СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ
PROCEDURE FOR PRODUCTION OF PELLETS

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей и агломерата.
Известен способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты, содержащей до 2% угольной мелочи, в окомкователь, очистку гарнисажа, формирование на днище окомкователя зоны, занятой окатышами, и зоны, свободной от окатышей, термообработку (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей. М.: Металлургия, 1976, с.82-92). Недостатком способа является низкое качество окатышей и высокий расход топлива при термообработке.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение в шихту углеродосодержащей мелочи, введение первого потока шихты в поток сжатого газа с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты газовлагошихтовой струей, ориентированной на гарнисаж, в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши в виде влажных шихтовых брикетов, очистку гарнисажа от зародышей, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей, термообработку (см. Патент №2327750, Россия, МПК8 С22В 1/24, БИ №18, заявлено 7.11.2006).
Недостатком известного способа получения окатышей являются низкое качество окатышей и высокий расход топлива при термообработке. Они обусловлены тем, что при термообработке окатышей (сушке и обжиге) центральные слои окатышей в меньшей степени подвержены необходимому термическому воздействию. Из-за недообжига центральных слоев окатышей снижается качество окатышей и происходит перерасход топлива, подаваемого в отапливаемые зоны обжиговой машины. Уменьшить эти недостатки можно введением в шихту 1-2% угольной мелочи, но добавки твердого топлива резко снижают комкующую способность шихты, затрудняют процесс формирования сырых окатышей, что уменьшает производительность способа.
Устранить указанные недостатки можно с помощью технологии напыления рудоугольной шихты сжатым воздухом, которая менее чувствительна к добавкам твердого топлива в шихту и способна легче формировать из влажной сыпучей шихты плотные сформованные зародыши.
Задачей изобретения является повышение качества окатышей и снижение расхода топлива.
Для достижения указанного технического результата в способе получения окатышей, включающем формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, в сумме составляющими общий расход, введение первого потока шихты в поток сжатого газа с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты газовлагошихтовой струей, ориентированной на гарнисаж в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши в виде влажных шихтовых брикетов, очистку гарнисажа от зародышей, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей, термообработку, причем в первый поток шихты дополнительно подают угольную мелочь в количестве 2-6% от его расхода, образуя угольно-шихтовую смесь, из которой формируют плотный слой влажной шихты, при этом расход шихты первого потока составляет 0,2-0,4 от общего расхода шихты, а содержание угольной мелочи в оболочке окатышей поддерживают не более 1,0%, формируя коэффициент напыления шихты в пределах 0,5-0,7.
Сущность изобретения заключается в следующем. Загружаемую шихту с общим расходом Q делят на два потока. В первом потоке расход шихты поддерживают равным (0,2-0,4)Q. В первый поток шихты дополнительно подают угольную мелочь в количестве 2-6% от расхода шихты первого потока, равного (0,2-0,4)Q. Угольно-шихтовая смесь напыляется сжатым воздухом в форме воздушноугольношихтовой струи на гарнисаж в зоне окомкователя, свободной от шихты. Образующийся плотный слой шихты, содержащей 2-6% угольной мелочи, является матрицей для формирования зародышей. Зародышеобразование при обычном способе окомкования для шихты, содержащей 2-6% угольной мелочи фракции 0-0,1 мм, невозможно. Напыление углеродосодержащей шихты на гарнисаж менее чувствительно к содержанию угольной мелочи и стабильно формирует зародыши, на которых образуется оболочка окатышей. Оболочка окатышей формируется методом окомкования в зоне, занятой шихтой.
Для формирования оболочки окатышей используется шихта второго потока с расходом (0,6-0,8)Q и часть шихты, содержащей 2-6% угольной мелочи, которая не участвует в процессе напыления на гарнисаж. Это обусловлено тем, что при напылении шихты первого потока ее большее количество (50-60%) идет на образование напыленного слоя, а остальная часть в количестве (40-50%) в форме выбросов поступает в зону, занятую шихтой, для доокомкования зародышей. Смесь шихты второго потока и выбросы углеродосодержащей шихты первого потока формируют смесь, в которой угольной мелочи должно быть не более 1,0%. Если содержание угольной мелочи будет более 1,0%, то процесс доокомкования зародышей нарушится и оболочка на окатышах не будет формироваться, что противоречит задаче изобретения. Чтобы обеспечить необходимое количество зародышей для процесса окомкования, расход шихты первого потока должен составлять 0,2-0,4 от общего расхода. Если расход шихты в первом потоке будет менее 0,2 от общего расхода, то количество зародышей будет недостаточно и производительность способа уменьшится. Если расход шихты в первом потоке будет более 0,4 от общего расхода, то зародышей будет в избытке и для их доокомкования не хватит шихты второго потока. Для того, чтобы обеспечить содержание угольной мелочи в оболочке окатышей не более 1% и необходимое количество зародышей, в процессе окомкования воздушно-шихтовая струя должна обеспечивать напыление материала с коэффициентом напыления, равным 0,5-0,7. Коэффициент напыления - это параметр, равный отношению массы шихты, пошедшей на формирование напыленного слоя, к массе шихты, подаваемой воздушно-шихтовой струей. Если коэффициент напыления будет менее 0,5, то содержание угольной мелочи в оболочке окатышей будет более 1,0%, что противоречит задаче изобретения. Если коэффициент напыления будет более 0,7, то масса шихты, идущей на образование оболочки окатышей, будет недостаточна и процесс роста окатышей нарушится, что противоречит задаче изобретения.
Регулировать коэффициент напыления можно параметрами струйного аппарата и характеристиками сжатого воздуха. В результате предложенной технологии получаются окатыши, состоящие из ядра с содержанием угольной мелочи, равным 2-6%, и оболочки с содержанием топлива, равным 0,1-1%. Среднее содержание угольной мелочи в окатышах повышается с 0,5-1,0 в обычной схеме прототипа, до 1,5-3,5% в предлагаемой технологии. При обжиге таких окатышей формируется внутренний источник тепловыделения с максимальным тепловыделением в ядре окатыша, что устраняет недообжиг центральных слоев окатышей, сокращает длительность термообработки и снижает суммарный расход топлива на термообработку.
Отличительные признаки способа получения окатышей, заявленные в предложенной последовательности, формируют новые положительные свойства: получение двухслойных окатышей по содержанию угольной мелочи на одном окомкователе; формирование зародышей напылением углеродосодержащей шихты, на которых формируется оболочка окатышей способом доокомкования; обеспечение максимального тепловыделения в центре окатышей при его обжиге; формирование повышенной пористости в центре окатыша и улучшение восстановительной способности окатышей при тепловой обработке в шахтной печи; уменьшение недообжига центральных слоев окатышей. Заявленный способ позволяет получать окатыши более высокой прочности, а при их обжиге на обжиговой конвейерной машине - сократить расход топлива.
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. В поток 2 дополнительно вводят угольную мелочь 4, которая образует влажную угольно-шихтовую смесь. Для формирования газовлагошихтовой струи 5 служит струйный аппарат 6. Струйный аппарат содержит корпус 7 и 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. Поперечный делитель 13 жестко закреплен на каркасе 17. В процессе работы устройства образуется плотный угольно-шихтовый слой 18, на котором наносятся продольные разрезы 19 и поперечные разрезы 20, формируются влажные шихтовые брикеты 21. Для увлажнения брикетов перед доокомкованием предусмотрена форсунка 22. На днище комкователя формируется зона 23, свободная от материалов, и зона 24, занятая комкуемыми материалами.
Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. В тарельчатый окомкователь 1 подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Расход шихты в потоке 2 составляет 0,2-0,4 от общего расхода шихты, в потоке 3 расход шихты составляет 0,6-0,8 от общего расхода шихты, загружаемого в окомкователь. В поток 2 дополнительно вводят угольную мелочь 4 в количестве 2-6% от расхода шихты в нем. Угольная мелочь и шихта поступают в корпус 7 струйного аппарата 6, в котором образуется угольно-шихтовая смесь.
Угольно-шихтовая смесь ускоряется сжатым воздухом, истекающим из тракта 8, и образует газовлагошихтовую струю 5. Параметры струйного аппарата и сжатого воздуха обеспечивают коэффициент напыления шихты, равный 0,5-0,7. На днище 9 окомкователя 1 формируется влажный шихтовый гарнисаж 10. В зоне 23, свободной от комкуемых материалов, между струйным аппаратом 6 и днищем 9 установлен продольный делитель 11, состоящий из пластинчатых ножей 12. Пластинчатые ножи 12 установлены 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 жестко закреплен на каркасе 17 с возможностью вращения. На поверхности вращающегося барабана 14 установлены поперечные ребра 15. Газовлагошихтовая струя 5 напыляет смесь влажной шихты и угольной мелочи на поверхность движущегося гарнисажа 10 и образует плотный слой 18 напыленной смеси. 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 брикеты в форме сферокубов, содержащие 2-6% угольной мелочи и являющиеся зародышами для процесса окомкования. Брикеты 21 под действием собственного веса ссыпаются вниз тарели и поступают в зону 24, куда подается шихта потока 3 и выбросы угольно-шихтовой смеси из зоны напыления. Комкуемые материалы увлажняются тонкораспыленным потоком воды через форсунку 22. На поверхности брикетов формируется оболочка окатышей, содержание угольной мелочи в которой не превышает 1%.
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 1% бентонита. Шихту загружали двумя потоками. В первый поток шихты дополнительно подавали угольную мелочь фракции 0-0,1 мм в количестве 2-6% от расхода шихты в нем. Первый поток шихты и угольную мелочь загружали в струйный аппарат и напыляли сжатым воздухом на гарнисаж. При давлении сжатого воздуха 0,2 МПа, расходе 0,6 м/мин и расстоянии 0,3-0,4 м от гарнисажа струйный аппарат обеспечивал коэффициент напыления, равный 0,5-0,7. Пластинчатые делители и ребра барабана выполняли из полированной нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. Диаметр барабана составлял 60 мм, а его длина 250 мм. Сжатый воздух подавали от передвижной компрессорной установки КУ-22. Воду, подаваемую на увлажнение, распыляли сжатым воздухом. После доокомкования брикетов определяли выход кондиционных окатышей диаметром 10-15 мм. После обжига определяли прочность окатышей на сжатие. Расход топлива и тепловые затраты рассчитывали. Результаты экспериментов и расчетные данные представлены в таблице, из которой видно, что способ получения окатышей, основанный на последовательном формировании зародышей, содержащих 2-6% угольной мелочи, введенной в загружаемый поток шихты, обладающий расходом 0,2-0,4 от общего расхода, напылением угольно-шихтовой смеси струйным аппаратом, работающим с коэффициентом напыления, равным 0,5-0,7, позволяет повысить прочность окатышей на 1,0-6,4%, производительность окомкователя на 2,2-5,6% и снизить расход топлива на термообработку на 2,5-6,5%.
Таблица
Параметры способа получения окатышей
№
Расход шихты в первом потоке, в долях от общего расхода
Содержание угольной мелочи в шихте первого потока, %
Коэффициент напыления шихты, доли ед.
Прочность окатышей, кН/окатыш
Производительность окомкователя, %
Расход топлива, %
1
0,2
2
0,5
2,32
103,1
97,7
2
0,2
2
0,7
2,29
103,9
97,5
3
0,2
6
0,5
2,28
102,2
95,7
4
0,2
6
0,7
2,24
102,6
95,5
5
0,4
2
0,5
2,34
105,4
96,4
6
0,4
2
0,7
2,31
105,6
96,1
7
0,4
6
0,5
2,29
105,1
93,8
8
0,4
6
0,7
2,22
105,4
93,5
Данные прототипа
0,1
0
-
2 кН/ окатыш
100% (100 т/ч)
100% (24 м<sup>3</sup>/т)