Способ подготовки шихты к спеканию

СОЮЗ СОВЕТСНИХСоаЕЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 1 594 С 2 14 ЕНИЯ н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 23.12,87. Бюл. Ф 47 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.М,Павловец, Н.И.Трофимов, Г.И.Черныш и В.В.Атучин(53) 669.1.622.788(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 933760, кл. С 22 В 1/14, 1980.Вегман Е.Ф. Окускование руд и ко центратов. - М.: Металлургия, 1987, с. 237.(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ(57) Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу, в частности к производств железорудных окатьппей и агломерата,и может быть использовано при подготовке к спеканию руд и концентратовчерных и цветных металлов, а такжепри грануляции фосфоритов и другихсыпучих материалов химической промышленности. Целью изобретения являетсяснижение расхода топливоэнергетических ресурсов и повышение производительности обжиговой машины путемуменьшения времени сушки. При окомковании шихты используют легкоиспаряющиеся жидкости, которые при нормальных условиях переходят в газообразное состояние, в качестве связующегонапример жидкий азот, который вводятв шихту в количестве 4,5-8 Е от еемассы, Влажность шихты поддерживаютв пределах 3,5-73, 1 з.п. ф-лы,1 ил., 3 табл.1 13611Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу, в частности к производству железорудных окатышей и агломерата, и может быть использовано при подготовке5к спеканию руд и концентратов черныхи цветных металлов, а также при грануляции фосфоритов и других сыпучихматериалов химической промышленности.Целью изобретения является снижение расхода топливоэнергетическихресурсов и повышение производительности обжиговой машины путем уменьше-.ния времени сушки 15В качестве жидких хладагентов используются низкотемпературные легкоиспаряющиеся жидкости: диоксид углеорода (т.кип. -57 С), сжиженные углеводородные газы (-60 С), жидкий воздух(-147 С), жидкий кислород (-183 С),жидкий азот (-195 С),На чертеже приведена принципиальная схема для реализации способа подготовки шихты к спеканию. 25Способ осуществляется следующимобразом.Влажная (3,5-77 влаги).шихта 1подается транспортером 2 к устройству 3 для подачи шихты в окомкователь4, который имеет тепловую изоляцию 5.Сверху окомкователь накрыт крышкой 6с тепловой изоляцией, в которуювстроен тракт 7 подачи жидкого азотас распылителем. Готовые окатыши 8 поступают через отверстие 9 выдачи натранспортер подачи окомкованньгх окатышей 10 и движутся к роликовомуукладчику 11, после чего равномерноукладываются на ленту обжиговой машины 12, и проводится процесс сушкивлажных окатышей в горне 13 обжиговой машины.Устройство 3 для подачи шихты вокомкователь располагается в верхней45части крышки и представляет собой конусообразный бункер. В качестве теплоизоляции 5 тарельчатого окомкователя используют пенопласт, имеющийнизкий коэффициент теплопроводности,малую плотность и невысокую стоимость. Тракт 7 подачи жидкого азотапредставляет собой металлическую трубу, теплоизолированную пенопластом,срез сопла которой расположен на минимальном расстоянии от поверхноститарели окомкователя, Распыление жидкого азота производят сжатым воз- -духом. 89 2Готовые окатыши 8 поступают изокомкователя 4 через отверстие 9 выдачи в нижней части крышки 6. После-довательно проходя транспортер 10 ироликовый укладчик 11, окатыши 8 нагреваются окружающим воздухом и жидкий азот испаряется. В горне 13 обжиговой машины сырые окатыши имеют минимальную влажность (3,5-7 Е) и прочность на сбрасывание 7,8-9,2 ед.Для того, чтобы уменьшить испарение жидкого азота при окомковании,можно осуществлять эту операцию приповышенном давлении,Реализацию способа осуществлялина лабораторном чашевом грануляторедиаметром 600 мм (см. чертеж). Исследуемый материалом - железорудный концентрат естественной основности(Ре, ,=62,887).В результате экспериментов установлено, что сухой железорудный концентрат очень медленно комкуется прииспользовании в качестве связующейдобавки жидкого азота. Добавлениев исходную шихту небольшого количества влаги резко увеличивает скоростьокомкования и количество центров окомкования (зародышей) с образованиемокатышей высокой прочности.В рабочей зоне окомкователя пододерживают температуру (-60)-(-80) С,Это достигается тщательной теплоизоляцией наружной поверхности и крышкиокомкователя. Влажный концентрат подают через отверстие в крышке окомкователя. Жидкий азот распыляют сжатымвоздухом и подают через патрубок вкрышке в рабочую зону окомкования,После окомкования готовые окатыши исследуют на прочность и определяют изменение ее в течение времени. При окомковании фиксируют температуру внутри окомкователя, температуру шихты в рабочей зоне, расход концентрата и жидкого азота, влажность материала, подаваемого на окомкование.Сухой концентрат очень медленно комкуется из-за плохой смачиваемости рудных частичек жидким азотом. В случае влажного концентрата исходная влага активно участвует в образовании центров окомкования, на которых формируются окатыши размером 1-2 мм.Механизм окомкования заключается в следующем. Исходная шихта с влажо ностью 3,5-7 и температурой 10-20 С1361189 составляет 10-12 мин. Поэтому окатышипоступают на зону сушки обжиговой маошины со средней температурой (-10 С)и прочностью 8,5 ед. на сбрасывание.После полного удаления азота частицыокатыша удерживаются в зацеплениисилами смерзания, которые приводятк тому, что после удаления влаги начастицы окатыша действуют молекулярные межчастичные связи, удерживающиеокатыши от разрушения.В табл. 2 дана характеристика процесса окомкования в зависимости от 15 влажности шихты, при этом параметрышихты оптимизированы по исходнойвлажности, которая должна составлят 13,5-77 При этой влажности достигае- ся большой выход годного (75-902), р 0 что обусловлено образованием большого количества активных центров окомкования (зародышей), на которых комкуются железорудные окатьшп за счетдействия примерзания частиц шпхты.25 Этот интервал влажности обеспечиваетповышение производительности обжиговой машины на 30-407 и снижение теплоэнергетических затрат на 4-57,Кроме этого, в экспериментально уста новленный оптимальный интервал влажности входит интервал влажности в 467, которым обладают реальные шихтыпосле мокрого обогащения и которыепоступают на окомкование.35Ниже указанного интервала влажности (менее 3,57) резко снижаетсякомкующая способность шихты и образование активных центров окомкованияи уменьшается выход годного до 12740 А время полного окомкования образовавшихся зародышей диаметром 1-2 ммвозрастает до 20 мин. 45 50 55 непрерывно подается на окомкователь,в рабочей зоне которого температураустановилась (-60)-(-80) С. Лля того,чтобы теплая шихта в потоке имелатемпературу реакционной зоны, необходимо определенное время (2-3 мин).За это время шихта комкуется с образованием центров окомкования (зародышидиаметром 1-2 мм). Одновременно подается разбрызгиванием жидкий азот, который равномерно попадает на поверхность образовавшихся окатышей, с целью их охлаждения и капиллярного стягивания частиц. Параллельно с этимна охлажденную поверхность попадаютвлажные частицы, которые смерзаютсяв ходе окатывания с первоначальнообразованными зародышами. Процесссмерзания требует значительно меньшего количества исходной влаги (3,5-77)нежели процесс окомкования с полнымприменением технической воды, требующий 10-127 влаги на окомкование. БесФорменного смерзания шихты не происходит, так как влажность в 3,5-77.предлагает обязательное наличие большого количества сухих частиц, которыене смерзаются друг с другом,Экспериментально установлено, чтобесФорменное смерзание шихты и нарушение процесса окомкования начинаетсяс влажности более 8 в 1Полученные окатыши имеют температуру (-10)-(-80) С и содержит 3,5-77влаги и 4,5-87 жидкого азота, которыйнепрерывно испаряется. Экспериментально установлено, что время полногоиспарения жидкого азота для окатышейдиаметром 10-15 мм составляет 1,01,5 мин, Время достижения окатышамиотемпературы 10-20 С и полного выравнивания температур по сечению окатышасоставляет 20-25 мин.В табл. 1 дана характеристика железорудных окатышей после окомкования.Сравнение прочностных показателей(табл. 1) окатышей, полученных попредлагаемому способу, говорит о том,что прочность сырых окатышей, полученных с помощью жидкого азота, в3,8 раза выше прочности окатышей, полученных по известному способу. Механические прочности сухих окатышей,полученных по обоим способам, довольно близки.Время движения окатышей от окомкователя до эоны сушки обжиговой машины Превышение верхнего предела влажности (выше 77) приводит к тому, что резко усиливается смерзающая способность шихты, которая препятствует окомкованию и снижает выход годного.Кроме этого, дальнейшее повышение влажности шихты снижает производительность обжиговой машины на 5-87. на 17. влажности и увеличивает расход тепла на испарение влаги при сушкеВ табл. 3 дана характеристика процесса окомкования в зависимости от количества жидкого азота, подаваемого на окомкование.Количество жидкого азота, равное 4,5-8 абс. 7, является оптимальным13611 Таблица 1 Предлагаемый способ Известный способ Условия исследований сырых окатышей Температура Влаж- ность Влаж- ность Прочностьна сбрасывание Температура Прочностьна сбра- -сывание окатыо шей, С окатышей,% окатышей, % окаты- .ошей, С с высоты300 мм,удар.ед. с высоты300 мм,удар.ед. После окомко4,2 вания После выдержкина воздухе, мин.:5-20 20 9,2 3,5 4,2 20 7,8 0 20 4,6 4,2 12 20 3,5 25 4,2 12 20 3,8 3,5 20 Ьиэ следующих соображений: выход годного обеспечивается на уровне известного способа, но прочность получаемых окатышей в 3,7-3,8 раза вышеблагодаря эффекту примерзания частицконцентрата и более эффективному агрегированию шихты в процессе окомкования на окомкователе. Кроме этого,время испарения жидкого азота составляет 1-1,5 мин. Этого времени достаточно, чтобы жидкий азот испарилсяна пути от окомкователя до зоны сушки обжиговой машины,Ниже этого интервала (менее 4,5%) 15жидкого азота недостаточно для эффективного окомкования, не все частицы примерзают к активным центрамокомкования в процессе их движенияпо окомкователю и, как следствие, - 20более низкий выход годного по сравнению с известным способом и недостаточно высокая прочность сырых окатышей. 25Свыше этого предела (свыше 8%жидкого азота) увеличивается размывающая способность жидкого. азота и ослабляются связи между частицами. Кроме этого, снижается температура ЗО в рабочей зоне окомкователя и влажная шихта начинает смерзаться, не доходя до тарели окомкователя, и, как следствие, снижается выход годного. Кроме того, возрастают затраты на транспортирование и распыление жидкого азота.Изобретение обеспечивает снижение затрат топливоэнергетических ресурсов, выражающееся в снижении рас хода топлива на 4-5% и уменьшении энергетических затрат на транспортировку природного газа, в снижении мощности тягодутьевых устройств, и повышение производительности Обжиговой машины на 30-40 абс.%. формула изобретения 1. Способ подготовки шихты к спе,канию, включающий окомкование влажной шихты, сушку окатышей, о т,л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода топливоэнергетических ресурсов и повышения производительности обжиговой машины путем уменьшения времени сушки, шихту влажностью 3,5-7,0% в процессе окомкования обрабатывают жидким хладагентом.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве хлад- агента используют жидкий азот в количестве 4,5-8,0% от массы шихты.известного 3 120 150 128 162 15 20 10 90 12 75 85 90 20 16,8 17 8,5 15,5 16,2 4,2 нию к известномуспособу, абс,Е 130 120 145 135 100 140 Снижение теплознергетическихзатрат по отношению к известномуспособу, абс.Е 100 93 95,5 96 98 Та блица 3 Характеристика процессаизвестного 90 50 88 92 95 Число центров окомкования (окатыши диаметром 1-2 мм), ед. Время окомкованияокатышей диаметром 10-15 мм, мин 10 Выход годного вгрануляторе поокатышам 10-15 мм,7. Прочность сырых окатышей на сбрасывание, удар.ед. Увеличение производительности обжиговой печи по отношеВыход годного поокатышам диаметром10-15 мм, Е Показатели для способа Предлагаемого при влажности3,5 5 7 7,Показатели для способа предлагаемого при количестве жидкого азота,подаваемого на окомкование, 7Показатели для способа известного 3 4,5 6 , 8 9 15,9 15,9 15,8 4,2 1,5 2,1 гс 0,6 1,0 1,3 Составитель Л.ШашенковРедактор С.Пекарь Техред И,Иоргентал Корректор В.Бутяга Заказ 6198/30 тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Прочность окатышейна сбрасывание свысоты 300 мм,удар, ед. Время полного испарения жидкогоазота, мин предлагаемого при количестве жидкого азота,подаваемого на окомковаиие, 7