СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ОКАТЫШЕЙ ИЗ РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ НА ОБЖИГОВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ МАШИНАХ Российский патент 1997 года по МПК C22B1/16 

Изобретение касается подготовки сырья в металлургии, а именно окускования рудных концентратов.

Известен способ термообработки окатышей из рудных концентратов на обжиговых конвейерных машинах, включающий укладку донной постели и сырых окатышей, сушку, подогрев и обжиг с подачей в слой окатышей теплоносителя с заданной для каждой зоны температурой и установление по ее величине скорости фильтрации слоя [1]
Недостатками известного способа являются
а) предельная интенсификация работы зоны подогрева по величинам температурного уровня и скорости фильтрации. В слой окатышей сразу после завершения сушки подают теплоноситель с температурой 1200-1350^oC и скоростью фильтрации 0,90-1,30 нм/с. При этом процесс теплообмена предельно интенсифицирован по всей высоте слоя, в т.ч. и в донной постели. В результате уже в зоне подогрева окатыши донной постели разогреты до высоких температур, теряют свои аккумулирующие свойства и в зоне обжига практически не защищают металл обжиговых тележек от перегрева;
б) установление в зоне подогрева скорости фильтрации теплоносителя вне зависимости от температурного режима работы зоны обжига. В то же время именно скорость фильтрации слоя во многом определяет скорость разогрева окатышей до температур упрочняющего обжига;
в) отсутствие взаимосвязи между скоростью фильтрации теплоносителя в зоне подогрева и высотой донной постели. В то же время донную постель необходимо подвести к зоне обжига с максимально возможной степенью аккумуляции тепла слоя обжигаемых окатышей;
г) непригодность способа для термообработки рудоугольных окатышей.

За прототип принимая способ термообработки рудных окатышей на обжиговых конвейерных машинах, включающий укладку донной постели и сырых окатышей, сушку, подогрев и обжиг с подачей в слой окатышей теплоносителя с заданной для каждой зоны температурой и установление взаимосвязи по ее величине скорости фильтрации от параметров укладки [2]
Недостатками данного способа являются перечисленные выше, а именно: интенсификация теплообмена в зоне подогрева по величине скорости фильтрации и, как следствие, преждевременный разогрев донной постели и потеря ею своих аккумулирующих свойств; отсутствие зависимости скорости фильтрации теплоносителя в зоне подогрева от высоты донной постели и уровня температур термообработки в зоне обжига; отсутствие методов коррекции режима термообработки слоя при обжиге рудоугольных окатышей. В результате имеют место перегрев металла обжиговых тележек и ускоренный их выход из строя, снижение производительности обжигового оборудования, ухудшение качества готовой продукции и увеличение топливоэнергетических затрат на передел.

Изобретение направлено на устранение этих недостатков посредством интенсификации процесса теплообмена в слое окатышей и одновременном торможении таких процессов в слое донной постели. Для этого используют способ термообработки окатышей из рудных концентратов на обжиговых конвейерных машинах, включающий укладку донной постели и сырых окатышей, сушку, подогрев и обжиг с подачей в слой окатышей теплоносителя с заданной для каждой зоны температурой, установление взаимосвязи по ее величине скорости фильтрации от параметров укладки. Дополнительно к существующему скорость фильтрация теплоносителя через слой в зоне подогрева устанавливают пропорционально соотношению его температур в зонах обжига и подогрева и дополнительно корректируют по величине донной постели по следующей зависимости:

где W скорость фильтрации теплоносителя, м/с;
T_o и T_п^oC начальная температура теплоносителя в зонах обжига и подогрева соответственно; H, м высота донной постели,
K₁=0,60-0,70 м/с и K₂=0,16-0,18 м/с коэффициенты пропорциональности. При включении в исходную шихту окатышей твердого топлива на каждые 0,5% наличия в шихте углерода температуру теплоносителя в зонах обжига и подогрева понижают на 35-45 град.

Сущность изобретения заключается в достижении температуры окатышей на границе "слой-постель" величины, обеспечивающей получение высококачественных окатышей с минимальными показателями по истираемости в барабане посредством регламентации в зоне подогрева соотношения "скорость фильтрации слоя - относительная температура теплоносителя высота донной постели".

Прочность (механическая, на истираемость) обожженных окатышей, подвергаемых термообработке на обжиговых конвейерных машинах, в основном определяется равномерностью разогрева слоя по его высоте и уровням температур на границе "слой-постель". При окислительном обжиге железорудных окатышей температура на границе "слой-постель" должна быть выдержана в пределах 1150-1220^oC, при обжиге хромитовых окатышей в пределах 1340-1370^oC. При этом во всех случаях сохраняется правило чем выше температура на границе "слой-постель", тем выше качество готовой продукции. Однако эта температура ограничена температурой отходящих газов по условиям стойкости колосников обжиговых тележек в районе колосников температура газа не должна превышать 1000^oC. По традиционным методам температуру на границе "слой-постель" повышают подавая на обжиговые тележки донную постель значительной высоты до 250 мм. При этом понижается производительность обжиговой машины, растут затраты топлива на передел. В предлагаемом решении разработан другой путь повышения температуры на границе "слой-постель" без увеличения высоты донной постели, в ней осуществляют принудительное торможение процессов тепло- и массопереноса. Такое торможение сочетают с одновременной интенфикацией этих процессов в слое обжигаемых окатышей. Оба перечисленные действия производят в зоне подогрева. В результате к зоне обжига постель подходит относительно холодной, с высокой по теплу аккумулирующей способностью. При этом зона высоких температур опускается и высоту донной постели удается сохранить на традиционном уровне либо сократить.

Скорость фильтрации теплоносителя в зоне подогрева должна обеспечивать с одной стороны предельную интенсификацию теплообмена в слое сырых окатышей, с другой стороны торможение процесса разогрева слоя донной постели. Решение таких противоречивых задач достигается регламентацией скорости фильтрации теплоносителя по соотношению температур в зонах обжига и подогрева и по высоте донной постели. Регламентация скорости фильтрации по соотношению температур в зонах обжига и подогрева обеспечивает ускоренный разогрев слоя сырых окатышей повышение развиваемых в слое температур на участке передвигающегося сверху вниз фронта максимальных температур процесса с одновременным сокращением высоты этого участка. Регламентация скорости фильтрации слоя в зоне подогрева по величине высоты донной постели обеспечивает снижение скорости передвижения участка (фронта) максимальных температур сверху вниз с одновременным дополнительным сокращением высоты этого участка и повышением в нем температурного потенциала.

Параметр регламентирует предельную скорость фильтрации слоя в зоне подогрева в условиях разогрева окатышей с регламентированной скоростью. При этом в окислительном переделе хромитовых и железорудных окатышей в зоне обжига температура теплоносителя и содержание в нем кислорода выдерживают в пределах 1250-1400^oC и 10-12% соответственно, в зоне подогрева в пределах 900-1200^oC и 14-15% соответственно. В таких условиях коэффициент пропорциональности K₁ устанавливают равным 0,60-0,70. При меньшей величине коэффициента K₁ без улучшения качества продукции понижается производительность обжиговой машины. При большей величине коэффициента K₁ начинается разогрев окатышей донной постели и становится необходимым либо повышение ее высоты, либо искусственно понижение температуры на границе "слой-постель".

Параметр корректируют скорость фильтрации слоя в зоне подогрева по величине высоты донной постели. Физический смысл параметра -на каждые 0,05 м понижения высоты слоя, начиная с 0,25 и заканчивая 0,10 м, скорость фильтрации теплоносителя в зоне подогрева уменьшают на 0,16-0,18 м/с. Отсюда, коэффициент пропорциональности K₂ следует выдерживать в пределах 0,16-0,18. При меньшей величине коэффициента K₂ скорость фильтрации слоя в зоне подогрева завышена и начинается нежелательный разогрев окатышей донной постели. При большей величине коэффициента K₂ (более 0,18) становится возможным перегрев обжиговых тележек.

Полученное соотношение может быть использовано при термообработке рудоугольных окатышей. В этом случае, т.е. в случае появления внутреннего источника тепла в слое, становится необходимой дополнительная корректировка уровня температур, вводимого в слой теплоносителя. На каждые 0,5% наличия углерода в шихте температуру теплоносителя в зонах обжига и подогрева понижают на 35-45 град. При меньшем понижении уровня температур в слое образуются спеки. При большем понижении уровня температур теплоносителя из-за недопека нижней части слоя понижается прочность обожженных окатышей на истирание.

Пример. На обжиговую конвейерную машину загружают сначала донную постель высотой 170 мм, затем сырые хромитовые окатыши высотой 230 мм и последовательно подвергают сушке, подогреву, обжигу и охлаждению. Сушку сырых окатышей производят традиционными способами. В зонах подогрева и обжига начальную температуру теплоносителя на входе в слой устанавливают равной 1100 и 1350^oC соответственно. Скорость фильтрации теплоносителя через слой в зоне подогрева устанавливают по соотношению

где K₁ 0,65 и K₂ 0,17 коэффициенты пропорциональности, м/с.

В нашем случае:

При включении в шихту сырых окатышей твердого топлива в количестве по углероду 1,0% температуру теплоносителя в зонах обжига и подогрева снижают на величину 40^oC на каждые 0,5% наличия углерода в шихте, т.е. на 80^oC. Тогда скорость фильтрации теплоносителя подсчитывают по соотношению

Скорость фильтрации теплоносителя в зоне обжига устанавливают в соответствии с газопроницаемостью слоя равной 0,60 м/с. После обжига окатыши охлаждают.

Использование: окускование рудных концентратов при подготовке сырья к плавке, в частности хромитовых и железорудных. Сущность: для термообработки слой сырых окатышей укладывают на донную постель высотой 100-250 мм, затем подвергают последовательно сушке, подогреву и обжигу с подачей в слой окатышей теплоносителя с заданной для каждой зоны температурой и устанавливаемой по ее величине скоростью фильтрации, причем в зоне подогрева скорость фильтрации теплоносителя устанавливают пропорционально соотношению его температур в зонах обжига и подогрева и дополнительно корректируют по величине высоты донной постели, используя при этом соотношение , где W - скорость фильтрации теплоносителя, м/с; T_o и T_n, ^oC - начальная температура теплоносителя в зонах обжига и подогрева соответственно; H - высота донной постели, м; K₁= 0,60-0,7 и K₂ = 0,16-0,18. При включении в исходную шихту окатышей твердого топлива на каждые 0,5% наличия в шихте углерода температуры теплоносителя в зонах обжига и подогрева понижают на 35-40 град. 2 з.п. ф-лы.

Способ термообработки окатышей из рудных концентратов на обжиговых конвейерных машинах, включающий укладку донной постели и сырых окатышей, сушку, подогрев и обжиг с подачей в слой окатышей теплоносителя с заданной для каждой зоны температурой, установление взаимосвязи по ее величине скорости фильтрации от параметров укладки отличающийся тем, что скорость фильтрации теплоносителя через слой в зоне подогрева устанавливают пропорционально соотношению его температур в зонах обжига и подогрева и дополнительно корректируют по величине донной постели по следующей зависимости

где T_о и T_п начальная температура теплоносителя в зонах обжига и подогрева соответственно, ^o;
H высота слоя донной постели, изменяемая в пределах 0,1 0,25 м;
K₁ 0,6 0,7 и K₂ 0,16 0,18 коэффициенты пропорциональности.