СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ
METHOD OF PELLETISING

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей.
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 высокое содержание связующего в шихте окатышей, что снижает содержание железа в окатышах и увеличивает их себестоимость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий смешивание железорудного 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 с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей 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, МПК 8 С22В 1/24, опубликовано 27.05.2009, БИ №15, 2007).
Недостатком известного способа получения окатышей является высокий расход связующего, что снижает содержание железа в окатышах и повышает себестоимость окускованного сырья. Замена широко распространенного бентонита на интерполимерные связующие не решает этой проблемы, т.к. стоимость заменителей существенно превышает цену бентонита. Рациональным путем является оптимальное распределение связующего в структуре окатышей, что позволяет без ущерба для качества окатышей существенно снизить расход связующего в производстве сырья, а недостаток влаги в зоне напыления и на поверхности плотного слоя шихты снижает производительность окомкователя.
Задачей изобретения является снижение расхода связующего в процессе производства окатышей и повышение производительности окомкователя.
Для достижения указанного технического результата в способе получения окатышей, включающем смешивание железорудного 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 с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной 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, содержание связующего в первом потоке шихты формируют на уровне 10-90% от оптимального значения, а во второй поток шихты дополнительно подают связующее, содержание которого доводят до оптимального значения, а поверхность плотного слоя шихты во время напыления равномерно увлажняют.
Сущность изобретения заключается в следующем. Перед загрузкой в окомкователь влажную шихту готовят смешиванием железорудного концентрата и связующего, содержание которого поддерживают на уровне 10-90% от оптимального значения. Оптимальное значение связующего в железорудной шихте для типичных связующих различное. Например, для бентонита величина оптимального значения составляет 1,0-1,1%, для известковых связок 1-3%.
После этого шихту загружают в окомкователь двумя потоками. Первый поток шихты, содержание связующего в котором также составляет 10-90% от оптимального, используют для получения зародышей способом напыления шихты на гарнисаж с получением плотного слоя влажной шихты и последующего деления этого слоя на зародыши. Для увеличения коэффициента напыления шихты до 0,97, повышения пластических свойств зародышей и лучшего формообразования зародышей поверхность плотного слоя шихты во время напыления равномерно увлажняют. Одновременно увлажняется зона напыления и нижняя часть газовлагошихтовой струи. Таким образом некоторое снижение пластичности зародышей из-за меньшего содержания связующего компенсируется их более высокой комкуемостью за счет равномерного увлажнения поверхности плотного слоя шихты и зоны напыления. В прототипе отсутствует увлажнение напыленного слоя, поэтому напыляемая шихта и плотный слой шихты имеют неравномерное и более низкое содержание влаги, что существенно снижает комкуемость зародышей и снижает производительность окомкователя. После зародышеобразования зародыши поступают в зону, занятую шихтой, куда одновременно подается второй поток шихты, в который предварительно подается связующее до оптимального (100%) значения. В результате в процессе доокомкования зародышей на их поверхности формируется оболочка с оптимальным содержанием связующего. После доокомкования полученные сырые окатыши содержат в центре 10-90% связующего, а в оболочке 100% связующего. При такой структуре окатыша его прочность практически не снижается, т.к. прочная оболочка препятствует разрушению окатыша, несмотря на менее прочный зародыш в его центре. Таким образом в производстве окатышей по предлагаемому способу расход связующего снижается на 5-45%. Подобная структура известна из технологии металловедения, где прочная закаленная поверхность металла при слабой сердцевине изделия обеспечивает его высокую механическую прочность.
Задача изобретения достигается при содержании связующего в первом потоке шихты на уровне 10-90% от оптимального значения. Если содержание связующего в первом потоке шихты будет меньше 10% от оптимального значения, то произойдет снижение прочности окатышей, что противоречит задаче изобретения. Если содержание связующего в первом потоке шихты будет более 90%, то экономические показатели предлагаемого способа будут близки показателям способа-прототипа.
Отличительные признаки способа получения окатышей, заявленые в предложенной последовательности, формируют новые свойства изобретения: получение двухслойных окатышей по содержанию связующего на одном окомкователе; организация зародышеобразования напылением на гарнисаж влажной шихты с пониженным содержанием связующего; повышение пластичности зародышей, полученных путем равномерного увлажнения поверхности плотного слоя шихты во время напыления; облегченное деление пластичного напыленного слоя шихты на зародыши; повышение скорости окомкования пластичных зародышей; существенное снижение расхода связующего на 5-45% в производстве окатышей. 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 чертеже. Устройство содержит тарельчатый окомкователь 1, в который подается основной поток 2 влажной шихты, содержащей 10-90% связующего от оптимального значения. Перед загрузкой основной поток шихты делят на поток шихты 3 и поток шихты 4. В поток шихты 4 дополнительно вводят связующее 5 до оптимального значения. Поток шихты 3 используют для формирования газовлагошихтовой струи 6 с помощью струйного аппарата 7. Струйный аппарат содержит тракт подачи сжатого газа 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. 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. Для равномерного увлажнения поверхности плотного слоя шихты предусмотрена кольцевая форсунка 22. На днище окомкователя формируется зона 23, свободная от материалов, и зона 24, 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 содержит 10-90% связующего от оптимального значения и поступает в струйный аппарат 7. Шихта потока 3 ускоряется сжатым воздухом, истекающим из тракта 8, и образует газовлагошихтовую струю 6. Газовлагошихтовая струя 6 напыляет влажную шихту потока 3 на поверхность движущегося гарнисажа 10 и образует плотный слой 18 напыленной шихты. В зоне 23, свободной от комкуемых материалов, между струйным аппаратом 7 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. Для повышения пластических свойств напыленного слоя шихты во время напыления его поверхность равномерно увлажняется водой с помощью кольцевой форсунки 22. Параметры напыления обеспечивают коэффициент напыления шихты, равный 0,90-0,97. 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, содержащие 10-90% связующего от оптимального значения, на которых формируется оболочка окатышей. Зародыши 21 под действием собственного веса ссыпаются вниз тарели и поступают в зону 24, куда попадает шихта потока 4 с оптимальным содержанием связующего. На поверхности зародышей формируется оболочка окатышей, содержание связующего в которой составляет оптимальное (100%) значение. В результате формируется двухслойный окатыш, в центре которого содержание связующего составляет 10-90% от оптимального значения.
3
Пример. Отработку способа получения окатышей проводили на установке, выполненной согласно технической схеме, показанной на чертеже. В рабочее пространство окомкователя диаметром 0,62 м загружали 10 кг влажной шихты, содержащей концентрат Тейского месторождения и 0,01-0,09 кг бентонита, что составляло 10-90% от оптимального содержания связующего. Шихту загружали двумя потоками. Первый поток шихты массой 5 кг, в котором содержание бентонита составляло 10-90% от оптимального значения, загружали в струйный аппарат и напыляли сжатым воздухом на гарнисаж в форме кольцевого напыленного слоя. При давлении сжатого воздуха 0,2 МПА, расходе 0,6 м/мин, расстоянии 0,3-0,4 м от гарнисажа и равномерном увлажнении напыленного слоя струйный аппарат обеспечивал коэффициент напыления, равный 0,90-0,97. Пластинчатые делители и ребра барабана выполняли из полированной нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. Диаметр барабана составлял 60 мм, а его длинна 250 мм. Сжатый воздух подавали от передвижной компрессорной установки КУ - 22. Воду, подаваемую на увлажнение поверхности напыленного слоя, распыляли сжатым воздухом. В процессе вращения окомкователя зародыши поступали в зону, занятую материалом. Одновременно в некоторую подавали второй поток влажной шихты массой 5 кг, в котором содержание связующего доводили до оптимального (100%) содержания. После доокомкования зародышей определяли выход кондиционных окатышей диаметром 10-15 мм и определяли прочность окатышей на сжатие. Расход бентонита в окатышах и производительность окомкователя рассчитывали. Результаты экспериментов и расчетные данные представлены в таблице.
Таблица
Параметры способа получения окатышей
№
Содержание бетонита в шихте первого потока, %
Коэффициент напыления шихты, доли ед.
Прочность окатышей, Н/окатыш
Производительность окомкователя, %
Экономия связующего (бентонита), % (отн.)
1
0,1
0,90
9,5
101,1
5
2
0,3
0,91
9,5
102,3
15
3
0,5
0,93
9,6
103,2
25
4
0,7
0,95
9,7
104,8
35
5
0,9
0,97
9,7
105,4
45
Данные прототипа
1,0
0,5-0,7
9,5
100% (100 т/ч)
0
Как видно из приведенных данных, способ получения окатышей, основанный на принудительном формировании пластичных зародышей, содержащих 0,1-0,9% бентонита (10-90% связующего), и равномерном увлажнении поверхности напыленного слоя шихты во время напыления струйным аппаратом, работающим с коэффициентом напыления, равным 0,90-0,97, позволяет повысить прочность окатышей на 2,2%, производительность окомкователя на 1,1-5,4% и снизить расход связующего на 5-45%.