т 45 окатышей) готовые окатьппи переувлажняются (влажность более 12 Е), что увеличивает затраты тепла на.испаре-. ние влаги и снижает производительность обжиговой машины при сушке,Использование в качестве рабочей среды в зоне окомкования паров лег, коиспаряющихся жидкостей, например жидкого азота, подаваемого в.окомкователь, позволяет использовать так- же эти жидкости в качестве связующего, Подача в рабочую зону окомкователя жидкого азота приводит к тому,мой на окомкователь. Снижение расхода жидкого азота менее 2,57 приводит к снижению выхода годного и качества окатышей,уменьшается давление в рабочем про.странстве окомкователя,С увеличением расхода жидкого азота свыше 5,07 происходит размывание зародышей избыточной жидкостью, ухудшается процесс окомкования. Кроме того, развивается давление в рабочем пространстве окомкователя более оптимального (более 1, 1 МПа) .П р и м е р. Сухую шихту увлажняют до 10,5 Е, тщательно перемешивали и помещали в окомкователь. После этого с помощью крышки герметизировалирабочее пространство гранулятора,Затем через нагнетающий клапан подавали газ (кислород) под давлением ипроводили процесс окомкования влажной шихты под избыточным давлением306кователе в пределах 0,45-1,1 %а для обеспечения влажности шихты в интервале 10, 5-11, 01 (абс, ) и для получения высоких технико-экономических показателей процесса окомкования,Использование водяного пара в количестве 105-110 кг/(ч,т окатышей) обеспечивает высокий выход годного (97,5-98,4 ) с общей влажностью после окомкования (7,5-8,2 ), а это при последующем переделе на обжиговой машине увеличивает на 7- 10% производительность обжигового агрегата и снижает расход топлива на 2-3 ,.Если подача водяного пара менее 105 кг/(ч.т окатышей), то нарушается,процесс окомкования по величине давления и исходной влажности шихты. Это приводит к тому, что снижается выход годного примерно до значения прототипа и резко падает прочность готовых окатышей. Для устранения этого недостатка следует увеличивать подачу водяного пара до оптимального предела.увеличение подачи водяного пара заданных параметров свыше 110 кг/ /(ч.т окатышей) переувлажняет шихту (более 12 . влаги) что нарушает процесс окомкования, так как влага начинает размывать зародыши, Происходит снижение выхода годного и кондиционных фракций окатышей, а готовые окатыши содержат избыточное количество влаги, каждый процент которой снижает производительность обжиговой машины на 5/ и повышает расход топлива на 1,5 .Количество жидкого азота, подаваемое в окомкователь, в пределах 2,5-5 от массы шихты (см. табл,3) обеспечивает выход годного в пределах 95,1-96,8 мас,Влажность окатышей после окомкователя составляет б%, что повышает производительность обжиговой машйны на 7,5-13 . и экономит 3,7% топлива. При этом в среднем более чем в 4 раза увеличивается прочность сырых окатышей благодаря эффекту намерзайия частиц шихты на зародыши в процессе окомкования. 5 13374 в течение 10 мин, После окомкования через стравливающий клапан снижали давление до атмосферного и выгружали готовые окатыши для анализа качества5 окомкования. Опыты повторяли для аналогичной массы садки шихты (0,5 кг) но варьировали величину избыточного давления в рабочей зоне окомкователяПосле окомкования определяли выход годного по суммарному содержанию окатышей класса + 5 мм, проводили рассев окатышей по Фракциям, измеряли влажность готовых окатышей, их прочность на сбрасывание и сжатие. В качестве сравнения использовали данные процесса окомкования при атмосферном давлении (способ-прототип),В табл . 1 оптимизированы параметры способа получения окатьпией по величине давления в рабочем пространстве окомкователя 0,45-1, 1 МПа, Во этом интервале давлений достигается повышенный выход годного (97,0 - 98,8) . Это связано с тем, что про исходит оптимальное влагораспределение по сечению окатьпла, вызванное усилением капиллярной пропитки влагой поверхности окатыша, Вследствие этого происходит более эффективное ЗО окомкование, налипание шихты на влажную поверхность зародыша и, как следствие, при этих давлениях ускоряется образование окатышей кондиционных Фракций. В процессе выдачи окатышей из окомкователя происходит интенсивное истечение газа из пористого пространства окатышей вместе с влагой, содержащейся в них. Поэтому окатыши имеют более низкую общую влажность (7,3-8,2)/ по сравнению с прототипом (9,5 Х), Наряду с этим происходит некоторое поверхностное уплотнение окатышей, поэтому снижения их прочности экспериментально зафик, сировано не было. Окатыши, полученные по предлагаемому способу в интервале давления 0,45- 1,1 МПа, позволяет сократить время сушки их на обжиговой машине в 1,3 раза. В результате производительность агрегата повышается на 7-11%, а расход топлива снижается на 2-3,3В табл. 2 и 3 оптимизированы параметры по величине водяного пара и55 количеству жидкого азота, подаваемых на окомкование и создающих избыточное давление, Эти параметры получены с позицией создания давления в окомВремя сушки окатышей, полученныхсогласно изобретению, снижается в1,3 разаВ результате производитель-.ность обжиговой машины возрастает на7-11 , а расход топлива (природногогаза) на сушку в связи с уменьшениемТаблица 1 Давление в рабочей зоне окомкования, МПа Показатели процесса окомкования 0,35 0,45 0,5 0,8 1,1 0,1протоип) 1,2 ход с.% одного,94,1 97,0,5 97,8 93 5,2 9,2 Влажн ть сырых й, абс.% 9,7,8,5 7,тыш Прочно окатыш ть сырь и: брасыва -на ни 4,0,8 емя сушки,ми Удельныитоплива,окатышей од т 452 45 О 44,тель -оиэводисть Обж 3 оной 123 1 12 120 08 машины,7 13374 исходной влажности на 1,3-2,2% снижается на 2,0-3,3%. При этом не происходит снижения качества сырых окатышей, а использование жидкого азота в процессе окомкования позволяет су 5 щественно увеличить прочность готовых окатышей более чем в 4 раза. Распространенность газов, например компрессорного воздуха, сжатого щ кислорода, азота и других, с давлением до 1,1 1 Па на промышленных предприятиях (горно-обогатительных комбинатах), наличие водяного пара, указанных параметров и легкоиспаряющихся 15 жидкостей, например жидкого азота,являющегося отходом производства, позволяют осуществить способ без технических затруднений. Данный способ может быть реализован на действующем 20 оборудовании без значительных затрат на реконструкцию обжиговых машин. 308формула изобретения1, Способ получения окатышей,включающий загрузку шихты в окомкователь, ее увлажнение, окомкование, сушку и обжиг, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода топлива и повышения производительности процесса за счет сокращения времени сушки окатышей, увлажнение и окомкование осуществляют в герметиэированном окомкователе при давлении 0,45- 1,1 МПа.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й-с я тем, что увлажнение и окомкование осуществляют в атмосфере водяного пара, взятого в количестве 105-110 кг в 1 ч на 1 т окатьппей,3, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что увлажнение и окомкование осуществляют в атмосфере легкоиспаряющейся жидкости, взятой в количестве 2,5-5,0% от массы шихты,О 1337430 Таблица 2 Количество водяного пара, кг/(ч.т окатьппей) 107 100 105 110 115 Выход годного,мас.й 94,0 93,5 98,4 97,5 97,5 75,5 7,5 8,0 8,2 12,1 4,2 4,25 4,3 4,2 3,0 0,95 0,8 0,98 0,99 1,1 1,2 4,6 4)8 4,9 6,0 4,1 7,6 Время сушки, мин Удельный расход топлива, м /т окатьппей 46,4 43,6 45,0 45,3 45,5 48,2 111 127 119 98 121 120 Таблица 3 Количество жидкого азота, мас.З 3 5,0 Выход годного, мас.7. 94,0 94,0 95,1 96,2 96,8 85,5 9,5 9,3 7,0 6,5 6,0 5,1 4,2 8,5 17,8 16,1 15,5 13,8 3,0 Время сушки, мин 4,0 46,4 46,35 44,7 44,3 44,1 43,0 112 125 128 130 135 Показатели процессаокомкования Влажность сырыхокатышей, 3 Прочность сырыхокатышей: на сбрасывание,раз на сжатие,кг/окатышей Производительность1 обжиговой машины, т/ч Показатели процессаокомкования Влажность сырыхокатышей, 7. Прочность сырыхокатьппей: на сбрасывание,раз на сжатие,кг/окатьппей Удельный расход топ лина, мз/окатышей Производительностьобжигоной машины,т/ч прототип Прототип 0,95 2,6 6,0 5,8 4,3 4,2 4,2 4,4 4,3 4,2