СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ
METHOD OF PELLETS MANUFACTURING

Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу и может быть использовано при производстве окатышей.
Известно, что на зарубежных и отечественных обжиговых конвейерных машинах [1, 2] режим термообработки слоя окатышей осуществляют в пяти технологических зонах - сушки, нагрева, обжига, рекуперации и охлаждения. Такой режим обеспечивает полный процесс превращения сырых окатышей с исходной прочностью 0,8-1,5 кг/ок. в обожженные с прочностью 150-350 кг/ок. Вместе с тем наблюдается снижение прочностных свойств обожженных окатышей верхнего горизонта слоя под длительным воздействием высоких температур. Окатыши верха слоя приобретают зональную структуру вследствие диссоциации гематита и рекристаллизационных процессов. Кроме того, окатыши слипаются в гроздья, что приводит к снижению газопроницаемости слоя. В то же время для получения прочных окатышей нижних горизонтов слоя необходима выдержка слоя в зоне высоких температур для достижения минимально необходимых температур, способствующих упрочнению окатышей низа слоя. Далее обожженные окатыши после зоны рекуперации поступают в зону охлаждения, где охлаждение слоя производится холодным воздухом, при этом скорость охлаждения низа слоя превышает 200 град/мин. Это приводит к значительному разупрочнению окатышей вследствие развития напряжений в структуре окатышей и образованию микротрещин [3]. Прочность окатышей низа слоя падает до 100 кг/ок.
Наиболее близким техническим решением является способ производства окатышей, включающий окомкование железорудных материалов с получением сырых окатышей и их термообработку в слое на обжиговой конвейерной машине в технологических зонах сушки, нагрева, обжига, рекуперации и охлаждения обожженных окатышей [4]. В известном способе зона охлаждения разделена на множество следующих друг за другом областей, которые соединены через отдельные каналы с зонами обжига, нагрева и сушки, и газы в первую зону охлаждения подаются с температурой 100-150°С, а в зону охлаждения 2 - с температурой 200-250°С. Такое решение задачи позволяет минимизировать расход топлива и количество отходящих газов, оптимально использовать тепло охлаждаемого воздуха, однако температурный режим охлаждения не способствует плавному снижению температуры обожженных окатышей низа слоя и снижает их прочность. Кроме того, сохраняется перегрев верха слоя окатышей в зоне обжига и прочность окатышей верхнего слоя также снижена под длительным воздействием высоких температур.
Задачей данного изобретения является повышение прочностных свойств окатышей за счет оптимизации режима термообработки и за счет охлаждения слоя обожженных окатышей воздухом с различной температурой.
Поставленная задача решается предлагаемым способом производства окатышей, включающим окомкование железорудных материалов с получением сырых окатышей и их термообработку в слое на обжиговой конвейерной машине в технологических зонах сушки, нагрева, обжига, рекуперации и охлаждения обожженных окатышей, при этом в процессе термообработки окатыши подвергают выдержке при температуре 1150-1230°С в зоне выдержки, расположенной между зонами обжига и рекуперации, и имеющей относительную площадь 0,6-1,0 площади зоны рекуперации, а охлаждение осуществляют с постепенным снижением температуры охлаждающего агента от 200÷300°С до температуры наружного воздуха. Охлаждение обожженных окатышей осуществляют в трех зонах, при этом в первую зону подают охлаждающий агент с температурой 200-300°С, во вторую - 80-150°С, а в третью - холодный наружный воздух.
Из уровня техники известен способ производства окатышей с изотермической выдержкой в зоне обжига [5], однако известный способ относится к переработке окатышей из хромитовых руд с использованием нонтронита в качестве связующего и, кроме того, окатыши подвергаются в зоне обжига высокотемпературной выдержке при температурах приблизительно 1320°С, т.е. задача и пути ее решения отличаются от предлагаемого изобретения.
Сущность предлагаемого способа сводится к предотвращению перегрева верха слоя и обеспечению необходимых температур низа слоя, для чего зона обжига (зона максимальных температур) сокращается за счет установки перед зоной рекуперации зоны выдержки с температурами 1150-1230°С (зона умеренных температур), которые выбираются в зависимости от вида сырья (неофлюсованные, офлюсованные окатыши) и типа концентрата (наличие тугоплавких соединений). Экспериментально было установлено, что для того чтобы избежать перегрева верха, необходимо устанавливать максимальные температуры не в конце, а в начале зоны обжига. При этом в конце зоны обжига предлагается осуществить выдержку окатышей в зоне умеренных температур за счет сокращения продолжительности обжига на 20-40%, что соответствует ее относительной площади, равной 0,6-1,0 площади зоны рекуперации или приблизительно двум газовоздушным камерам. Увеличение зоны умеренных температур более двух газовоздушных камер приводит к недостаточности теплоты для обжига слоя и снижению прочности окатышей низа слоя, а уменьшение зоны выдержки менее одной газовоздушной камеры не позволяет в достаточной степени избежать диссоциации гематита и ухудшения качества окатышей верхнего слоя.
Кроме того, с целью сохранения прочности обожженных окатышей низа слоя в предлагаемом изобретении в зону охлаждения подается охлаждающий агент с различной температурой. Для этого сборный коллектор зоны охлаждения разбивается на три секции. В первую секцию подается охлаждающий агент с температурой 200-300°С, во вторую секцию - агент с температурой 80-150°С, в третью секцию - наружный воздух. При такой организации процесса охлаждения скорости охлаждения низа слоя в начале зоны охлаждения существенно снижаются (до 100-150 град/мин) и тем самым сохраняются прочностные свойства обожженных окатышей.
Примеры осуществления способа
Пример 1. На обжиговой машине ОК-306 площадь зоны обжига ограничена пятью газовоздушными камерами (ГВК). Заданная температура в зоне обжига поддерживается с помощью пяти пар горелок. Продолжительность зоны выдержки соответствовала двум ГВК. В таблице 1 приведен базовый температурный режим в зоне обжига и рекомендуемый в соответствии с приведенным способом.
Таблица 1
№№ ГВК
13
14
15
16
17
Время обжига, мин
Базовый температурный режим
1250
1270
1270
1300
1300
4,7
Рекомендуемый температурный режим
1270
1300
1300
1230
1200
2,8
Чтобы избежать перегрева верха слоя, максимальные температуры достигаются в начале зоны обжига и степень диссоциации на базовом режиме достигала 2,5-3,0%, количество FeO в обожженных окатышах - 2,5-3,5%, прочность - 200-250 кг/ок. На рекомендованном режиме - степень диссоциации ниже 1,0%, FeO - 1,5-2,0%, прочность - 300-350 кг/ок.
Пример 2. На обжиговой машине ОК-520 зона охлаждения расположена на площади 14 ГВК. В базовом режиме во все ГВК подавался холодный воздух, а в рекомендуемом режиме - в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2
Зоны охлаждения
ГВК
Базовый режим
Рекомендуемый режим
Температура охладителя, °С
Скорость охлаждения, град/мин
Температура охладителя, °С
Скорость охлаждения, град/мин
Охлаждение 1
19-23
20
230
200
150
Охлаждение 2
24-28
20
180
100
100
Охлаждение 3
29-32
20
40
20
50
Прочность окатышей низа слоя в рекомендуемом режиме - 200-230 кг/ок., в то время как в базовом - 100-150 кг/ок. Увеличение температур охладителя в первой зоне охлаждения выше 300°С приводит к высокой температуре окатышей на сходе с обжиговой машины и пережогу конвейерной ленты на разгрузке, а более низкие соответственно ниже 200°С не позволят эффективно бороться с разупрочнением окатышей низа слоя.
Источники информации
1. Братчиков С.Г., Берман Ю.А., Белоцерковский Я.Л. и др. Теплотехника окускования железорудного сырья. М.: Металлургия, 1970, с., 16-22.
2. Фастовский М.Х., Дакалов Г.Н., Носовский А.А. Механическое и транспортное оборудование агломерационных фабрик. М.: Металлургия, 1983. с.11-16.
3. Юсфин Ю.С., Базилевич Т.Н. Обжиг железорудных окатышей М.: Металлургия, 1973, с.175.
4. Патент Германии №19513549, опубл. 17.10.1996.
5. СССР №1708889, кл. С22В 1/14, опубл.30.01.1992.