Способ термообработки полидисперсных руд в камере довосстановления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

А1 (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

s sxo csorw ce pexea cxav

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3771731/22-02 (22) 18.07.84 (46) 07.06.86. Бюл. Р 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) P.Ô. Кузнецов, А.А. Кутузов, Е.Т, Зябрев, В.А. Тверитин, В.А. Халда и В.А. Найденов (53) 669.421.183 (088.8) (56) Тациенко Л.Л. Подготовка труднообогатимых руд. -М.: Недра, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 789585, кл. С 21 В 13/10, 13.10.78. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ РУД В КАМЕРЕ ДОВОССТАНОВЛЕНИЯ преимущественно печи ступенчато-взвешенного слоя для магнетизирую.„Я0„„2359> 0 щего обжига железных руд, включаюший подачу нагретой смеси железных руд и твердого восстановителя крупностью 0,1-4,0 мм, восстановление в опускающемся принудительно нефильтруемом плотном слое и скоростное охлаждение готового продукта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности и улучшения качества готовой продукции, скорость схода плотного слоя при теплотворной способности твердого топлива 5000-6000 ккал/кг устанавливают равной 19-25 мм/мин, при снижении теплотворной способности

C с 5000 ккал/кг на каждые 1000 ккал/кг Е соотношение руда-углерод остается постоянным, а скорость увеличивается с 25 мм/мин на 3-6 мм/мин.

1235910

Изобретение относится к подготовке железорудного сырья в черной; металлургии, а именно к магнетизирую- щему обжигу полидисперсных железных

Руд 5

Целью изобретения является увеличение производительности и улучше ние качества готовой продукции.

Загружаемую в агрегат сырую руду средней крупностью 0,1-0,6 мм и 10 твердое топливо подают в печь со сту" пенчато-взвешенным слоем (СВС), в которой из нее удаляют влагу,. осуществляют разогрев до 900-1000 С и производят частичное восстановление !5 (до 20-ЗОБ). Затем шихту подают в камеру довосстановления. При этом шихту (смесь руды и твердого топлива) в печи передают со ступени на ступень во взвешенном состоянии по 20 направлению к камере довосстановления под воздействием высокоскоростных подаваемых через фурмы воздушных потоков. Эти потоки после затухания скорости перемещаются под сводом печи 25 в сторону камеры довосстановления, опускаются вниз и двигаются к отводящему патрубку. В районе первого ряда фурм отработанные газы отводят из печи. 30

Твердое топливо, транспортируемое с потоком материала, нагревается, воспламеняется при 700 С, частично сгорает в зоне подогрева в окислительной среде (отдавая свое тепло на интенсификацию процессов теплои массопереноса) и формирует восстановительные компоненты (Н, СО) raso?3oH фазы в зоне частичного восстановления печи. 40

Процесс восстановления руды в основном (на 80-1007) протекает и полностью завершается в камере довосстановления.

Использование в процессе твердого 45 топлива с теплотворной способностью

5000-6000 ккал/кг обусловливает образование в йлотном восстанавливаемом слое ограниченного числа частиц топлива с повышенной тепловой мощностью. С целью равномерной тепловой обработки такого слоя, скорость схода материала в камере довосстановления следует устанавливать в пределах 19-25 мм/мин. Тем самым 55 обеспечивается восстановление железной руды до степени 120-140Х (по магнетиту) и допустимые нормами потери твердого топлива с готовой продукцией. При меньшей скорости схода материала (менее 19 мм/мин) при,цостигнутом высоком качестве готовой продукции уменьшается удельная производительность процесса (до 16-20K). При большей скорости схода материала (более 25 мм/мин) степень восстановления готовой продукции понижается ниже 1203 и, соответственно, уменьшается при обогащении степень извлечения железа из руды, Твердое топливо с теплотворной способностью выше 6000 ккал/кг в черной металлургии практически не применяется. При теплотворной способности твердого топлива ниже

5000 ккал/кг необходимо большее количество топлива и корректировка величины скорости схода материала в камере довосстановления.

Снижение тенлотворной способности топлива с 5000 ккал/кг на каждые

1000 ккал/кг следует сопровождать увеличением скорости схода материала с 25 на 3-6 мм/мин.

Число частиц угля в шихте опре деляется его крупностью и теплотворной способностью. Содержание угля в шихте определяется в основном теплотворной способностью, т.е. чем; "беднее" уголь, тем (по массе) соответственно его больше в шихте. В результате при одинаковой крупности угля число его частиц в шихте тем больше, чем ниже теплотворная способность угля. Увеличение числа частиц в условиях контактной передачи тепла (камере довосстановления) способствует увеличению поверхности теплообмена и, следовательно, интенсификации всего процесса. В итоге становится возможным увеличение скорости схода шихты в камере довосстановления.

Таким образом, понижение теплотворной способности угля требует увеличения его общей массы в потоке шихты, увеличение расхода угля при его одинаковой крупности приводит к увеличению частиц угля в шихте1рост числа частиц угля в шихте обуславливает сокращение расстояния между кусками руды и угля в камере довосстановления и, следовательно, интенсификацию всего процесса. Увеличение скорости процессов тепло- и массопереноса делает возможным в камере

1235910

Пример. В поток руды на ленточном транспортере включают твердое 35 топливо со средней крупностью 1,2 мм и с теплотворной способностью

5400 ккал/кг. Подготовленную шихту через загрузочное устройство подают в печь СВС и последовательно подвер- "О гают сушке, подогреву, частичному восстановлению и направляют в камеру довосстановления. Сход материала этой камеры устанавливают равным

23 мм/мин. При этом обеспечивается восстановление железной руды до степени 130Х и содержание твердого топлива и готовой продукции не выше

0,2Х (по углероду). Восстановленную руду загружают и отправляют на обогащение.

Снижение теплотворной способности топлива с 5400 до .3400 ккал/кг сопровождают увеличением скорости схода материала до величины 35 мм/мин.

При использовании угля, имеющим теплотворную способность 1690 кал/кг, и подаче в слой требуемого количестдовосстановления увеличение скорости схода шихты, т.е. повышение про— изодительности всего процесса. При приращении скорости схода материала менее 3 мм/мин на каждые 1000 ккал/кг снижения теплотворной способности топлива без улучшения качества готовой продукции уменьшается удельная производительность процесса. При большем приращении скорости схода материала (более 6 мм/мин на каждые

1000 ккал/кг снижения теплотворной

-способности топлива) степень восстановления готовой продукции снижает,ся ниже допустимой и падает степень извлечения железа из руды.

В печах СВС магнетизирующего обжига железных руд термообработке подвергают шихту со средней крупностью 0,1-0,6 мм при крупности частиц ро угля в пределах 0,1-4,0 мм, Меньшая крупность частиц угля обусловливает их попадание в уходящие газы и вынос из печи (т.е. безвозвратные потери топлива}. Врехний предел крупности 2S угля ограничен, во-первых, условиями завершения его реагирования в камере довосстановления (углерод более крупных частиц угля не успевает прореагировать и безвозвратно теряется ЗО из процесса с готовой продукцией), во-вторых, условиями его транспорт тировки по ступеням СВС. ва углерода для завершения процессов восстановления в шихту необходимо включать не менее 21-23Х угля.

При крупности угля 0,1-4,0 мм в камере довосстановления практически каждая частица руды соприкасается с частицей угля и контактная теплопередача предельно интенсифицирована (отметим, что .при теплотворной способности угля 5000 ккал/кг его доля в шихте составляет 4-5Х и частицы руды отдалены зачастую от частиц угля на 2-4 калибра куска).

Прямой контакт частиц руды и угля обусловливает завершение восстановления окислов железа в монослое.

Производительность процесса увеличивается при этом в несколько раз (в среднем в 2-5 раз). Интересно, что с этой точки зрения в печах

СВС наиболее предпочтительным является использование "бедных" топлив, например глинистых сланцев.

Подготовленную шихту с углем (теплотворной способностью

5000 ккал/кг) через загрузочное устройство подают в печь СВС и последовательно подвергают сушке, подогреву, частичному восстановлению и направляют в камеру довосстановления. Сход в этой камере устанавливают равным 19 мм/мин. При этом обеспечивается восстановление железной руды до 1201 и содержание твердого топлива в готовой продукции не выше

0,25Е (по углероду).

Снижение скорости схода материала в камере довосстановления с

19 до 15 мм/мин приводит к тому, что при достигнутом высоком качестве готовой продукции удельная производительность процесса уменьшается на 47..

Снижение теплотворной способности топлива, например, с 5000 до

3000 ккал/кг сопровождают увеличением скорости схода материала до ве5000+3000 личины 25 + — — — — — — ° 3 = 31 мм/мин

Ф где 3 мм/мин — приращение скорости схода материала на каждые 1000 ккал/кг снижения теплотворной способности топлива.

При такой скорости обеспечивается восстановление железной руды до

120-124Х и высокая степень извлечения железа. При меньшем приращении корости схода материала, даже при

2 мм/мин, степень восстановления возрастает до 145-147Х (при которой

235910 ф

60 мм/мин. Все промежуточные значения определяются по известному (прямая пропорциональность) соотношению.

Отклонения от этих соотношений незнаВ таблице приведены примеры использования различных углей (экспери10 ментальнь1е данные по восстанавлению солитовых руд в опускающемся пересыпном слое). !

Топливо

ТеплоСоотно- Соот- СкоВыход концентрата, %

Удель ная

Степень восстановлетвори ая способность ношешение рость схода, мм/мин рудатопли— произ водительность ние часния ру— ды, % топлива, ккал/кг во тиц толли во-рупо ру де, т/м да

Прослойное ЛГОК 3060 90:10

7,16 123

1:64 31

Прослойное ЛГОК 3400 88,2:11,8 1:52 35 7,21 132

Несортовой

MNK

5020 94:6 1;112 19 4,50 120

5410 93,5:5.,5 1."120 23 5,35 130

То же

П ер и м е ч а н и е. Средняя крупность руды 0,28 1m, разбег 0,1-0,6 мм.

Средняя крупность угля 2,10 мм, разбег 0,1-4,0 мм.

Из тыблицы видно, что понижение теплотворной способности топлива с

5020-5410 до 3060-3400 ккал/кг обусловливает, с одной стороны, за счет снижения содержания руцы в шихте уменьшение удельной производительности процесса на 3,5-5,8%., с другой.стороны, за счет интенсификации процесса (увеличения скорости схода шихты) увеличение удельной производительности на 25,8-45,6%. Таким обра- >О зом, увеличение контактов частиц руды и топлива примерно в 2 раза приводит к соответствующему увеличению интенсивности процесса. Б итоге при понижении теплотворной спо- 55 собности топлива с 5020-5410 до

3060-3400 ккал/кг и сохранении содержания углерода в шихте постоянным

Количество угля зависит от типа обжигаемой руды и количества углерода в угле. Чем меньше углерода в угле, тем пропорционально больше его количество в объеме шихты и, соответственно, больше количество частиц угля при его одинаковой во всех случаях крупности.

5 l степень извлечения железа при обогащении не увеличивается), а удельная производительность процесса снижается в 1,5 раза.

Скорость восстановления в плотном опускающемся слое прямо пропорциональна оптимальной для каждого случая скорости схода шихты. l нашем случае скорость восстановления

0,8%/мин соответствует скорости схода 19 мм/мин, а скорость восстановления 2%/мин — скорости схода до чительны и определяются типом восстанавливаемых руд. удельная производительность процесса восстановления в пересыпном слое повышается с 4,50-5,35 до 7,16

7,21 т/и,ч. Одновременно с этим а повышается степень восстановления (по магнетиту) руды с 120-130 до

123-132% и выход концентрата из руды с 56-58 до 61-64%.

Таким образом., качество готовой продукции улучшается.

1235910

Составитель А. Савельев

Техред М. Ходанич

Редактор Г. Волкова

Корректор Т. Колб

Заказ 3061/23

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 0/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Применение изобретения обеспечивает увеличение удельной производительности агрегата на 16-20Х, повьппение степени восстановления обожженкой руды по магнетиту до 140Х и степени извлечения железа до 82-85Х, снижение содержания непрореагировавшего углерода до 0,3-0,5Х (абс).