Способ обжига смеси хромовой руды и известняка во вращающейся трубчатой печи Советский патент 1987 года по МПК C21B13/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, к обжигу смеси хромовой руды и известняка, предназначенной для выплавки рудноизвестня- кового расплава при получении низкоуглеродистого феррохрома методом смешивания рудноизвесткового распла- ,ва с ферросиликохромом в высокотемпературном реакторе.

Цель изобретения - повышение производительности обжиговой печи, сокращение расхода топлива и пьшеуноса материалов.

Способ обжига хромовой руды и известняка во вращающейся трубчатой печи осуществляют следующим образом

Обжигаемый материал (хромовую руду фракции менее 50 мм и известняк фракции 5-20 мм) в соотношении 1:(1,1-1,8) загружают во вращающуюся трубчатую печь в холодный ее конец. Материал перемещает от холодного конца печи за счет вращения и наклона футерованного барабана. На протяжении 1/2-2/3 длины печи материал нагревают до 600-800°С теплом газов, поступающих из зоны горения. Нагретый до 600-800°С материал поступает в зону обработки горящим ферросплавным газом, где нагревается до 900- 1000°С. Зону горения ферросплавного газа формируют на участке вращающейся печи между зоной нагрева и зоной обжига. Длина пути прохождения материала в зоне обработки ферросплавным газом составляет 5-9 м. В этой зоне нагрев смеси хромовой руды и известняка до 900-1000 С осуществляют со скоростью, превышающей в 2- 3 раза скорость подъема температуры в зоне нагрева отходящими газами. Б процессе обработки смеси хромовой руды и известняка в зоне горе- ния ферросплавного газа осуществляется ускоренный нагрев материала в интервале температур от 600-800 до 900-1000°С, при этом происходит термическое разложение верхних слоев кусков материала из-за температурного градиента между наружным и внутренним слоями.

В зоне горения ферросплавного газа на факел воздействуют трехатомные газовые (COj, HjO) составляющие поступающие из зоны обжига. При этом светимость факела и теплоотдача на материал и футеровку увеличены, что

866352

повышает тепловой КПД процесса и снижает температуру отходящих газов. Продукты горения ферросплавного газа, в частности С0„, в этой зоне не

Ш

f5

20

30

, о 4C1V- 1 1 rl - 9 9

оказывают влияния на процесс обжига. Ферросплавный газ для обработки материала горящим ферросплавным газом подают отдельно от основной горелки, подающей смесь природного и ферросплавного газов.

Ферросплавный газ подают в зону обработки материала двумя вариантами: либо через зону обжига посредством специальной горелки, расположенной в горячем торце печи, либо горелкой, расположенной в стенке печи, за зоной обжига.

В первом случае подача ферросплавного газа в зону обработки материала осуществляется со скоростью в 2- 5 раз меньше скорости истечения газа из основной горелки. Дополнительно поданный ферросплавный газ не сгораjr ет в зоне обжига, поступает в зону обработки, где смешивается с воздухом и сгорает.

При обработке смеси хромовой руды и известняка горящим ферросплавным газом в количестве менее 20 нм на тонну материала нагрев шихты недостаточный от интервала температур 600-800 до 900-1000°С - шихта в зону обжига поступает неподготовленной, что приводит к увеличению рас35 хода смеси природного и ферросплавного газов в зоне обжига и, следовательно, к увеличению удельного расхода условного топлива. При количестве ферросплавного газа более 60 нм на тонну материала в. зоне обработки происходит интенсивный обжиг поверхностных слоев .известняка, что приводит к рекарбонизации при дальнейшем продвижении известняка и торможению диффузионных процессов т.е. к снижению качества материала при повышенном удельном расходе условного топлива. Оптимальным количеством ферросплавного газа в зоне обработки является 20-60 нм на тонну материала. После обработки материала ферросплавным газом осуществляют его обжиг в зоне горения природного и ферросплавного газов, взятых по тепло вой нагрузке в количестве 0,8-0,95 от расчетной в смеси с воздухом.Воздух в горелку подают в количестве, необходимом для полного сжигания всего

40

50

31

газа, подаваемого в печь. В зоне обжига горение смеси природного и ферросплавного газов осуществляют с избытком воздуха (коэффициент расхода воздуха об 1,2-1,35), что предотвращает перегрев футеровки в зоне максимальных температур и нестылеоб- разование. Избыточный воздух из зоны обжига поступает в зону обработки ферросплавным газом и расходуется на его горение. В зоне обжига происходит диссоциация карбонатов с разрых- ленноц структурой за счет тепла, передаваемого излучением и кондуктомет рическим способом от футеровки к материалу. При этом на протяжении всей зоны обжига поддерживается равномерная температура материала в пределах 1150-1190°С без местных перегревов, что обеспечивает высокую скорость диссоциации материалов в слое.

При подаче в зону обжига смеси природного и ферросплавного газов в количестве менее 0,8 от расчетной теп-повой нагрузки производительность печи по загрузке снижается, а при количестве более 0,9 от расчетной тепловой нагрузки увеличивается пыле унос шихтовых материалов. Количество воздуха, подаваемого на горение, зависит от количества ферросплавного газа в зоне обработки. При максимальном количестве ферросплавного газа в зоне обработки коэффициент расхода воздуха в зоне обжига составляет 1,35 и уменьшается с уменьшением количества ферросплавного газа.

При уменьшении количества подаваемого воздуха об менее 1,2 температу ра футеровки возрастает более и происходит спекание шихтовых материалов, при увеличении об более 1,35 возрастает объем продуктов горения и соответственно пылеунос.

Пример. Способ осуществлялся на обжиговой вращающейся печи диаметром 3,6 м, длиной 75 м при совместном обжиге хромовой руды и известняка с производительностью по загрузке 23,24,25 т/ч и соотношении 1:1,4. Производительность печи по загрузке, т.е. по количеству материалов, загружаемых в печь, подбирали в процессе н аладки теплового режима, исходя из условия, что обожженный материал должен быть со степенью обжига известняка не менее 94%.

Способ осуществляли по трем вариантам тремя , кампаниями ,

866354

продолжительность каждой кампании 3 сут.

В качестве шихты использовали известняк с содержанием СаО 54,6% и г хромовую руду с содержанием 48,1%.

В горелочное устройство, установленное с горячего торца печи, подали смесь природного и ферросплавного

10 газов из расчета необходимой для ведения процесса обжига тепловой нагрузки 0,8j 0,875/ 0,95. Коэффициент расхода воздуха в зоне горения смеси газов установили соответственно 1,35;

15 ,) 1,20. Температура футеровки в зоне максимальных температур составляла 1150-1190 С, что позволило избежать настылеобразование.

На расстоянии - 20 м от горячего

20 торца печи подали через.дополнительную горелку ферросплавный газ в количестве 20,40,60 нм на т материала или 460, 1000, 1440 . Давление ферросплавного газа 1,8 кПа. На участ25 ке протяженностью 5-9 м перед зоной обжига шихтовый материал обработали горящим ферросплавным газом. Воздух на горение ферросплавного газа.поступал из зоны обжига после горения

30 смеси газов в основной горелке с избытком воздуха Л 1,2-1,35.

В зону обработки ферросплавным газом хромовая руда и известняк пос35 тупали при 600-800 С, в зоне обработки от тепла горящего ферросплавного газа материала в течение 10- 20 мин прогревался до 900-1000 С со скоростью 15-20 град/мин. Темпера40 турный контроль в зоне нагрева и обработки ферросплавным газом осуществляли по косвенным замерам температуры поверхности кожуха печи в этой . зоне с последующим пересчетом тепло45 передачи от материала к наружной поверхности кожуха. Контрольным температурным показателем являлась температура отходящих газов в пылевой ка- Мере, которая составила 570-590 с.

5Q В процессе каждой кампании определяли пылеунос шихты по всему отводящему тракту, который составил 10,8-12,3% от веса загружаемой шихты. Химический состав пыли следую55 щий,%: СаО 38-40; , IS-ISjCrOj 1-1,5; FeO 5-7j С 5-6; AljOj 3-4/ MgO 7-8; SiO 4-5.

Качество обжига определяли в каждой кампании ежечасно.

Состояние внутренней поверхности футеровки после проведения каждой кампании хорошее. Поэтому каждую следующую кампанию проводили без остановок с постепенным переходом теплового режима от одной кампании к другой.

В таблице представлены показатели, обжига смеси, хромовой руды и известняка. .

Сравнительную кампанию обжига рудно-известняковой смеси по прототипу провели отдельно на той же печи. Загрузку установили 20 т/ч после отработки теплового режима работы печи. В соответствии с режимной картой, действующей в цехе, установили расход природного, ферросплавного газой и воздуха. Природный и ферросплавный газы подали в основную горелку. Коэффициент избытка воздуха в горячем торце печи составил 1,5.Повышенный расход воздуха установили с той целью, чтобы в зоне максимальных температур не допустить перегрева футеровки. Продолжительность кампании по прототипу 3 сут. Визуальным наблюдением состояния внутренней поверхности футеровки установили,что на третьи сутки в зоне максимальных температур образовалось кольцо под- плавившейся шихты высотой 100-150 мм требующей остановки печи на ее удаление, что приводит к снижению производительности печи.

Сравнение вариантов показывает, что согласно .изобретению при качественном обжиге рудно-известняковой смеси сократился пылеунос хромовой руды, известняка и извести в 1,67- 1,91 раза, удельный расход условного топлива снизился в 1,17-1,19 раза. Производительность печи по обожженному материалу возросла в 1,27- 1,4 раза и по загрузке в 1,15-1,25 раза без увеличения объема отходянщх

газов, что снижает .загруженность электрофильтров и дымососов. Обслуживание печи облегчилось вследствие исключения настылеобразо- вания.

Формула изобретения I

Способ обжига смеси хромовой руды и известняка во враш;ающейся трубчатой печи, включающий непрерывную загрузку материалов в холодный конец печи, нагрев материала и обжиг смесью природного и ферросплавного газов, выгрузку обожженного материала

из горячего конца печи, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обжиговой печи, сокращения расхода топлива и пьшеуноса материала, хромовую руду

30 и известняк нагревают до 600-800°С, перед обжигом обрабатывают горячим ферросплавным газом в количестве 20- 60 нм на тонну материала и обжигают смесью природного ферросплавного га35 зов с тепловой нагрузкой 0,8-0,95 от расчетной при коэффициенте расхода воздуха 1,2-1,35.

a

ceEft

0)и

СЬ

ОО

Способ относится к черной металлургии и может использоваться для обжига смеси хромовой руды с известняком. Цель изобретения - повышение производительности обжиговой печи, сокращение расхода топлива и пьше- уноса материала. Существо изобретения состоит в дополнительном ускоренном подогреве смеси руды и известняка, уже нагретой до 600-800°С, сжиганием ферросплавного газа в количестве 20-60 , при этом возникает возможность снизить величину топлива, сжигаемого при самом обжиге, до 0,8-0,95 от расчетной тепловой нагрузки и уменьшить количество расхода воздуха до коэффициента 1,20-1,35. 1 табл. с (П