СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ
METHOD OF PELLETS RECEIVING

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 окатышами, и зоны, свободной от окатышей (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М.: Металлургия, 1976, с.82-92).
Недостатком способа является низкая производительность окомкователя и избыточная влажность окатышей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий формирование первичного 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, формирование вторичного гарнисажа, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей в зоне, свободной от шихты и ориентированной на гарнисаж, с получением плотного слоя шихты, деление вторичного гарнисажа и упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши в виде влажных шихтовых брикетов с помощью пластинчатых делителей, очистку первичного гарнисажа от зародышей, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей (см. Патент №2278172, Россия, МПК 7 С22В 1/24, Б.И. №17, 2006).
Недостатками способа являются низкая производительность окомкователя и избыточная влажность окатышей. Они обусловлены тем, что в процессе деления плотного слоя влажной шихты образуются влажные шихтовые брикеты больших размеров, превышающие диаметр окатышей и содержащие избыточную влагу. При этом брикеты, образующиеся при делении, имеют неправильную форму, что затрудняет процесс получения кондиционных окатышей. Регулировать размеры брикетов в известном способе затруднительно, а кондиционные окатыши имеют высокое содержание влаги, что снижает прочность окатышей и требует повышенного расхода тепла на их сушку. Организация принудительного зародышеобразования путем производства шихтовых брикетов заданных размеров и правильной формы с пониженной влажностью является резервом повышения производительности окомкователя и прочности окатышей.
Задачей изобретения является повышение производительности окомкователя и снижение влажности сырых кондиционных окатышей.
Для достижения указанного технического результата в способе получения окатышей, включающем формирование первичного 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, формирование вторичного гарнисажа на поверхности первичного гарнисажа, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на вторичный гарнисаж газовлагошихтовой струей, ориентированной на вторичный гарнисаж в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление вторичного гарнисажа и упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши в виде влажных шихтовых брикетов с помощью пластинчатых делителей, очистку первичного гарнисажа от зародышей, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей, деление вторичного гарнисажа и плотного слоя влажной шихты осуществляют первоначально их разрезанием в направлении движения днища нанесением продольных круговых разрезов на поверхности плотного слоя и вторичного гарнисажа продольными делителями, после чего упомянутый слой и вторичный гарнисаж делят поперек направления движения днища нанесением поперечных разрезов на поверхности плотного слоя и вторичного гарнисажа поперечными делителями, выполненными в форме ребер, установленных на поверхности свободноподвешенного вращающегося барабана, получающего вращение от плотного слоя влажной шихты и вторичного гарнисажа, причем очистку первичного гарнисажа от зародышей осуществляют вышеупомянутым барабаном, а температуру сжатого газа поддерживают равной 20-350°С, а его давление устанавливают на уровне 0,01-1,0 МПа.
Сущность изобретения заключается в следующем. При окомковании влажной железорудной шихты процесс зародышеобразования организуется принудительно с высокой скоростью зародышеобразования и большим массовым выходом зародышей, что непосредственно влияет на производительность окомкователя. Зародышеобразование происходит в холостой зоне окомкователя, которая занимает более 50% всей площади окомкователя и на существующем промышленном агрегате не участвует в рабочем процессе. Принудительное зародышеобразование и вовлечение холостой зоны тарели в процесс зародышеобразования являются резервами повышения производительности окомкователя и прочности окатышей. Гарнисаж, необходимый для реализации способа получения окатышей, состоит из двух слоев: нижняя часть гарнисажа, сформированная на днище окомкователя перед загрузкой шихты и имеющая постоянную высоту за счет очистки, называется первичным гарнисажем. На поверхности первичного гарнисажа в зоне, занятой окатышами и шихтой, постоянно нарастает влажная шихта. Этот слой шихты называют вторичным гарнисажем или налипшим слоем. Он существует на поверхности первичного гарнисажа до момента очистки. Принудительное зародышеобразование выполняется напылением влажной шихты газовлагошихтовой струей на вторичный гарнисаж в зоне, свободной от шихты и окатышей, с получением плотного слоя влажной шихты.
Для получения зародышей заданных размеров, имеющих форму сферокубов, плотный слой влажной шихты и вторичного гарнисажа делят особым образом. Первоначально с помощью продольных пластинчатых делителей слой разрезают в направлении движения днища нанесением продольных круговых разрезов. В результате этого мероприятия на поверхности плотного слоя и вторичного гарнисажа образуются разрезы (круговые канавки), между которыми формируются продольные кольцевые полоски плотной шихты квадратного или прямоугольного сечения заданной ширины. Высота кольцевых полосок шихты зависит от глубины разрезов и задается параметрами напыления шихты и установкой делителей относительно днища. После первоначального деления напыленный плотный слой и вторичный гарнисаж в форме кольцевых полосок шихты делят поперек направления движения днища нанесением на поверхности плотного слоя и вторичного гарнисажа поперечных глубинных разрезов поперечными делителями, выполненными в форме ребер, установленных на поверхности свободноподвешенного вращающегося барабана.
Свободноподвешенный барабан, установленный в рабочем пространстве окомкователя в зоне, свободной от шихтовых материалов, своим весом давит на ребра, и они наносят в слое разрезы, совпадающие, как вариант, с радиусами тарели. Барабан подвешен свободно для регулирования глубины разрезов в плотном слое и вторичном гарнисаже, что позволяет управлять фракционным составом брикетов. Барабан через ребра получает вращение от движущегося напыленного слоя и вторичного гарнисажа и не требует самостоятельного привода. В процессе вращения барабана его ребрами на поверхности напыленного слоя и вторичного гарнисажа непрерывно наносятся, как вариант, радиальные разрезы, а образующиеся шихтовые брикеты в форме сферокубов одновременно очищаются ребрами с поверхности первичного гарнисажа, обеспечивая его постоянную толщину. Работа вращающегося барабана с ребрами позволяет сформировать заданную равномерность фракционного состава шихтовых брикетов и получаемых из них зародышей. При этом существенно повышается массовый выход зародышей: брикеты размером 4-8 мм составляют более 90%. Для стабильного зародышеобразования и получения прочных окатышей шихтовые брикеты должны обладать высокой прочностью. Ее обеспечивает сжатый газ давлением 0,01-1,0 МПа. Если давление сжатого газа будет менее 0,01 МПа, то прочность зародышей будет низкой, они будут разрушаться и задача изобретения не будет решена. При давлении сжатого газа более 1,0 МПа нарушается процесс окомкования и производительность способа снижается. В процессе напыления шихты температуру сжатого газа поддерживют на уровне 20-350°С. Это необходимо для удаления избыточной влаги из напыленного слоя и вторичного гарнисажа и получения зародышей с пониженной на 20-50% влажностью по сравнению с загружаемой исходной шихтой. Если температура сжатого газа будет менее 20°С, то удаление влаги из зародышей будет минимальным, а окатыши будут содержать избыточное количество влаги, что противоречит задаче изобретения. Если температура сжатого газа будет более 350°С, то процессы напыления шихты и зародышеобразования нарушаются, что снижает производительность способа. Окатыши, полученные из зародышей с низкой влажностью, имеют пониженную на 10-35% общую влажность, что позволяет интенсифицировать внутренние тепло- и массообменные процессы при последующей термообработке, применить к окатышам более интенсивный режим сушки, снизить расход топлива и повысить производительность способа получения окатышей.
Отличительные признаки способа получения окатышей, предложенные в заявленной последовательности, формируют новые положительные свойства: принудительное получение зародышей заданных размеров, формы и фракционного состава; благоприятное формирование полей температур и влажности по сечению окатышей: в центре окатышей температура выше на 5-10°С, а влажность на 20-50% ниже, чем в поверхностных слоях окатышей; высокая скорость зародышеобразования; вовлечение в рабочий процесс окомкования холостой зоны окомкователя, очистка первичного гарнисажа вращающимся барабаном с ребрами, что предложено впервые в практике окомкования. Эти свойства позволяют обеспечить более высокую производительность способа и получать прочные сырые окатыши с пониженной влажностью. Таким образом, предложенный способ получения окатышей удовлетворяет критериям новизны, промышленной применимости и соответствует изобретательскому уровню.
Способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фигуре 1. На фигуре 2 показана схема установки делителей напыленного слоя и вторичного гарнисажа в рабочем пространстве окомкователя.
Устройство содержит тарельчатый окомкователь 1, в который подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Для формирования газовлагошихтовой струи 4 служит струйный аппарат 5. Струйный аппарат содержит корпус 6 и тракт подачи нагретого до 20-350°С сжатого газа 7. Окомкователь содержит днище 8, первичный шихтовый гарнисаж 9, вторичный шихтовый гарнисаж 10, продольный делитель 11, состоящий из пластинчатых ножей 12, поперечный делитель 13, выполненный в виде свободноподвешенного вращающегося барабана 14, на поверхности которого установлены поперечные ребра 15. Продольный делитель 11 жестко закреплен на каркасе 16. Поперечный делитель 13 закреплен шарнирно на каркасе 17. В процессе работы окомкователя образуется плотный слой 18 напыленной шихты, наносятся продольные разрезы 19 и поперечные разрезы 20, образуются влажные шихтовые брикеты 21. На днище окомкователя формируется зона 22, свободная от материалов, и зона 23, занятая комкуемыми материалами.
Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. В тарельчатый окомкователь 1 подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Поток шихты 2 образует газовлагошихтовую струю 4, которая формируется струйным аппаратом 5. Поток шихты 2 подается в корпус 6 струйного аппарата, где ускоряется сжатым газом (воздухом), истекающим из газового тракта 7. Сжатый газ нагревается до температуры 20-350°С в рекуперативном теплообменнике (на фигурах не показан). На днище 8 окомкователя перед работой формируется первичный шихтовый гарнисаж 9. В процессе работы на его поверхности образуется вторичный шихтовый гарнисаж 10. В зоне 22, свободной от комкуемых материалов, между струйным аппаратом 5 и днищем 8 установлен продольный делитель 11 (фиг.1 и 2), состоящий из пластинчатых ножей 12. Пластинчатые ножи 12 установлены режущей кромкой непосредственно на поверхности первичного гарнисажа 9. Продольный делитель 11 снабжен жестким каркасом 16. Непосредственно за продольным делителем 11 по ходу движения вторичного гарнисажа 10 установлен поперечный делитель 13, выполненный в форме свободноподвешенного вращающегося барабана 14. Барабан 14 установлен на каркасе 17 шарнирно с возможностью вращения и перемещения в вертикальной плоскости относительно днища. На поверхности вращающегося барабана 14 установлены поперечные ребра 15. Газовлагошихтовая струя 4 напыляет влажную шихту на поверхность движущегося вторичного гарнисажа 10 и образует на нем плотный слой 18 напыленной шихты. Плотный слой 18 перемещается вместе с вторичным гарнисажем 10 и набегает на пластинчатые ножи 12, которые наносят на слое 18 и вторичном гарнисаже 10 продольные разрезы 19. После этого напыленный слой 18 и вторичный гарнисаж 10 с разрезами 19 набегает на поперечные ребра 15 барабана 14, которые наносят на слое 18 и вторичном гарнисаже 10 поперечные разрезы 20. После этого образуются влажные шихтовые брикеты 21 в форме сферокубов, которые срезаются ребрами 15 с первичного гарнисажа 9 и очищают его поверхность от остатков плотного слоя напыленной шихты. Влажные шихтовые брикеты 21, являющиеся зародышами для процесса окомкования, под действием собственного веса ссыпаются в нижнюю часть тарели и поступают в зону 23, занятую материалом, где шихтой потока 3 они доокомковываются до кондиционных окатышей.
Пример 1. Отработку способа получения окатышей проводили на установке, выполненной согласно технической схеме, представленной на фиг.1 и 2. В рабочее пространство окомкователя диаметром 0,62 м загружали 10 кг влажной шихты, содержащей концентрат Тейского месторождения и 1% бентонита. Шихту загружали двумя потоками. 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. Сжатый воздух подавали от передвижной компрессорной установки КУ-22. Сжатый воздух нагревали в электропечи СУОЛ. В экспериментах меняли температуру нагрева воздуха и его давление. В конце процесса окомкования определяли выход кондиционных окатышей диаметром 10-15 мм и их влажность. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.
Таблица 1
N П.п
Температура сжатого воздуха, °С
Давление сжатого воздуха, МПа
Производительность способа получения окатышей, %
Влажность окатышей, %
1
20
0,01
112,8
8,3
2
20
1,0
118,1
8,1
3
100
0,01
109,9
7,2
4
100
1,0
110,4
7,0
5
350
0,01
105,9
5,8
6
350
1,0
108,1
5,3
Данные прототипа
7
100
8,5
Как видно из приведенных данных, способ получения окатышей, основанный на применении продольного и поперечного делителей вторичного гарнисажа и плотного слоя напыленной шихты, полученного с помощью нагретого до 20-350°С сжатого воздуха давлением 0,01-1,0 МПа, позволяет повысить производительность способа на 5,9-18,1% (отн.) и снизить влажность окатышей на 2,5-3,2% (абс).