СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ Российский патент 2013 года по МПК C22B1/242 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно, к производству железорудных окатышей и агломерата.

Известен способ получения окатышей, включающий подачу влажной шихты в окомкователь, формирование гарнисажа на днище окомкователя, очистку днища окомкователя от гарнисажа, зародышеобразование, доокомкование зародышей до окатышей, формирование на днище тарели окомкователя зоны, занятой окатышами, и зоны, свободной от окатышей (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М.: Металлургия, 1976, с.82-92).

Недостатком способа является низкая производительность окомкователя, обусловленная отсутствием рабочего процесса в холостой зоне окомкователя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий смешивание концентрата и связующего с получением основного потока шихты, формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа в корпусе струйного аппарата диаметром d_ca с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей с расстояния L в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши с помощью пластинчатых делителей, очистку гарнисажа от зародышей, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей (см. патент №2356951, Россия, МПК8 C22B 1/24, опубликовано 27.05.2009, Б.И. №15, 2007).

Недостатком известного способа получения окатышей являются неудовлетворительные условия увлажнения гарнисажа и напыленного слоя шихты, связанные с высушиванием влажной шихты сжатым воздухом в процессе напыления, что приводит к необходимости сооружения отдельного тракта увлажнителя шихтового гарнисажа и зоны напыления, что, в свою очередь, не исключает формирование напыленного слоя шихты с переменной влажностью.

Рациональным путем является замена непосредственного увлажнения зоны напыления более эффективным способом - конденсацией влаги из водяного пара на холодной поверхности напыленного слоя. Такой способ можно реализовать, добавив в сжатый воздух часть перегретого водяного пара. Водяной пар является распространенным и более дешевым энергоносителем, чем сжатый воздух, что позволяет снизить расход сжатого воздуха на производство окатышей. При этом подача перегретого водяного пара с параметрами, аналогичными показателям сжатого воздуха, в отличие от непосредственной подачи воды в струю, не ухудшает аэродинамические характеристики струи и условия формообразования шихты.

Задачей изобретения является повышение производительности окомкователя и снижение расхода сжатого воздуха.

Для достижения указанного технического результата в способе получения окатышей, включающем смешивание концентрата и связующего с получением основного потока шихты, формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа в корпусе струйного аппарата диаметром d_ca с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей с расстояния L в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя шихты на зародыши с помощью пластинчатых делителей, очистку гарнисажа от зародышей, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей, в поток сжатого газа дополнительно подают перегретый водяной пар в количестве 2-10 м³/т шихты, а относительное расстояние L/d_ca увеличивают на 2-4 с ростом расхода перегретого водяного пара на каждые 2 м³/т шихты.

Сущность изобретения заключается в следующем. В сжатый газ дополнительно подают перегретый водяной пар в количестве 2-10 м³/т шихты, а относительное расстояние L/d_ca увеличивают на 2-4 с ростом расхода перегретого водяного пара на каждые 2 м³/т шихты. Перегретый водяной пар, находясь в структуре энергоносителя (парогазовой смеси), при напылении охлаждается на поверхности сначала шихтового гарнисажа, а затем на поверхности плотного напыленного слоя шихты. В результате этого происходит равномерная конденсация влаги из перегретого пара и эффективное увлажнение шихты, коэффициент напыления возрастает до 0,95-0,98, а теплосодержание зародышей увеличивается на 10-15%, что повышает производительность окомкователя.

Задача изобретения достигается при подаче в поток сжатого газа перегретого водяного пара в количестве 2-10 м³/т шихты. Если количество водяного пара в парогазовой смеси будет менее 2 м³/т шихты, то достигаемый эффект будет близок способу-прототипу. Если количество водяного пара будет более 10 м³/т шихты, то в этом случае будет происходить переувлажнение сначала гарнисажа, а затем плотного напыленного слоя шихты, что затруднит деление плотного слоя на зародыши, получение окатышей и снизит производительность окомкователя. Это противоречит задаче изобретения.

Для решения цели изобретения относительное расстояние L/d_ca необходимо увеличивать на 2-4 с ростом расхода перегретого водяного пара на каждые 2 м³/т шихты. Это необходимо для формирования необходимых температур на поверхности гарнисажа, обеспечивающих конденсацию водяного пара. Если увеличение относительного расстояния будет менее 2, то температура паровоздушной смеси будет превышать точку росы и увлажнение будет не эффективным. Если увеличение относительного расстояния будет более 4, то произойдет переувлажнение напыленного слоя шихты, что затруднит формирование зародышей.

В предлагаемом способе появляется техническая возможность снизить расход более дорогого сжатого воздуха до 28 м³/т шихты на 5-25% за счет его частичной замены перегретым водяным паром аналогичного давления (0,1-0,3 МПа). Перегретый водяной пар является одним из наиболее распространенных в промышленности энергоносителем, получаемым путем сжигания органического топлива в парогенераторах или утилизацией тепла отходящих продуктов горения промышленных печей в котлах-утилизаторах. В настоящее время последняя схема реализована в производстве окатышей на обжиговых конвейерных лентах. Применение перегретого водяного пара в промышленности хорошо известно. Однако в технологии производства железорудных окатышей по методу теплосилового напыления влажной шихты парогазовой смесью в совокупности с заданными параметрами напыления его использование предложено впервые.

Отличительные признаки способа получения окатышей, заявленные в предложенной последовательности, формируют новые свойства изобретения: эффективное и равномерное увлажнение гарнисажа и напыленного плотного слоя шихты сконденсированной влагой, осевшей из парогазовой смеси; уменьшение отскока частиц шихты и снижение разрушения напыленного слоя шихты; повышение коэффициента напыления до 0,98; формирование необходимого температурно-влажностного режима напыления; повышение теплосодержания зародышей и окатышей; увеличение производительности окомкователя; уменьшение расхода сжатого воздуха. На основании изложенного считаем, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям новизны, промышленной применимости и соответствует изобретательскому уровню.

Способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фигуре. Устройство содержит тарельчатый окомкователь 1, в который подается основной поток 2 влажной шихты, который перед загрузкой в окомкователь делят на поток шихты 3 и поток шихты 4. Поток шихты 3 используют для формирования газовлагошихтовой струи 5 с помощью струйного аппарата 6, имеющего диаметр сопла d_ca. Для формирования газовлагошихтовой струи струйный аппарат снабжен трактом подачи сжатого газа 7 и трактом подачи перегретого водяного пара 8. Окомкователь содержит днище 9, шихтовый гарнисаж 10, продольный делитель 11, состоящий из пластинчатых ножей 12, поперечный делитель 13, выполненный в виде вращающегося барабана 14, на поверхности которого установлены поперечные ребра 15. Срез сопла струйного аппарата расположен на расстоянии L от поверхности шихтового гарнисажа. Относительное расстояние L/d_ca задают технологи для формирования необходимой структуры окатыша. Продольный делитель 11 жестко закреплен на каркасе 16, а поперечный делитель жестко закреплен на каркасе 17. В процессе работы устройства образуется плотный слой шихты 18, на котором наносятся продольные разрезы 19 и поперечные разрезы 20, формируются влажные шихтовые зародыши 21. На днище окомкователя формируется зона 22, свободная от материалов, и зона 23, занятая комкуемыми материалами.

Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. К тарельчатому окомкователю 1 подается основной поток влажной шихты 2, который перед загрузкой делят на поток 3 и поток 4. Расход шихты в потоке 3 составляет 0,4-0,5 от общего расхода шихты, в потоке 4 расход шихты составляет 0,5-0,6 от основного расхода шихты, загружаемого в окомкователь. На днище 9 окомкователя 1 формируется влажный шихтовый гарнисаж 10. Поток шихты 3 поступает в струйный аппарат 6. Шихта потока 3 ускоряется смесью сжатого воздуха, истекающего из тракта 7, и перегретого водяного пара, истекающего из тракта 8, и образует газовлагошихтовую струю 6, состоящую из смеси воздуха, перегретого водяного пара и влажной шихты. Газовлагошихтовая струя 6 напыляет влажную шихту потока 3 на поверхность движущегося гарнисажа 10 и образует плотный слой 18 напыленной шихты. В зоне 22, свободной от комкуемых материалов, между струйным аппаратом 6 и днищем 9 установлен продольный делитель 11, состоящий из пластинчатых ножей 12. Пластинчатые ножи 12 расположены непосредственно на поверхности гарнисажа 10. Продольный делитель 11 снабжен жестким каркасом 16. Непосредственно за продольным делителем 11 по ходу движения гарнисажа 10 установлен поперечный делитель 13, выполненный в форме вращающегося барабана 14. Барабан 14 установлен на каркасе 17 с возможностью вращения. На поверхности вращающегося барабана 14 установлены поперечные ребра 15. Параметры напыления обеспечивают коэффициент напыления шихты, равный 0,90-0,98. Плотный слой шихты 18 набегает на пластинчатые ножи 12, которые наносят на слое 18 продольные разрезы 19. После этого напыленный слой 18 с разрезами 19 набегает на поперечные ребра 15 барабана 14, которые наносят на слое 18 поперечные разрезы 20. После этого образуются влажные шихтовые зародыши 21, на которых формируется оболочка окатышей. Зародыши 21 под действием собственного веса ссыпаются вниз тарели и поступают в зону 23. Па поверхности зародышей образуется оболочка окатышей и формируется двухслойный окатыш, в центре которого содержится зародыш с оптимальным содержанием влаги и температурой на 2-5 градусов большей, чем в оболочке. В результате этого окомкователь работает с более высокой производительностью, а в процессе сушки и обжига экономится до 2-3% топлива.

Пример. Отработку способа получения окатышей проводили на установке, выполненной согласно технической схеме, показанной на фигуре. В рабочее пространство окомкователя диаметром 0,62 м загружали 10 кг влажной шихты, содержащей концентрат Тейского месторождения и 0,1 кг бентонита. Шихту загружали двумя потоками. Первый поток шихты массой 5 загружали в струйный аппарат диаметром d_ca, равным 0,02 м, и напыляли на гарнисаж газовлагошихтовой струей, состоящей из смеси сжатого воздуха и перегретого водяного пара, с расстояния L, равного 400 мм. Сжатый воздух подавали от лабораторного компрессора КУ-22, его расход измеряли счетчиком газа. Перегретый водяной пар получали в лабораторной парокотельной установке, работающей на твердом топливе, и подавали по отдельному теплоизолированному тракту. Расход водяного пара контролировали по дифференциальному устройству. При давлении сжатого воздуха и водяного пара 0,2 МПА, расходе 0,6 м³/мин, равномерном увлажнении напыленного слоя и относительном расстоянии L/d_ca, равном 20, струйный аппарат обеспечивал коэффициент напыления, равный 0,90-0,98. Пластинчатые делители и ребра барабана выполняли из полированной нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. Диаметр барабана составлял 60 мм, а его длина - 250 мм. В процессе вращения окомкователя зародыши поступали в зону, занятую материалом. Одновременно в нее подавали второй поток влажной шихты массой 5 кг. После доокомкования зародышей определяли выход кондиционных окатышей диаметром 10-15 мм и замеряли прочность окатышей на сжатие. Производительность окомкователя рассчитывали. В процессе экспериментов расход сжатого воздуха уменьшали на величину увеличения расхода водяного пара. Суммарный расход сжатого воздуха и пара поддерживали постоянным. Результаты экспериментов и расчетные данные представлены в таблице.

Параметры способа получения окатышей № Расход водяного пара в газовлагошихтовой струе, м³/т шихты Коэффициент напыления шихты, доли ед. L/d_ca Прочность окатышей, Н/окатыш Производительность окомкователя, % Расход сжатого воздуха в газовлагошихтовой струе (паровоздушной смеси), % 1 2 0,90 20 9,5 101,1 95 2 4 0,91 22 9,5 102,3 90 3 6 0,93 24 9,6 103,2 85 4 8 0,96 26 9,7 105,2 80 5 10 0,98 28 9,8 106,6 75 Данные прототипа     0,7 20 9,5 100% 100% (40           (1,0 т/ч) м³/т шихты

Как видно из приведенных данных, способ получения окатышей, основанный на использовании водяного пара с расходом 2-10 м³/т шихты и напылении с относительного расстояния L/d_ca, увеличивающегося на 2-4 с ростом расхода перегретого водяного пара на каждые 2 м³/т шихты, позволяет повысить прочность окатышей на 3,1%, производительность окомкователя на 1,1-6,6% и снизить расход сжатого воздуха и стоимость энергоносителя (парогазовой смеси) на 5-25%.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей. Концентрат и связующее смешивают с получением влажной шихты, формируют гарнисаж на днище окомкователя, подают влажную шихту в окомкователь двумя потоками, вводят первый из них в поток сжатого газа в корпусе струйного аппарата диаметром d_ca с образованием газовлагошихтовой струи. На днище окомкователя формируют зону, занятую шихтой, и зону, свободную от шихты. Осуществляют зародышеобразование напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей с расстояния L в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты. Делят упомянутый плотный слой шихты на зародыши с помощью пластинчатых делителей, очищают гарнисаж от зародышей и формируют оболочку окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей. При этом в поток сжатого газа дополнительно подают перегретый водяной пар в количестве 2-10 м³/г шихты, и с увеличением расхода перегретого водяного пара на каждые 2 м³/т шихты L/d_ca увеличивают на 2-4. Изобретение позволит повысить прочность окатышей, производительность окомкователя и снизить расход сжатого воздуха. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ получения окатышей, включающий смешивание концентрата и связующего с получением влажной шихты, формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа в корпусе струйного аппарата диаметром d_ca с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей с расстояния L в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя шихты на зародыши с помощью пластинчатых делителей, очистку гарнисажа от зародышей, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей, отличающийся тем, что в поток сжатого газа дополнительно подают перегретый водяной пар в количестве 2-10 м³/т шихты, и с увеличением расхода перегретого водяного пара на каждые 2 м³/т шихты L/d_ca увеличивают на 2-4.