СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ
PELLET OBTAINING METHOD

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 шихтой, и зоны, свободной от шихты (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М.: Металлургия, 1976, с.82-92).
Недостатками способа являются низкие прочность окатышей и производительность окомкователя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты влажностью W в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа с образованием газовлагошихтовой струи с помощью струйного аппарата, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей, ориентированной на гарнисаж, в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши с помощью продольных пластинчатых делителей и поперечного делителя, выполненного в виде вращающегося барабана, на поверхности которого установлены поперечные ребра, очистку гарнисажа от зародышей, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей (см. Патент №2356951, Россия, МПК 7 С22В 1/24, БИ №15, опубл. 27.05.09).
Недостатками способа являются низкие прочность окатышей и производительность окомкователя. Они обусловлены тем, что в процессе напыления плотного слоя влажной шихты прочность зародышей, сформированных из плотного слоя шихты неравномерна по сечению. На оси напыленного слоя прочность зародышей максимальная, на периферии она имеет минимальное значение. Низкая прочность зародышей снижает прочность влажных окатышей, что в свою очередь уменьшает производительность окомкователя. Для того чтобы повысить прочность окатышей и производительность окомкователя необходимо сформировать более высокую прочность зародышей на периферии напыленного слоя. Для этого нужно изменить структуру и условия формирования газовлагошихтовой струи путем переноса части силовой нагрузки аэросмеси из осевой зоны струи на периферию и обеспечить боле интенсивное упрочнение шихты в периферийной зоне напыленного слоя.
Задачей изобретения является повышение прочности окатышей и производительности окомкователя.
Для достижения указанного технического результата в способе получения окатышей, включающем формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты влажностью W в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа с образованием газовлагошихтовой струи с помощью струйного аппарата, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей, ориентированной на гарнисаж, в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши с помощью продольных пластинчатых делителей и поперечного делителя, выполненного в виде вращающегося барабана, на поверхности которого установлены поперечные ребра, очистку гарнисажа от зародышей, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей, причем, перед напылением гарнисаж увлажняют до влажности, равной 0,9-1,1 W, а газовлагошихтовую струю формируют путем смешивания сжатого воздуха и шихты в корпусе струйного аппарата с образованием аэросмеси, на пути которой устанавливают насадку в виде двух полых усеченных конусов, расположенных один в полости другого с возможностью продольного и поперечного перемещения вышеупомянутой насадки относительно среза струйного аппарата, причем угол раствора внешнего конуса составляет 20-30°, а соотношение углов раствора конусов составляет 1-2.
Сущность изобретения заключается в следующем. В корпусе струйного аппарата с помощью сжатого воздуха и одного из потоков загружаемой шихты формируется аэросмесь. На выходе струйного аппарата, на пути движения аэросмеси устанавливается насадка в виде двух полых усеченных конусов, расположенных один в полости другого с возможностью продольного и поперечного перемещения насадки относительно среза струйного аппарата, при этом угол раствора внешнего конуса составляет 20-30°, а соотношение углов раствора конусов составляет 1-2. Насадка позволяет перераспределить часть влажной шихты из центра струи на периферию таким образом, чтобы на периферию плотного напыленного слоя шихты поступало дополнительное количество влажного материала. За счет этого плотность влажной шихты по сечению струи становится равномерной. Напыленный плотный слой влажной шихты имеет благоприятную структуру, при которой плотность и прочность зародышей на периферии повышается. Достоинством предлагаемого способа получения окатышей является более высокий на 50-70% диаметр напыленного слоя, что позволяет увеличить концентрацию шихты в струе и повысить производительность процесса зародышеобразования. Более высокая прочность зародышей повышает производительность окомкователя. Насадка содержит два полых усеченных конуса для того, чтобы повысить равномерность прочности зародышей по сечению плотного напыленного слоя влажной шихты. Ее размеры и конструкция были отработаны экспериментально. Установили, что углы раствора усеченных конусов существенно влияют на прочность зародышей и равномерность плотности шихты по сечению напыленного слоя шихты. Если угол раствора внешнего полого конуса будет более 30°, то диаметр плотного слоя существенно возрастает и прочность зародышей на его периферии снижается, что противоречит задаче изобретения. Если угол раствора внешнего полого конуса будет менее 20° и соизмерим с углом раскрытия струи, то параметры напыленного слоя и его диаметр будут близки к показателям напыленного плотного слоя прототипа. Для того чтобы повысить прочность зародышей на периферии плотного слоя и обеспечить равномерность прочности зародышей по сечению плотного слоя соотношение углов раствора конусов должно составлять 1-2. Если соотношение углов раствора конусов будет менее 1, то межконусное пространство будет забиваться шихтой и работоспособность способа будет нарушена. Если соотношение углов раствора конусов будет более 2, то прочность зародышей и окатышей будет близка прототипу. Насадка в форме двух полых усеченных конусов имеет возможность горизонтального и вертикального перемещения для того, чтобы подобрать необходимое положение насадки относительно среза сопла струйного аппарата и исключить влияние различных окружных скоростей днища тарели на прочность зародышей и окатышей. Оптимальное расположение насадки на пути движения аэросмеси зависит от точки напыления на днище тарели и подбирается экспериментально. Для того чтобы повысить сцепление напыленного слоя с гарнисажем, непосредственно перед напылением гарнисаж дополнительно увлажняют до влажности, равной 0,9-1,1 W. Если влажность гарнисажа будет менее 0,9 W, то прочностные характеристики окатышей будут на уровне прототипа, если влажность гарнисажа будет более 1,1 W, то пластичность гарнисажа возрастет, а напыленный слой будет деформироваться с образованием трещин, что снижает прочность окатышей и противоречит задаче изобретения.
Отличительные признаки способа получения окатышей, предложенные в заявленной последовательности, формируют новые положительные свойства: целенаправленное воздействие на структуру газовлагошихтовой струи с помощью насадки, установленной на выходе струйного аппарата, на пути движения аэросмеси; возможность регулирования угла раскрытия газовлагошихтовой струи от 20° до 50° и увеличения диаметра плотного слоя влажной шихты на 50-70%; увеличение концентрации влажной шихты на периферии струи и на периферии напыленного слоя; увеличение прочности зародышей и окатышей за счет равномерности плотности шихты по сечению плотного слоя; учет различных окружных скоростей днища тарели с помощью горизонтального и вертикального перемещения насадки; возможность управления процессом зародышеобразования путем ориентации газовлагошихтовой струи на гарнисаж без перемещения струйного аппарата; организованное увлажнение гарнисажа перед напылением. Указанные положительные свойства изобретения позволяют повысить прочность окатышей и производительность окомкователя. Таким образом, предложенный способ получения окатышей удовлетворяет критериям новизны, промышленной применимости и соответствует изобретательскому уровню.
Способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже.
Устройство содержит тарельчатый окомкователь 1, в который подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Окомкователь содержит шихтовый гарнисаж 4, продольные пластинчатые делители 5, поперечный делитель 6, выполненный в виде вращающегося барабана, на поверхности которого установлены поперечные ребра. Для формирования газовлагошихтовой струи 7 служит струйный аппарат 8. Струйный аппарат содержит корпус 9 и тракт подачи сжатого газа 10. Для увлажнения гарнисажа установлены водяные брызгала 11. На выходе из струйного аппарата установлена насадка, состоящая из внешнего полого усеченного конуса 12 и внутреннего полого усеченного конуса 13. Усеченные конусы снабжены координатным устройством 14 для осуществления горизонтального и вертикального перемещения насадки относительно оси струйного аппарата. В процессе работы окомкователя формируется плотный слой 15 влажной шихты, образуются зародыши 16. На днище окомкователя формируется зона 17, свободная от шихты, и зона 18, занятая шихтой. В процессе увлажнения гарнисажа в зоне, свободной от шихты, формируется область увлажнения 19. В процессе работы окомкователя формируются кондиционные окатыши 20.
Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. В тарельчатый окомкователь 1 подается влажная шихта, влажностью W потоком 2 и потоком 3. В процессе работы окомкователя на его днище формируется шихтовый гарнисаж 4. Шихта потока 2 участвует в формировании газовлагошихтовой струи 7, которая формируется струйным аппаратом 8. Газовлагошихтовая струя формируется путем смешивания сжатого воздуха, подаваемого через патрубок 10, и шихты потока 2 в корпусе 9 струйного аппарата с образованием аэросмеси. Для перераспределения части шихты с оси струи на ее периферию на пути аэросмеси на выходе из струйного аппарата установлена насадка, состоящая из внешнего полого усеченного конуса 12 и внутреннего полого усеченного конуса 13. Внутренний полый усеченный конус 13 установлен в полости внешнего конуса 12. Насадка способна перемещаться относительно среза сопла за счет координатного устройства 14. Угол раствора внешнего конуса составляет 20-30°, а соотношение углов раствора конусов составляет 1-2. Для лучшего сцепления напыляемой шихты с гарнисажем и упрочнения плотного слоя шихты перед ее напылением гарнисаж 4 увлажняют до влажности, равной 0,9-1,1 W, с помощью водяных брызгал 11, которые формируют зону увлажнения 19. Влажная шихта с помощью газовлагошихтовой струи 7 напыляется на увлажненный гарнисаж 4 в зоне 17, свободной от шихты, с образованием плотного слоя 15 влажной шихты. Зародышеобразование осуществляется путем деления плотного слоя влажной шихты на зародыши 16 с помощью продольных пластинчатых делителей 5 и поперечного делителя 6, выполненного в виде вращающегося барабана, на поверхности которого установлены поперечные ребра, и очистки гарнисажа от зародышей. Доокомкование зародышей 16 осуществляется шихтой потока 3 в зоне 18, занятой шихтой, с образованием кондиционных окатышей 20.
Пример. Отработку способа получения окатышей проводили на установке, выполненной согласно технической схеме, представленной на чертеже. На днище окомкователя диаметром 0,62 м формировали шихтовый гарнисаж толщиной 20 мм. В рабочее пространство окомкователя загружали 10 кг влажной шихты, содержащей концентрат Тейского месторождения и 1% бентонита. Влажность шихты составляла 8,5%. Шихту загружали двумя потоками. Первый поток шихты массой 2 кг загружали в струйный аппарат. Сжатый воздух в струйный аппарат подавали от передвижной компрессорной установки КУ-22. В экспериментах использовали струйный аппарат диаметром 0,02 м, на срезе которого уставлена насадка в виде двух усеченных полых конусов, выполненных из стеклопластика. Высота конусов насадки составляла 50 мм. Диаметр меньшего основания обоих усеченных конусов составлял 10 мм. С помощью газовлагошихтовой струи на влажном гарнисаже формировали плотный слой шихты. Гарнисаж увлажняли водяными брызгалами. Плотный слой влажной шихты делили на зародыши с помощью делителей. Пластинчатые делители и поперечные ребра барабана выполнены из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. Зазоры между пластинчатыми делителями и высота поперечных ребер барабана равнялись 8 мм. Длина барабана составляла 250 мм, а его диаметр 60 мм. Зародыши доокомковывали до кондиционных окатышей размером 14-16 мм. В ходе опытов влажность гарнисажа меняли путем регулирования расхода воды через брызгала. В процессе экспериментов использовали ряд насадок, у которых были различные углы раствора конусов. У полученных окатышей измеряли прочность на сжатие, а по выходу кондиционных окатышей рассчитывали производительность окомкователя. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Таблица
N
Угол раствора внешнего конуса
Соотношение углов раствора конусов
Влажность гарнисажа, в долях от влажности шихты
Производительность окомкователя, %
Прочность окатышей, Н/окатыш
п/п
1
20
1
0,9
104,8
16,2
2
20
1
1,1
104,9
16,4
3
20
2
0,9
105,4
16,1
4
20
2
1,1
107,1
16,2
5
30
1
0,9
108,3
16,1
6
30
1
1,1
109,2
16,2
7
30
2
0,9
109,4
15,8
8
30
2
1,1
109,5
15,9
Данные прототипа
9
-
-
0,8
100
15,5
Как видно из приведенных данных, способ получения окатышей, основанный на увлажнении гарнисажа до влажности, равной 0,9-1,1 от влажности шихты, и использовании насадки для формирования газовлагошихтовой струи в виде двух полых усеченных конусов, в которой угол раствора внешнего конуса составляет 20-30°, а соотношение углов раствора конусов составляет 1-2, позволяет повысить производительность окомкователя на 4,8-9,5% (отн.) и повысить прочность окатышей на 1,9-5,8% (отн.).