СПОСОБЫ И УСТАНОВКИ БОГОМОЛОВА ДЛЯ АГЛОМЕРАЦИИ ШИХТЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК C22B1/18 F27B21/04 

Область техники

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано как в цветной, так и в черной металлургии.

Предшествующий уровень техники

Агломерация является одним из наиболее распространенных термических методов укрупнения материалов. На практике агломерация осуществляется при нисходящем или восходящем потоке газообразного реагента через воспламененный слой топливосодержащего материала, лежащего на газопроницаемом поддерживающем устройстве. При выполнении процесса в периодическом режиме зажигание топлива шихты внешним источником тепла осуществляется после каждой укладки шихты в агломерационную чашу. В непрерывном агломерационном процессе топливо шихты постоянно зажигается внешним источником тепла после укладки шихты на движущиеся палеты конвейерной агломерационной машины. Таким образом, в известных способах агломерации непременным условием их осуществления является периодическое или непрерывное применение внешнего источника тепла.

Известен способ спекающего обжига руд и концентратов (см. а.св. SU 1399363 А1, кл. С22В 1/14, БИ №20, 1988), включающий воспламенение спекаемых материалов зажигательным горном и последующее спекание слоя движущегося материала с пропусканием через него воздуха и без пропускания, отличающийся тем, что с целью повышения производительности процесса движение материала без пропускания воздуха осуществляют в течение 0,25-0,7 мин непосредственно после воспламенения слоя. Реализация способа на конвейерных агломерационных машинах требует применения сложного по конструкции специально разработанного устройства (а.св. SU 1691413 А1, кл. С22В 1/20, БИ №42, 1991).

Кратковременная выдержка спекаемого слоя материала без пропускания через него воздуха позволяет увеличить производительность агломерационного процесса в 1,5 раза за счет совершенствования теплообменных процессов в спекаемом слое. Недостатками этого способа являются относительно низкие показатели качества агломерата и недостаточно высокая интенсивность процесса.

Известен способ подготовки металлургических шихт к плавке (см. а.св. SU 1225868 А, кл. С22В 1/02, БИ №15, 1986), который включает сушку, нагрев, обжиг в слое с подачей в средний горизонт слоя холодной газовоздушной смеси, обеспечивающей тепловыделение 51000-94500 кДж, после чего слой охлаждают просасываемым воздухом, причем до подачи газовоздушной смеси в слой вводят воду в количестве 9-17 л/т. Реализация способа на конвейерных агломерационных машинах требует применения сложного по конструкции специально разработанного устройства (а.св. SU 1109571 А, кл. F22B 21/00, БИ №31, 1984).

Дозировка воды и газовоздушной смеси в процессе спекания позволяет интенсифицировать агломерационный процесс за счет улучшения теплообменных процессов и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое. В результате увеличивается в 1,4 раза производительность агломерационного процесса, а также улучшается качество агломерата. Недостатком этого способа является относительно низкая интенсивность агломерационного процесса.

Известно (см. Е.Ф.Вегман. «Окускование руд и концентратов», 1984, с.37), что спекание шихты, подогретой до температуры выше точки росы, увеличивает производительность агломерационного процесса в 1,7 раза.

Подогрев шихты до 60-70°С предотвращает образование в слое спекаемого материала зоны переувлажнения, что улучшает газодинамические характеристики спекаемого слоя и позволяет увеличить производительность агломерационного процесса. Недостатком этого способа является относительно низкая интенсивность агломерационного процесса.

Из всех известных способов интенсификации агломерационного процесса наиболее перспективной представляется технология спекания под давлением, которая позволяет на порядок увеличить производительность существующих технологий (см. Вегман Е.Ф. и др. «Интенсификация агломерационного процесса», М., «Металлургия», 1995, с.65).

Известен способ агломерации руд и концентратов под давлением, характеризующийся тем, что для увеличения скорости спекания шихты давление отходящих газов под колосниковой решеткой регулируют в пределах 0,75-5,0 ата (см. а.св. СССР 190381, С22В 1/16, БИ №2, 1966). В описании этого изобретения приводятся сведения и о способе агломерации, согласно которому дутье подается снизу под давлением 3-4 атм, а над слоем создается давление воздуха меньше исходного на величину его перепада в зависимости от высоты слоя.

Агломерация с применением сжатого воздуха позволяет интенсифицировать агломерационный процесс за счет улучшения контакта частиц шихты с воздухом и увеличения весового количества воздуха, пропускаемого через слой в единицу времени. В результате более чем в 8 раз увеличивается скорость спекания, снижается расход твердого топлива и повышается прочность агломерата. Недостатком этого способа является периодичность его осуществления.

Из известных способов агломерации шихты под давлением оптимальным считают вариант, в котором поддерживают перепад давления воздуха в слое при повышении его абсолютного давления над и под слоем (см. кн. Вегман Е.Ф. «Теория и технология агломерации», М., Металлургия, 1974, с.56).

Общими недостатками всех перечисленных и известных автору способов агломерации являются низкие технические и ресурсосберегающие показатели, а также высокие выбросы тепла и вредных веществ в атмосферу.

Известна конструкция конвейерной машины для агломерации под давлением (см. а.св. СССР 735894, F27B 21/06, БИ №19, 1980), которая состоит из питателя шихты, колосниковой решетки, зажигательного горна, вакуумных камер, эксгаустера, напорного колпака с шиберами на торцах и щеточным уплотнением, размещенным по нижней кромке на внешних шиберах по всей ширине палеты.

Конвейерные машины для агломерации под давлением отличаются от машин этого типа, работающих с прососом воздуха, более высокой производительностью и позволяют получать более качественный агломерат. Общим недостатком машин конвейерного типа является низкая герметичность уплотнений между неподвижным напорным колпаком, движущейся колосниковой решеткой и стационарно установленными вакуумными камерами. По этой причине агломерационные машины конвейерного типа с огромной длиной подвижных уплотнений бесперспективны для реализации агломерационного процесса в режиме спекания под давлением.

Известна чашевая агломерационная машина барабанного типа (см. Вегман Е.Ф. и др. «Интенсификация агломерационного процесса», М., «Металлургия», 1995, с.72). В конструкцию этой машины входят шлюзовые клапаны шихты и агломерата, колосниковые решетки, подвижные питатель с шихтой и зажигательный горн, герметичный кожух с подводом сжатого воздуха, а также камеры отвода газов и газоотводы.

Эти машины, по сравнению с конвейерными машинами, характеризуются более высокой герметичностью за счет меньшей длины уплотнений между подвижными и неподвижными элементами их конструкций. Недостатком чашевых агломерационных машин барабанного типа является высокая конструкционная сложность и низкая эксплуатационная надежность, а также трудность загрузки постели и шихты на криволинейную поверхность колосников.

В настоящее время создаются новые конструкции карусельных машин для спекания под давлением. Однако практические успехи отрасли в этом направлении пока минимальны (см. Вегман Е.Ф. и др. «Интенсификация агломерационного процесса», М., «Металлургия», 1995, с.75).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ агломерации Богомолова, Рязанова (прототип, см. пат. РФ 2010873, С22В 1/16, БИ №7, 1994). Этот способ включает укладку слоя шихты в две агломерационные чаши, укладку слоя инертного материала на поверхность шихты, зажигание топлива шихты в первой чаше теплом нагретого инертного материала и спекание при пропускании воздуха через слой, причем во второй чаше осуществляют зажигание поверхности шихты соединением ее с поверхностью материала первой чаши с температурой 70-100°С, выдерживают их в соединенном состоянии до снижения температуры в первой чаше не более 400°С, после чего первую чашу отсоединяют от второй и направляют на разгрузку агломерата, а материал во второй чаше продолжают спекать до снижения температуры не более 400°С.

Этот способ позволяет повысить в 1,6 раза производительность агломерационного процесса, в 2 раза снизить расход топлива на зажигание шихты, уменьшить в 1,8 раза объем отходящих газов, в 2,7 раза среднюю температуру и в 1,4 раза их запыленность. Однако этот способ можно осуществлять лишь в периодическом режиме при просасывании воздуха через спекаемый слой. Это обуславливает относительно низкую производительность процесса и приводит к невысоким технико-экономическим, ресурсосберегающим и экологическим показателям.

Известна установка для агломерации шихты (прототип, см. а.св. SU №1749669 А1, кл. F27B 21/06, БИ №27, 1992), которая содержит зажигательный горн, эксгаустер и вакуумную камеру, а также, как минимум, две одинаковые агломерационные чаши, которые выполнены с возможностью герметичного соединения предыдущей чаши с последующей и вакуумной камерой.

Эта установка позволяет непрерывно осуществлять агломерационный процесс, а также увеличить производительность, экономить топливо-энергетические ресурсы и улучшить экологические показатели. Недостатком установки является ее неприспособленность к работе в режиме агломерации под давлением.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения - разработать способы и установки для агломерации шихты под давлением, позволяющие интенсифицировать агломерационный процесс и повысить его технические, ресурсосберегающие и экологические показатели, а также экономическую эффективность агломерационного производства при улучшении условий труда обслуживающего персонала.

Поставленная цель достигается следующим образом.

В способе агломерации шихты под давлением с пропусканием воздуха через спекаемый слой сверху, включающем укладку слоя шихты в одинаковые агломерационные чаши, зажигание топлива шихты в первой чаше и спекание при пропускании воздуха через слой, причем топливо шихты во второй чаше зажигают соединением поверхности слоя второй чаши с основанием слоя первой чаши с температурой до 100°С, выдерживают слои в соединенном состоянии, после чего первую чашу отсоединяют от второй и направляют на разгрузку агломерата, а слой во второй чаше продолжают спекать, согласно изобретению, шихту укладывают не менее чем в две чаши, а агломерацию ведут одновременно в двух чашах, причем зажигание топлива шихты в первой чаше выполняют теплом зажигательного горна, спекание ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя первой чаши, а дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут при пропускании воздуха под давлением 75-500 кПа через поверхность спеченной части слоя, при этом топливо шихты в последующей чаше зажигают соединением поверхности слоя последующей чаши с основанием слоя предыдущей чаши с температурой выше точки росы, выдерживают слои в соединенном состоянии не менее чем до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя последующей чаши, причем, до зажигания топлива шихты соединением слоев, материал выдерживают без пропускания воздуха в предыдущей чаше, а после зажигания топлива шихты - в последующей чаше;

- причем, согласно изобретению, шихту укладывают подогретой до температуры выше точки росы;

- при этом, согласно изобретению, до укладки шихты укладывают слой инертного материала;

- вместе с тем, согласно изобретению, дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут, поддерживая давление отходящих газов или их смеси с воздухом под основанием слоя меньше, чем давление воздуха над слоем;

- помимо этого, согласно изобретению, в процессе спекания дозируют воду и газовоздушную смесь в спекаемый слой материала каждой чаши;

- кроме того, согласно изобретению, газовоздушную смесь дозируют в количестве, обеспечивающем нагрев воды до температуры кипения, ее испарения и нагрев пара до температуры процесса агломерации, а количество дозируемой воды определяют экспериментально;

- помимо прочего, согласно изобретению, количество дозировок воды и газовоздушной смеси увеличивают по мере повышения высоты спекаемого слоя;

- кроме прочего, согласно изобретению, материал выдерживают без пропускания воздуха в интервале 0,25-0,7 мин.

В способе агломерации шихты под давлением с пропусканием воздуха через спекаемый слой снизу, включающем укладку слоя шихты в одинаковые агломерационные чаши, укладку слоя нагретого инертного материала, зажигание топлива шихты в первой чаше теплом нагретого инертного материала и спекание при пропускании воздуха через слой, причем во второй чаше осуществляют зажигание топлива шихты соединением слоя второй чаши со слоем материала первой чаши с температурой до 100°С, выдерживают слои в соединенном состоянии, после чего первую чашу отсоединяют от второй и направляют на разгрузку агломерата, а слой во второй чаше продолжают спекать, согласно изобретению, шихту укладывают не менее чем в две чаши, а агломерацию ведут одновременно в двух чашах, причем в первую чашу укладывают слой нагретого инертного материала, на который укладывают шихту, над поверхностью слоя устанавливают газопроницаемую перегородку для предотвращения выноса шихты из чаши воздушным потоком, после чего зажигание топлива шихты и спекание в первой чаше ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от основания вглубь слоя первой чаши, а дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут при пропускании воздуха под давлением 75-500 кПа через основание спеченной части слоя, при этом топливо шихты в последующей чаше зажигают соединением основания слоя последующей чаши с поверхностью слоя предыдущей чаши с температурой выше точки росы после установки газопроницаемой перегородки над поверхностью слоя в последующей чаше, выдерживают слои в соединенном состоянии не менее чем до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от основания вглубь слоя последующей чаши, причем, до зажигания топлива шихты соединением слоев, материал выдерживают без пропускания воздуха в предыдущей чаше, а после зажигания топлива шихты - в последующей чаше;

- причем, согласно изобретению, шихту укладывают подогретой до температуры выше точки росы;

- при этом, согласно изобретению, до установки перегородки на поверхность шихты дополнительно укладывают слой холодного инертного материала;

- вместе с тем, согласно изобретению, дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут, поддерживая давление отходящих газов или их смеси с воздухом над поверхностью слоя меньше, чем давление воздуха под слоем;

- помимо этого, согласно изобретению, в процессе спекания дозируют воду в виде пара и газовоздушную смесь в спекаемый слой материала каждой чаши;

- кроме того, согласно изобретению, газовоздушную смесь дозируют в количестве, обеспечивающем нагрев пара до температуры процесса агломерации, а количество дозируемого пара определяют экспериментально;

- помимо прочего, согласно изобретению, количество дозировок пара и газовоздушной смеси увеличивают по мере повышения высоты спекаемого слоя;

- кроме прочего, согласно изобретению, материал выдерживают без пропускания воздуха в интервале 0,25-0,7 мин.

В установке для агломерации шихты под давлением с пропусканием воздуха через спекаемый слой сверху, содержащей зажигательный горн, эксгаустер и вакуумную камеру, а также, по меньшей мере, две одинаковые агломерационные чаши, которые выполнены с возможностью соосного герметичного соединения предыдущей чаши с последующей и вакуумной камерой, согласно изобретению, зажигательный горн выполнен с возможностью соосного герметичного соединения с агломерационной чашей сверху и дополнительной функцией пропускания через чаши воздуха под давлением в интервале 75-500 кПа, при этом зажигательный горн снабжен подводом воздуха под давлением до 500 кПа и газоотводом, а чаши выполнены с возможностью работы под давлением;

- причем, согласно изобретению, агломерационные чаши и вакуумная или вакуумно-напорная камера снабжены фланцами с прокладками из упругого термостойкого материала, а зажигательно-дутьевой горн снабжен фланцем;

- при этом, согласно изобретению, содержатся дополнительные устройства для укладки в чаши инертного материала и шихты;

- вместе с тем, согласно изобретению, устройство для укладки шихты выполнено с возможностью укладки слоя инертного материала до укладки шихты;

- помимо этого, согласно изобретению, вакуумная камера выполнена с дополнительной возможностью работы под давлением до 500 кПа и снабжена дросселем и/или подводом сжатого воздуха;

- кроме того, согласно изобретению, зажигательно-дутьевой горн снабжен водоподводом и газоподводом с распределителями;

- помимо прочего, согласно изобретению, эксгаустер установлен с возможностью соединения с газоотводом вакуумной или вакуумно-напорной камеры и зажигательно-дутьевого горна.

В установке для агломерации шихты под давлением с пропусканием воздуха через спекаемый слой снизу, содержащей эксгаустер и вакуумную камеру, а также, по меньшей мере, две одинаковые агломерационные чаши, которые выполнены с возможностью соосного герметичного соединения предыдущей чаши с последующей и вакуумной камерой, согласно изобретению, дополнительно содержатся газопроницаемая перегородка и газоотводный колпак, при этом перегородка выполнена с возможностью герметичного соединения с чашей сверху, колпак герметично прикреплен к перегородке сверху, вакуумная камера выполнена с дополнительной функций дутьевой камеры для пропускания воздуха через чаши под давлением в интервале 75-500 кПа и снабжена подводом воздуха под давлением до 500 кПа, а чаши и перегородка выполнены с возможностью работы под давлением;

- причем, согласно изобретению, агломерационные чаши и вакуумно-дутьевая камера снабжены фланцами и прокладками из упругого термостойкого материала, а газоотводный или газоотводно-напорный колпак снабжен фланцем;

- при этом, согласно изобретению, дополнительно содержатся устройства для укладки в чаши нагретого и холодного инертного материала и шихты;

- вместе с тем, согласно изобретению, устройство для укладки шихты выполнено с возможностью укладки слоя холодного инертного материала на поверхность шихты;

- помимо этого, согласно изобретению, в качестве газопроницаемой перегородки используют, например, плиту с отверстиями или колосниковую решетку;

- кроме того, согласно изобретению, газоотводный колпак выполнен с дополнительной возможностью работы под давлением до 500 кПа и снабжен дросселем и/или подводом сжатого воздуха;

- помимо того, согласно изобретению, вакуумно-дутьевая камера дополнительно снабжена пароподводом и газоподводом с распределителями;

- помимо прочего, согласно изобретению, эксгаустер установлен с возможностью соединения с газоотводом колпака или напорного колпака и вакуумно-дутьевой камеры.

Предлагаемые технические решения позволяют интенсифицировать агломерационный процесс и достичь увеличения производительности, улучшения качества агломерата, снижения расхода топлива на зажигание и спекание шихты, снижения пылеуноса, а следовательно, потерь ценных компонентов шихты с пылью, уменьшения загрязнения окружающей среды вредными твердыми и газообразными выбросами, снижения выбросов тепла в окружающую среду с отходящими газами, увеличения степени использования отходящих газов на производство дополнительной продукции, а также повышения вовлечения в переработку отходов и полупродуктов металлургического производства. При этом предлагаемые способы можно осуществлять по непрерывной технологии, что позволяет существенно сократить капитальные затраты на строительство цехов и оборудование, поскольку пропорционально увеличению производительности уменьшится площадь колосниковой решетки, а следовательно, габариты установок для осуществления способов. Снижение запыленности отходящих газов также уменьшит капитальные затраты на оборудование для очистки газов.

Таким образом, предлагаемые технические решения повышают технические, ресурсосберегающие, экологические и экономические показатели агломерационного производства при улучшении условий труда обслуживающего персонала.

Сопоставимый анализ предлагаемых технических решений с прототипом показывает, что заявляемые способы отличаются от известного тем, что позволяют выполнять агломерационный процесс под давлением. Кроме того, предлагаемые способы позволяют вести процесс под давлением в любом из трех известных вариантов, с пропусканием сжатого воздуха через спекаемый слой сверху или снизу. При этом агломерационный процесс можно интенсифицировать не только воздействием сжатого воздуха, но и за счет улучшения газодинамических характеристик спекаемого слоя, а также улучшения теплообменных процессов и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое. Причем предлагаемые способы можно осуществлять по непрерывной технологии.

Сопоставимый анализ предлагаемых технических решений с прототипом показывает, что заявляемые агломерационные установки отличаются от известной установки своим конструктивным выполнением, а именно приспособленностью к работе в режиме агломерации под давлением с обеспечением возможности улучшения теплообменных процессов и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое шихты. Это обусловлено приданием известным элементам конструкции установок новых, ранее не свойственных им функций, наличием новых, дополнительных элементов конструкции, а также новым взаимодействием известных и дополнительных элементов конструкции между собой. При этом предлагаемые установки обеспечивают возможность непрерывного выполнения агломерационного процесса под давлением в любом из трех известных вариантов, с пропусканием воздуха через спекаемый слой сверху или снизу.

Таким образом, заявляемые технические решения соответствуют критерию изобретения «Новизна».

Сравнительный анализ предлагаемых способов и установок для агломерации шихты под давлением не только с прототипами, но и с другими техническими решениями не позволяет выявить совокупность существенных признаков, присущих заявляемым решениям. Однако при этом, помимо интенсификации агломерационного процесса, улучшаются технические, ресурсосберегающие, экологические и экономические показатели агломерационного производства, а также условия труда обслуживающего персонала.

Отсюда следует, что предлагаемая совокупность существенных отличий обеспечивает получение вышеуказанного технического результата, что, по мнению автора, соответствует критерию изобретения «Изобретательский уровень».

Анализ представляемых изобретений на соответствие требованиям их единства показал, что между ними существует техническая взаимосвязь:

- соответствующими техническими признаками для способов являются следующие: шихту укладывают не менее чем в две чаши, а агломерацию ведут одновременно в двух чашах; спекание шихты в первой чаше ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата вглубь слоя первой чаши; спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут при пропускании воздуха через слой под давлением; топливо шихты в последующей чаше зажигают соединением слоя шихты последующей чаши со слоем материала предыдущей чаши с температурой выше точки росы; выдерживают слои в соединенном состоянии не менее чем до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя последующей чаши; до зажигания топлива шихты соединением слоев, материал выдерживают без пропускания воздуха в предыдущей чаше, а после зажигания топлива шихты - в последующей чаше;

- соответствующими техническими признаками для устройств являются следующие: установки содержат, по меньшей мере, две одинаковые агломерационные чаши, которые выполнены с возможностью соосного герметичного соединения предыдущей чаши с последующей и вакуумной камерой, а для агломерации одновременно используются две чаши; возможность герметичного соединения других элементов конструкции установок (зажигательного горна и газоотводного колпака с газопроницаемой перегородкой) с агломерационной чашей сверху; придание известным элементам конструкции установок (зажигательному горну и вакуумной камере) дополнительной дутьевой и дозирующей функции для пропускания через чаши воздуха под давлением и возможности применения дополнительных воздействий в течение процесса; оснащение установок дополнительными подводами и отводами реагентов.

Взаимосвязь установок и способов состоит в том, что разработанные установки обеспечивают непрерывное осуществление предлагаемых способов агломерации шихты под давлением. Конструкция установок позволяет также осуществлять дополнительные кратковременные воздействия, такие как выдержка спекаемого слоя без пропускания воздуха, дозировка воды и газовоздушной смеси, улучшающие показатели агломерационного процесса.

Отсюда следует, что заявляемые технические решения соответствует критерию «Единство изобретения».

Спекание под давлением способствует интенсификации агломерационного процесса за счет улучшения контакта компонентов шихты с воздухом и увеличения весового количества воздуха, пропускаемого через спекаемый слой в единицу времени. Кроме того, дозировка воды и газа, а также выдержка спекаемого слоя без пропускания воздуха способствует улучшению теплообменных процессов и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое шихты. В итоге достигается улучшение всех основных показателей агломерационного процесса.

Для лаконичности изложения и удобства восприятия текста предлагаемые способы агломерации и соответствующие установки для их реализации в дальнейшем условно обозначены:

- способ (I) и установка (I) для агломерации шихты с пропусканием воздуха через спекаемый слой сверху;

- способ (II) и установка (II) для агломерации шихты с пропусканием воздуха через спекаемый слой снизу.

Предложенные технические решения поясняются описанием и чертежами:

на фиг.1 схематично изображен общий вид установки (I), реализующей предлагаемый способ (I);

на фиг.2-13 - схемы работы основных элементов установки на фиг.1;

на фиг.14 схематично изображен общий вид установки (II), реализующей предлагаемый способ (II);

на фиг.15-26 - схемы работы основных элементов установки на фиг.14.

Способ (I) реализуется на установке (I) (фиг.1-13), которая состоит из двух одинаковых агломерационных чаш (1, 2), снабженных манипуляторами (не показаны), которые предназначены для горизонтального и вертикального перемещения чаш, а также их поворота на 180°. В состав установки также входят стационарно установленная вакуумная (или вакуумно-напорная) камера 3 и эксгаустер (не показан). Чаши 1 и 2 содержат верхние фланцы 4 и нижние фланцы 5, а камера 3 снабжена верхним фланцем 6. На верхних поверхностях фланцев 4 и 6 закреплена прокладка 7, выполненная из упругого термостойкого материала. В состав установки входит зажигательно-дутьевой горн 8, снабженный нижним фланцем 9. Горн 8 снабжен манипулятором (не показан), который обеспечивает перемещение горна 8 вверх и вниз по вертикали. Прокладки 7 предназначены для обеспечения герметичности соединения чаш 1 и 2 между собой, камерой 3 и горном 8. Горн 8 содержит отвод вредных промежуточных газов 10. В полость горна 8 заведены водоподвод 11, подвод теплотворного вещества 12, газоподвод 13 и подвод воздуха 14. Камера 3 имеет газоотвод 15, в котором установлен дроссель 16, предназначенный для регулирования давления отходящих газов (или смеси отходящих газов с воздухом) в камере 3 (то есть под колосниковой решеткой герметично соединенной с ней в данный момент решетки агломерационной чаши). Эксгаустер установлен с возможностью соединения с газоотводом 15 вакуумной (или вакуумно-напорной) камеры 3 и газоотводом 10 зажигательно-дутьевого горна 8. В полость камеры 3 заведен подвод воздуха 17. Подводы 14 и 17 выполнены с возможностью подачи воздуха под давлением до 500 кПа. Устройство 18 предназначено для укладки в чаши 1 и 2 слоя инертного материала и укладки слоя шихты на поверхность инертного материала. Чаши 1 и 2 и горн 8 выполнены с возможностью работы под давлением в пределах 75-500 кПа, а камера 3, в зависимости от реализуемого режима спекания под давлением, выполняется либо как вакуумная, либо как вакуумно-напорная с возможностью работы под давлением до 500 кПа. Предлагаемая установка условно разделена на погрузочно-разгрузочную и агломерационную зоны. Погрузочно-разгрузочная зона размещена под устройством 18, а агломерационная - в пространстве между горном 8 и камерой 3.

Предлагаемая установка (I) может работать в трех вариантах агломерации шихты под давлением. В первом варианте процесс агломерации осуществляют за счет подачи воздуха под давлением подводом 14 в горн 8 (т.е. над поверхностью спекаемого слоя шихты). Второй вариант спекания под давлением осуществляют при одновременном повышении давления воздуха в горне 8 через подвод 14 и в камере 3 дросселем 16. В отличие от второго, в третьем варианте агломерации в полость камеры 3 дополнительно подают сжатый воздух через подвод 17. В третьем варианте величину давления в камере 3 регулируют дросселем 16 и давлением воздуха в подводе 17 к камере 3. Во всех трех вариантах работы установки давление воздуха в горне 8 превосходит давление в камере 3. Вариант работы установки (I) должен соответствовать выбранному варианту реализации способа (I).

Способ (II) реализуется на установке (II) (фиг.14-26), которая состоит из двух одинаковых агломерационных чаш (1, 2), снабженных манипуляторами (не показаны), которые предназначены для горизонтального и вертикального перемещения чаш, а также их поворота на 180°. В состав установки также входят стационарно установленная вакуумная (или вакуумно-дутьевая) камера 3 и эксгаустер (не показан). Чаши 1 и 2 содержат верхние фланцы 4 и нижние фланцы 5, а камера 3 снабжена верхним фланцем 6. На верхних поверхностях фланцев 4 и 6 закреплена прокладка 7, выполненная из упругого термостойкого материала. В состав установки входит газопроницаемая перегородка 19, герметично соединенная с газоотводным (газоотводно-напорным) колпаком 20, который снабжен нижним фланцем 9. Колпак 20 снабжен манипулятором (не показан), который обеспечивает перемещение колпака вверх и вниз по вертикали. Прокладки 7 предназначены для обеспечения герметичности соединения чаш 1 и 2 между собой, камерой 3 и колпаком 20. В полость камеры 3 заведены пароподвод 11, газоподвод 13 и подвод воздуха 14. Камера 3 снабжена газоотводом 15. В полость колпака 20 заведен подвод воздуха 17. Подводы воздуха 14 и 17 выполнены с возможностью подачи воздуха под давлением до 500 кПа. Колпак 20 имеет газоотвод 21, в котором установлен дроссель 16, предназначенный для регулирования давления отходящих газов (или смеси отходящих газов с воздухом) в колпаке 20 (то есть над газопроницаемой перегородкой 19). Эксгаустер установлен с возможностью соединения с газоотводом 15 вакуумной (или вакуумно-дутьевой) камеры 3 и газоотводом 21 колпака 20. Устройство 22 предназначено для укладки в первую чашу слоя нагретого инертного материала при пуске установки в работу. Устройство 23 предназначено для укладки в чаши слоя шихты и слоя инертного материала на ее поверхность. Чаши 1 и 2, камера 3 и перегородка 19 выполнены с возможностью работы под давлением в пределах 75-500 кПа. Колпак 20, в зависимости от реализуемого варианта спекания под давлением, выполняется либо как вакуумный, либо как вакуумно-напорный с возможностью работы под давлением до 500 кПа. Предлагаемая установка условно разделена на погрузочно-разгрузочную и агломерационную зоны. Погрузочно-разгрузочная зона размещена под устройствами 22 и 23, а агломерационная - в пространстве между камерой 3 и колпаком 20.

Предлагаемая установка (II) может работать так же, как и установка (I), в трех вариантах агломерации шихты под давлением. В первом варианте процесс осуществляют за счет подачи воздуха под давлением в камеру 3 (т.е. под колосниковую решетку соединенной с ней чаши). Второй вариант спекания под давлением осуществляют при одновременном повышении давления воздуха в камере 3 с помощью подвода 14 и дросселем 16 в колпаке 20. В отличие от второго, в третьем варианте агломерации в полость колпака 20 дополнительно подают сжатый воздух через подвод 17. В третьем варианте величину давления в колпаке 20 регулируют дросселем 16 и давлением воздуха в подводе 17. Во всех трех вариантах работы установки давление воздуха в камере 3 превосходит его давление в колпаке 20. Вариант работы установки (II) должен соответствовать выбранному варианту реализации способа (II).

На фиг.2-13 и 15-26 введены следующие условные обозначения: шихта обозначена точками, инертный материал - кружочками, нагретый инертный материал - кружочками с заливкой, зона горения топлива в слое шихты - параллельной штриховкой, а спеченный агломерат - пересекающейся штриховкой. Направление движения материальных потоков обозначено стрелками, а прекращение движения - перпендикулярной линией к направлению движения материальных потоков. Дроссель 16 в рабочем состоянии обозначен треугольником с заливкой, а в нерабочем - без заливки. Потоки отходящих газов в режиме вентиляции обозначены широкими стрелками. Газообразные потоки в обычном (т.е. без давления воздуха) режиме зажигания топлива шихты теплом теплотворного вещества или нагретого инертного материала обозначены стрелками без заливки треугольников на концах, а потоки в режиме спекания с прососом или пропусканием воздуха в обычном режиме - с заливкой треугольников. При спекании под давлением газообразные потоки обозначены сдвоенными стрелками с заливкой треугольников на концах.

Способ (I) на установке (I) можно выполнять в трех вариантах агломерации шихты под давлением. В первом варианте повышают давление воздуха над спекаемым слоем, т.е. увеличивается перепад давлений в слое, что позволяет повысить расход пропускаемого через слой воздуха. Во втором варианте повышают давление воздуха над спекаемым слоем и давление отходящих газов под слоем. При этом сохраняется перепад давления в слое. Объем пропускаемого через слой воздуха постоянен, но, вследствие повышения его плотности, по сравнению с первым вариантом, увеличивается весовое количество пропускаемого воздуха. В третьем варианте повышают абсолютное давление воздуха над слоем и одновременно под слоем, а регулированием давления смеси отходящих газов с воздухом поддерживают постоянный перепад давления в слое. При этом объем пропускаемого через слой воздуха, как и во втором варианте, постоянен, однако, вследствие большей его плотности, чем во втором варианте, весовое количество пропускаемого воздуха увеличивается. При выполнении агломерационного процесса по способу (I) во всех трех вариантах давление воздуха над слоем превосходит давление под слоем.

Способ (II) на установке (II) реализуется так же, как и способ (I) на установке (I), в тех же трех вариантах. Отличие заключается в том, что в способе (II) давление воздуха под слоем превосходит давление над слоем, при этом регулировку давления отходящих газов или смеси отходящих газов с воздухом осуществляют так же, как при реализации способа (I) на установке (I).

Выбор способа (I) или (II) агломерации и варианта его реализации зависит от физико-химических свойств спекаемого слоя.

Способ (I) на установке (I) выполняют следующим образом.

В чашу 1 (фиг.3) устройством 18 укладывают слой инертного материала, на который укладывают слой подогретой шихты. Подогрев шихты выше точки росы повышает надежность зажигания топлива и предотвращает образование в слое шихты зоны переувлажнения, что улучшает газодинамические характеристики спекаемого слоя и позволяет увеличить производительность. Размещение слоя инертного материала до укладки шихты уменьшает запыленность отходящих газов и предотвращает заплавление отверстий колосниковой решетки жидкими фазами, обычно образующимися в процессе агломерации. Затем выполняют подготовку слоя к зажиганию, для чего чашу 1 герметично соединяют с камерой 3 (фиг.4). После этого зажигают топливо шихты в чаше 1 теплом теплотворного вещества (например, природного газа) при прососе воздуха в обычном режиме через поверхность слоя (фиг.5). При этом в слое образуется зона горения топлива шихты. Затем выполняют спекание шихты в чаше 1 при прососе воздуха в обычном режиме через поверхность слоя (фиг.6). При спекании зона горения перемещается сверху вниз по высоте слоя, а следом за зоной горения перемещается зона образования агломерата. В течение процесса спекания толщина слоя агломерата увеличивается. Спекание ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя в чаше 1. Наличие стойкой к газодинамическому удару корочки агломерата предотвращает в дальнейшем расстройство или полную остановку процесса за счет выброса спекаемого материала из чаши 1 при подаче сжатого воздуха на поверхность слоя. Эту стадию предлагаемого процесса условно назовем «пусковой».

Далее процесс агломерации осуществляют в режиме спекания под давлением (фиг.7, 9, 11, 13), в течение которого применяют дополнительные воздействия (фиг.10 и 12), и можно применять другие дополнительные воздействия (фиг.8). Условно назовем эту стадию процесса «основной». В качестве примера рассмотрен третий из упомянутых выше вариантов агломерации. Спекание по этому варианту максимально увеличивает весовое количество воздуха, проходящего через слой в единицу времени. В результате увеличивается вертикальная скорость перемещения зон горения и образования агломерата сверху вниз по высоте слоя. На фиг.7 изображен начальный период спекания по третьему варианту, согласно которому через поверхность корочки агломерата пропускают воздух под большим давлением, чем давление, создаваемое под основанием слоя. Процесс спекания в выбранном варианте (фиг.9) продолжают вести до достижения у колосниковой решетки чаши 1 температуры выше точки росы, но не более 100°С. Указанный интервал температуры объясняется тем, что при температуре ниже точки росы не обеспечивается стабильное воспламенение поверхности шихты в последующей чаше 2 из-за переувлажнения. Превышение температуры более 100°С повышает температуру отходящих из чаши 1 газов и не позволяет поддерживать ее в пределах точки росы (53-57°С), что приводит к потере тепла в окружающую среду и снижает интенсивность процесса в чаше 2. За время спекания по фиг.9 укладывают слой инертного материала, а затем слой шихты в чашу 2. Затем материал в чаше 1 выдерживают без пропускания через него воздуха в интервале 0,25-0,7 мин (фиг.10). Целью этой технологической операции является выравнивание температуры в зоне горения топлива шихты в слое, что улучшает качество агломерата в нижней части слоя чаши 1 и обеспечивает возможность равномерного зажигания топлива шихты и более интенсивного ее спекания в чаше 2 за счет улучшения теплообменных процессов в спекаемом слое. В течение выполнения технологической операции по фиг.10 потери тепла из чаши 1 практически отсутствуют, поскольку из зоны горения эвакуируется в режиме вентиляции лишь небольшое количество вредных промежуточных газов. При этом улучшаются условия работы обслуживающего персонала. Минимальная продолжительность выдержки слоя без пропускания воздуха обусловлена тем, что за время меньше 0,25 мин выравнивание температуры не происходит. При выдержке более 0,7 мин снижается интенсивность агломерационного процесса. После этого зажигают под давлением топливо шихты в чаше 2 (фиг.11) путем соединения поверхности находящегося в ней слоя шихты с основанием слоя материала в чаше 1 и возобновления принятого варианта спекания под давлением. При этом за счет пропускания сжатого воздуха сверху вниз происходит допекание и охлаждение агломерата в чаше 1, а уносимое из нее газовой фазой тепло, обычно выбрасываемое в атмосферу, зажигает топливо шихты в чаше 2, обеспечивая непрерывность теплового режима агломерации под давлением. За счет такого зажигания экономится более 99,95% теплотворного вещества (природного газа или мазута), обычно расходуемого на зажигание шихты, что исключает необходимость дальнейшего применения теплотворного вещества до следующего запуска агломерационного процесса в работу. Помимо этого, тепло отходящих газов чаши 1, обычно выбрасываемое в атмосферу, участвует в дальнейшем процессе, что позволяет экономить более 25% твердого топлива, обычно расходуемого на спекание оксидных шихт, а при переработке сульфидных шихт позволяет дополнительно вовлекать в переработку окисленные отходы и полупродукты металлургического производства. Использование тепла отходящих газов по предлагаемой технологии уменьшает вредное влияние агломерационного производства на развитие парникового эффекта, т.к. температура отходящих газов снижается до точки росы. Выполнение зажигания соединением слоев улучшает также качество агломерата в верхней части слоя чаши 2, т.к. осуществляется обычным для агломерационного процесса потоком тепла. При таком зажигании снижается пылеунос компонентов шихты, а следовательно, увеличивается извлечение ценных компонентов шихты в агломерат и уменьшается выброс вредных веществ в окружающую среду с отходящими газами. Поскольку операции допекания и охлаждения агломерата в чаше 1 (предыдущей) и зажигание топлива шихты в чаше 2 (последующей) выполняются одновременно под избыточным давлением, то они проходят при большей скорости, чем при спекании с прососом воздуха в обычном режиме. За счет этого зона горения перемещается глубже и быстрей внутрь слоя шихты в чаше 2, а по высоте слоя образуется корочка спеченного агломерата большей толщины. Выдержка слоев в чашах 1 и 2 в соединенном состоянии не менее чем до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя шихты чаши 2 (в данном конкретном случае последующей чаши) предотвращает выброс шихты из чаши 2 при последующей (фиг.13) подаче сжатого воздуха на поверхность слоя. Далее слой чаши 2 выдерживают без пропускания через него воздуха (фиг.12), аналогично выдержке слоя в чаше 1 по фиг.10. При этом выравнивается температура в верхней части слоя чаши 2, а выделяющиеся из зоны горения вредные промежуточные газы эвакуируются в режиме вентиляции из чаши 2. Все иные проходящие в ней процессы аналогичны процессам, проходящим в чаше 1 по фиг.10. За время выдержки слоя без пропускания воздуха по фиг.12 чашу 1 перемещают в направлении погрузочно-разгрузочного узла установки. После этого возобновляют агломерацию слоя в чаше 2 в выбранном режиме спекания под давлением (фиг.13), аналогично спеканию слоя в чаше 1 по фиг.7. В течение времени спекания по фиг.13 выгружают агломерат из чаши 1. На этом так называемая «основная» стадия предлагаемого агломерационного процесса условно считается завершенной. Дальнейшее проведение агломерационного процесса под давлением по способу (I) заключается в непрерывном выполнении «основной» стадии изложенных операций по фиг.9-13. Единственное отличие заключается в том, что, начиная со следующего цикла (повторение комбинаций сочетания технологических операций по фиг.9-13), слой чаши 2 выполняет функцию предыдущего ("зажигательного"), а слой чаши 1 - последующего ("зажигаемого"), после чего они поочередно меняются этими функциями в течение процесса.

В ходе выполнения «основной» стадии спекания под давлением возможно применение других дополнительных воздействий, позволяющих интенсифицировать агломерационный процесс совершенствованием теплообменных процессов и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое. Для этого в спекаемый слой сверху дозируют воду и газовоздушную смесь (фиг.8) в обычном режиме спекания с прососом воздуха. Причем воду и газ подают равномерно распределенными по поверхности слоя, что обеспечивает их равномерное распределение в спекаемом слое. При сгорании газовоздушной смеси выравнивается и повышается температура в зоне горения. Равномерное распределение температуры обеспечивает равномерность дальнейшего спекания и качества получаемого агломерата. Более высокая температура в спекаемом слое способствует увеличению скорости протекания в нем физико-химических взаимодействий, что интенсифицирует агломерационный процесс. При повышении температуры увеличивается количество образующихся жидких фаз, что снижает пылеунос за счет ассимиляции пыли расплавом. Более высокая температура расплава способствует при его кристаллизации образованию большего количества тугоплавких фаз, улучшающих качество агломерата. Участие в процессе спекания большего количества жидких фаз интенсифицирует агломерационный процесс за счет улучшения теплообменных процессов в спекаемом слое. Дозируемая в слой вода способствует интенсивному отъему тепла из вышележащих слоев, а образующийся при этом пар повышает теплоемкость воздушного потока, что увеличивает вертикальную скорость спекания. Продукты химического взаимодействия газа и воды с компонентами шихты также увеличивают теплоемкость газовой фазы. Это ускоряет протекание физических процессов за счет улучшения теплообменных процессов в спекаемом слое и увеличивает скорость агломерационного процесса. Химическое взаимодействие газа с компонентами шихты способствует увеличению извлечения ценных компонентов в агломерат. В случае выполнения способа (I) с применением дополнительных воздействий по фиг.8 проведение агломерационного процесса заключается в непрерывном выполнении «основной» стадии изложенных операций по фиг.8-13. При этом слои в чашах 1 и 2 поочередно меняются выполняемыми функциями так же, как при выполнении способа по фиг.9-13. По мере повышения высоты спекаемого слоя возможно повторное (как на фиг.8, не показано) применение дополнительных воздействий в ходе выполнения «основной» стадии спекания под давлением по фиг.9 или 13.

Способ (II) на установке (II) выполняют следующим образом.

В чашу 1 (фиг.16) устройствами 22 и 23 укладывают слой нагретого инертного материала, на который укладывают слой шихты, а на ее поверхность укладывают слой инертного материала, который выполняет те же функции, что и в способе (I). Отличие заключается в том, что он предотвращает заплавление жидкими фазами отверстий в газопроницаемой перегородке. Затем выполняют подготовку слоя к зажиганию, для чего чашу 1 герметично соединяют с камерой 3 (фиг.17). После этого над поверхностью слоя в чаше 1 герметично устанавливают газопроницаемую перегородку с колпаком и зажигают топливо шихты в чаше 1 теплом нагретого инертного материала при пропускании воздуха снизу вверх в обычном режиме через основание слоя (фиг.18). При этом в слое образуется зона горения топлива шихты. Затем выполняют спекание шихты в чаше 1 при пропускании воздуха снизу вверх в обычном режиме через основание спеченной части слоя (фиг.19). При спекании зона горения перемещается снизу вверх по высоте слоя, а следом за ней перемещается зона образования агломерата. В течение процесса спекания толщина слоя агломерата увеличивается. Агломерацию при пропускании воздуха в обычном режиме ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от основания вглубь слоя в чаше 1. На этом стадия процесса, условно называемая «пусковой», считается завершенной.

Далее процесс агломерации осуществляют в режиме спекания под давлением (фиг.20, 22, 24, 26), в течение которого применяют дополнительные воздействия (фиг.23, 25), и можно применять другие дополнительные воздействия (фиг.21). Условно назовем эту стадию «основной». В качестве примера рассмотрен третий из упомянутых выше вариантов агломерации. Спекание по этому варианту максимально увеличивает весовое количество пропускаемого через слой воздуха. В результате увеличивается вертикальная скорость перемещения зон горения и образования агломерата снизу вверх по высоте слоя. На фиг.20 изображен начальный период спекания по третьему варианту, согласно которому через основание спеченной части слоя пропускают воздух под большим давлением, чем давление, создаваемое над поверхностью слоя. Процесс продолжают вести в выбранном варианте спекания до достижения температуры у поверхности слоя в чаше 1 (фиг.22) выше точки росы, но не более 100°С. Обоснование интервала температуры изложено в описании фиг.9 способа (I). За время спекания по фиг.22 укладывают слой шихты, а затем слой инертного материала в чашу 2. Затем слой в чаше 1 выдерживают без пропускания через него воздуха в интервале 0,25-0,7 мин (фиг.23). В течение такой выдержки улучшается качество агломерата в верхней части слоя чаши 1, обеспечивается возможность равномерного зажигания топлива шихты и более интенсивного ее спекания в чаше 2. Обоснование интервала выдержки слоя и перечисленных улучшений отражено в описании фиг.10, способа (I). После этого зажигают под давлением топливо шихты в чаше 2 (фиг.24) путем соединения основания находящегося в ней слоя с поверхностью слоя чаши 1 и возобновления принятого варианта спекания под давлением. При этом за счет пропускания сжатого воздуха снизу вверх происходит допекание и охлаждение агломерата в чаше 1, а уносимое из нее газовой фазой тепло, обычно выбрасываемое в атмосферу, зажигает топливо шихты в чаше 2, обеспечивая непрерывность теплового режима агломерации. Таким образом, тепло материала чаши 1 выполняет функцию нагретого инертного материала, что исключает необходимость его дальнейшего применения в предлагаемом способе до следующего запуска процесса в работу. Выполнение зажигания описанным образом улучшает качество агломерата в нижней части слоя чаши 2. Преимущества такого зажигания подробно рассмотрены в описании фиг.11, способа (I). Далее слой в чаше 2 выдерживают без пропускания через него воздуха (фиг.25), аналогично выдержке слоя в чаше 1 по фиг.23. При этом выравнивается температура в нижней части чаши 2, а выделяющиеся из зоны горения вредные промежуточные газы эвакуируются в режиме вентиляции из чаши 2. Все иные проходящие в ней процессы аналогичны процессам, проходящим в чаше 1 по фиг.23. За время выдержки слоя по фиг.25 чашу 1 перемещают в направлении погрузочно-разгрузочного узла установки. Затем возобновляют агломерацию слоя шихты в чаше 2 в выбранном варианте спекания под давлением (фиг.26), аналогично спеканию слоя в чаше 1 по фиг.20. В течение времени спекания по фиг.26 выгружают агломерат из чаши 1. На этом так называемая «основная» стадия предлагаемого агломерационного процесса условно считается завершенной.

Дальнейшее проведение агломерационного процесса под давлением по способу (II) заключается в непрерывном выполнении «основной» стадии изложенных технологических операций по фиг.22-26. Единственное отличие заключается в том, что, начиная со следующего цикла (повторение комбинаций сочетания технологических операций по фиг.22-26), слой чаши 2 выполняет функцию предыдущего ("зажигательного"), а слой чаши 1 - последующего ("зажигаемого"), после чего они поочередно меняются этими функциями в течение процесса.

В ходе выполнения «основной» стадии спекания под давлением возможно применение других дополнительных воздействий, позволяющих интенсифицировать агломерационный процесс совершенствованием теплообменных процессов и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое. Для этого в спекаемый слой снизу дозируют воду в виде пара и газовоздушную смесь (фиг.21) с сохранением тех же режимов их подачи, как и в способе (I). Подача воды в виде пара не меняет механизма воздействия на процесс, однако водяной пар лучше доставляется в слой через отверстия в колосниковых решетках агломерационных чаш. При этом в спекаемом слое происходят те же улучшения, что и в способе (I). В случае выполнения способа (II) с применением дополнительных воздействий по фиг.21 проведение агломерационного процесса заключается в непрерывном выполнении «основной» стадии изложенных операций по фиг.21-26. При этом слои в чашах 1 и 2 поочередно меняются выполняемыми функциями так же, как при выполнении способа по фиг.9-13. По мере повышения высоты спекаемого слоя возможно повторное (как на фиг.21, не показано) применение дозировки пара и газовоздушной смеси в ходе выполнения «основной» стадии спекания под давлением по фиг.22 или 26.

Как видно из приведенного выше описания, предлагаемые способы (I) и (II) практически идентичны в части выполнения «основной» стадии агломерационного процесса. Различие в способах заключается в «пусковой» стадии, а также в том, что в способе (I) агломерационный процесс осуществляется в чашах в направлении сверху вниз, а в способе (II) - снизу вверх. Кроме того, следует заметить, что агломерацию в «основной» стадии ведут практически непрерывно, а «пусковые» стадии, требующие незначительного времени, выполняют лишь при запуске процессов в работу.

Установка (I) при реализации способа (I) работает следующим образом.

В исходном положении (фиг.2) чаша 1 размещена под устройством 18, чаша 2 герметично соединена с камерой 3, а горн 8 находится в крайнем верхнем положении над чашей 2. Чаши 1 и 2 свободны от материала. В устройство 18 загружена порция инертного материала, на который загружена порция шихты. Движение всех материальных потоков отключено.

При пуске установки в работу (фиг.3) устройством 18 в чашу 1 укладывают слой инертного материала, на поверхность которого укладывают слой шихты. Для подготовки к зажиганию топлива шихты в чаше 1 (фиг.4) от камеры 3 отсоединяют чашу 2 и перемещают ее вверх до герметичного соединения с горном 8, а чашу 1 из-под устройства 18 перемещают к камере 3 и герметично с ней соединяют. В устройство 18 загружают порцию инертного материала. Для зажигания топлива шихты в чаше 1 (фиг.5) чашу 2 отсоединяют от горна 8 и перемещают ее в направлении погрузочно-разгрузочной зоны. Горн 8 опускают в положение зажигания с зазором над чашей 1, включают подачу теплотворного вещества через подвод 12 в полость горна 8, включают эксгаустер в обычный режим прососа воздуха через слой для зажигания топлива шихты и воспламеняют теплотворное вещество. Такое сочетание элементов конструкции установки обеспечивает зажигание топлива шихты в чаше 1 теплом, выделяемым теплотворным веществом в пространстве над поверхностью спекаемого слоя, за счет прососа продуктов сгорания топлива эксгаустером через слой шихты, камеру 3 и газоотвод 15. При этом от поверхности вглубь слоя образуется зона горения топлива шихты. В устройство 18 загружают порцию шихты. Для выполнения спекания в вакуумном режиме отключают подачу теплотворного вещества в горн 8 (фиг.6), а эксгаустер включают в обычный режим прососа воздуха для спекания и поддерживают этот воздушный режим до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя шихты в чаше 1. На этом работа установки (I) в условно называемой «пусковой» стадии считается завершенной. Для перевода установки (I) в «основную» стадию работы для спекания под давлением (фиг.7) горн 8 опускают и герметично соединяют с чашей 1. При реализации, например, третьего из вышеупомянутых вариантов спекания под давлением одновременно включают подачу сжатого воздуха под большим давлением через подвод 14 в полость горна 8 и под меньшим давлением через подвод 17 в полость камеры 3. При этом заданный перепад давления воздуха в слое поддерживают дросселем 16 и давлением воздуха в подводе 17. Такой воздушный режим выдерживают в течение работы установки по фиг.7, 9, 11, 13, при этом горн 8 и камера 3 выполняют новую функцию - герметичных кожухов для работы под давлением. Это позволяет модернизировать известную вакуумную установку, выбранную в качестве прототипа, в установку (I) для агломерации шихты под давлением с пропусканием сжатого воздуха через спекаемый слой сверху. В течение работы установки по фиг.7 зоны горения топлива шихты и спекания агломерата перемещаются сверху вниз по высоте слоя в чаше 1. Для обеспечения непрерывного спекания устройством 18 в чашу 2 укладывают слоями инертный материал и шихту (фиг.9). В это время все остальные элементы конструкции установки продолжают работать как на (фиг.7), в результате чего зона горения топлива шихты приближается к границе раздела чаши 1 и камеры 3. Для выполнения в чаше 1 технологической операции выдержки слоя без пропускания через него воздуха (фиг.10) отключают подачу сжатого воздуха через подводы 14 и 17 в полость горна 8 и камеры 3. Эксгаустер включают в режим вентиляции и соединяют его с газоотводом 10. Далее герметично соединенные горн 8 и чашу 1 поднимают вверх, и происходит разъединение чаши 1 с камерой 3. При этом выделяющиеся из зоны горения слоя в чаше 1 вредные промежуточные газы через спеченную часть слоя и горн 8 эвакуируются эксгаустером и не попадают в атмосферу цеха, что улучшает условия труда обслуживающего персонала. Чашу 2 из зоны загрузки перемещают к камере 3 и герметично их соединяют. В устройство 18 загружают очередную порцию инертного материала. При работе установки по фиг.10 горн 8 выполняет дополнительную функцию газоотводного колпака. За время выполнения пересоединений по фиг.10 тепло материала чаши 2 не расходуется, поскольку в ней практически полностью отсутствует движение воздуха через слой. Время, затраченное на пересоединения по фиг.10, не нарушает тепловой непрерывности агломерационного процесса, так как пересоединения осуществляются в течение технологически необходимой операции выдержки слоя в чаше 1 (предыдущей) без пропускания через него воздуха. Для зажигания топлива шихты в чаше 2 (фиг.11) герметично соединенные горн 8 и чашу 1 опускают и герметично соединяют с чашей 2, таким образом из горна 8, чаш 1 (предыдущей) и 2 (последующей) и камеры 3 создается герметичный комплекс, который обеспечивает возможность зажигания топлива шихты в последующей чаше теплом слоя предыдущей чаши под давлением при подаче сжатого воздуха в горн 8. Затем отключают эксгаустер от газоотвода 10 и возобновляют работу установки в дутьевом режиме как на фиг.7. При этом (как и в прототипе) последующая (присоединяемая к камере 3) чаша 2 (в данном конкретном случае) герметично соединяется с предыдущей (отсоединенной от камеры 3, но, в отличие от прототипа, сохраняющей герметичное соединение с зажигательным горном 8) чашей 1 и камерой 3. При этом топливо шихты в чаше 2 зажигается потоком горячих газов из чаши 1, таким образом чаша 1 с находящимся в ней горящим материалом выполняет функцию зажигательного горна 8 в режиме спекания под давлением, что исключает необходимость его дальнейшего использования по прямому назначению до следующего пуска установки в работу. Кроме того, исключается выброс шихты из чаши 2, поскольку шихта в чаше 2 сверху ограничена колосниковой решеткой чаши 1. В этом состоянии установка работает до образования от поверхности вглубь слоя в чаше 2 стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата. Одновременно в чаше 1 зона образования агломерата достигает колосниковой решетки. В устройство 18 загружают очередную порцию шихты. Для выполнения в чаше 2 технологической операции выдержки материала без пропускания через него воздуха (фиг.12) отключают подачу сжатого воздуха как на фиг.10, выключают дроссель 16, включают эксгаустер в режим вентиляции и соединяют его с газоотводом 15. После этого отсоединяют горн 8 от чаши 1, затем от чаши 2 отсоединяют чашу 1 и выводят ее в направлении погрузочно-разгрузочного узла установки. При этом из чаши 1 в атмосферу цеха вредные газы не выделяются, поскольку в находящемся в ней агломерате завершились физико-химические процессы. Выделяющиеся из зоны горения материала в чаше 2 вредные промежуточные газы через слой шихты, камеру 3 и газоотвод 15 эвакуируются эксгаустером и не попадают в атмосферу цеха, что улучшает условия труда обслуживающего персонала. За время выполнения пересоединений по фиг.12 тепло материала чаши 2 не расходуется, поскольку в ней практически полностью отсутствует движение воздуха через слой. Время, затраченное на указанные по фиг.12 пересоединения, не нарушает тепловой непрерывности агломерационного процесса, так как пересоединения осуществляются в течение технологически необходимой операции выдержки слоя в чаше 2 (последующей) без пропускания через него воздуха. Для перехода в режим спекания под давлением (фиг.13) зажигательный горн 8 опускают и герметично соединяют с чашей 2, отсоединяют эксгаустер от отвода 15 и возобновляют работу установки в дутьевом режиме как на фиг.7. При этом возобновляется процесс агломерации в «основной» стадии под преобладающим давлением сжатого воздуха сверху. Дальнейшая работа установки соответствует описанию по фиг.7. Отличие заключается в том, что вместо чаши 1 используется чаша 2, а из чаши 1 выгружают готовый агломерат. На этом работа установки в «основной» стадии для спекания под давлением условно считается завершенной. Дальнейшая работа предлагаемой агломерационной установки (I) аналогична изложенной по фиг.9-13, однако, начиная со следующего цикла (повторение комбинаций сочетания узлов установки по фиг.9-13), при работе по фиг.11 чаша 2 выполняет функции («зажигательной»), а чаша 1 - последующей («зажигаемой»), после чего они непрерывно меняются этими функциями и т.д., обеспечивая непрерывность спекания под давлением.

В ходе выполнения «основной» стадии спекания под давлением для выравнивания температуры, улучшения теплообмена и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое можно применять другие дополнительные воздействия. Для этого отключают подачу сжатого воздуха через подвод 17 в камеру 3 и отключают дроссель 16, а подачу воздуха в полость горна 8 подводом 14 переключают в обычный режим для спекания (фиг.8). Включают эксгаустер в режим спекания с прососом воздуха, а в полость горна 8 дозируют воду подводом 11 и газ подводом 13. Для равномерного распределения воды и газа по поверхности слоя их подают через распределители, установленные на водоподводе 11 и газопоподводе 13 в полости горна 8. При работе установки по фиг.8 горн 8 выполняет дополнительную функцию дозатора для равномерной подачи воды и газовоздушной смеси в спекаемый слой. По завершении дозировки воды и газа отключают их подачу и выключают эксгаустер, а работу установки возобновляют в режиме как на фиг.7. В случае выполнения предлагаемого способа (I) с применением дополнительных воздействий по фиг.8 установка (I) работает в непрерывном режиме по фиг.8-13. При этом чаши 1 и 2 поочередно меняются выполняемыми функциями так же, как при работе установки по фиг.9-13. По мере увеличения высоты спекаемого слоя возможно повторное (как на фиг.8, не показано) применение установки в течение ее работы по фиг.9 или 13.

Таким образом выполнение зажигательным горном 8 дополнительных функций дутьевого колпака по фиг.7, 9, 11, 13, дозатора воды и газовоздушной смеси по фиг.8, а также газоотводного колпака по фиг.10, а вакуумной камерой 3 дополнительных функций напорной камеры по фиг.7, 9, 11, 13 позволяет вести агломерационный процесс по непрерывной технологии в режиме спекания под давлением. Это позволяет существенно сократить капитальные затраты на строительство цехов и оборудование, поскольку пропорционально увеличению производительности уменьшится площадь колосниковой решетки, а следовательно, и габариты установки (I) для осуществления способа (I).

Устройство (II) при реализации способа (II) работает следующим образом.

В исходном положении (фиг.15) чаша 1 размещена под устройствами 22 и 23, чаша 2 герметично соединена с камерой 3, а газопроницаемая перегородка 19, герметично скрепленная с колпаком 20, находится в верхнем положении над чашей 2. Чаши 1 и 2 свободны от материала, в устройство 22 загружена порция нагретого инертного материала, а в устройство 23 - порция шихты, на которую загружена порция инертного материала. Движение всех материальных потоков отключено.

При пуске установки в работу (фиг.16) устройством 22 в чашу 1 укладывают слой нагретого инертного материала, на который устройством 23 укладывают слой шихты, а затем слой инертного материала. Для подготовки к зажиганию топлива шихты в чаше 1 (фиг.17) от камеры 3 отсоединяют чашу 2 и перемещают ее вверх до герметичного соединения с перегородкой 19 и колпаком 20, а чашу 1 из-под устройств 22 и 23 перемещают к камере 3 и герметично с ней соединяют. В устройство 23 загружают порцию шихты, а устройство 22 удаляют до следующего пуска установки в работу. Для зажигания топлива шихты в чаше 1 (фиг.18) чашу 2 отсоединяют от решетки 19 с колпаком 20 и перемещают ее в направлении погрузочно-разгрузочной зоны, а решетку 19 с колпаком 20 опускают и герметично соединяют с чашей 1 сверху. Включают подачу воздуха через подвод 14 в камеру 3 в обычный режим пропускания воздуха через слой для зажигания топлива шихты. Такое сочетание элементов конструкции установки обеспечивает зажигание топлива шихты в чаше 1 теплом нагретого инертного материала, а образующиеся технологические газы эвакуируются из чаши 1 через колпак 20 и газоотвод 21. При этом от основания вглубь слоя образуется зона горения топлива шихты. В устройство 23 загружают порцию инертного материала. Для выполнения спекания (фиг.19) через подвод 14 увеличивают подачу воздуха в камеру 3 до обычного режима для спекания шихты. Этот воздушный режим выдерживают до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от основания вглубь слоя шихты чаши 1. На этом работа установки (II) в «пусковой» стадии считается завершенной.

Далее установку (II) переводят в «основную» стадию работы для спекания под давлением (фиг.20). При реализации, например, третьего из вышеупомянутых режимов спекания под давлением одновременно включают подачу сжатого воздуха под большим давлением через подвод 14 в полость камеры 3 и под меньшим давлением через подвод 17 в полость колпака 20. При этом заданный перепад давления воздуха в слое поддерживают дросселем 16 и давлением воздуха в подводе 17. Такой воздушный режим выдерживают в течение работы установки по фиг.20, 22, 24, 26. При этом камера 3 и колпак 20 выполняют дополнительную функцию герметичных кожухов, что позволяет модернизировать известную вакуумную установку, принятую в качестве прототипа, в установку (II) для агломерации шихты под давлением с пропусканием сжатого воздуха через спекаемый слой снизу. В течение работы установки по фиг.20 зоны горения топлива шихты и спекания агломерата перемещаются снизу вверх по высоте слоя в чаше 1. Для обеспечения непрерывного спекания устройством 23 в чашу 2 укладывают слоями инертный материал и шихту (фиг.22). В это время все остальные элементы конструкции установки продолжают работать как на фиг.20, в результате чего зона горения приближается к перегородке 19. Для выполнения в чаше 1 технологической операции выдержки слоя без пропускания через него воздуха (фиг.23) отключают подачу сжатого воздуха через подводы 14 и 17 в полость камеры 3 и колпака 20. Эксгаустер включают в режим вентиляции и соединяют его с газоотводом 15. Далее перегородку 19 с колпаком 20 поднимают вверх, и происходит разъединение колпака 20 с чашей 1. При этом выделяющиеся из зоны горения в чаше 1 вредные промежуточные газы не попадают в атмосферу цеха, что улучшает условия труда обслуживающего персонала. Чашу 2 из зоны загрузки перемещают к перегородке 19 и герметично соединяют с колпаком 20. В устройство 23 загружают очередную порцию шихты. Время, затраченное на указанные пересоединения, не нарушает тепловой непрерывности агломерационного процесса, так как пересоединения осуществляются в течение технологически необходимой операции выдержки слоя в чаше 1 (предыдущей) без пропускания через него воздуха. Для зажигания топлива шихты в чаше 2 (фиг.24) герметично соединенные между собой колпак 20 с перегородкой 19 и чашу 2 опускают и герметично соединяют с чашей 1, таким образом из колпака 20, чаш 2 (последующей) и 1 (предыдущей) и камеры 3 создается герметичный комплекс, который обеспечивает возможность зажигания топлива шихты в последующей чаше теплом слоя предыдущей чаши под давлением. Затем отключают эксгаустер от газоотвода 15 и возобновляют работу установки в воздушном режиме как на фиг.20. При этом (в отличие от прототипа) последующая (присоединяемая к колпаку 20) чаша 2 (в данном конкретном случае) герметично соединяется сверху с предыдущей (соединенной с камерой 3) чашей 1 и камерой 3. В результате этого топливо шихты в чаше 2 зажигается потоком горячих газов из чаши 1, таким образом чаша 1 с находящимся в ней горящим материалом выполняет зажигательную функцию в режиме спекания под давлением. Это исключает необходимость дальнейшего использования устройства 22 до следующего пуска установки в работу. Кроме того, исключается выброс шихты из чаши 2, поскольку сжатый воздух проходит через спеченную часть слоя в чаше 1, а также шихта в чаше 2 сверху ограничена газопроницаемой перегородкой 19. В этом состоянии установка работает до образования от поверхности вглубь слоя в чаше 2 стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата. Одновременно в чаше 1 зона образования агломерата достигает колосниковой решетки чаши 2. В устройство 18 загружают очередную порцию инертного материала. Для выполнения в чаше 2 технологической операции выдержки материала без пропускания через него воздуха (фиг.25) отключают подачу сжатого воздуха как на фиг.23, выключают дроссель 16, включают эксгаустер в режим вентиляции и соединяют его с газоотводом 21. После этого герметично соединенные колпак 20 с перегородкой 19 и чашей 2 отсоединяют от чаши 1, затем от камеры 3 отсоединяют чашу 1 и выводят ее в направлении погрузочно-разгрузочного узла установки. При этом из чаши 1 атмосферу цеха вредные газа не выделяются, поскольку в находящемся в ней агломерате завершились физико-химические процессы. За время выполнения операций по фиг.25 тепло материала чаши 2 не расходуется, поскольку в ней практически полностью отсутствует движение воздуха через слой. Выделяющиеся из зоны горения материала в чаше 2 вредные промежуточные газы через слой шихты, колпак 20 и газоотвод 21 эвакуируются эксгаустером и не попадают в атмосферу цеха, что улучшает условия труда обслуживающего персонала. Время, затраченное на указанные пересоединения, не нарушает тепловой непрерывности агломерационного процесса, так как пересоединения осуществляются в течение технологически необходимой операции выдержки слоя в чаше 2 (последующей) без пропускания через него воздуха. Для перехода в режим спекания под давлением (фиг.26) колпак 20 с перегородкой 19 опускают и герметично соединяют с камерой 3, эксгаустер отсоединяют от отвода 21 и возобновляют работу установки в дутьевом режиме как на фиг.20. При этом возобновляется процесс агломерации в «основной» стадии под преобладающим давлением сжатого воздуха снизу. Дальнейшая работа установки соответствует описанию по фиг.20. Отличия заключаются в том, что вместо чаши 1 используется чаша 2, а из чаши 1 выгружают готовый агломерат. На этом работа установки (II) в «основной» стадии для спекания под давлением условно считается завершенной. Дальнейшая работа предлагаемой агломерационной установки аналогична изложенной по фиг.22-26, однако, начиная со следующего цикла, чаша 2 выполняет функции («зажигательной»), а чаша 1 - последующей («зажигаемой»), после чего они непрерывно меняются этими функциями и т.д., обеспечивая непрерывность спекания под давлением.

В ходе выполнения «основной» стадии спекания под давлением для выравнивания температуры, интенсификации теплообмена и физико-химических взаимодействий в спекаемом слое можно применять другие дополнительные воздействия. Для этого отключают подачу сжатого воздуха через подвод 17 в полость колпака 20 и отключают дроссель 16, а подачу воздуха в полость камеры 3 подводом 14 переключают в обычный режим для спекания (фиг.21). Включают эксгаустер в режим спекания с прососом воздуха и соединяют его с газоотводом 21, а в полость камеры 3 дозируют воду в виде пара подводом 11 и газ подводом 13. Для равномерного распределения пара и газа по основанию слоя их подают через распределители, установленные на пароподводе 11 и газоподводе 13 в полости камеры 3. При работе установки по фиг.21 камера 3 выполняет дополнительную функцию дозатора для равномерной подачи пара и газовоздушной смеси в спекаемый слой. По завершении дозировки пара и газа отключают их подачу и выключают эксгаустер, а работу установки возобновляют в режиме как на фиг.22. В ходе выполнения предлагаемого способа (II) с применением дополнительных воздействий по фиг.21 работа установки будет осуществляться по фиг.21-26. По мере увеличения высоты спекаемого слоя возможно повторное (как на фиг.21, не показано) применение установки в течение ее работы по фиг.22 или 26.

Выполнение вакуумной камерой 3 дополнительных дутьевых функций по фиг.20, 22, 24, 26, дозатора пара и газовоздушной смеси по фиг.21, а газоотводным колпаком 20 дополнительной напорной функции по фиг.20, 22, 24, 26 позволяет вести агломерационный процесс по непрерывной технологии под давлением. Это позволяет существенно сократить затраты на строительство цехов и оборудование, поскольку пропорционально увеличению производительности уменьшится площадь колосниковой решетки, а следовательно, и габариты установки (II) для осуществления способа (II).

Возможны иные варианты конструкции агломерационных установок (I) и (II), предусматривающие, по сравнению с упомянутыми выше элементами, большее число чаш, горнов или колпаков, камер и узлов загрузки и разгрузки, количество которых зависит от длительности отдельных технологических операций (загрузка шихты, зажигание и спекание шихты, разгрузка агломерата и др.).

Пример наилучшего выполнения изобретения.

Пример 1. Проводят спекание свинцовой сульфидной шихты по предлагаемому способу (I) в трех лабораторных агломерационных чашах. На колосниковую решетку чаши 1 укладывают слой постели высотой 30 мм, состоящей из оборотного агломерата крупностью 5-8 мм. Затем на слой постели укладывают слой подогретой до 65°С шихты высотой 670 мм и устанавливают термопары по высоте слоя. В течение эксперимента готовят к спеканию чаши 2 и 3 так же, как чашу 1. Подготовленную чашу 1 устанавливают на вакуумно-напорную камеру и герметично их соединяют. Зажигание топлива шихты осуществляют внешним источником тепла при прососе воздуха со скоростью 2 м/мин через основание слоя. По окончании зажигания (1 мин) устанавливают скорость прососа воздуха 25 м/мин до момента образования от поверхности вглубь слоя шихты стойкой к аэродинамическому удару корочки спеченного агломерата толщиной 60 мм (температура охлаждения материала 400°С по термопаре, установленной на этом уровне слоя). После этого прекращают просос воздуха и подают одновременно воздух под большим давлением на поверхность слоя, а под меньшим - на его основание. При этом ведут спекание под давлением, поддерживая постоянный перепад (200 кПа) давления воздуха в слое до момента достижения зоной горения среднего по высоте горизонта слоя (максимальная температура по термопаре, установленной на этом уровне слоя). Затем отключают подачу сжатого воздуха и на поверхность слоя равномерно дозируют воду в количестве 13 л и газ, при сгорании которого в слое выделяется тепло в количестве 72500 кДж на тонну шихты. Дозировку осуществляют в течение 0,9 мин при скорости фильтрации воздуха 25 м/мин. Далее возобновляют спекание под давлением до момента нагрева материала до 70°С у основания слоя. После этого отключают подачу сжатого воздуха на 0,5 мин, отсоединяют чашу 1 (предыдущую) от вакуумно-напорной камеры и герметично соединяют с последней чашу 2 (последующую), а чашу 1 устанавливают на чашу 2 и герметично их соединяют. Затем возобновляют спекание под давлением до момента образования от поверхности вглубь слоя шихты в чаше 2 стойкой к аэродинамическому удару корочки спеченного агломерата толщиной 60 мм. После этого отключают подачу сжатого воздуха на 0,5 мин, от чаши 2 отсоединяют чашу 1 и последнюю направляют на разгрузку агломерата. Далее возобновляют спекание под давлением до момента достижения максимальной температуры в средней по высоте части слоя, после чего отключают подачу сжатого воздуха и в чашу 2 дозируют воду и газ так же, как в чашу 1. Затем возобновляют спекание под давлением до повышения температуры до 70°С у основания слоя. После этого отключают подачу сжатого воздуха на 0,5 мин, отсоединяют чашу 2 (предыдущую) от вакуумно-напорной камеры и герметично соединяют с последней чашу 3 (последующую), а чашу 2 устанавливают на чашу 3 и герметично их соединяют. Затем возобновляют спекание под давлением до момента образования от поверхности вглубь слоя шихты в чаше 3 стойкой к аэродинамическому удару корочки спеченного агломерата толщиной 60 мм. После этого эксперимент считается завершенным.

Пример 2. Проводят спекание по предлагаемому способу (II) той же свинцовой сульфидной шихты, с использованием тех же трех лабораторных агломерационных чаш, что и в примере 1. На колосниковую решетку агломерационной чаши 1 укладывают слой нагретого инертного материала, на который укладывают слой подогретой до 65°С шихты высотой 640 мм, на поверхность которой укладывают слой инертного материла. Температура слоя инертного материала соответствует температуре окружающей среды, а нагретого - 900°С. Высота слоев инертного материала равна 30 мм, а крупность - 5-8 мм. В течение эксперимента готовят к спеканию чаши 2 и 3, на колосниковые решетки которых укладывают слой шихты высотой 670 мм, а на поверхность шихты укладывают слой инертного материла высотой 30 мм. В чаши по высоте слоя устанавливают термопары. Подготовленную чашу 1 устанавливают на вакуумно-дутьевую камеру и герметично их соединяют. Зажигание топлива шихты осуществляют теплом нагретого инертного материала при пропускании воздуха со скоростью 2 м/мин через основание слоя. По окончании зажигания (1 мин) устанавливают скорость пропускания воздуха 25 м/мин до момента образования от основания вглубь слоя шихты стойкой к аэродинамическому удару корочки спеченного агломерата толщиной 60 мм (температура охлаждения материала 400°С по термопаре, установленной на этом уровне слоя). После этого прекращают просос воздуха и подают одновременно воздух под большим давлением на основание слоя, а под меньшим - на его поверхность. При этом ведут спекание под давлением, поддерживая постоянный перепад (200 кПа) давления воздуха в слое до момента достижения зоной горения среднего по высоте горизонта слоя (максимальная температура по термопаре, установленной на этом уровне слоя). Затем отключают подачу сжатого воздуха и на основание слоя равномерно дозируют воду в количестве 13 л/т в виде пара и газ, при сгорании которого в слое выделяется тепло в количестве 72500 кДж на тонну шихты. Дозировку осуществляют в течение 0,9 мин при скорости фильтрации воздуха 25 м/мин. Далее возобновляют спекание под давлением до момента нагрева материала до 70°С у поверхности слоя. После этого отключают подачу сжатого воздуха на 0,5 мин, чашу 2 (последующую) устанавливают на чашу 1 (предыдущую) и герметично их соединяют. Затем возобновляют спекание под давлением до момента образования в чаше 2 от основания вглубь слоя шихты стойкой к аэродинамическому удару корочки спеченного агломерата толщиной 60 мм. После этого отключают подачу сжатого воздуха на 0,5 мин, от чаши 2 отсоединяют чашу 1 и последнюю направляют на разгрузку агломерата. Далее возобновляют спекание под давлением в чаше 2 до момента достижения максимальной температуры в средней по высоте части слоя, после чего отключают подачу сжатого воздуха и дозируют воду и газ так же, как в чашу 1. Затем возобновляют спекание под давлением до повышения температуры до 70°С у поверхности слоя. После этого отключают подачу сжатого воздуха на 0,5 мин, чашу 3 (последующую) устанавливают на чашу 2 (предыдущую) и герметично их соединяют. Затем возобновляют спекание под давлением до момента образования от поверхности вглубь слоя шихты в чаше 3 стойкой к аэродинамическому удару корочки спеченного агломерата толщиной 60 мм. После этого эксперимент считается завершенным.

В процессе испытания способов (I) и (II) замеряют температуру и запыленность отходящих газов. По зафиксированным значениям продолжительности спекания и массы загруженной шихты рассчитывают удельную производительность по шихте. Полученный агломерат анализируют, подвергают испытаниям на прочность, пористость и выход годного продукта. Для сравнения используют результаты спекания свинцовой шихты согласно прототипу. При расчете расхода газа на зажигание топлива шихты (или разогрев инертного материала для этих же целей) условно принимали безостановочную работу установок (I) и (II) в течение суток. Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2.

Промышленная применимость

Предлагаемые способы и установки могут использоваться как в цветной, так и в черной металлургии, а также в процессах химической технологии, производстве строительных материалов и иных производствах, где применяют спекающий обжиг или окускование материалов в фильтрующем слое.

Таблица 1
Результаты испытания известного и предлагаемых (I) и (II) способов агломерацииРежим агломерацииСодержание топлива в шихте, %Расход тепла на зажигание в пересчете на природный газ, м³/тПроизводительность по шихте, т/м² в суткиТемпература отходящих газов, °CЗапыленность отходящих газов, г/м³Известный6,22,558,461400,050Предлагаемый способ (I)4,90,014342,82530,045Предлагаемый способ (II)4,90,018329,27530,043

Таблица 2
Показатели качества агломерата, спеченного по известному и предлагаемым способамРежим агломерацииГодный агломерат, %Сера в оборотном агломерате, %Выход годногоПрочностьПористостьСера Известный70,160,830,41,771,84Предлагаемый способ (I)81,465,736,31,031,29Предлагаемый способ (II)80,263,736,91,021,27

Изобретения относятся к области цветной и черной металлургии, в частности к процессам спекания агломерационной шихты при производстве агломерата для последующей плавки. Изобретение предполагает осуществление непрерывных способов агломерации шихты под давлением при нисходящем или восходящем потоке газообразного реагента, предусматривающих укладку шихты и разгрузку агломерата при атмосферном давлении воздуха. Агломерацию ведут одновременно в двух чашах, причем зажигание топлива шихты в первой чаше выполняют теплом зажигательного горна, а дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты во второй чаше осуществляют соединением поверхности слоя с основанием слоя первой чаши с температурой выше точки росы и выдерживают слои в соединенном состоянии. После чего первую чашу отсоединяют от второй и направляют на разгрузку агломерата, а слой во второй чаше продолжают спекать. Изобретение позволяет интенсифицировать агломерационный процесс и повысить его технические, ресурсосберегающие и экологические показатели. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 26 ил., 2 табл.

1. Способ агломерации шихты под давлением, включающий укладку слоя шихты в одинаковые агломерационные чаши, зажигание топлива шихты в первой чаше и спекание при пропускании воздуха через слой, зажигание топлива шихты во второй чаше соединением поверхности слоя второй чаши с основанием слоя первой чаши с температурой до 100°С, выдерживание слоев в соединенном состоянии, отсоединение первой чаши от второй и направление на разгрузку агломерата с продолжением спекания слоя во второй чаше, отличающийся тем, что шихту укладывают не менее чем в две чаши, а агломерацию ведут одновременно в двух чашах, причем зажигание топлива шихты в первой чаше осуществляют теплом зажигательного горна, спекание ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя первой чаши, а дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут при пропускании воздуха под давлением 75-500 кПа через поверхность спеченной части слоя, при этом топливо шихты в последующей чаше зажигают посредством соединения поверхности слоя этой чаши с основанием слоя предыдущей чаши с температурой выше точки росы, выдерживают слои в соединенном состоянии не менее чем до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от поверхности вглубь слоя последующей чаши, причем до зажигания топлива шихты путем соединения слоев шихту выдерживают без пропускания воздуха в предыдущей чаше, а после зажигания топлива шихты - в последующей чаше.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шихту укладывают в чаши подогретой до температуры выше точки росы.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до укладки шихты укладывают слой инертного материала.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что спекание и зажигание топлива шихты в последующих после первой чашах ведут при поддерживании давления отходящих газов или их смеси с воздухом под основанием слоя меньшим, чем давление воздуха над слоем.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе спекания в спекаемый слой шихты каждой чаши дозируют воду и газовоздушную смесь.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что газовоздушную смесь дозируют и сжигают в количестве, обеспечивающем нагрев воды до температуры кипения, ее испарение и нагрев пара до температуры процесса агломерации, а количество дозируемой воды определяют экспериментально.7. Способ по п.5, отличающийся тем, что количество дозированной воды и газовоздушной смеси увеличивают по мере повышения высоты спекаемого слоя.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что шихту выдерживают без пропускания воздуха в течение 0,25-0,7 мин.9. Способ агломерации шихты под давлением снизу, включающий укладку слоя шихты в одинаковые агломерационные чаши, укладку слоя нагретого инертного материала, зажигание топлива шихты в первой чаше теплом нагретого инертного материала и спекание при пропускании воздуха через слой, зажигание топлива шихты во второй чаше посредством соединения слоя второй чаши со слоем шихты первой чаши с температурой до 100°С, выдержку слоев в соединенном состоянии с последующим отсоединением первой чаши от второй и направление на разгрузку агломерата с продолжением спекания слоя во второй чаше, отличающийся тем, что шихту укладывают не менее чем в две чаши, а агломерацию ведут одновременно в двух чашах, причем в первую чашу укладывают слой нагретого инертного материала, на который укладывают шихту, над поверхностью слоя устанавливают газопроницаемую перегородку для предотвращения выноса шихты из чаши воздушным потоком, после чего зажигание топлива шихты и спекание в первой чаше ведут до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от основания вглубь слоя первой чаши, а дальнейшее спекание и зажигание топлива шихты в последующих чашах ведут при пропускании воздуха под давлением 75-500 кПа через основание спеченной части слоя, при этом топливо шихты в последующей чаше зажигают посредством соединения основания слоя этой чаши с поверхностью слоя предыдущей чаши с температурой выше точки росы после установки газопроницаемой перегородки над поверхностью слоя в последующей чаше, выдерживают слои в соединенном состоянии не менее чем до образования стойкой к аэродинамическому удару корочки агломерата от основания вглубь слоя последующей чаши, причем до зажигания топлива шихты путем соединения слоев шихту выдерживают без пропускания воздуха в предыдущей чаше, а после зажигания топлива шихты - в последующей чаше.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что шихту укладывают в чаши подогретой до температуры выше точки росы.11. Способ по п.9, отличающийся тем, что до установки перегородки на поверхность шихты укладывают слой инертного материала.12. Способ по п.9, отличающийся тем, что спекание и зажигание топлива шихты в последующих после первой чашах ведут при поддержании давления отходящих газов или их смеси с воздухом над поверхностью слоя меньшим, чем давление воздуха под слоем.13. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе спекания в спекаемый слой шихты каждой чаши дозируют воду в виде пара и газовоздушную смесь.14. Способ по п.13, отличающийся тем, что газовоздушную смесь дозируют и сжигают в количестве, обеспечивающем нагрев пара до температуры процесса агломерации, а количество дозируемого пара определяют экспериментально.15. Способ по п.13, отличающийся тем, что количество дозированного пара и газовоздушной смеси увеличивают по мере повышения высоты спекаемого слоя.16. Способ по п.9, отличающийся тем, что шихту выдерживают без пропускания воздуха в течение 0,25-0,7 мин.17. Установка для агломерации шихты под давлением способом по любому из пп.1-8, содержащая зажигательно-дутьевой горн, эксгаустер и вакуумную или вакуумно-напорную камеру, по меньшей мере, две одинаковые агломерационные чаши, которые выполнены с возможностью соосного герметичного соединения предыдущей чаши с последующей и вакуумной или вакуумно-напорной камерой, и устройства для укладки шихты в чаши, при этом зажигательно-дутьевой горн выполнен с возможностью соосного герметичного соединения с агломерационной чашей сверху и дополнительной функцией пропускания через них воздуха под давлением в интервале 75-500 кПа и снабжен подводом воздуха под давлением до 500 кПа и газоотводом.18. Установка по п.17, в которой агломерационные чаши и вакуумная или вакуумно-напорная камера снабжены фланцами с прокладками из упругого термостойкого материала, а зажигательно-дутьевой горн снабжен фланцем.19. Установка по п.17, которая содержит дополнительные устройства для укладки в чаши инертного материала и шихты.20. Установка по п.19, в которой устройство для укладки шихты выполнено с возможностью укладки слоя инертного материала до укладки шихты.21. Установка по п.17, в которой вакуумная камера выполнена с дополнительной возможностью пропускания воздуха под давлением до 500 кПа и снабжена дросселем и/или подводом сжатого воздуха.22. Установка по п.17 или 21, в которой зажигательно-дутьевой горн снабжен водоподводом и газоподводом с распределителями.23. Установка по п.17 или 21, в которой эксгаустер установлен с возможностью соединения с газоотводом вакуумной или вакуумно-напорной камеры и газоотводом зажигательно-дутьевого горна.24. Установка для агломерации шихты под давлением снизу способом по любому из пп.9-16, содержащая эксгаустер и вакуумную или вакуумно-дутьевую камеру, по меньшей мере, две одинаковые агломерационные чаши, которые выполнены с возможностью соосного герметичного соединения предыдущей чаши с последующей и с вакуумной или вакуумно-дутьевой камерой, устройства для подачи шихты в чаши, газопроницаемую перегородку и газоотводный или газоотводно-напорный колпак, при этом перегородка выполнена с возможностью герметичного соединения с чашей сверху, колпак герметично прикреплен к перегородке сверху, вакуумная или вакуумно-дутьевая камера выполнена с возможностью пропускания воздуха через чаши под давлением 75-500 кПа и снабжена подводом воздуха под давлением до 500 кПа, а чаши и перегородка выполнены с возможностью работы под давлением.25. Установка по п.24, в которой чаши и вакуумно-дутьевая камера снабжены фланцами и прокладками из упругого термостойкого материала, а газоотводный или газоотводно-напорный колпак снабжен фланцем.26. Установка по п.24, которая содержит дополнительные устройства для укладки в чаши нагретого и холодного инертного материала и шихты.27. Установка по п.26, в которой устройство для укладки шихты в чаши выполнено с возможностью укладки слоя холодного инертного материала на поверхность шихты.28. Установка по п.24, в которой в качестве газопроницаемой перегородки используют, например, плиту с отверстиями или колосниковую решетку.29. Установка по п.24, в которой газоотводный колпак выполнен с дополнительной возможностью пропускания воздуха под давлением до 500 кПа и снабжен дросселем и/или подводом сжатого воздуха.30. Установка по п.24 или 29, в которой вакуумно-дутьевая камера дополнительно снабжена пароподводом и газоподводом с распределителями.31. Установка по п.24 или 29, в которой эксгаустер установлен с возможностью соединения с газоотводом газоотводного или газоотводно-напорного колпака и газоотводом вакуумно-дутьевой камеры.