Способ спекания мелкодисперсного материала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к спеканию мелкодисперсного, содержащего марганец материала с использованием теплоты сгорания соединений марганца. Способ спекания мелкодисперсного материала, содержащего соединения марганца с размером частиц менее 6 мм и с высокой степенью окисления, с помощью углеродсодержащего материала в устройстве для спекания конвейерного типа в непрерывном процессе включает сушку, предварительный нагрев, спекание и охлаждение. Обрабатываемый материал подают в зону сушки и предварительного нагрева, где через материал пропускают горячий газ, отводимый из последней ступени, по меньшей мере, двухступенчатой охлаждающей зоны. Спекание материала происходит в реакционной зоне за счет вводимого из первой ступени охлаждающей зоны горячего газа, который вызывает между соединениями марганца, содержащимися в материале, и углеродсодержащим материалом, действующим как горючий материал, реакцию сгорания, приводящую к повышению температуры материала до температуры спекания. После спекания перед выходом спеченного материала из устройства для спекания материал поступает в охлаждающую зону, где осуществляют его охлаждение путем пропускания через слой спеченного материала газа, который используют далее в зоне сушки и предварительного нагрева, а также в реакционной зоне. Изобретение позволит повысить экономическую эффективность. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к способу спекания мелкодисперсного, содержащего марганец материала и устройству для его осуществления конвейерного типа путем использования теплоты сгорания соединений марганца, которые содержались в материале и имеют высокую степень окисления.

В связи с добычей и дроблением марганцевой руды получаются заметные количества мелкодисперсной руды с размером частиц менее 6 мм. В настоящее время мелкодисперсную руду используют только частично, в то время как основная часть указанной руды на хранении. Мелкодисперсную руду нельзя использовать в каком-либо значительном количестве при плавке руды, так как мелкодисперсный материал легко вызывает образование твердой корки на верхней части расплава в слое материала электропечи, которую широко используют при плавлении. Образование указанной корки предотвращает равномерное схватывание загрузки, подаваемой в плавильную печь, и создает каналы восстановительных газов, создаваемых в процессе плавки.

Как правило, мелкодисперсную марганцевую руду спекают в печи, снабженной движущейся решеткой, или на открытой стальной полосе решетчатого типа, или периодически в машине с агломерацией в чашах. Упомянутая первая печь с решеткой имеет усложненную конструкцию и требует больших эксплуатационных затрат. Кроме того, данный тип печи с решеткой экономичен только при очень больших выработках. При спекании слоя материала на открытой полосе решетчатого типа регулировка температуры указанного слоя материала не является очень точной, так как воздух помещения вокруг стальной ленты засасывается прямо через слой материала. При агломерации в чашах остается низкой производительность спекания, а качество полученного спекшегося продукта является негомогенным.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ спекания и устройство для его осуществления, известное из публикации (ГАСИК М.И. и др. Теория и технология производства ферросплавов. - М.: Металлургия, 1988, с.227-233), включающий спекание мелкодисперсного материала, содержащего соединения марганца с размером частиц менее 6 мм с высокой степенью окисления, с помощью углеродсодержащего материала в устройстве для спекания конвейерного типа в непрерывном процессе.

Известный способ описывает получение агломерата из смеси концентрата оксида марганца и марганцевой руды. Материал подвергают сушке, предварительному нагреву, спеканию и охлаждению уже спеченного материала. В известном агломерационном процессе требуется подвод тепла извне, которое создается электрической энергией.

В основу настоящего изобретения положена задача устранить некоторые из недостатков аналогов и достичь улучшенного и более экономически эффективного способа и устройства для спекания мелкодисперсных, содержащих марганец материалов с помощью некоторого углеродсодержащего материала посредством использования теплоты сгорания соединений марганца, содержащихся в материале и имеющих высокую степень окисления.

Поставленная задача решается тем, что в способе спекания мелкодисперсного материала, содержащего соединения марганца с размером частиц менее 6 мм и с высокой степенью окисления, с помощью углеродсодержащего материала в устройстве для спекания конвейерного типа в непрерывном процессе, согласно изобретению обрабатываемый материал подают в зону сушки и предварительного нагрева, где через материал пропускают горячий газ, отводимый из последней ступени, по меньшей мере, двухступенчатой охлаждающей зоны, спекание материала происходит в реакционной зоне за счет вводимого из первой ступени охлаждавшей зоны горячего газа, который вызывает между соединениями марганца, содержащимися в материале, и углеродсодержащим материалом, действующим как горючий материал, реакцию сгорания, приводящую к повышению температуры материала до температуры спекания, после спекания перед выходом спеченного материала из устройства для спекания материал поступает в охлаждающую зону, где осуществляют его охлаждение путем пропускания через слой спеченного материала газа, который используют далее в зоне сушки и предварительного нагрева, а также в реакционной зоне.

Рекомендуется охлаждение спеченного материала проводить в две стадии.

Предпочтительно, чтобы используемый для спекания материал являлся некоторым оксидным материалом.

Не менее предпочтительно, чтобы используемый для спекания материал являлся некоторым материалом на основе карбоната.

Поставленная задача решается также тем, что устройство для спекания мелкодисперсного материала, содержащего соединения марганца с размером частиц менее 6 мм и с высокой степенью окисления, конвейерного типа согласно изобретению содержит используемую для переноса обрабатываемого материала ленту, газопроводы для подвода газа в охлаждающую зону, а также установленные в непосредственной близости от ленты для создания различных зон с различными температурами газопровод для подвода газа из первой ступени охлаждающей зоны, выполненной двухступенчатой, в реакционную зону и газопровод для подвода газа из последней ступени охлаждающей зоны в зону сушки и предварительного нагрева.

В соответствии с изобретением мелкодисперсный, содержащий марганец материал, который предлагается спекать, вначале предварительно обрабатывают для того, чтобы осуществить спекание выгодным образом. При данной предварительной обработке в мелкодисперсный, содержащий марганец материал добавляют некоторое связующее вещество и, если необходимо, некоторый горючий материал. Полученную смесь микрогранулируют, после чего материал готов для спекания. Предварительно обработанный материал, который предполагается спекать в соответствии с изобретением, подают в устройство для спекания конвейерного типа как, по существу, равномерный слой материала для того, чтобы осуществить спекание в, по существу, непрерывной операции. В соответствии с изобретением устройство для спекания конвейерного типа выгодным образом оборудовано раздельными зонами для сушки и спекания материала, который предполагают спекать, и для охлаждения спеченного продукта. Полученный из зоны охлаждения спеченный материал предпочтительно подают далее, например, для дробления с целью регулирования размера частиц материала таким образом, чтобы он подходил для плавильной печи. Мелкодисперсный материал, созданный при дроблении, выгодно вернуть на стадию предварительной обработки процесса спекания.

При обработке содержащего марганец материала в соответствии с изобретением выгодно, чтобы слой материала, подаваемый в устройство для спекания конвейерного типа, состоял из двух частей. На поверхность конвейера устройства для спекания подают уже спеченный и раздробленный слой типа пласта, который выгодным образом состоит из одного и того же материала. Цель этого пласта, который служит как нижний слой, заключается в том, чтобы защитить поверхность конвейера, используемого для переноса материала, от какого-либо прилипания указанного материала. На нижний слой затем подают пласт как такового содержащего марганец материала, подлежащего спеканию. На поверхность спекаемого материала, который уже был подан на поверхность конвейера, добавляют, по меньшей мере, часть требуемого горючего материала.

В устройстве согласно изобретению поверхность конвейера, используемая для переноса спекаемого материала, снабжена отверстиями для газового потока, которые расположены по направлению движения поверхности конвейера и разнесены, так что отверстия для газового потока расположены на поверхности конвейера вдоль всей его длины. По отношению друг к другу отверстия для газового потока расположены так, что они также разнесены в поперечном направлении поверхности конвейера. Таким образом, при обработке материала в соответствии с изобретением газы можно выгодным образом пропускать через слой обрабатываемого материала.

В устройстве для спекания конвейерного типа в соответствии с изобретением вокруг ленты для спекания, служащей как поверхность конвейерного узла, перемещающего материал, в непосредственной близости от ленты для спекания установлены газопроводы для передачи используемых в процессе спекания газов выгодным образом от одной зоны к другой для того, чтобы создать зоны, отличающиеся по температуре. Такие газопроводы выгодно установить так, чтобы циркулирующие в процессе газы вначале подавались в зону охлаждения. С помощью газопроводов охлаждающая зона разделена, по меньшей мере, на две части, так что часть газов проходит через отверстия для газового потока, предусмотренные на поверхности конвейера для материала, через горячий спекшийся материал, а часть газов проходит через отверстия для газового потока, предусмотренные на поверхности контейнера для материала, через спеченный материал, уже охлажденный в другой газовой части. Газы, выходящие из более горячей части охлаждающей зоны, то есть из первой части охлаждающей зоны, с помощью газопровода проводятся далее в реакционную зону, где происходит спекание материала как таковое. Из конечной части охлаждающей зоны, где температура выделившихся газов ниже температуры газов, выходящих из первой части охлаждающей зоны, газы отводят с помощью газопровода в более холодную зону сушки и предварительного нагрева, которая предшествует горячей реакционной зоне. Газы, выходящие из реакционной зоны и из зоны сушки и предварительного нагрева, отводят на очистку и охлаждение газов, откуда их можно выгодно вернуть в устройство для спекания.

В устройстве для спекания конвейерного типа слой содержащего марганец материала, который нужно спекать, вначале проходит через зону сушки и предварительного нагрева, где через слой материала циркулируют газы, полученные после окончательного охлаждения уже спеченного материала. В зоне сушки и предварительного нагрева материал выгодно высушивать только частично, что способствует удерживанию слоя материала вместе перед переходом в реакционную зону.

В соответствии с изобретением через слой содержащего марганец материала, который спекают в реакционной зоне, циркулирует газ, полученный после предварительного охлаждения уже спеченного материала. Температура указанного газа находится в интервале значений 700-800°С, тогда слой материала быстро нагревается. В связи с нагревом содержавшийся в соединениях марганца кислород выделяется из слоя содержащего марганец материала, и этот кислород энергично реагирует с углеродсодержащим горючим материалом, содержащемся в материале или добавленным к нему. Благодаря экзотермическим реакциям, вызванным кислородом, температура слоя материала быстро поднимается до температуры спекания, до интервала температур 1350-1450°С. В результате высокой достигнутой температуры спекаемый слой материала частично плавится и в слое образуются газовые каналы и частично пористая структура за счет газов реакции и газов, выделяемых из слоя. Более того, в реакционной зоне также проходят процессы восстановления благодаря действию углерода, содержащегося в материале, и монооксида углерода, полученного в указанных реакциях, и эти процессы восстановления воздействуют как на соединения марганца, так и на оксиды железа, содержащиеся в материале.

В устройстве для спекания конвейерного типа в соответствии с изобретением слой материала, выходящий из реакционной зоны, поступает в зону охлаждения. Охлаждение выгодно провести в две стадии. В начале зоны охлаждения через слой материала проходит газ, который далее циркулирует в реакционную зону. Газ, используемый в конечной части охлаждающей зоны, проходит через слой спеченного материала и далее в зону сушки и предварительного нагрева устройства для спекания в соответствии с изобретением. В охлаждающей зоне слой спеченного материала охлаждается до температуры, подходящей для дальнейшей обработки. В то же время структура слоя спеченного материала выгодным образом отверждается.

Способ и устройство в соответствии с изобретением для получения спеченного продукта можно использовать для нескольких содержащих марганец материалов. К таким материалам относятся, например, оксид и углеродсодержащие материалы марганца. Более того, в соответствии с изобретением можно использовать меньше таких материалов марганца, которые имеют высокую степень окисления. На основе степени окисления марганца можно выгодно определить, например, количество горючего материала для добавления в материал.

При обработке содержащего марганец материала в соответствии со способом согласно изобретению перед высокотемпературной обработкой в материал добавляют некоторое связующее вещество и, если необходимо, некоторый горючий материал. Используемым связующим веществом является бентонит или некоторый другой материал такого типа, так что количество связующего вещества выгодно составляет примерно 1 вес. % от спекаемого материала. Используемый горючий материал является коксом, древесным углем или некоторым другим материалом такого же типа, так что количество горючего материала выгодно составляет 6-9 вес. % от спекаемого материала.

Изобретение пояснено чертежом, который представляет собой блок-схему предпочтительного варианта осуществления изобретения.

В соответствии с чертежом мелкодисперсный, содержащий марганец материал 1, который нужно обработать, бентонит 2, действующий как связующее вещество, кокс 3, действующий как горючий материал, мелкодисперсный циркулирующий материал 4 по способу и циркулирующая пыль 5 смешаны в смесителе 6, и полученную смесь передают на микрогранулирование 7. Полученный предварительно обработанный материал 8 передают в устройство 9 для спекания конвейерного типа, где обрабатываемый материал переносят с помощью ленты 12 для спекания, которая расположена так, чтобы вращаться вокруг трансмиссии и наклоняющих барабанов 10 и 11.

На ленту 12 для спекания, на ее первый конец, если смотреть в направлении движения, вначале подают через подающий узел 13 слой уже спеченного продукта с образованием нижнего слоя 23 типа пласта. Наверху указанного нижнего слоя типа пласта с его первого конца, если смотреть по направлению движения ленты 12 для спекания, подается как таковой обрабатываемый материал 8 через подающий узел 14.

Часть горючего материала 26, требуемого при спекании, подают через подающее устройство 25 на обрабатываемый материал 8. Обрабатываемый материал 8, который расположен на ленте 12 для спекания, вначале пропускают в зону 15 сушки и предварительного нагрева, где осуществляют сушку и предварительный нагрев с помощью газа, отводимого из последнего конца охлаждающей зоны 17 посредством газопровода 16. Спекание материала 8 осуществляется в реакционной зоне 18, где газ, выходящий с первого конца охлаждающей зоны 17, циркулирует через газопровод 19. Благодаря горячим газам в температурном интервале 700-800°С содержащийся в соединениях марганца кислород начинает выделяться из слоя материала 8, и данный кислород энергично реагирует с углеродсодержащим горючим материалом, содержащимся в материале. Теперь температура материала поднимается до температуры спекания, до температурного интервала 1350-1450°С. После спекания материал переходит далее в двухступенчатую охлаждающую зону 17, где осуществляется охлаждение с помощью газов, поступающих через газопроводы 20 и 21. Выходящий из газопровода 20 газ далее поступает в газопровод 19, и газ, выходящий из газопровода 21, передается в газопровод 16. Спеченный материал, полученный из охлаждающей зоны 17, выгодно далее переработать, например, путем дробления в дробилке 22. Часть спеченного материала рециркулируют в устройство 9 для спекания через подающий узел 13, чтобы воссоздать нижний слой типа пласта 23 для нового спекаемого материала. Газы, отходящие от реакционной зоны 18 и от зоны 15 сушки и предварительного нагревания, отводятся на средство 24 для очистки газов 24, откуда, при желании, они могут быть обратно рециркулированы в процесс спекания.

Формула изобретения

1. Способ спекания мелкодисперсного материала, содержащего соединения марганца с размером частиц менее 6 мм и с высокой степенью окисления, с помощью углеродсодержащего материала в устройстве для спекания конвейерного типа в непрерывном процессе, включающий сушку, предварительный нагрев, спекание и охлаждение, отличающийся тем, что обрабатываемый материал подают в зону сушки и предварительного нагрева, где через материал пропускают горячий газ, отводимый из последней ступени, по меньшей мере, двухступенчатой охлаждающей зоны, спекание материала происходит в реакционной зоне за счет вводимого из первой ступени охлаждающей зоны горячего газа, который вызывает между соединениями марганца, содержащимися в материале, и углеродсодержащим материалом, действующим как горючий материал, реакцию сгорания, приводящую к повышению температуры материала до температуры спекания, после спекания перед выходом спеченного материала из устройства для спекания материал поступает в охлаждающую зону, где осуществляют его охлаждение путем пропускания через слой спеченного материала газа, который используют далее в зоне сушки и предварительного нагрева, а также в реакционной зоне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение спеченного материала происходит в две стадии.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что используемый для спекания материал является некоторым оксидным материалом.

4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что используемый для спекания материал является некоторым материалом на основе карбоната.

5. Устройство конвейерного типа для способа спекания мелкодисперсного материала, содержащего соединения марганца с размером частиц менее 6 мм и с высокой степенью окисления по п.1, характеризующееся тем, что содержит используемую для переноса обрабатываемого материала ленту, газопроводы для подвода газа в охлаждающую зону, а также установленные в непосредственной близости от ленты для создания различных зон с различными температурами газопровод для подвода газа из первой ступени охлаждающей зоны, выполненной двухступенчатой, в реакционную зону и газопровод для подвода газа из последней ступени охлаждающей зоны в зону сушки и предварительного нагрева.

РИСУНКИРисунок 1