СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ Российский патент 1998 года по МПК C22B1/20 

Изобретение относится к области окускования методом агломерации и может быть использовано при производстве железорудного агломерата для доменного передела.

Известен способ производства агломерата, в котором отходящие газы с высокой температурой из хвостовых вакуумкамер после очистки направляют в зону спекания. В ту же зону и на зажигание подают нагретый воздух, применяемый для охлаждения агломерата (пат. Японии, заявка N 53-76103, кл. 10 A 411, заявл. 17.12.86, N 51-152272, публ. 06.07.78).

Недостатком способа является низкая эффективность использования возможностей рециркуляции вследствие пониженного содержания монооксида углерода в газах хвостовых вакуумкамер, низкого влагосодержания рециркулянта и невысокая степень удаления пыли.

Известен также способ получения агломерата, в котором отходящие газы из хвостовой группы вакуумкамер подают в зонт под агломашиной, в который одновременно поступает дополнительное регулирующее количество атмосферного воздуха, а также дросселируемая часть отходящих газов из головной группы вакуумкамер. При этом концентрацию кислорода в рециркулянте регулируют так, чтобы его содержание было меньше, чем в атмосферном воздухе (пат. Японии, заявка N 55-38412, кл. 10 A 411 (C 22 B 1/20), заявл. 25.02.77, N 52-20715, публ. 03.10.80).

Недостатком способа является низкая эффективность использования рециркуляции из-за разбавления рециркулянта атмосферным воздухом, снижающим его влагосодержание и температуру.

Наиболее близким по технической сущности решением, принятым за прототип, является способ изготовления агломерата, по которому часть отходящих газов с агломашины после системы газоочистки и нагнетателя отводят, смешивают с атмосферным воздухом и вновь подают на агломашину через специальный колпак (Г. Й.Верц, Ю.Отто, Я.Ренгерсем "Улучшение экологии при агломерации железных руд путем возврата отводящих газов в процесс" Сб. Металлургический завод и технология. с.88-92, 1996г.).

Недостатками способа являются низкая эффективность использования рециркуляции из-за разбавления рециркулянта атмосферным воздухом, снижающим его влагосодержание и температуру, а также неполное использование возможности обеспыливания отходящих газов.

Целью изобретения является сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу, улучшение качества агломерата и снижение тепловых затрат на его производство.

Поставленная целью достигается тем, что в известном способе, на аглоленте формируют зону частичного охлаждения аглоспека, рециркулирующийся газ получают путем смешивания газов зоны спекания и зоны частичного охлаждения, а полученный рециркулянт распределяют по зоне спекания и по зоне охлаждения, при этом процесс охлаждения ведут таким образом, чтобы максимальная температура спека, сходящего с аглоленты составляла 0,6-0,7 температуры начала его плавления.

Формирование на агломашине зоны частичного охлаждения аглоспека и подача на нее рециркулянта позволяет сократить выбросы вредных веществ в атмосферу за счет увеличения объема использования рециркулянта (поскольку скорость фильтрации воздуха через слой агломерата в зоне охлаждения в 1,5-2 раза выше, чем в зоне спекания), а также за счет увеличения полноты использования в качестве активного поглотителя тонкодисперсной пыли высокотемпературной части аглоспека.

Получение рециркулянта путем смешивания газов из зоны спекания и зоны охлаждения позволяет сократить выбросы вредных веществ в атмосферу и снизить затраты тепла на производство агломерата за счет повышения температуры и влагосодержания рециркулянта, обеспечивающих увеличение эффективности дожигания моноксида углерода и повышение максимальной температуры в спекаемом слое.

Под температурой начала плавления спека подразумевается температура, при которой в указанной многокомпонентной системе появляется жидкая фаза. Температуру начала плавления (T_н) с достаточной точностью можно определить по формуле: T_н = 1087,85 + 2,774 Fe₂O₃ - 0,507 FeO - 6,931 CaO - 1,095 SiO₂ + 3,943 Al₂O₃ + 8,974 MgO, где Fe₂O₃, FeO, CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO - концентрация оксидов, мас.%, пересчитанная на шестикомпонентную систему (Каплун Л. И. Температура и энтальпия плавления шихтовых железорудных материалов. Изв. АН СССР "Металлы", 1989, N 4, с.5-10).

Ведение процесса спекания и охлаждения таким образом, чтобы максимальная температура аглоспека, сходящего с аглоленты, составляла 0,6-0,7 температуры начала его плавления, позволяет снизить тепловые затраты, уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу за счет достижения монооксида углерода в высокотемпературном нижнем слое, улучшить качество агломерата (уменьшить содержание мелочи и увеличить его прочность) за счет поглощения дисперсных частиц пыли, расплавленной нижней частью спека, которые являются дополнительными центрами кристаллизации.

Выбор максимальной температуры аглоспека, сходящего с аглоленты 0,6-0,7 температуры начала плавления связан с тем, что при температуре выше указанной сохраняется вязко-пластичное состояние спека, позволяющее снижать содержание пыли в газе за счет активного поглощения тонких пылевидных фракций рециркулянта, чего не происходит при более низких температурах (ниже 0,6-0,7 температуры начала плавления). Без организации зоны охлаждения максимальная температура спека, сходящего с аглоленты, как правило, выше 0,6-0,7 температуры начала плавления, что снижает фильтрационные возможности слоя.

Таким образом, заявленная совокупность признаков позволяет обеспечить сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу, улучшить качество агломерата и снизить тепловые затраты на его производство.

Способ осуществляется следующим образом.

Основными компонентами шихты аглопроизводства ОАО "Северсталь" в период испытаний (и в настоящее время) являлись магнезитовые концентраты Оленегорского и Ковдорского ГОКов. Химический состав производимого в период испытаний агломерата (%): Fe = 57,6; Fe₂O₃ = 68,6; FeO =12,3; CaO = 8,94; SiO₂ = 4,54; Al₂O₃ = 1,05; MgO = 3,07.

Агломерационную шихту, составленную (по расходу топлива) с учетом использования рециркулянта, загружают на агломашину, зажигают и спекают. Образующийся аглоспек охлаждают на аглоленте до достижения максимальной температуры не более 0,6-0,7 температуры начала плавления.

Температуру начала плавления спека определяли с помощью формулы Л.И.Каплуна (см. п. 1) по химическому составу агломерата. Для агломерата опытного периода T_н составила 1240^oC.

Поддержание максимальной температуры спека на сходе с аглоленты на уровне (0,6 - 0,7) T_н - 740-870^oC осуществляли с помощью заранее установленной зависимости между максимальной температурой спека и температурой отходящих газов в последней вакуум-камере агломашины.

Часть отходящего агломерационного газа после очистки отбирают из общего потока и направляют на поверхность аглоспека в зону спекания и сформированную зону охлаждения. При этом газ зоны охлаждения добавляется к отходящему газу зоны спекания, повышая температуру и содержание кислорода в общем объеме рециркулянта. Отходящие газы агломашины после отбора рециркулянта направляют в дымовую трубу.

Сравнительные испытания выполнены на промышленной агломашине ОАО "Северсталь".

Результаты испытания по предлагаемому способу и по прототипу приведены в таблице.

Приведенные в таблице результаты показывают, что снижение максимальной температуры спека в зоне охлаждения ниже установленной в заявленном способе величины, приводит к уменьшению эффекта рециркуляции газа из-за исчезновения зоны вязкопластичного состояния спека, обладающей повышенной поглотительной способностью по отношению к тонким фракциям пыли.

Полученные результаты сравнительных испытаний показывают, что предлагаемый способ агломерации с рециркуляцией отходящих газов позволяет:
- уменьшить валовые выбросы монооксида углерода на 109%;
- уменьшить валовые выбросы пыли на 11,6%;
- снизить расход твердого топлива (тепловые затраты) на спекание на 3,2%,
- улучшить качество агломерата за счет снижения содержания мелочи (0,5 мм) в нем на 2,9% (абс.);
- увеличить производительность агломашины на 0,8%.

Таким образом, заявляемый способ позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели аглопроцесса и сократить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Использование: относится к области окускования методом агломерации и может быть использован при производстве железорудного агломерата для доменных печей. Сущность: способ агломерации с рециркуляцией отходящих газов включает отбор части отходящих газов, смешивание их с воздухом, подачу смеси газов на агломашину через специальный колпак, спекание при просасывании через слой газовой смеси. На аглоленте формуют зону частичного охлаждения аглоспека, а рециркулирующий газ получают путем смешивания газов зоны спекания и зоны частичного охлаждения. Полученный рециркулянт распределяют по зоне спекания и по зоне охлаждения, при этом процесс охлаждения ведут таким образом, чтобы максимальная температура спека, сходящего с ленты, составляла 0,6 - 0,7 температуры начала его плавления. Предложенный способ позволяет сократить вредные выбросы в атмосферу, улучшает качество агломерата и снижает тепловые затраты на его производство. 1 табл.

Способ агломерации с рециркуляцией отходящих газов, включающий отбор части отходящих газов, смешивание их с воздухом, подачу смеси газов на агломашину через специальный колпак, спекание при просачивании через слой газовой смеси, отличающийся тем, что на аглоленте формируют зону частичного охлаждения аглоспека, рециркулирующий газ получают путем смешивания газов зоны спекания и зоны частичного охлаждения, а полученный рециркулянт распределяют по зоне спекания и по зоне охлаждения, при этом процесс охлаждения ведут таким образом, чтобы максимальная температура спека, сходящего с аглоленты, составляла 0,6 - 0,7 температуры начала его плавления.