Способ термической обработки шихтовых материалов

 

. «тно-т ех н" "есугая

" е ч

Союз Советских

Социаписткческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29, 11.77 (21) 2550272/22-02 (51)М. Кд.

С 22 В 1/20 с присоединением заявки М

Гееудеретеелиьй кемитет

СССР

60 делам иэебретеиий и открытий (23 } П р иоритет

Опубликоваио30.05.80. Бюллетень %20 (53) УДК,669.1: .622.785. 5 (088.8) Дата опубликования описания 03.06.80

В. М. Борисов, Ю. С. Карабасов, Е. ф. Вегман, Н. В. Панишев, А. И. Романчук, П. П. Коваль, A. Ф. Жуков, В. М. Долгополов, Н. К, Гостев и А. A. Харитонов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛСИ

Изобретение касается подготовки сырья к металлургическому переделу н может быть использовано при производстве агломерата, окатышей и свежеобожженной изюсти на машинах конвейерного и коль5 цевого типа на предприятиях черной и цветной металлургии.

Известен способ совершенствования технологического процесса производства. агломерата путем использования извести

1О и крупноднсперсных актквных заменителей коксовой мелочи (11

Недостатком такого способа, направлен« ного только на интенсификацию агломерации является одностороннее решение эаУ

35 дачи совершенствования технологического. процесса.

Наиболее близким к изобретению rio технической сущности является способ термической обработки шихты (агломерации руд и концентратов) путем просасывания воздуха через слой шихты на машинах конвейерного типа, включающий предварительный нагрев аглошихты (перед зажигательным горном) путем просасывания через слой нагретых до 9001000 С газов, содержащих миннмальо ное количество СО2, О н паров воды и обеспечивающих подогрев слоя колоснио ковой решетки до 400-600 С и 800о

900 С в его верхних горизонтах. Нагретые газы получаются путем сжигания или конверсии природного газа $2) .

Недостатками такого способа являются черезвычайно высокая температура отходящих газов, что значительно снижает тепловой КПД процесс а и создает тяжелые условия работы для технологического оборудования, в особенности паллет, вакуумкамер и аксгаустеров; нерациональное использование полезной плошади агломашины; большие затраты на строительство специального оборудования для конверсии, сжигании и нагрева восстановительныХ газов; разрушение гранул окомкованной шихты в процессе ее высокотемпературного подогрева и снижение газопроницаемости слоя; трудность в нсI

737486 4 р- Ограничение реакционной способности ь топлива определяется теми функциями, которые оно должно выполнять на каждой стадии процесса, Так, активные виды топлива> буроугольный полукокс и ряд других, обладающих реакционной способностью от 8 до 40 мл/г.с используются для реализации первой стадии процесса, а именно удаления свободной и гидратной влаги, частичного или полного раэлож ния карбонатов прогрева шихты и протел каниЯ твеРдофазных PeaKIIMN, Плавление шихты осуществляется на второй стадии процесса эа счет горения низкореакционных видов топлива (кок сик, антрацитовый штыб, тощие угли и некоторые другие ископаемые виды твердого топлива), обладающих реакционной способностью от 1 до 3 мл/г.с .

Соотношение между содержанием в шихте активных и низкореакционных вие дов топлива определяется степенью завершенности физико-химических превращений. Так, буроугольный полукокс, реак25 ционная способность которого изменяется в широких пределах в зависимости от рев жима коксования, а теплотворная способ.носп почти вдвое ниже теплотворной способности коксовой мелочи и антрацита, должен

30 вводиться вместе с ниэкореакционным топливом в соотношении 1:1. В противном случае эндотермические реакции на первой стадии процесса окажутся незавершенными.

3 пользовании высокоактивных видов тве дого топлива, так как даже незначител ное содержание в газе СО и Н О со 2 провождается протеканием эк эотермичес ких реакций газификации топлива; значительное снижение реакционной способ ностй твердого топлива после его прокалк в нейтральной атмосфере, связанное с дес рукцией и разупорядочением его структ ры.

Целью изобретения является интенси фикация аглопроцесса, эффективное испо зование твердого топлива.

Поставленная цель достигается тем, что в шихту вводят топливо с реакционной способностью 1-3 и 8-10 мл/гс в соотношении 1:(1-0,6) и осуществляют нагрев с просасыванием поздуха путем сжигания высокореакционного топлива, а при достижении зоны горения нижнего .--горизонта слоя шихты производят спека ние в дутьевом режиме, причем отнош ние скоростей воздуха в вакуумном и дутьевом режимах составляет (1,31,6): 1.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в совмещении в йределах пределах" одного а грегата реверсивного режима спекания шихты, включающего две последовательные стадии процесса, первая, занимающая 65-75 полезной площади машины, предназначена для термической обработки шихты теплом от сгорания мелкозернистых высокоактивных заменителей коксовой мелочи 3S

tl eM просасывания воздуха через слой; вторая, составляющая 25-35 oо полезной плошади машины, предназначена для расплавления шихты теплом сгорания крупных классов остаточного шлакореакционного 40 топлива.

РеаЛизация этой стадии процесса осуществляется за счет реверса, подачй воздуха под давлением снизу в момент, когда зона горения начальной стадии дости- 45 гает колосниковой решетки. При этом зона горения остаточного углерода топлива совершает повторное перемещение в обратном направлейии - снизу вверх.

Одной иэ отличных особенностей изо бретения по сравнению с технологическим решением, принятым за прототип, является высокотемпературный наг) ев" шихты

1 перед спеканием за счет рационального сжигания твердого топлива, реализуемого

55 использованием его видов и соотношением в .шихте низкореакционного и высокоактивного топлива, равным 1:(1-0,6).

При использовании кокса из углей марки СС или газовых углей, реакционная, теплотворная способность которых незначительно отличается от теплотворных способностей коксовой мелочи, соотношение между последней и указанными видами топлива составляет 1:0,6. Увеличение содержания активных видов топ1 пива в этом случае приводит к значительному развитию процессов плавления на первой стадии, что является нежелатель. ным явлением с точкй зрения ухудшения газопроницаемост и слоя.

Следует от.летить, что экспериментально установленное соотношение между со держанием активных и низкореакционных составляющих видов топлива может быть получено и при использовании ниэкореакционного топлива путем регулирования содержания в нем тонких классов менее

0,5 мм.

Высокоактивные виды твердого топлива содержат до 80,0 класса менее 0,5 мм.

Процесс термической обработки шихты на первой стадии может быть значительно усилен путем накатывания этих классов на поверхност ь гранул ш ихт ы.

Таким образом, посредством несложных технологических приемов: рационального выбора реакционной способности топлива, изменения соотношения его фракционного состава, накатывания тонких клас-. сов на поверхность гранул шихты, может 1О быть достигнута высокая скорость npomecca прогрева и спекания шихты.

Для реализации способа целесообразно поддержать температуру зажигания шихты в интервале 800-1000 С против 1200- 15

1300 С для традиционной вакуумной агломерации. физический смысл данного обстоятельства заключается в необходимости зажигания только активных составляюших топлива, температура воспламенения кото- О рых на 200-400 С ниже температуры воспламенения ниэкореакционнь х видов топлива, например коксовой мыючи, или антрацита.

Таким образом, дифференцированное

25 зажигание топлива позволяет акцентировать процесс протекания эндотермических реакций на первой стадии эа счет сгорания активных составляюших топлива, а также исключить или значительно ослабить выгорание крупнодисперсных ниэкореакциЗО онных видов топлива и тем самым более полно завершить процесс образования жидкого расплава на заключительной стадии.

Снижение температуры зажигайия может быть достигнуто двумя путями: снижением расхода газообразного топлива или увеличением коэффициента избытка воздуха. Второе направление более предпочтительно, поскольку позволяет повысить

40 содержание кислорода в горновых газах и вести процесс уже под зажигательным горном. Зтз обстоятельство наряду с исключением прокалки топлива также вы45 годно отличает предлагаемое изобретение от известного решения.

На первой стадии вакуумной агломерации образуется значительное количество расплава в нижниХ горизонтах слоя вследствие регенерации тепла от вышележаших слоев и повышения температуры зоны о горения go 100-1100 С. Последнее обстоятельство является одним из необходимых условий воспламенения пизкореакК отличительной особенности изобретения относится соотношение между ско50 ростью просасывания и фильтрации в дутьевом режиме на первой и второй стадиях процесса, равное (1,3-1,6): 1 соответственно.

Увеличение скорости просасывания

55 воздуха на предварительном этапе процесса вызвано рядом факторов: интенсификация процесса и отхлаждение зоны горения активных видов твердого топлива поступлением избыточного количества просасываемого через слой воздуха.

Максимальная температура в зоне горения твердого топлива на этой стадии о не должна превышать 700-830 С, по скольку температура воспламенения коксовой мелочи и антрацита класса 0,53,0 мм составляет 700 и 800 С соото ветственно.

Нижний предел соотношения скоростей фильтрации воздуха относится к топливу, реакционная способность которого находится в пределах от 8 до 40 мл/г" с и определяется низкой температурной способностью топлива. Уменьшение соответствия приводит к повышению температуры зоны горения и воспламенению низкореакционных видов топлива.

Верхний предел соотношения относится к топливу, реакционная способность которого незначительно отливается от реакционной способности коксовой мелочи. Эти виды топлива обладают высокой теплотворной способностью и требуют для поддержания зоны горения на необходимом температурном уровне значигельно большего избытка воздуха, чем высокоактивные.

Отклонение соотношения приводит либо к воспламенению низкореакционных видов топлива, либо к переохлаждению зоны горения и неполному протеканию эндотермических реакций. Низкая скорость фильтрации воздуха в дутьевом режиме обеспечивает высокий температурно-тепловой уровень процесса, полноту сгора- ния крупнозернистых низкореакционных видов топлива и обрайование значительного количества расплава.

Реализация изобретения на машинах конверторного типа может быть осушествлена путем отключения 4-6 последних вакуум-камер от эксгаустера и подачи в них воздуха под давлением, создаваемым выносным вентилятором. При этом расход воздуха на стадий вакуумной агломерации увеличивается на 30-40,о.

737486

Продолжение табл. 1

Колошниковая пыль

7,06

6,00

10, .н.

Топливо

Возврат

Всего 100,04

65,00

Концентрат криворожский

Известняк

12,00

1 Таблица 2

Эффективность спекания,аглошнхты в вакуум-дутьевом режиме

300

300

300

ысота спекаемого слоя, мм

1,55

1,55 1,55

700

3-О

3-0

0,5-0

5-0, 5

Расход коксовой мелочи, %

6,0

3,0

3,0

3,0

Экономия коксовой мелочи, % о

Температура зажигания, С

50,0

100,0

23,0

20,2

1000

Скорость спекания, мм/мин

27,5 на первой стадии на заключительной стадии о

Температура отходящих газов в коллекторе, 64,2

780

250

200, средневзвешенная в течение первых трех минут "

480

;тинного топлива при подаче воздуха снизу без дополнительного зажигания. Собствен- . ная теплота нижних горизонтов слоя является как бы дополнительным горном, обеспечивающим зажигание нижележащих слоев и перемещение зоны горения снизу вверх. При этом увеличивается температура и время пребывания щихты в зоне высоких температур в верхнйх горизонтах, что способствует увеличению выхода !О годного и качества агломерата.

Пример 1 . Спекание проводят ,в аглочаше площадью сечения 0,-1 м. Состав аглошихты приведен в табл. 1.

Та бл ица 1 15

Основность шихты, СаО/ . Si О о

Температура шихты перед спеканием, С

Крупность коксовой мелочи, мм

Крупность буроугольного цолукокса, мм

Крупность антрацита, мм

Раеход буроугольного полукокса, %

Расход антрацита, %

Спекание проводят по трем вари;штам.

В первом варианте технология не отличается от обычной. Во втором случа» о подогретая в муфельной печи до 700 С аглошихта загружается, в аглочащу, затем производится зажигание. В этом случае агломерация шихты осуществляется по методике, описанной в прототипе. В третьем варианте спекание ведут в вакуумном, а затем в дутьевом реверсивном режиме, Полученные результаты приведены в табл. 2.

737486

Вариант спекания,90

72 80

1,94 1,94

18,0 18;0

2,1

14,5

1,25 0,3

О,2

Пример 2 . Термообработку из35 вестняка проводят в аглочаше площадью сечения 0,1 м. Обжигу подвергают" известняк Еленовского: месторождения крупностью 12-3 мм. Увлажнение, смешивание шихты проводят в условиях, близких к производственным. Термообработку эо ведут по двум вариантам. В первом варианте технология обжига производится по существующей технологии, во-втором25 в вакуум-дутьевом режиме. Полученные результаты экспериментов приведены в табл. 3.

Табл ица 3

Продолжение табп. 3

Анализ приведенных данных наглядно демонстрирует преимущество. данного

30 способа. Так, при спекании аглошихты в вакуум-дутьевом режиме производительность установки возрастает на 8,0,, выход годного .увеличивается на 18,0% по сравнению с обычной технологией

M и на 10,0;.. по сравнению с прототипом, барабанная проба агломерата снижается на 3,5 %/абс/, полностью выведено из аглошихты дефицитное топливо. Остаточное содержание углерода снижается до 0,2%.

49

Существенно снижается температура отходящих из спекаемого слоя газов, что благоприятно влияет на работу технологического оборудования.

Показатели и термообработ

Крупность коксовой мелочи, мм

5-0 0,5-0

Крупность антрацита, мм

7-0, 5

Расход коксовой мелочи, %

10,0 . 5,0

Ведение процесса термообработки известняка в вакуум-дутьевом режиме позволяет увеличить удельную производи« тельность установки на 57,0, снизить содержание остаточного углерода с 2,7

56 до 0,4 %, улучшить степень обжига известняка на 19,0%, поднять содержание (CaO+NgO) ц, на 44,0%. При этом удалось вывести 50,0% дефицитного топ лива из щихты, Таким образом, основные показатели процесса как при производстве агломерата, так и обожженной извести значительно превосходят показатели, полученные при

Расход антрацита, %

5,0

Экономия коксовой мелочи, %

50,0

1100

1350

91,0

Содержание (СаО +

+ «ДО)окт

53,0 87,0

Показатели процесса спекайия

Выход годного, %

Удельная производительность, т/м ч

Барабанная проба, %.

Остаточный углерод в агломерате, %

Эффективность термообработки известняка в вакуум-дутьевом режиме

Максимальная темо, пература в слое, С 1400 на первой стоядин на заключительной стадии

Степень обжига, % 72,0

Продолжение табл. 2 т

Удельная производительность по СаО, т/м ч 0,7 1,1

Остаточный углерод, % 2,7 0,4

737486

11 обычном вакуумном режиме и режиме агломерации по прототипу.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии в расчете на аглофабрику производительностью 6000271 т алгомерата в год для условий работы завода "Запорожсталь составляет 2617 тыс. руб.

Формула изобретения

Способ термической обработки шихтовых материалов на конвейерной машине. включающий нагрев шихты до 800о

1000 С, зажигание топлива и последующееспекание, отл ичаюш и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса спекания, повьыения эффективности использования твердого топлива, в шихту вводят топливо с реакционной с пособностью 1-3 и 8-40 мл/rc в соот ношении 1:(1-0,6) и ведут ее нагрев пу5 тем сжигания высокореакционного топлива с просасыванием возду.-а через слои, а при достижении зоны горения нижнего горизонта слоя шихты производят спекание в дутьевом режиме с подачей воз»

fO духа снизу, при этом отношение скоростей воздуха в вакуумном и дутьевом режимах составляет (1,3-1,6): 1, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 2443506, кл. С 22 В 1/16, 1966.

2. Патент фРГ № 2414968, кл. С 22 В 1/20, 1975.

Составитель Л. Панникова

Редактор 3. Ходакова Техред Я. Вирчак,Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2609/9 Тираж 694 Подписное

UHHHflH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ЙПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4