Способ подготовки агломерационной шихты к спеканию

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам и устройствам для подготовки агломерационной шихты к спеканию. Способ включает подачу в смеситель-окомкователь шихты из тонкоизмельченных железорудных материалов, флюсов, топлива, к которой добавляют для подогрева горячий возврат агломерата, ее смешивание, окомкование, увлажнение распыленной водой на пути перемещения через смеситель-окомкователь от загрузочной до разгрузочной воронки и последующую выгрузку шихты на палеты аглоленты для дальнейшего спекания. Дополнительно шихту подогревают перегретым паром, подаваемым с помощью средства, перемещающегося в поперечном и продольном сечении по всему объему смесителя-окомкователя, пар подают с температурой 150-160°С со степенью сухости, равной 1,0, и давлением в паропроводе 3-4 атм с регулируемым расходом в интервале 0,8-1,1 т/ч. Выгрузку шихты на палеты аглоленты осуществляют с температурой, превышающей температуру точки росы на 5-6°С. Увлажнение шихты водой осуществляют с помощью форсунок. В качестве железорудных материалов используют концентрат, который подают в шихту в количестве 90-100% от их расхода. Часть перегретого пара конденсируют, а полученный конденсат расходуют на увлажнение шихты. Изобретение позволяет повысить температуру шихты выше точки росы, что исключает образование зоны переувлажнения, повышает газопроницаемость спекаемого слоя, в конечном итоге это приводит к увеличению производительности агломашин, экономии железорудного сырья и топлива. 3 з.п.ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам и устройствам подготовки агломерационной шихты к спеканию.

Для обеспечения нормальной работы аглофабрики были проведены исследования, разработан и внедрен в производство комплекс мероприятий, направленных на увеличение производительности агломашин при одновременном снижении удельного расхода твердого топлива.

Из этих мероприятий наиболее важным является подогрев агломерационной шихты перед спеканием до температур 50-60^oC.

Сущность способа заключается в следующем. Вдоль продольной оси барабана-окомкователя каждой агломашины установлена перфорированная труба, через отверстия которой навстречу шихте, пересыпающейся по боковой поверхности барабана, подается перегретый пар с температурой 250-270^oC при давлении в общем коллекторе 5-7 атм в непрерывном импульсном режиме. В ходе исследований при отработке технологии подогрева шихты паром были отмечены недостатки (Мищенко И.М., Гурин П.И., Петрушов С.Н. и др. Подогрев агломерационной шихты паром. Совершенствование технологий окускования железорудных материалов. - Свердловск, 1981, 86-89 - аналог). В результате промышленных экспериментов, проведенных с целью определения особенностей грануляции шихты при обработке ее перегретым паром, было установлено, что подогрев шихты, не содержащей извести, отрицательно влияет на ее грануляцию.

Количество некондиционной фракции (менее 1,5 мм) возросло с 13 до 23% при одновременном увеличении содержания фракции более 10 мм. Наиболее резкое ухудшение гранулометрического состава наблюдалось при увеличении температуры шихты до 40^oC и более.

Отмечено, что прочность гранул с увеличением температуры шихты снижается. При этом резкое разупрочнение их также происходит при температуре шихты свыше 40-45^oC.

Агломерат высокого качества может быть получен лишь из тщательно смешанной шихты. В противном случае во многих микрообъемах не окажется частиц топлива: образуется местное скопление частиц известняка, бурого железняка, сидерита, что поведет к появлению многочисленных гнезд непропеченной шихты.

После смешения необходимо окомковать шихту, повысив тем самым ее газопроницаемость до возможного предела и обеспечив максимальную в данных условиях вертикальную скорость спекания.

Смешение шихты осуществляется в две стадии в барабанных смесителях. В первом смесителе смешивается сухая или слегка увлажненная шихта, к которой добавляют для подогрева горячий возврат. Во второй смеситель дают необходимое количество воды. Кроме смешения, здесь идет также и окомкование шихты (Вегман Е. Ф. Окускование руд и концентратов. - М.: Металлургия, 1984, с. 190-192 - прототип).

Технической задачей изобретения являются повышение газопроницаемости, достижение оптимальной влажности, снижение выхода мелочи в полученном агломерате, уменьшение расхода твердого топлива и повышение производительности агломашин.

Технический результат достигается тем, что предложен способ подготовки агломерационной шихты к спеканию, включающий подачу в смеситель-окомкователь шихты из тонкоизмельченных железорудных материалов, флюсов, топлива и горячего возврата агломерата, ее смешивание, подогрев за счет тепла горячего возврата, увлажнение распыленной водой на пути перемещения через смеситель-окомкователь от загрузочной до разгрузочной воронки и последующую выгрузку шихты на палеты аглоленты для дальнейшего спекания, в котором дополнительно шихту подогревают перегретым паром, подаваемым с помощью средства, перемещающегося в поперечном и продольном сечении по всему заданному объему смесителя-окомкователя, пар подают с температурой 150-165^oC со степенью сухости, равной 1,0, и давлением в паропроводе 3-4 атм с регулируемым расходом в интервале 0,8-1,1 т/ч, а выгрузку шихты на палеты аглоленты осуществляют с температурой, превышающей температуру точки росы на 5-6^oC.

Способ, в котором увлажнение шихты водой осуществляют с помощью форсунок.

Способ, в котором в качестве железорудных материалов используют концентрат, который подают в шихту в количестве 90-100% от их расхода.

Способ, в котором часть перегретого пара конденсируют, а полученный конденсат расходуют на увлажнение шихты.

Повышение объема производства агломерата с высоким содержанием железа без больших капитальных вложений является актуальной проблемой многих металлургических заводов.

Увеличение доли концентратов в железорудной шихте как главное направление комплексного показателя качества агломерата неизбежно понижает производительность агломашин за счет ухудшения газопроницаемости. Из используемых в практике интенсификаторов агломерации наиболее приемлемым и отвечающим вышеуказанным требованиям является подогрев шихты за счет парогазообразных теплоносителей или комбинированных.

Зависимость удельной производительности агломашин от температуры шихты имеет линейный характер, причем зависимость меняется в различных интервалах, наибольший эффект наблюдается при температуре шихты от 44 до 60^oC.

Аглофабрика СП АК "Тулачермет" благоприятна в этом смысле, так как имеет подогрев шихты горячим возвратом в количестве 30% и температуру шихты 44-46^oC. Известные технологии дополнительного подогрева паром шихты в барабанном окомкователе системой душирования отрабатывались в АК "Тулачермет".

Эффективность работы элементов системы оценивали визуальными, инструментальными методами, а также технико-экономическими показателями агломашин.

Авторы пошли по пути повышения доли влажного насыщенного пара и к приведению степени сухости пара (паросодержание) до 1,0 вводом его непосредственно в шихту по всему заданному объему смесителя-окомкователя с помощью гибких паропроводов.

Результаты исследования показали, что степень нагрева паром резко возрастает (коэффициент использования тепла достигал 90%), а конденсат пара в объеме перемещающейся шихты, особенно вначале смесителя-окомкователя (при достижении температуры 52^oC), способствует улучшению формирования гранул за счет образования дополнительных центров окомкования в виде переувлажненных комочков шихты. Пар заданного состава не только греет шихту, но и частично увлажняет ее по всему заданному объему, не оказывая, в конечном итоге, отрицательного влияния на гранулометрический состав шихты после смесителя-окомкователя.

Нижние и верхние пределы температуры пара, его давления в паропроводе, степень сухости пара, температура нагрева шихты выбраны экспериментально.

Указанная система была введена на всех трех агломашинах в январе 1999 года.

Технико-экономические показатели за 5 месяцев 1999 года по сравнению с 1998 годом приведены в табл. 1.

Повышение температуры шихты на 5-6^oC выше точки росы (для данной шихты это 56-57^oC) позволило повысить производительность агломашин на 7,4%, среднесуточное производство агломерата выросло на 665 т или 11,5% и составило 6425 т против 5760 т в 1998 году.

Газопроницаемость шихты после выхода из смесителя-окомкователя, а также за счет ликвидации зоны переувлажнения в процессе спекания на агломашинах выросла настолько, что это позволило в среднем за 5 месяцев снизить расход аглоруды до 21 кг/т, а в отдельные месяцы (март, апрель, май) полностью от нее отказаться, перейдя на 100% смеси концентратов Михайловского, Лебединского, Стойленского ГОКов, не только сохранив объем производства, но и увеличив его, при этом железо в агломерате выросло на 2,67% (см. табл. 1).

Повышение температуры шихты выше указанной (5-6^oC выше точки росы для данной шихты) нецелесообразно, так как при ликвидации запирающего переувлажненного слоя под зоной сушки, комкуемость шихты в смесителе-окомкователе ухудшается за счет разрушения гранул паром, и в целом газопроницаемость шихты уменьшается по сравнению с оптимальной.

Снижение же расхода топлива в этом случае столь незначительно, что несравнимо с потерей производства из-за ухудшения газопроницаемости.

Установленная оптимальная температура шихты в 56-57^oC за 5 месяцев 1999 года (по сравнению с 46^oC в 1998 году), а также изменение структуры шихты позволило уменьшить расход топлива на 2,6 кг/т, поднять высоту слоя на 17 мм, увеличить физическую прочность агломерата на 0,4%, уменьшить количество горячего возврата на 1% (см. табл. 1). Исследования показали, что максимальный эффект обогрева паром достигается при достаточно высоком (не менее 25 кг/т) расходе извести в шихту. За 5 месяцев 1999 года он составил 27,4 кг/т.

Расход пара колеблется в зависимости от температуры шихты, поступающей в смеситель-окомкователь, и составляет 0,8-1,1 т/ч или 7,5-10 кг/т агломерата.

Экспериментально установлено, что обработка аглошихты паром со степенью сухости 1, с давлением 3-4 атм и температурой 150-165^oC, подаваемым через коллектор диаметром 89 мм, оборудованный системой внутреннего объемного дозирования перемещающейся шихты в составе 11 сопел диаметром 20 мм, позволяет повысить ее температуру на 5-6^oC выше точки росы для заданной шихты. Коэффициент использования тепла достигает 90% при расходе пара 7,5-10 кг/т агломерата. Спекание обработанной паром шихты сопровождается ростом производительности 6-8% при достижении оптимальной температуры шихты (см. табл. 2).

В результате внедрения этой технологии производительность агломашин выросла на 7,4%, высота спекаемого слоя на 17 мм, содержание мелочи в агломерате снизилось на 0,4% при увеличении доли концентрата до 98% железорудной смеси. Расход топлива уменьшился на 2,6 кг/т агломерата.

Известен смеситель-окомкователь для подготовки шихты к спеканию (Вегман Е. Ф. Окускование руд и концентратов. - М.: Металлургия, 1968, с. 152-155 - прототип).

К недостаткам относится пониженная газопроницаемость, повышенный выход мелочи в получаемом агломерате, повышенный расход топлива.

Технической задачей изобретения являются улучшение газопроницаемости, достижение оптимальной влажности, снижение выхода мелочи в агломерате, уменьшение расхода твердого топлива и повышение производительности агломашин.

Технический результат достигается тем, что предложен смеситель-окомкователь, содержащий барабан с приводом вращения, установленный наклонно в сторону разгрузочного конца под углом 1-5^o к горизонту, загрузочную воронку, установленную над барабаном у загрузочного конца, разгрузочную воронку, установленную под барабаном у разгрузочного конца, трубы для воды с форсунками, который снабжен трубопроводом перегретого пара и соединенным с ним средством для распыления пара, установленным внутри барабана с возможностью совершать волнообразные движения за счет реактивной силы, возникающей при истечении перегретого пара в пространство барабана.

На чертеже изображена схема подготовки агломерационной шихты к спеканию и смеситель-окомкователь для ее осуществления.

Смеситель-окомкователь содержит барабан 1 длиной 6 м и диаметром 3 м с приводом вращения, установленный наклонно в сторону разгрузочной воронки 2, продольная ось барабана наклонена к разгрузочному концу на 1-5^o. Загрузка шихты в барабан ведется через загрузочную воронку 3. Для увлажнения шихты внутри барабана установлены два трубопровода диаметром 2 дюйма, по которым подается вода с давлением 0,5 атм и сжатый воздух с давлением 1 атм. К трубопроводам присоединены шесть пневмомеханических форсунок 4, через которые осуществляется увлажнение шихты 5. Пар в барабан вводится через трубопровод-коллектор диаметром 89 мм под давлением 3-4 атм, температурой 150-165^oC со степенью сухости, равной 1, и расходом 0,8-1,1 т/ч. К коллектору приварены одиннадцать трубок 6 диаметром 25 мм, к которым в свою очередь присоединены через резиновые температуростойкие напорные шланги 7 длиной 0,7-1,0 м постоянно находящиеся в шихте сопла 8 для распыления пара с возможностью совершать волнообразные движения внутри шихты за счет реактивной силы.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить температуру шихты выше точки росы на 5-6^oC, что исключает образование зоны переувлажнения, повышает газопроницаемость спекаемого слоя, в конечном итоге это приводит к увеличению производительности агломашин на 6-8%, экономии железорудного сырья на 4% и снижению расхода твердого топлива на 2,6 кг/т агломерата.

Формула изобретения

1. Способ подготовки агломерационной шихты к спеканию, включающий подачу в смеситель-окомкователь шихты из тонкоизмельченных железорудных материалов, флюсов и топлива, к которой добавляют для подогрева горячий возврат, ее смешивание, окомкование, увлажнение водой и последующую выгрузку шихты на палеты аглоленты для дальнейшего спекания, отличающийся тем, что увлажнение водой осуществляют ее распылением на пути перемещения через смеситель-окомкователь от загрузочной до разгрузочной воронки, шихту дополнительно подогревают перегретым паром, подаваемым с помощью средства, имеющего возможность перемещения в поперечном и продольном сечении по всему объему смесителя-окомкователя, пар подают с температурой 150 - 165^oC со степенью сухости, равной 1,0, и давлением в паропроводе 3 - 4 атм с регулируемым расходом в интервале 0,8 - 1,1 т/ч, а выгрузку шихты на палеты аглоленты осуществляют с температурой, превышающей температуру точки росы на 5 - 6^oC.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что увлажнение шихты водой осуществляют с помощью форсунок.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве железорудных материалов используют концентрат, который подают в шихту в количестве 90 - 100% от их расхода.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть перегретого пара конденсируют, а полученный конденсат расходуют на увлажнение шихты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4