Спосіб спікання агломерату

1. Спосіб спікання агломерату, який включає запалювання твердого палива в сформованому шарі огрудкованої агломераційної шихти та спікання з попереднім підігріванням цієї шихти, який відрізняється тим, що агломераційну шихту попередньо підігрівають до температури вище 80 °С та її спікання здійснюють з просмоктуванням повітря, збагаченого киснем. 2. Спосіб спікання агломерату за п.1, який відрізняється тим, що при підігріванні агломераційної шихти до температури вище 100°С до її складу попередньо додатково додають зв'язувальну речовину. 3. Спосіб спікання агломерату за п.1, який відрізняється тим, що до складу агломераційної шихти додатково додають паливо з температурою запалювання, нижчою за температуру запалювання основного твердого палива. Винахід призначений для підвищення продуктивності агломераційного процесу та зниження витрат твердого палива. Його можна використовувати в металургійній, гірничорудній та інших галузях, де необхідне окускування сипких матеріалів. Відомий спосіб спікання агломераційної шихти, який включає запалювання твердого палива в агломераційній шихті та просмоктування повітря, збагаченого киснем, крізь шар огрудкованної агломераційної шихти [Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика // Е.Ф.Вегман. - М, «Металлургия», 1981. - с.240]. При цьому на 1% підвищення вмісту кисню продуктивність збільшується на 1 2% та зменшується вміст фракції 0-5мм в скіповому агломераті на 10 5%.Відомий спосіб дозволяє частково вирішити задачу винаходу. Збагачення киснем повітря значно інтенсифікує горіння палива в агломераційній шихті, але швидкість спікання не підігрітої агломераційної шихти обмежується низькою швидкістю пресування зони горіння палива із-за низької швидкості нагріву шихти у зоні, розташованої безпосередньо під зоною горіння, до температури запалювання палива за рахунок значних втрат тепла на підігрів шихти та випар вологи з зони перезволоження. Внаслідок цього, збагачення киснем повітря, яке просмоктується, збільшує швидкість спікання не суттєво, а вміст залишкового кисню в газах, які відходять, та температура в зоні спікання збільшуються суттєво. В наслідок значного збільшення температури в зоні горіння палива відбувається оплавлення шихти та суттєве погіршення газопроникності шару, який спікається. При цьому вміст фракції менше 10мм в агломераті зменшується на 10–15%відн. при підвищені вмісту кисню в повітрі на 1%. Зменшити оплавлення шихти можна знизивши витрату палива, що сприяє зменшенню ефективності використання кисню. Покращити використання кисню збагаченого повітря можна підвищивши вміст палива в шихті, але при цьому відбувається ще більше підвищення температури в зоні горіння палива, оплавлення шихти та погіршення газопроникності шару і, як наслідок, зниження продуктивності аглопроцесу. Таким чином, у відомому способі неефективне використання кисню дозволяє збільшити продуктивність аглопроцесу всього на 1 2% при підвищені його вмісту у повітрі на 1%. (19) UA (11) 92284 (13) C2 (21) a200910685 (22) 22.10.2009 (24) 11.10.2010 (46) 11.10.2010, Бюл.№ 19, 2010 р. (72) КРІВЕНКО СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ, ТОМАШ ОЛЕКСАНДР АНАТОЛЬОВИЧ, РУСЬКИХ ВОЛОДИМИР ПЕТРОВИЧ (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA, 6 188, U, 15.04.2005 UA, 7 470, U, 15.06.2005 RU, 2 016 098, C1, 15.07.1994 CS, 214 338, B1, 01.06.1984 CN, 1 271 022, A, 25.10.2000 US, 4 313 756, A, 02.02.1982 JP, 62-199733, A, 03.09.1987 Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика. – М.: Металлургия, 1981. – С.81-101, 115-129 3 Відомий спосіб спікання шихти, в якому агломераційна шихта містить торф [Спосіб обезводнення сталеплавильних шламів / патент №7470 U]. Відомий спосіб не дозволяє вирішити задачу винаходу. У відомому способі торф використовується в якості адсорбенту вологи шламів та дозволяє підвищувати вміст шламів в шихті до виникнення перезволоження при огрудкуванні. Торф має температуру запалювання 250-300°С нижчу ніж у основного палива 600-750°С. Однак із-за виникнення зони перезволоження під час спікання не підігрітої шихти вміст палива з низькою температурою запалювання на швидкість процесу спікання практично не впливає. Крім того, використання торфу в якості адсорбенту вологи шламів призводить до виникнення кусків з розташованим усередині торфом. Це призводить до поганого зміщування торфу з шихтою та до його вигоряння усередині кусків під час спікання. Із-за великого вмісту у торфі летучих речовин спечений агломерат на місці цих кусків має велику пористість, що сприяє його погіршенню якості. Відомий спосіб огрудкування шихти, в якому для покращення газопроникності шару, який спікається, за рахунок зменшення кількості дрібних фракцій після огрудкування в склад шихти додають бентоніт [Коротич В.И. Теоретические основы окомкования железорудных материалов. // В.И.Коротич - М.: Металлургия, 1966. - 152с.]. Відомий спосіб не дозволяє вирішити задачу винаходу, тому що в ньому інтенсивність горіння палива практично не підвищується та виникнення зони перезволоження під час спікання не усувається. Це обмежує збільшення продуктивності агломераційного процесу. Найбільш близьким способом-прототипом є відомий спосіб спікання агломераційної шихти в якому для усунення зони перезволоження попередньо здійснюють підігрів огрудкованної шихти до температури 60-80°С [Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика // Е.Ф.Вегман. - М., «Металлургия», 1981. - с.240]. При цьому продуктивність збільшується на (20 30)% та зменшується витрата коксового дрібняка на (3 5)%відн.. Відомий спосіб частково вирішує задачу винаходу. У відомому способі за рахунок підвищення температури шихти до 60-80°С усувається зона перезволоження, в результаті чого покращується газопроникність шару та швидкість спікання. При цьому за рахунок додаткового тепла шихти та зменшення витрат тепла на випар вологи шихти відбувається прискорення підігріву шихти під зоною горіння палива до температури його запалювання, але інтенсивність горіння палива практично не змінюється. Так як паливо горить в напрямку руху газів крізь шар, то верхня частина зони горіння палива отримує більше кисню ніж нижня. При не достатку кисню нижня частина зони горіння палива горить мляво, а верхня частина зони горіння, де кисню надлишок, при пересуванні отримує менше неспаленого палива та охолоджується повітрям, яке всмоктується в шар з підвищеною витратою. В результаті зона горіння палива значно розширюється. Крім того, загальна температура в зоні горіння знижується за рахунок віднесення те 92284 4 пла газами та неповного вигоряння палива. Розширення зони горіння палива обмежує підвищення газопроникності шару, який спікається, отже збільшення продуктивності аглопроцесу, а зниження температури в зоні горіння сприяє підвищенню вмісту дрібних фракцій (менше 10мм) в агломераті. Тому шихту підігрівають до температури не більше 60-80°С, щоб залишкова волога шихти обмежила швидкість пресування зони горіння та її розширення у відповідність з інтенсивністю горіння палива, та зменшують витрату палива на 3-5%відн., щоб звузити зону горіння. Таким чином обмежують зростання продуктивності агломераційного процесу до 20-30% для отримання агломерату задовільної якості по крупності. При підігріві шихти до температури більше 80°С зона горіння переміщується надто швидко та температура в ній ще більше знижується, в результаті чого якість по крупності отриманого агломерату незадовільна. При підігріві огрудкованної шихти вище 100°С здійснюється сушіння гранул та їх міцність значно зменшується. Із-за руйнації гранул під час спікання газопроникність шару, який спікається, суттєво погіршується. В наслідок цього продуктивність аглопроцесу та якість агломерату значно знижуються. Таким чином, для використання відомого способу підібрані оптимістичні умови спікання (температура підігріву шихти 60-80°С та зниження витрати палива на 3-5%відн.), які забезпечують максимально досяжне збільшення продуктивності на 20-30% при задовільній якості агломерату. В основу винаходу поставлена задача розробити спосіб спікання агломерату, який за рахунок взаємодії процесів, які відбуваються у шарі окремо у відомому способі спікання підігрітої шихти та окремо у відомому способі спікання з використанням збагаченого киснем повітря, усунути недоліки кожного з цих способів та отримати набагато істотніше підвищення продуктивності агломераційного процесу із зниженням витрати палива без погіршення якості агломерату ніж при підсумовуванні цих показників кожного з вказаних відомих способів. Задачу винаходу вирішують тим, що в способі спікання агломерату, який включає запалювання твердого палива в сформованому шарі огрудкованної агломераційної шихти та спікання з попереднім підігрівом шихти, відповідно до винаходу шихту попередньо підігрівають до температури вище 80°С та спікання здійснюють з просмоктуванням повітря, збагаченого киснем. Задачу винаходу вирішують тим, що при підігріві до температури свище 100°С до складу агломераційної шихти попередньо додатково додають зв'язувальну речовину. Задачу винаходу вирішують тим, що до складу шихти додатково додають паливо з температурою запалювання нижчою за температуру запалювання основного палива. Пропонований спосіб дозволяє суттєво підвищити швидкість спікання шару за рахунок спільного використання підігріву шихти більше 80°С та повітря, збагаченого киснем, більш раннього запалювання палива та додавання зв'язувальної речо 5 вини для усунення руйнації гранул при їх сушінні, що забезпечить суттєве підвищення інтенсивності горіння палива, отже значне підвищення продуктивності агломераційного процесу без погіршення фракційного складу агломерату при зниженні витрати палива. Сутність способу спікання агломерату пояснюється кресленнями: Фіг.1 - схема спікання з попереднім підігрівом шихти більше 80°С; Фіг.2 - схема спікання зі всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем; Фіг.3 - схема спікання зі сумісним попереднім підігрівом шихти більше 80°С та всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем; Фіг.4 - зміна вмісту фракції (0 1)мм в огрудкованній агломераційній шихті підігрітої до 120°С від вмісту в ній бентоніту; Фіг.5 - мікрошліф агломерату, спеченого без підігріву аглошихти та з всмоктуванням в шар повітря з атмосферним вмістом кисню 21мас.%; Фіг.6 - зміна температури під шаром під час спікання; Фіг.7 - мікрошліф агломерату, спеченого без попереднього підігріву аглошихти та зі всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем до 25мас.%; Фіг.8 - мікрошліф агломерату, спеченого з попередньо підігрітої до 80°С аглошихти та зі всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем до 25мас.%; Фіг.9 - мікрошліф агломерату, спеченого з попередньо підігрітої до 120°С аглошихти з бентонітом та зі всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем до 25мас.%; Фіг.10 - схема промислової реалізації способу спікання агломерату Позначення на Фіг.1, 2, 3: 1 - агломерат; 2 зона горіння палива; 3 - вихідна шихта; 4 - зона пере-зволоження; 5 - вектор швидкості горіння верхнього обрію зони горіння; 6 - вектор швидкості горіння нижнього обрію зони горіння. Сутність винаходу полягає в наступному. Агломераційну шихту до запалювання підігрівають до температури більше 80°С. В результаті попереднього підігріву шихти усувається зона пере-зволоження, що істотно покращує газопроникність шару при спіканні та збільшує швидкість фільтрації газів крізь нього. Але без підвищення швидкості горіння палива під час спікання спостерігається зниження температури в зоні горіння палива та її розширення. Це відбувається із-за того, що прискорюється пересування тепла в шихті в напрямку руху газів, які відходять із зони горіння палива. Шихта під зоною горіння палива із-за відсутності зони пере-зволоження швидко нагрівається до температури запалення та паливо запалюється на значну глибину. При незмінній швидкості горіння верхня частина зони горіння палива горить відносно мляво, крім того при пересуванні отримує менше неспаленого палива та охолоджується повітрям, яке всмоктується в шар. В результаті ширина зони горіння палива різко зростає та фактично обмежена лише швидкістю прогрівання шихти. Паливо нижньої частини зони горіння го 92284 6 рить теж відносно мляво із-за недостачі кисню, який витрачається на горіння палива вищих обріїв зони горіння. Тому загальна температура в зоні горіння істотно знижується за рахунок млявого горіння палива, віднесення тепла газами при покращенні газопроникності та неповного вигоряння палива. Для звуження зони горіння палива та підвищення температури в ній у винаході пропонується значно підвищити швидкість горіння палива тим, що після запалювання шару агломераційної шихти в процесі спікання всмоктувати повітря, збагачене киснем. Використання для спікання підігрітої шихти повітря, збагаченого киснем, забезпечує значне прискорення горіння палива у верхній частині зони горіння та більш раннє запалення палива під нею за рахунок підвищення вмісту кисню в газах, які відходять із зони горіння (Фіг.1). В наслідок чого зона горіння палива істотно не розширюється та температура в ній збільшується. Тому швидкість спікання агломерату значно підвищується з покращенням якості агломерату по крупності. Сумісне використання попереднього підігріву шихти до температури більше 80°С та збагаченого киснем повітря, яке всмоктується в шар при спіканні, дозволяє зменшити витрати тепла горіння палива на випар вологи, наблизити температуру шихти до температури запалення палива, що зменшує час нагріву шихти в зоні інтенсивного нагріву до температури запалювання палива, та при цьому підвищити швидкість горіння палива, особливо верхніх обріїв зони горіння, що дозволяє звузити зону горіння палива та забезпечити високу газопроникність шару під час спікання. Таким чином, сумісне використання попереднього підігріву шихти до температури більше 80°С та збагаченого киснем повітря, яке всмоктується в шар, в результаті їх взаємодії усуває недоліки, які виникають при спіканні з використанням окремо кожного із цих факторів. В результаті продуктивність аглопроцесу значно перевищує суму ефектів від використання окремо кожного з цих факторів, які інтенсифікують процес горіння палива в шарі. Швидкість запалювання палива безпосередньо під зоною горіння залежить не тільки від температури шихти та вмісту кисню в газах, але й від температури запалювання палива. Для прискорення процесу запалювання палива, отже й процесу горіння палива, до вихідної шихти додають паливо з температурою запалювання нижчою ніж у основного палива, яке використовується при спіканні, з частковою його заміною. Температура запалювання звичайного основного агломераційного палива, дрібного коксу та антрацитового штибу, складає 600 750°С. Прикладом такого палива з низькою температурою запалювання може бути торф з температурою запалювання 250 300°С. При наближенні зони горіння до будь-якого обрію агломераційного шару і підвищення температури до 250 300°С за умовою достатньої кількості кисню, яка виконується за рахунок збагачення киснем повітря, що просмоктується, починає горіти торф, або інше додаткове паливо з низькою температурою запалювання. Практично одразу температура в зоні, де почало горіти додаткове паливо, збіль 7 шується до рівня, який перевищує 600 750°С та починає горіти основне паливо. Таким чином, використання легкозапалювального палива одночасно з попереднім підігрівом аглошихти та збагаченням киснем повітрям, яке всмоктується, ще більш інтенсифікує процес горіння в агломераційному шарі, підвищує швидкість спікання та використання кисню. В результаті продуктивність аглопроцесу зростає ще більше без погіршення якості агломерату. Новий вміст палива в агломераційній шихті визначають шляхом розрахунку теплового балансу процесу спікання. Таким чином, додаванням в шихту палива з низькою температурою запалювання досягають більшого підвищення продуктивності аглопроцесу ніж при сумісному використанні попереднього підігріву шихти більше 80°С та всмоктування в шар збагаченого киснем повітря. Найбільш ефективним є попередній підігрів шихти до температури вище 100°С, тому що при цьому видаляється волога з її складу. Випаровування вологи з агломераційної шихти потребує додаткової теплоти та затримує підвищення температури в зоні інтенсивного нагріву. Тому винесення процесу випаровування вологи за межі спікання за рахунок попереднього підігріву шихти більше 100°С підвищує швидкість нагріву шихти під зоною горіння палива та скорочує термін досягнення температури його запалення. При підігріві огрудкованої шихти вище 100°С до складу вихідної шихти необхідно додавати зв'язувальну речовину, яка не допускає руйнацію гранул при сушінні та погіршення газопроникності. При використанні в якості зв'язувальної речовини бентоніту його потрібно додавати в шихту в кількості 0,5 2мас.% від маси шихти. Вміст бентоніту в агломераційній шихті менше 0,5мас.% при її попередньому підігріві до температури більше 100°С не дозволяє вирішити задачу винаходу, тому що із-за розсипання недостатньо міцних гранул вміст в огрудкованій шихті фракції (0 1)мм більше 20мас.%, що суттєво знижує газопроникність агломераційного шару та продуктивність процесу спікання (Фіг.2). Вміст бентоніту більше 2мас.% в аглошихті дозволяє отримати достатньо міцні гранули після попереднього підігріву до температури більше 100°С. Але при цьому до складу агломерату додається біля 2мас.% пустої породи, що призводить до значного зниження вмісту заліза. При звичайному вихідному вмісту заліза в агломераті біля 50 55мас.% після додавання 2мас.% бентоніту вміст заліза орієнтовно знизиться більш на 92284 8 (50 55) 1 100 100 2 0,98 108мас.% Зниження , вмісту заліза в агломераті більш на 1,0мас.% значно погіршує його якість та показники доменної плавки. Підвищити вміст заліза в агломераті можливо за рахунок підвищення вмісту в вихідній шихті концентрату з високим вмістом заліза, але при цьому підвищується вартість агломерату. Тому для вирішення задачі винаходу потрібною є витрата бентоніту 0,5 2% від маси аглошихти. Також в якості зв'язувальної речовини можуть бути використанні водяні розчини поліакриламіду (до 1,5кг/т шихти), гумат натрію (70кг/т шихти), рідке скло, сульфідний луг, залізний купорос, мазут (2,5-10кг/т шихти), вапно (до 10%) та ін. Таким чином, у винаході досягають максимальну продуктивність аглопроцесу за рахунок сумісного використання попереднього підігріву шихти більше 100°С, всмоктування в шар загаченого киснем повітря, додавання в шихту палива з низькою температурою запалювання та зв'язувальної речовини. Приклад 1. Результати спікань агломерату В лабораторних умовах були проведенні спікання при різних параметрах, результати котрих наведені в табл. Висота шару була постійною та склала 180мм. Максимальна температура підігріву шихти склала 120 25°С та була обмежена можливостями лабораторного обладнання. Розрідження під шаром склало 10000Па. Хімічний склад агломерату постійний. Приріст продуктивності агломераційного процесу розраховували по формулі П cn 0 cn ВГ ВГ0 1 100,% де сn , cn - час спікання без та з інтенсифіка0 цією, відповідно, хв.; ВГ 0 , ВГ - вихід гідного агломерату без та з інтенсифікацією, відповідно,%. Із таблиці видно, що найнижча продуктивність аглопроцесу відповідає спіканню, яке здійснено без використання будь-якого пропонованого у винаході фактора, який інтенсифікує горіння палива. Це спікання прийняте за базове та відповідає існуючій технології виробництва агломерату на металургійних підприємствах України. 9 На Фіг.5 видно, що при спіканні не підігрітої шихти tш=20°С в спеченому агломераті в значній кількості містяться пустоти (чорні ділянки) та гранули (сірі ділянки), які не заповнені зв'язувальною речовиною. Для дослідження впливу підігріву шихти на процес спікання було здійснено спікання підігрітої до 80°С шихти. При цьому час спікання шихти скоротився в 2 рази, але із-за значного погіршення якості агломерату приріст продуктивності агломеП =47,5%. Так раційного процесу склав лише вихід придатного (фракції +10мм в агломераті) зменшився з 80,1мас.% до 59,1мас.%. Це пояснюється значним розширенням зони горіння палива та зниженням температури в ній, що видно з Фіг.4, на якій видно тривала не зміна максимальної температури під шаром. Така млявість процесу спікання пояснюється недостатньою інтенсивністю горіння палива. Максимальна температура газів tг при наближенні зони горіння до низу шару для підігрітої шихти (tг=660°С) вища ніж для не підігрітої (tг=560°С) у зв'язку з тим, що тепло газів не витрачається на випар вологи з зони перезволоження. Млявість горіння палива шихти також підтверджується підвищенням залишкового вуглецю в агломераті з Сзал=0,10мас.% до Сзал=0,16мас.% при рівному вмісті FeO 16,5 16,8мас.%. Для агломерату, спеченого з підігрітої шихти до температури tш=80°С, зображення мікрошліфу не приведене в зв'язку з тим, що агломерат крихкий із-за значної недостачі зв'язувальної речовини та розсипається при обробці. При підігріві огрудкованної шихти до tш=120°С процес спікання взагалі не відбувся із-за недостатньої газопроникності шару, яку погіршує руйнування висушених гранул. Тому для виключення руйнації гранул до вихідної шихти було додано 2мас.% бентоніту. При цьому продуктивність зросла на П =173,2%, але якість агломерату ще більше погіршилася. Для агломерату, спеченого з підігрітої шихти до температури tш=120°С, зображення мікрошліфу також не приведене в зв'язку з тим, що агломерат крихкий із-за значної недостачі 92284 10 зв'язувальної речовини та розсипається при обробці. Таким чином, попередній підігрів агломераційної шихти дозволяє підвищити продуктивність агломераційного процесу лише за рахунок росту швидкості пересування зони горіння, але із-за недостатньо інтенсивного горіння палива якість агломерату значно погіршується. Для дослідження впливу на показники процесу агломерації підвищення вмісту кисню в повітрі, яке всмоктується в шар при спіканні, були здійснені спікання агломерату із всмоктуванням повітря, збагаченого киснем до 25мас.%. Була спечена агломераційна шихта без попереднього її підігріву. В порівнянні з базовим спіканням отриманий найменший приріст продуктивності П =29,9%, але якість агломерату значно покращилась. Згідно Фіг.4 температура в зоні горіння палива значно зросла. На Фіг.5 видно, що кількість порожнин в цьому агломераті значно зменшилась в порівнянні з агломератом, спеченим з непідігрітої шихти та зі всмоктуванням повітря, не збагаченого киснем. Це також підтверджується зменшенням вмісту залишкового вуглецю в агломераті Сзал=0,07мас.% та зростанням вмісту FeO до 18,60мас.%. Малий приріст продуктивності пояснюється тим, що пересування зони горіння палива стримується охолодженням шихти при випарі вологи з зони перезволоження. Таким чином, спікання агломерату окремо підігрітої шихти чи окремо зі всмоктуванням повітря, збагаченого киснем, не дають максимального результату по продуктивності та по якості агломерату. Один з найбільших приростів продуктивності агломераційного процесу з доброю якістю агломерату спостерігався при спіканні підігрітої шихти більше 80°С спільно зі всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем, що є основою винаходу. Так при спіканні агломерату із шихти, підігрітої до температури tш =80°С, та із одночасним всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем до 25%, за рахунок інтенсифікації киснем вигоряння 11 палива в шихті приріст продуктивності склав П =149,5% в порівнянні зі звичайним спіканням, що на (149,5-47,5)=102,4% більше ніж для спікання шихти, підігрітої до температури tш=80°С, та зі всмоктуванням в шар повітря, не збагаченого киснем - на (149,5-29,9)=119,6%. Однак якість спеченого агломерату практично однакова в порівнянні зі звичайним спіканням. Це також підтверджує структура агломерату (Фіг.6), на якій видно, що порожнин в агломераті практично не існує. При цьому, згідно табл.1, приблизно однаковий вміст залишкового вуглецю Сзал та FeO в спеченому агломераті із агломератом, спеченим без інтенсифікації, свідчить про те, що швидкість згоряння палива в шихті зросла в 11,0/4,25=2,57 рази та відносно із агломератом, спеченим з не підігрітої шихти та на збагаченому киснем повітрі, - в 9,0/4,25=2,12 рази. Таким чином, спікання агломерату с використанням способу, якій пропонується в винаході, дозволяє одночасно звузити зону горіння палива в шихті та підвищити температуру в ній за рахунок підвищення швидкості горіння палива без погіршення газопроникності шару. Що дозволяє значно підвищити продуктивність агломераційного процесу та знизити втрати палива без погіршення якості агломерату. Приріст продуктивності аглопроцесу тільки при попередньому підігріві шихти до 80°С склав 47,5мас.% при погіршені виходу придатного агломерату. При збагаченні повітря, яке просмоктується, киснем до 25мас.% без попереднього підігріву шихти приріст продуктивності склав 29,9%. Сума збільшення продуктивності під впливом кожного фактора окремо складає 47,5+29,9=77,4%. В той же час при одночасному використанні повітря, яке просмоктується, збагаченого киснем до 25мас.%, та попереднього підігріву шихти до 80% збільшення продуктивності аглопроцесу склало 149,9%. Таким чином, за рахунок вирішення задачі винаходу при взаємному впливі обох факторів, які інтенсифікують процеси підготовки шихти до запалення в зоні інтенсивного нагріву, додаткове збільшення продуктивності склало 149,777,4=72,1%. Сумісний вплив обох факторів майже в 2 рази більше ніж сума окремих впливів. Один з найбільших приростів продуктивності агломераційного процесу 47=198,2% при добрій якості агломерату спостерігається при спіканні підігрітої шихти до температури tш=120°С з додаванням бентоніту та використанням кисню для збагачення повітря, яке всмоктується в шар. На Фіг.7 видно, що агломерат майже повністю просочений зв'язувальною речовиною. Для цього спікання в агломераті підвищений вміст залишкового вуглецю Сзал та FeO. Це вказує на можливість зменшення вмісту палива в шихті. Було проведене спікання із вмістом палива в шихті, зменшеним з 5,02мас.% до 4,02мас.% (на 19,9%відн.). При цьому приріст продуктивності агломераційного процесу зменшився з П =198,2% до П =174,9% при приблизно постійній якості агломерату. Таким чином, чим більше температура підігріву шихти, тим більший приріст продуктивності аг 92284 12 ломераційного процесу при меншій витраті палива шихти. Для виявлення можливості підвищення швидкості спікання шихти за рахунок більш раннього запалювання палива під зоною горіння були проведені спікання шихти з додаванням до неї палива з нижчою температурою запалювання, ніж основне паливо шихти. Основним паливом агломераційної шихти є дрібний кокс. При нормальних умовах його температура запалювання дорівнює 600 750°С. В якості додаткового палива використаний активований торф з температурою запалювання 250 300°С. Вміст активованого торфу в агломераційній шихті складав 3%. При спіканні не підігрітої агломераційної шихти tш=20°С з додаванням 3мас.% активованого торфу приріст продуктивності аглопроцесу склав П =42,1% без погіршення якості агломерату. Підвищення продуктивності відбулося із-за інтенсифікації горіння палива за рахунок його більш раннього запалювання та прискорення росту температури шихти безпосередньо під зоною горіння, що сприяє прискоренню випаровування вологи з зони перезволоження шихти та її переміщенню вниз. Покращення якості агломерату відбулося за рахунок додаткового тепла згоряння вуглецю активованого торфу при незмінному вмісті основного палива. Отриманий приріст продуктивності більший ніж при спіканні такої ж не підігрітої шихти зі всмоктуванням повітря, збагаченого киснем, на (42,1-29,9)=12,2%. Це вказує на великий вплив температури запалювання палива шихти на швидкість процесу спікання. Були проведені спікання підігрітої до tш=80°С шихти з додаванням активованого торфу. Отриманий приріст продуктивності склав П =121,6% с задовільною якістю агломерату. В порівнянні із продуктивністю спікання однаково підігрітої шихти без додавання активованого торфу різниця складає (121,6-47,5)=74,1% при однаковому часі спікання =5,5хв. Підвищення продуктивності відбулося лише за рахунок підвищення якості агломерату. Таким чином, при відсутності зони перезволоження під час спікання паливо з низькою температурою запалювання сприяє підвищенню температури у зоні спікання за рахунок внесення додаткового тепла без розширення зони горіння палива та, відповідно, без погіршення газопроникності шару. При спіканні підігрітої шихти до температури tш=120°С з додаванням до неї палива з нижчою температурою запалювання, ніж основне паливо шихти, бентоніту 2мас.% та всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем до 25мас.%, отриманий приріст продуктивності аглопроцесу склав П =129,4% при погіршені якості агломерату. В порівнянні із спіканням без торфу та таким же вмістом основного палива отримана продуктивність аглопроцесу нижча на (174,9-129,4)=45,5%. Це відбулося із-за значної перевитрати палива та погіршення газопроникності шару агломераційної шихти при оплавленні агломерату. Для усунення оплавлення агломерату був знижений вміст основного палива (коксового дрібняку) аглошихти до 3,02мас.%, тобто на 39,8мас.% 13 відносно вмісту палива в аглошихті, спеченої без попереднього підігріву та збагачення киснем повітря. В результаті спікання аглошихти з добавками 2мас.% бентоніту та 3мас.% активованого торфу, попередньо підігрітої до 120°С, зі всмоктуванням в шар повітря, збагаченого киснем до 25мас.%, та зі зниженим вмістом основного палива отриманий максимальний приріст продуктивності аглопроцесу П =205,3% при добрій якості агломерату. Для дослідження впливу кисню на процес спікання підігрітої до 120°С шихти було проведено додаткове спікання. До вихідної шихти додали активований торф та бентоніт, потім підігрівали до 120°С та спікали зі всмоктуванням в шар звичайного повітря. Приріст продуктивності відносно базового спікання склав П =192,2%. В порівнянні із спіканням такої ж шихти без додавання активованого торфу це на (192,2-173,2)=19,0% вище. Однак приріст продуктивності відбувся лише за рахунок покращення якості агломерату, тому що час спікання значно збільшився (4,5-2,6)=1,9хв. Таким чином, додавання активованого торфу до складу шихти внесло додаткове тепло для підвищення якості агломерату, але інтенсивність горіння палива потрібно збільшувати для отримання ще більшої продуктивності без погіршення якості агломерату. Таким чином, при одночасному використанні підігріву шихти, збагачення киснем повітря та зниження температури запалювання палива зі збереженням міцності гранул зв'язувальною речовиною отримані найкращі результати по продуктивності 92284 14 аглопроцесу зі збереженням доброї якості агломерату. Приклад 2. Промислова реалізація запропонованого способу спікання У промислових умовах спосіб спікання агломерату реалізується наступним чином (Фіг.8).В дозувальному відділенні чи на рудному дворі до складу агломераційної шихти додають 3% активованого торфу. Підігрів агломераційної шихти здійснюється теплом гарячого звороту, який подається безпосередньо в барабан-змішувач. При цьому температура звороту складає 250 400°С. Це дозволяє підвищити температуру огрудкованої аглошихти вище 80°С.При використанні способу підігріву агломераційної шихти вище 100°С в дозувальному відділені до її складу додатково додають 0,5 2мас.% бентоніту. В агломераційному цеху встановлена агломераційна машина типу К3-50. Для збагачення повітря, яке всмоктується в шар, киснем після запального горна безпосередньо над шаром шихти, що спікається, встановлений розпилювач кисню. При висоті шару - 400мм та розрідженні під ним 9500Па, витрати повітря крізь нього приблизно складуть 1,5 2,6м3/(м3 с). Для підвищення вмісту кисню в повітрі до 25% його витрата повинна складати (1,5 2,6) 0,04=0,06 0,11м3 (м2 с). Для всієї агломараційної машини площею 50м2 втрати кисню через пристрій 3 складе 50 (0,6 0,11)=3 5,27м /с. 15 92284 16 17 92284 18 19 92284 20 21 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 92284 Підписне 22 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601