ОКОМКОВАНИЕ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ В

КОНУСНОМ ГРАНУЛЯТОРЕ

Козачишен В.А., Попов Г.Н.

Украина , г. Алчевск, Донбасский государственный технический университет

Предложено устройство для получения окомкованной агломерационной шихты.

Данное устройство позволяет улучшить технико-экономические показатели

агломерационного процесса.

Сейчас наблюдается интенсивное вовлечение в подготовку доменного сырья тонко

измельченных концентратов, большая часть которых направляется в агломерационное

производство. Анализ работы зарубежных предприятий по производству агломерата

показывает, что они имеют более высокие показатели по производительности. Одним

из факторов этого является спекание шихты в слое высотой 400 и более мм. Отечест-

венные предприятия работают при загрузке шихты на спекательные тележки высотой

значительно меньшей.

К настоящему времени доля тонко измельченных концентратов в составе агломера-

ционной шихты достигает 70% и более. Технология подготовки шихт со значительным

содержанием тонко измельченных концентратов имеет ряд трудностей. Одна из кото-

рых – обеспечение требуемой газопроницаемости агломерируемого слоя, которая имеет

определяющее значение для производительности аглоустановки. Зачастую факторы,

влияющие на производительность взаимоисключающие. Проблемы экономии энерго-

ресурсов и повышения качества агломерата требуют увеличения высоты слоя, что без

дополнительных мероприятий уменьшает газопроницаемость слоя шихты. Предлагае-

мое устройство позволяет обеспечить качество окомкования шихты для получения тре-

буемой газопроницаемости слоя и повысить технико-экономические показатели агло-

установки.

От содержания мелких фракций в окомкованной шихте в значительной степени за-

висит ее газопроницаемость, производительность агломерационных машин и качество

агломерата. Но само по себе уменьшение содержания мелких фракций в шихте улуч-

шает газопроницаемость изотермического слоя. После зажигания картина резко изме-

няется, при просасывании через слой горячих газов, содержащих влагу, при теплооб-

мене с нижними горизонтами слоя шихты, наблюдается конденсация влаги. Это приво-

дит к локальному переувлажнению, разрушению гранул и понижению газопроницаемо-

сти.[1, 2, 3]

Целью настоящей работы является предложить устройство, позволяющее получить

гранулированную шихту требуемых характеристик (крупность, влажность, содержание

мелочи) и улучшить этим технико-экономические показатели аглопроцесса.

Процесс окомкования агломерационной шихты предопределяется двумя факторами:

режимом движения крупных и мелких частиц в контакте друг с другом и развитием сил

капиллярного и молекулярного сцепления между частицами. Первый фактор связан с

развитием процесса гранулообразования, второй с процессом упрочнения гранул. В

окомкователе эти два процесса условно разделены в пространстве и во времени: про-

цесс образования гранул наибольшее свое развитие получает во время движения частиц

в зоне увлажнения, процесс упрочнения – в результате движения частиц в зоне укаты-

вания и стабилизации, где вода – основной связующий материал, в шихту не подается.

Естественно предположить, что гранулы, образовавшиеся в зоне увлажнения, получают

некоторое упрочнение в результате движения вдоль горизонтальной оси окомкователя.

Однако здесь превалирует процесс образования и роста гранул, так как в достаточном

количестве имеется "строительный материал" (частицы класса менее 1 мм), связующее

(вода) и динамические нагрузки, способствующие сближению и сцеплению мелкодис-

персных частиц. При выходе из зоны увлажнения исчезает один из основных факторов

– вода, способствующий образованию и росту гранул. Перемешивание шихты и дина-

мическое взаимодействие способствует сближению частиц в грануле, развитию капил-

лярных и молекулярных сил сцепления. Однако, следует иметь ввиду, что барабанные

окомкователи повторяют механику движения сыпучих материалов в шаровой мельни-

це, где в результате динамического взаимодействия происходит разрушение гранул при

отсутствии подачи воды. Исходя из вышеизложенного, была поставлена задача созда-

ния такого устройства, в котором:

– мелкодисперсный материал уходил бы из зоны увлажнения только после перехода

в гранулы определенного размера;

– динамические нагрузки на гранулы в зоне гранулообразования были бы меньше,

чем в зоне укатывания;

– мелкодисперсная часть разрушившихся гранул шихты возвращалась в зону увлаж-

нения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что окомкователь шихты содержит

конусный барабан, выполненный установленным на раме с углом наклона оси враще-

ния относительно горизонтали в сторону загрузки, который равняется 1–1,5 угла рас-

крытия конуса. При наличии в составе агломерационной шихты мелких фракций (ме-

нее 3 мм) в количестве до 50 % значения угла наклона принимают меньшее значение

угла раскрытия. В случае, когда содержание мелких фракций более 50 % от общей мас-

сы принимают значение угла наклона оси барабана 1,5 угла раскрытия конуса.
Технология производства окатышей.
Окатыши.
Окатыши – твердые шарообразные тела, полученные путем окомкования тонкоизмельченных рудных материалов с добавкой связующих веществ с флюсами или без них с последующим упрочнением способами обжига, цементации или автоклавирование.
По соотношению содержания основных и кислых пород (основности) окатыши разделяют на отфлюсованные (частично или полностью) и неотфлюсованные (окисленные). Производство окисленных окатышей включает окомкование шихты (получение сырых окатышей) в барабанных, тарельчатых или чашевых окомкователях и упрочнение их обжигом или безобжиговыми методами. В зависимости от использования добавок различают железнорудные, железномарганцевые, железноникелевые и другие окатыши. Железнорудные окатыши, в которых часть оксидов железа (до 95%) восстановлена до металла, называются металлизированные (используются, главным образом, в электросталеплавильных печах для получения качественной стали).
Качество окатышей выражают большим перечнем показателей, отражающих их свойства и функциональные признаки. Обычно их группируют на следующие четыре признака: 1) химико-минеральный состав; 2) механические свойства; 3) физико-химические свойства и 4) стабильность качественных параметров.
По химико-минеральному составу окатыши делят на неотфлюсованные, отфлюсованные и доломитизированные.
Параметрами качества, выражающих механические свойства окатышей являются: крупность, прочность на разрушаемость и истираемость, содержание лимитируемого класса < 5мм и пористость.
В группу физико-химических свойств входят следующие признаки: 1) восстановимость; 2) прочность при восстановлении (при различных температурах: а – 600-800 oС; б – 800-950 oС); 3) газодинамические свойства расплава, измеряемые путем перепада давления при восстановлении; 4) размягчаемость; 5) набухаемость.
Стабильность качественных параметров оценивают по их колебаемости, которую регламентируют указанием двух величин: пределами колебаний (±% от среднего значения) и количество проб, укладываемых в обозначенные пределы.
Технология производства окатышей.
Основные операции технологического процесса следующие:
Подача пульпы концентрата с обогатительной фабрики
Сгущение и усреднение концентрата в жидком виде
Фильтрация концентрата
Измельчение известняка
Бункерование
Дозирование компонентов шихты
Смешивание компонентов шихты
Окомкование шихты (получение сырых окатышей)
Грохочение сырых окатышей
Сушка и предварительный нагрев сырых окатышей
Обжиг окатышей
Грохочение обожженных окатышей
Охлаждение обожженных окатышей
Складирование и отгрузка готовых окатышей Для производства окатышей в цехе используют железорудный концентрат, доломитизированный известняк, глину бентонитовую, активированный торф и газообразное топливо. Подготовка концентрата. Пульпа подается по пульпопроводу, магнитно флокируется и поступает в сгустители, где. взвешенные твердые частицы (с содержанием твердого 30...45%) осаждаются на дно и сгребаются к центру разгрузочной воронки. Сгущенный продукт-пульпа с плотностью 55 ... 65 %. удаляется со дна сгустителя насосами и размагничивается. Затем перегоняется в резервуары с механическими мешалками для усреднения. Из резервуаров насосами пульпа перегоняется в распределитель принудительной подачи. Для поддержания постоянного давления в распределителе приводы насосов имеют бесступенчатую регулировку. Подача пульпы на фильтр регулируется автоматически, так чтобы количество поступающей пульпы соответствовало производительности фильтра. Для каждой технологической линии предусмотрено 10 фильтров, в том числе один резервный. Влажность кека составляет 9.5%. Концентрат подается в дозировочные бункера, а распределение по бункерам производится при помощи плужковых сбрасывателей. Дозирование и смешивание компонентов шихты. Концентрат, известняк, бентонит и торф при помощи автоматических весодозаторов выдаются на сборный конвейер в заданной пропорции. Смешивание осуществляется в роторном смесителе, установленном на ленте, а затем однородная шихта поступает в барабанные окомкователти. Окомкование шихты. За счет перекатывания материалов и поверхностного натяжения воды, которая впрыскивается для регулирования процесса окомкования в барабане. Рост размера гранул прекращается, когда в барабане не остается мелких частиц. Дальнейшее перекатывание материала в окомкователе обеспечивает механическое уплотнение окатышей, для транспортировки, загрузки на решетке и тепловой обработки на ней без разрушения. Для получения нео6ходимой влажности шихты, предусматривается подача воды в окомкователь. После окомковання окатыши проходят грохочение на роликовом грохоте с разделением на 2 класса: минус 9,5мм и плюс 9,5мм. Окатыши с размером менее 9,5мм ленточными конвейерами возвращаются в окомкователь для дальнейшей доработки. Сырые окатыши размером крупнее 9,5 мм. подаются на роликовый грохотукладчик с помощью которого производится дополнительно отделение мелочи и укладка кондиционных окатышей на колосники движущейся решетки равномерным слоем высотой около 180 мм. Мелочь после роликового укладчика возвращается на конвейер концентрата после фильтров. Сушка и предварительный нагрев окатышей осуществляется на движущейся колосниковой решетке. Окатыши проходят три зоны: сушка в восходящем потоке, сушка в нисходящем потоке и предварительный подогрев в нисходящим потоком. При сушке в восходящем потоке горячие газы с температурой 400oС нагнетаются в слой окатышей снизу, выпаривают из окатышей влагу и нагревают слой до средней температуры примерно 230oС. Увлажненные газы, покидающие слой после сушки в восходящем потоке, охлаждаются в слое приблизительно до 93oС и после очистки пыли до санитарных норм выбрасываются в атмосферу. При сушке в нисходящем потоке газы с t 400oС просасываются через слой сверху вниз. Целью этой операции является обеспечение удаления влаги с верхнего слоя окатышей для предотвращения разрушения их в зоне предварительного нагрева. При предварительном нагреве газы с температурой 1040.......1050 oС просасываются через слой сверху вниз. Целью этой операции является получение необходимой прочности окатышей, при которой они могут быть подвергнуты обжигу во вращающейся печи без заметного разрушения. Средняя температура окатышей после решетки -980 oС. Тепловая обработка окатышей на решетке осуществляется горячими газами, отходящими из вращающейся печи. Перекачка газов по зоне решетки осуществляется тремя технологическими вентиляторами, из которых два просасывают газ сверху вниз через слой окатышей в зоне предварительного нагрева, сушки нисходящим потоком и подают его в зону сушки восходящим потоком и один вентилятор отсасывает газ из колпака указанной зоны. Схемой предусмотрена возможность сброса излишков газа, поступающего из вращающейся печи в зону предварительного нагрева и подаваемого в зону восходящим потоком (байпасная система). Решетка оснащена промежуточной сухой газоочисткой, установленной перед вентиляторами зоны предварительного нагрева (циклоны), мокрой очистки (скруббер) перед сбросным вентилятором зоны сушки восходящим потоком. Обжиг окатышей осуществляется во вращающейся печи диаметром –
6700 мм, длинной – 45720 мм. Для обжига применяется природный газ, который сжигается в торцевой горелке, установленной на разгрузочном конце печи. Обжиг окатышей в печи происходит за счет излучения факела горелки и раскаленной футировки печи, а также конвекционного теплообмена между газовым потоком циркулирующим противопотоком, через печь, огнеупорной футировкой и поверхностью слоя окатышей. Печь оборудована вентилятором для подачи воздуха на сжигание газа и газорегуляторной станцией, обеспечивающей давление газа перед горелкой не более 2кг/cм2. Окатыши перемещаются вдоль печи за счет ее вращения, при этом происходит постоянное пересыпание слоя окатышей и равномерный их обжиг при оптимальной температуре 1260 + 15-30 oС. После печи окатыши попадают на станционный охлажденный грохот, с помощью которого удаляются спеки окатышей или настыли с вращающейся печи крупностью 200 мм и более. После грохочения окатыши подаются на охлаждение в кольцевой охладитель. Кольцевой охладитель представляет собой решетку в форме кольца шириной 3111.5 мм и средний диаметр (полу суммой внешнего и внутреннего диаметров) 20116.8 мм. В загрузочной части охладителя установлена разравнивающая стенка для формирования равномерного слоя окатышей высотой 762 мм. Охладитель имеет привод бесступенчатой регулировки скорости, за счет чего осуществляется автоматическая регулировка высоты слоя окатышей. Охладитель вращается в горизонтальной плоскости и конструктивно разделен на три зоны: рабочая зона, где происходит охлаждение окатышей, составляет 303 градуса окружности; загрузочная зона - дуга в 25 градусов, разгрузочная зона-дуга в 32 градуса. Охлаждение окатышей осуществляется продувом холодного воздуха снизу вверх. Рабочая зона подразделяется, в свою очередь, на две зоны: зона рекуперационного охлаждения, в которой от окатышей отбирается 70....80 % тепла и зона окончательного охлаждения, в которой температура окатышей доводится до 120 oС. Из зоны рекуперационного охлаждения нагретый воздух передается во вращающуюся печь частично через загрузочный желоб охладителя и частично по отдельному газопроводу, соединяющему свод рекуперационной зоны охлаждения с разгрузочной частью печи. Из зоны окончательного охлаждения газы сбрасываются в атмосферу без предварительной очистки с содержанием пыли не более 60 мг/м3. Забор охлаждающего воздуха осуществляется с атмосферы. Работу кольцевого охладителя обеспечивают два охлаждающих вентилятора, по одному на каждую зону охлаждения. Охлажденные окатыши подаются на вибропитатель-грохот, где производится отделение класса плюс 50 мм, который убирается пластинчатым конвейером через специальный желоб, за пределы цеха в открытый штабель. Класс минус 50 мм (кондиционные окатыши), системой ленточных конвейеров транспортируется на склад или на отгрузку. Схемой грузопотоков предусматривается возможность подачи окатышей на склад, непосредственно на погрузку в баржи или в железнодорожные вагоны, а также одновременная подача окатышей на погрузку непосредственно с фабрики и со склада в железнодорожные вагоны или в баржи. Укладка готовых окатышей на склад и отгрузка его со склада осуществляется соответственно одноконсольным штабелеукладчиком и роторным заборщиком напольного типа на рельсовом ходу импортной поставки.