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

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеснубпик ц 885307(51)М. Кл. С 22 В 1/20 Р 27 В 21/06 Ваудерстеапвй квинтет СССР ао делам нзебретеннй н еткрытнй(71) Заявитель Украинский государственный институт по проектированиюметаппургических заводов ,.,(54) СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к получению металлургического сырья и может быть применено дпя получения агломератов в черной и цветной металлургии.Известен способ агломерации руд иконцентратов под давлением характеризующихся тем, что для увеличения скорости спекания щихты, давление отходящих газов под копосниковой решеткой регулируют в пределах 0,755,0 ата Г 1.то К недостаткам известного способа спедует отнести то, что он не учитывает изменение газопроницаемости слоя шихты по длине агпомашины по мере продвижения фронта горения топлива в слое.т 5Известна камера дпя подачи воздуха в спекаемый слой шихты, характеризующаяся, тем, что она снабжена шарнирно закрепленными одним концом с торцов10 жесткими уплотнениями, выполненными в виде плоских листов, а к другому концу прикреплены эластичные уппотнения, расположенные в рабочем объеме камеры 2. К недостаткам известной конструкцийследует отнести то, что она не обеспечивает существенного повышения давлениявоздуха над спекаемым слоем по причиненизкой эффективности уплотнений - уппотнения практически не держат давления,Кроме того, известная конструкцияподвержена повышенному износу на участках контакта уплотнений с поверхностьюспекаемого споя,Наиболее бпиэкнм к предлагаемому по технической сущности н достигаемому результату является способ агломерации под давлением, вкпючающий укладку шихты на решетку, зажигание, подачу газов в спекаемый слой под давлением сверху.Известный способ реализуется на пенточной агпомашине, содержащей копосннковую решетку, загрузочные, разгрузочный и эажигатепьный, уэпы, вакуум-каме ры и камеру повышенного давления, в которую подается воздух с избыточным дав пением 1200 1500 мм вод.ст,885307ми по периметру поперечного сечения рабочей ветви агпомашины вьпце подошвынаправляющих балок и соединенными с дутьевыми средствами с помощью воэдухопроводов с кпапанами,Причем окна подачи газов снабженынаправляющими элементами, устья которыхступенчато удалены от подвижных элементов агломашины с уменьшением зазорах 1 о в направлении от середины машины к ееконцам,Камера повышенного давления разделена поперечными стенками на ячейки,выполненные, преимущественно, с индивидуальным подводом газов.Кроме того, ячейки выполнены с уменьшением их длины по направлению от, середины камеры к ее концам,Камера повышенного давления со стороны горна снабжена ячейкой ускоренного спекания, оборудованной дополнительным подводом реагента с установленными на катках направляющими элементами.В торцах камеры повышенного давления над колосниками спекательных тележек помещена защитная решетка,На фиг, 1 показана установка, общийвид; на фиг. 2-4 - камера повышенногодавления, продольный разрез; на фиг. 5 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 6 - схезома подачи и распределения газов; нафиг. 7-10 - узлы уплотнений торцовыхи продольных стенок камеры повышенного давления; на фиг. 11 - схема распределения воздуха по ширине .агпомашины;на фиг, 12 - узел уплотйения продольнойстенки камеры повышенного давления; нафиг. 13 - схема охлаждения уплотняющих пластин.Шихту укладывают на спекательныеотележки, под вакуумом зажигают и перемешают зажженный слой.в зону повышенного давления. газов, например воздуха.Воздух подают в зону повышенного давления в средней части слоя в количествеЫ и со стороны торцов по направлениюк средней части споя Я,Общее количество подаваемого на агиомашину сжатоговоздуха равно Я: 2 + М, Для поддержав- ния заданного давления с каждого торцаО подают 625% воздуха. При загрузке шихты и выгрузке агломерата используются бункера, перекрытые сверху и снизу клапанами, Предусмотрены также клапаны дпя выранивания давпения в корпусе и бункерах 21,Однако известное техническое решениехарактеризуется рядом недостатков, аименно: уменьшается надежность зажигания шихты и усложняется эвакуация избыточных продуктов горения, не прошедшичерез зажигаемый слой, что отрицательновлияет на производитепьность агпомашиньи ухудшает сантехнические условия труда, увеличиваются потери давления иэкорпуса большого объема, шлюзовые усчройства дпя загрузки шихты и выдачи егломерата требуют увеличения установки по всоте, увеличивается загазованность хвостовой части агломашины окислами угле/рода и серы за счет остаточного углерода в агломерате, что ухудшает сантехнические условия труда и др,цепь изобретения - повышение удельного объема и качества продукта засчет повышения давления над спекаемымслоем.Поставленная цель достигается тем,что в способе, включающем укладку шихты на подвижную решетку, ее зажигание,подачу газов в спекаемый слой под давлением, 12-50% газов подают под угломвдоль слоя со стороны его торцов понаправлению к средней части сцоя.Причем давление газов, подаваемыхс торцов, ступенчато увеличивают по направлению от средней части к торцам, адавление газов, подаваемых между торцами слоя, уменьшают по направцению кторцам.Вместе с тем, давление газов, подаваемых между торцами слоя, снижают;научастке 0,65-0,85 длины слоя от разгрузочного конца агпомашины пропорционально повышению гаэопроницаемости спекаемого слоя.Кроме того,на участке 0,35 длиныслоя после зажигания осуществляют локальное повышение давцения газов посравнению со смежными участками счередованием повышения и понижения дапения поперек слоя при соотношении низкого и высокого давлений в пределах0,002-0,5.В устройстве для осуществцения способа, содержащем кодосниковую решетку,загрузочные, разгрузочный и зажигательный узлы, вакуумкамеры и камеру повышенного давления, последняя снабжена поторцам 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 1500-5000 мм вод. ст, количество подаваемого воздуха увеличивают до 15 25%. Количество подаваемого через тор85307 8 цы воздуха увеличивают также при увепйчении ширины решетки агпомашины.Воздух на торцах подают по периметру слоя выше подошвы направцяющих 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 предыдущей производят на 10-15%. Воздух на торцах подают к поверхности слоя под острым углом, преимущественно 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, составпяющий 0,15- 0,35 длины слоя, зона Б - участок слоя, примыкающий к хвостовой части агпомашины и составпяющнй 0,65-0,85 длины слоя, Начало и конец зоны определяются направлением движения спекаемого слоя шихты, т.е. по ходу движения спекательных тележек агломашйны.ФДлина зоны А определяется с учетом обеспечения снижения давпения над споем (в начале зоны) эквивалентное снижению давления воздуха в концезоны 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 направпении к торцам слоя до Р, Р, Р, Р при Р ) Р 7 Р , Р, . При 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 участ 1ке до Р, Р, Р, ., Распри Р 7 Р)17 Р , 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 значительно короче зоны Б и сопротивление спекаемого слоя в зоне А растет по направлению к горну, давление в конце зоны Азначительно превышает давление в концеэоны Б, т,е. Р ЯР,.у С целью снижения потерь дутья одновременно с подачей воздуха в камеру с о- торцов слоя непрерывно осуществляют выравнивание давления воздуха на торцахслоя с помощью уравнительных секций11 и обводного трубопровода.Кроме того, выравнивание давлениявоздуха на торцах слоя обеспечивает возможность осуществления подачи дутья вслой одной дутьевой машиной, что по уо 1 ф ловиям эксплуатации является более предпочтительным.Предлагаемым техническим решениемпредусматривается повышение газопроницаемости спекаемого слоя, например, вр зоне А, которое может быть осуществлено за счет локального повьппения давления газов по сравнению со смежнымиучастками 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 слойвоздуха, кислорода, пара и т.п. от отдельного источника питания. При общем давпении над спекаемым слоем 100-5000 ммвод. ст. локальное давление может находиться в пределах 1-5 ата и более.Реализация способа осуществляется спомощью предлагаемой установки.Установка содержит устройства 1 и 2для укладки постели и шихты, зажигательный горн 3, приводные спекательныетележки 4, перемещаемые над вакуум-камерами 5. На участке между горном ихвостовой частью рабочая ветвь 6 помещена в камеру 7 повышенного давления.Камера повышенного давления снабженав торцах окнами 8 подачи газов, установпенными по периметру поперечного сечения рабочей ветви агпомашины выше43подошвы направпяюшнх балок 9. Протяженность окон по длине агдомашины можетсоставлять 0,3-0,8 ширины спекаемогослоя, Окна соединены с дутьевыми средствами 10 и 11 при помощи трубопровофф дов 12 и 13 и регулировочных клапанов14, Окна подачи газов снабжена направляющими эпементами 15, установленнымипод острым углом к спекаемому слою 16,например, в пределах д. 6 12 и к элеоментам агломашины в пределах, например;3=6-300, с образованием зазора 17, которвый может быть ступенчатым. Междунаправляющими эпементами и спекаемым,7 8853078 слоем может быть установлена решетка18, предохраняющая спеквемый слой отдеформации при бопьших скоростях газовнвд споем, Решетка может быть такжеразмещена на участке спекаемого слоясо стороны горна дпя предохранения тонкой непрочной корки агломерата,Защитная решетка может быть выпопнена как контактирующей со спекаемымспоем, так и неконтактирующей, Контактирующая защитная решетка может бытьвыполнена, например, в виде катков, цепей и т,п. Неконтактирующая решетка может быть выполнена из различного родапрофилей, например уголков, швепперови т,п.Камера повышенного давления раэдепена поперечными перегородками 19 собразованием ячеек 20 фасонный вырезв поперечных перегородках по внешнемупериметру поперечного сечения рабочейветви агпомашины производят на монта 2% Эф Э 49 4 же с установкой минимально возможного зазора между перегородкой и подвижными элементами машины; включая поверхность спекаемаго споя; на участке, помещенном нвд кодосниковым попем, 21 вырез делают с учетом высоты спекаемого слоя ипи снабжают перегородку шарнирным фартуком, фасонный участок поперечной пере городки в месте прохода роликов спекательных тедежек (окно дпя прохода роликов) снабжен шарнирным фартуком, открывающимся по ходу движения спекатепьных тедежек. После прохода родика в зоне А окно закрывается под действием собственного веса фартука и давпения воздуха.Поперечные перегородки устанавпиввют с учетом шага родиков спекатепьных тележек.Длина ячеек 1 может быть выполненапеременной с уменьшением длины по напрввпению от средней части камеры кторцам, что снижает потери давденияв ячейках.Ячейки снабжены подводящими патрубками 22 с регупировочными клапанами 23,Камера повышенного давдения может быть снабжена уравнительными секциями 24 и 25, соединенными обводным трубопроводом 26 с клапаном 27 ячейкой ускоренного спеквния 28, оборудованной подводящим трубопроводом 29 с клапаном 30, направляющими элементами 31, ус тья которых закреплены нв заданной высоте от поверхности спекаемого слоя на опорной раме 32 с катками 33, контактирующими с поверхностью спекаемого слоя, Нвпрввдяющие элементы сочденены с подводящим трубопроводом посредствомгибкого соединения 34. Реагент (сжатыйвоздух, кислород, пар и т.п,) подают вячейку ускоренного спекания от источни ка 35 питания. Опорную тедежку с направпяющими элементами закрепдяют с по мощью, например, крюка и серьги к поперечной перегородке ячейки с возможностью перемещения в вертикальной ппоскости за счет неровностей поверхности спекаемого слоя, что обеспечивает постоянство зазора между устьем направляющегоэпемента и поверхностью спекаемого слоя.Торцовые стенки 36 могут быть снвбжены уплотнениями 37, состоящими из.сегмента 38, ролика 39 и фасонного писта 40 с эпастичной вставкой 41,Камера повышенного давления можетбыть снабжена по торцам уплотнением 42с использованием сыпучего материала 43,например постели, шихты и т,ппомещенного между стенками 44.Сыпучий материал загружают реверсивным конвейером 45, на который сыпучийматериал подают вибротрубой 46,Дпя снижения потерь сыпучего материапа уплотнение снабжено шарнирнымискребками 47, контргрузом 48, отклоняющим пистом 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, отсосаэапыпенных газов,Бесконтактные уплотнения по усповиям эксплуатации предпочтительнее, таккак отсутствует износ уплотнений, а потери дутья через торцы камеры повышенного давления можно свести к. минимуму засчет оптимального распределения давдения по ячейкам камеры.Продопьные уплотнения могут бытьвыполненными в виде продопьных стенок52, установленных с расширением в строну спекаемого слоя и снабженных оъкпоняющими пиствми 53,Дополнительно может устанавливатьсяуппотняюший элемент 54, контактирующий со спекаемым слоем и заменяемый по мере износа, например, через окно 55, перекрываемое крышкой 86 с прокладкой57, крышку закрепляют с помощью кдиньев 58. При необходимости органиэуетМ. ся отсос эапыпенных газов (фиг. 10) Отклоняющими листами 53 могут быть также оборудованы поперечные перегород.9 8853ки 19, которые могут устанавливатьсятакже наклонно.Для оптимального распределения воздуха по ширине спекаемого слоя отклоняющие листы могут быть снабжены пово 5ротными козырьками 59,Для повышения герметичности установка может быть оборудована продольнымуплотнением, состоящим из опорных элементов 60 и 61, уплотняющих пластин62 64, амортизатора 65, Амортизаторможет быть заменен рычажной системойс контргрузами (не показано).Тепловое воздействие процесса наузел уплотнения снижают установкой теппоизопяционной прокладки 66 и охлаждением на участке зажигания воздухом,подаваемым с помощью трубопровода 67через сопла 68.Установку монтируют, например, вгообъеме, показанном на фиг, 4. На приводные спекательные тележки 4 устройствами 1 и 2 укладывают постель и шихту.Горном 3 зажигают шихту и подают ее вкамеру 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 ммвод. ст,). Причем 6-25% дутья подаютс торцов, а 50-88% - между торцамиспекаемого слоя, Одновременно в вакуумкамерах 5 другой дутьевой машины (непоказана) создают вакуум порядка 800-,900 мм вод.ст. Благодари увеличениюперепада давлений в спекаемом слое 16до 2100-2400 мм вод. ст., повышаетсявертикальная скорость спекания.Давление в камере 7 повышенногодавления поддерживают спеуогющим образом, В одной иэ ячеек 20, установпеннойна границе зон А и Б, создают максимальное давление Р, которое способнообеспечить дутьевое средство 10, В ряде ячеек 20, установленных между ячейкой с максимальным давлением и хвостовой частью агломашины, давление сни:жают до Р, Р у Р 4, , Рпропорционально газопроницаемости спекаемогослоя, Снижение давления производят с помощью клапанов 23 с учетом фильтрациигазов через спекаемый слой и потерь давления через поперечные перегородки. 19.При максимальном давйении (иапример1300 мм вод, ст.) в уравнительной секции 25 снижают давление до 400- 55600 мм вод. ст, В ряде ячеек". 20,установленных между ячейкой с максимальнымдавлением и горном, давление снижают 07 10гэ 1до Р, Р, Р 4, , Р, Снижение давления,производят с помощью клапанов 23 с учетом фильтрации газов через спеквемыйслой и потерь давления через поперечныеперегородки 19, В уравнительной секции24 снижают давление до 900-1000 ммвод. ст.Уравнение давления на торцах междууравнительными секциямй 24 и 25 производят с помощью обводного трубопровода 26 с клапаном 27. Одинаковое и более низкое давление по торцам камеры 7повышенного давления позволяет подаватьвоздух к агломашине одной дутьевой машиной и с меньшими потерями дутья.Дросселирование перепада давлений может быть также осуществлено под спекаемым слоем,Скорость спекания увеличивают покальным повышением давления в ячейке 28дополнительно подаваемым в спекаемыйслой реагентом, например воздухом, кислородом, паром и т.п, Реагент подают вслой 16 с помощью источника 35 питания, поддерживая давление на выходе изустья направляющих элементов 31 в пределах, например, 1,0-5,0 ати и более.Внутренний диаметр устья направляющихэлементов 31 может изменяться, например, в пределах 10-25 мм. Удаление нижнего торца устья от поверхности спекаемого слоя 16 может составлять, например 30-100 мм при шаге элементов поперек слоя 250-ЗОЭ мм.Установка направляющих элементов31 на катках 33 обеспечивает заданноеудаление нижнего торца от поверхностиспекаемого слоя 16 автоматически.Предлагаемое техническое решениеулучшает технико-экономические покаэатени процесса спекания руд черных металлов на действующих агпомашинах и приновом строительстве, а именно: повышается удельный съем за счет увеличенияперепада давлений в спекаемом слое,снижается расход топлива на спекание эвсчет повышения высоты спекаемого слоя,содержание мелочи фр, 0-5 мм в годномагломерате эа счет повышения высотыспекаемого слоя, узел укладки шихты изажигания находится под атмосферным давпением, не требуется сооружения шлюзовой загрузки шихты ивыдачи агломерата,повышаются сантехнические условия труда, так как обслуживающий персонал рвботает в условиях атмосферного .давления иотсутствует возможность прорыве газов,повышение удельного съема до 1,82,0 т/м час в действующих аглоцехах, 885307работающих на шихте с высоким содержанием концентрата, не требует увеличения численности рабочих.Предлагаемое техническое решение может быть применено для термической обработки как спекающихся, твк и неспекающихся полидисперсных материалов. Формуиа изобретения1 О 35 1. Способ агломерации руд и концентратов под давлением, включающий укладку шихты на подвижную решетку, ее зажигание, подачу газов в спекаемый слойпод давлением сверху, о т и и ч а ю - 15щ и й с я тем, что, с целью повышенияудельного съема и качества продукта звсчет повышения давления над снекаемымслоем, 12-60% газов подают иод угломвдоль слоя со стороны его торцов по направлению к средней части слоя.2, Способ по и. 1, о т и и ч в ющ и й с я тем, что давление газов, подаваемых с торцов, ступенчато увеличивают по направлению от средней части к 25торцам, а давление газов, подаваемыхмежду торцами сиоя, уменьшают ио направлению к торцам,3, Способ по ии. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что давление га- зозов, подаваемых между торцами слоя,снижают на участке 0,65-0,85 длиныслоя от разгрузочного конца агломашиныпропорционально повышению газопроницаемости спекаемого слоя,4. Способ по пп. 1 3, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что нв участке 0,35длины слоя после зажигания осуществляют иокальное повышение давления газовпо сравнению со смежными участками 40с чередованием повышения и понижениядавления поперек слоя при соотношениинизкого и высокого давлений в пределах0,002-0,5,5, Устройство для осуществления агломераций руд и концентратов под давпением по пп. 1-4, содержащее колосниковуюрешетку, загрузочные, разгрузочный изажигательный 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 ветвиагломашины выше подошвы направляющихбалок 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 напрввияющими элементами, устья которых ступенчато удаленыот подвижных элементов агломашины суменьшением зазора в направлении от середины агломвшины 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 поперечнымистенками на ячейки, выполненные преимущественно с индивидуальным подводомгаза,8. Устройство ио 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 ио п, 5, о т и и ч аю ш е е с я тем, что камера повышенногодавления со стороны горна снабжена ячейкой ускоренного спекания с дополнительнымподводом реагента и с установленнымина катках направляющими элементами.10. Устройство по и, 5, о т л и ч аю ш е е с я тем, что камера повышенного давления снабжена защитной решеткой, помещенной в ее торцах над колосниками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР1 о 190381, кл. С 22 В 1/16, 1962,2. Бюллетень ЦНИИЧМ, 1973, М 11,с. 62-64.885307 ХЗвтсп остави ашенк ректор Н, Степ актор С. Ю ехред Е,Харитончик Заказ 10453/36 Тираж 684 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретений 113035, Москва, Ж 35, РПодписио комитета СССРи открытийаушская наб д. 4 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная б 3 Я 60