Способ окомкования агломерационной шихты Советский патент 1989 года по МПК C22B1/24 

I

Изобретение относится к окускова- нию железорудных материалов в черной и цветной металлургии и может быть использовано в других отраслях про- мьпштенности.

Цель изобретения - повьшение интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкованной шихты по гранулометрическому составу и повышение эффективности управления процессом окомкования.

Существо изобретения заключается в том, что повьш1ение качества и однородности шихты по гранулометрическому составу реализуется путем организации в одном агрегате раздельного пульсирующего цикла увлажнения шихты, состоящего из двух стадий (двух увлажняющих устройств), установленных последовательно в загрузочном конце барабана-окомкователя. Разделение процесса увлажнения шихты на две стадии обусловлено тем, что на первой стадии необходимо получить зародыши окомкования повьшгенной комкующей способности, а на второй - создать благоприятные условия для накатьшания на них неокомкованной

4

Од

00

со (ib а

части шихты с последующим упрочнением гранул.

Изменением соотношения расхода воды на обеих стадиях увлажнения, длительности пульсаций и промежутков между ними на первой и второй стадиях цикла при наименьшей его продолжительности и наибольшем времени окомкования и упрочнения гранул достигается возможность регулирования фракционного состава шихты в любых заданных пределах, вплоть до получения гранул крупностью 15-20 мм повьштенной прочности и однородности. Механизм двухстадийного циклического увлажнения шихты в процессе ее окомкования заключается в следующем, В первой зоне за счет кратковременного импульса подачи воды и небольшого ее расхода происходит разделение шихты на переувлажненные (ком- ) и сухие (комкуеьяае) участки При этом, переувлажнение повьшгает комкующую, гидрофильную способность шихты и интенсифицирует накатывание на нее сухой части шихты. Размер гранул-зародьш1ей определяется соотношением между количеством комкующей и комкуемой составляющими шихты,т,е, расходом воды и цикличностью ее подачи. При постоянном расходе воды, чем больше цикличность (количество пульсаций) подачи воды в единицу времени, тем меньше размер зародышей независимо от химико-минералогического состава шихты, так как меньше переувлажнение комкующих участков шихты. Режим увлажнения шихты для получения зародышей оптимальной крупности 2-4 мм подбирали опытным путем. Исследования показали, что расход воды на первой стадии должен составлять 20-30% от ее общего расхода, т,е, соотношение между расходом воды на первой и второй стадиях необходимо поддерживать в пределах (О,25-0,4):1 при цикличности подачи воды, равной 20-30 циклов в минуту.

Отклонение от указанных парамет- )ов увлажнения шихты приводит к нару шению зародьш1еобразования и недопустимым колебаниям окомкованной шиты по гранулометрическому составу Так увеличение расхода воды, при за данной цикличности сопровождается существенным увеличением крупности зародьш1ей и уменьшением их прочност

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

за счет значительного переувлажнения комкующих участков шихты (образование грязи), окомкование которой приводит к образованию комков диаметром. 50 мм. При уменьшении расхода воды уменьшается способность шихты за счет уменьшения степени ее переувлажнения. Существенно повьш1ается количество фракций 1-16 мм, не участвующих в окомковании и следователь- но, уменьшается однородность окомкованной шихты по гранулометрическому составу, ,

Уменьшение цикличности подачи воды приводит к чрезмерному переувлажнению отдельных участков шихты, и таким образом оказьгаает такое же отрицательное воздействие, как и увеличение расхода воды.

Увеличение цикличности подачи воды при постоянном ее расходе равносильно влиянию уменьшенного расхода воды и сопровождается аналогичным отрицательным воздействием,

Толпщна накатанного слоя шихты определяется влажностью поверхностного слоя гранул. При уменьшении ее значений до 6-7% накатьгаание прекращается. Как показали исследования время формирования зародьш1ей крупностью 2-4 мм в оптимальных условиях увлажнения составляет 2-4 с. Именно этот промежуток времени определяет начало второй зоньг увлажнения ,

Необходимость подачи воды на вторую зону обусловлена интенсификацией накатывания неокомкованной части шихты на зародьшш и вовлечением в процессе окомкования гидрофобных компонентов шихты с получением однородных по гранулометрии и прочных гранул диаметром 6-10 мм.

Экспериментально установлено, что при оптимальном соотношении расхода воды на первой и второй Ьтади- ях, цикличность ее подачи должна составлять 10-15 циклов в минуту. Увеличение степени переувлажнения отдельных участков шихты во второй зоне обуславливается необходимостью значительного увеличения размера гранул и их прочности, а двухста- дийное циклическое увлажнение шихты обеспечивает гибкость, высокую эффективность и оперативность регулирования процесса окомкования в условиях запланированного изменения

состава пшхты или технологических

и дозирования

нарушений усреднения ее компонентов.

Поскольку закономерности окомко- вания шихты после второй стадии увлажнения аналогичны закономерностям окомкования шихты после первой стадии, постольку отклонение от оптимальных параметров вторичного увлаж- Q нения оказывает те же отрицательные воздействия, что и после первичного.

Пример, Исследования проводят в лабораторном окомкователе диа- 15 метром 500 и длиной 1200 мм. В качестве компонентов шихты используют криворожскую гематитовую железную РУДУ, магнетитовый концентрат Оле- негорского ГОКа, смесь коксовой ме- 20 лочи и антрацитового штыба, возврат и известняк. Крупность криворожской руды, смеси коксовой мелочи и антрацита, известняка и возврата составляет 0-3 мм, а железный концентрат 25 бьш представлен фракцией 0,063 мм. Железорудная часть шихты состояла из 60% руды и 40% концентрата, содержание топлива в шихте составляла 4%, известняка - 10% при соотноше- зо НИИ количества коксовой мелочи и антрацита 1:1, содержание возврата 20% сверх 100%.

Высокое содержание криворожской

руды и антрацита в шихте, обладающих низкой смачиваемостью и комкуе- мостью выбрано Для того, чтобы показать высокую эффективность окомкования гидрофобных составляющих шихты при ее увлажнении предложенным способом. Предварительно определяют комкующую (гидрофобную) способность каждого компонента шихты в зависимости от влажности. Комкующую способность шихты оценивают по содержанию фракций t-1,6 мм в окомко- ванном материале. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что для гидрофильных компонентов шихты, концент- gQ

рата.и известняка оптимальная влажность составляет 5-7%, поскольку в этих условиях содержание фракций 1- 1,6 мм, не участвующих в процессе окомкования минимально, основная gg масса этих компонентов представлена классом 2-4 мм.

Для гидрофобных компонентов (аг- лоруда, кокс, антрацит) значительное

35

40

45

Q

15 20 25 зо gQ

gg

4689466

снижение содержаний фракций 1-1,6 мм

35

40

45

наблюдается при влажности 10-12%. При этом, даже антрацитовый штыб окомковывается с образованием гца- нул 2-5 мм.

Таким образом, влагоемкость ком- понентов шихты пропорциональна силам капиллярного стягивания, для гидрофобных и гидрофильных составляющих существенно отличаются. Если учесть, что влага при неимпульсной (постоянной) подаче воды распределяю- ется равномерно между всеми компонентами шихты, а оптимальная влажность основных железорудных и флюсовых составляющих не превьштает 7%, что очевидно, что частица гидрофобных компонентов крупностью 1-1,6 мм не будет вовлекаться в окомкование, снижая однородность окомкованной шихты, газопроницаемость слоя и производительность установки.

Увеличение же содержания влажности всей массы шихты до 10-12% приводит к чрезмерному ее переувлажнению, укрупнению гранул, снижению их прочности и однородности.

Одним из наиболее эффективных способов вовлечения в окомкование гидрофобных материалов и частичек крупностью 1-1,6 мм является перераспределение влаги между отдельными участками шихты для разделения потока щихты на переувлажненные и сухие зоны с последующим накатыванием сухой на переувлажненную часть шихты. При наибольшем переувлажнении штыба гидрофильные материалы гранулируются за короткий промежуток времени до фракции 2-4 мм, т. е. наряду с крупными частицами топлива, известняка и возврата, окомкованные гранулы служат центрами, зародышами окомкования, причем количество за родьщ1ей увеличивается в 2-3 раза. Это обстоятельство и послужило основанием для двухстадийног о пульсирующего увлажнения шихты при окомкова- нии, причем на первой стадии происходит, в основном, окомкование гидрофильных составляющих, а на второй - накатывание и доокомкование гидрофобных и гидрофильных компонентов шихты.

Пульсацию подачи воды осуществля- ют пробковыми кранами, соединенными с помощью ременной передачи с электроприводом. Увлажнение осуществляют

эвольвентными форсунками с подводом к ним сжатого воздуха. Цикличность подачи воды, соотношение между расходом воды на каждой стадии увлажне- ния, длительность окомкования шихты после первой стадии изменяют в широких пределах. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Анализ данных показывает, что наименьший выход фракции 0-1 мм, 1- 1,6 мм и 10 мм имеет место при соотношении расхода воды на 1-ой и 2-ой стадиях (О,25-0,4):1 и при цик- личности 20-30 циклов в минуту на первой и 10-15 циклов в минуту на второй стадии.

Расположение второй форсунки определялось временем образования зародышей крупностью 2-4 мм. Это время составляло 2-4 с, или в пересчете от продолжительности окомкования, составляло 20 с, находилось в пределах (0,1-0,2).

Нарушение этого режима увлажнения приводило к нарушению продолжительности окомкования, увеличению крупных и мелких фракций шихты (в таблице не указано), снижению однородности шихты по гранулометрии и скорости спекания.

Продолжительность подачи воды и интервалы между ними в пределах одного цикла не оказывает существенно то влияния на скорость и качество окомкования шихты в исследованных ус ловиях пульсирующего увлажнения шихты с цикличностью 10-30 цикпов в минуту. Заметное влияние продолзш- тельности подачи воды в цикле на по- казатели окомкования имело место при цикличности 1-2 цикла в минуту

Величина прочности гранул, оцениваемая по количеству сбрасываний (ста) 100 гранул крупностью 8-10 мм с высоты 1 м на стальную плиту, имела наибольшие значения для оптимапь™ ных условий окомкования. Так, при сбрасывании гранул, окомкованных в оптимальных условиях (соотношение расхода воды на 1-ой и 2-ой стадиях 0,4:1 , цикличности на 1-ой и 2-ой стадиях 30 и 15 соответственно) количество сбрасываний до полного разрушения гранул составило 8, против для базового варианта и 2-4 для вариантов с и .

Формула изобретения

Способ окомкования агломерационно шихты, включающий порционную подачу увлажнителя в две стадии, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкован- ной шихты по гранулометрическому соста:ву и повьш1ения эффективности управления процессом окомкования, осуществляют импульсную подачу увлажнителя в зону окомкования шихты с интервалами между импульсами, равными длительности импульса, причем первую порцию увлажнителя подают в начале окомкования с частотой следования импульсов 20/30 в 1 мин, вторую - начиная с момента прекращения окомкования шихты после увлажнения ее первой порцией с частотой 10- 15 импульсов в 1 мин с соотношением расхода увлажнителя в первой и второй порциях - (0,25-0,4):1.

Изобретение относится к окуско- ванию железорудных материалов в черной и цветной металлургии и может быть использовано в других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является повышение интенсивности окомкования, прочности и однородности окомкованной шихты по гранулометрическому составу и повьшение эффективности управления процессом окомкования. При окомковании шихты в барабане воду на увлажнение подают в два этапа. На первом этапе в начале окомкования воду подают с частотой 20-30 имп./ьшн, на втором этапе с частотой 10-15 имп./мин. Начало второго этапа увлажнения определяют по прекращению процесса окомкования после увлажнения шихты на первом этапе о Соотношение расхода воды на первом и втором этапах поддерживают равным 0,25-0,4:1 соответственно. При увлажнении интервалы между импульсами подачи воды поддерживают равными длительности импульса. При таком способе увлажнения на первом этапе получают зародыши окомкования повышенной комкующей способности, а на втором создают благоприятные условия для накатьшания на них неоком- .кованной части шихты с последующим упрочнением гранул. 2 табл. а SS сл

Таблица 1

146894610

I о «N (м г О О О ts а- j I - - - - - - - - I

vDOO ОсоюГ 4t

- (VI СМ т-,-г- ,- Vt- nfMCvl - О 00 VO

-tvlCvl ««

I ОСЧ 001 { -CMr4 r- sjfsj«M(M.-fS .-.i

Ю

Л оо

OOOO OOO . о

- Ч- - «. fx . fj

CO 1 о srI

-lA -invf -r r oOl

0% CO cv

- ГОчОО чООО f

о CMOtNl N0000 OO

-00 - - - -r-,,Q

OvO о

r CM vo

fO O - CO LH 00 lA

00 о 00о

- - чгчосм fomor - in

COtNCO -cfO-vT OOOO C4fM

vO

NOOC4 vJ-00 1000 N001 ol

- CM fSJ (N4 . «- «-T .. I

OOOOvO Of OCMvOО

CN| ,-«.