Спосіб підготовки шихти до спікання

Винахід стосується чорної металургії та може бути використаний при агломерації. Відомим є спосіб підготовки шихти до спікання описаний в винаході ''Шихта для утилізації замасленої окалини" [1], згідно з яким до складу аглошихти, яка містить замаслену окалину, вводять концентрат бури х залізняків з питомою поверхнею 30 ¸ 180 м 2/г для забезпечення співвідношення між масовим вмістом масел в окалині й кристалізаційною водою в кристалогідратах 0,02 ¸ 0,5 . Окалина й концентрати руд бурих залізняків окомкуються і спікаються з іншими компонентами шихти. Масла, що виділилися в зоні нагріву й сушки, під час спікання конденсуються в порах руд бури х залізняків потім майже повністю вигорають в зоні горіння аглопалива. Основним недоліком цього способу є те, що для розкладу кристалогідратів бурих залізняків необхідні додаткові тепловитрати, що тягне за собою перевитрати аглопалива. Крім цього, відбувається зниження вмісту заліза в агломераті, оскільки концентрати руд бурих залізняків мають знижені, порівняно з магнетитовими концентратами, вміст заліза. Найближчим за технічною сутністю до потрібного результату є спосіб підготовки шихти до спікання [2], який заключається в змішуванні окалини з вмістом масел 0,3-20мас.% й вологістю 10-30мас.% із складовою шихти, яка має комкуючі властивості, в масовому співвідношенні за твердим 0.01-0.5. При цьому витрати складової шихти, яка має комкуючі властивості, дорівнює 10-40% від об'єму шихти. В процесі змішування окалини й складової шихти, яка має комкуючі властивості, відбувається формування шару високодисперсної окалини на частинках складової шихти, яка має комкуючі властивості. Отримані так активні центри комкування вводяться до аглошихти . У процесі змішування й окомковувань аглошихти на поверхні активних центрів окомкування формується складова шихти, яку комкують й, таким чином, масла, що знаходяться в окалині, опиняються в центрі гранул. Градієнт температур, який утворюється на перерізі гранул, в процесі спікання, й адсорбція масел на поверхні пор аглогранул дозволяють перенести процес возгонки масел до зони горіння палива, але насичення маслом складової шихти, яка має комкуючі властивості не відбувається, оскільки гранули використовуються без витримки, а, внаслідок цього, не забезпечується й повне вигорання масел. Спалахуючи в аглоши хті (в зоні горіння палива), масла вносять додаткове тепло до балансу аглопроцесу й, таким чином, призводять до економії палива. Але промисловий досвід використання описаної в прототипі технології показав, що незначна частина масел возгоняється в зоні інтенсивного підігріву ши хти. За тривалого використання замасленої окалини це призводить до зниження показників аглопроцесу, оскільки масла накопичуються на роторах ексгаустерів, знижують продуктивність останніх. Особливо помітним описане явище є при використанні окалини з високим вмістом масел. Таким чином, основним недоліком прототипу є неповне згорання масел в аглошарі, що створює проблеми при утилізації замасленої окалини й обмежує можливості аглопроцесу з економії твердого палива. Завданням запропонованого способу підготовки шихти до спікання є повне згорання масел в аглошарі, що забезпечує зниження витрат агломераційного палива, дозволяє використовувати в процесі агломерації окалину з високим вмістом масел. Поставлене завдання вирішується таким чином. У способі підготовки шихти до спікання, який включає попереднє змішування замасленої окалини вологістю 10-30% зі складовою шихти, яка має комкуючі властивості, витрати якої складають 10-40% від об'єму шихти , змішування їх з іншими компонентами шихти й окомкування згідно винаходу, окалину з вмістом масел 0,325мас.% змішують із складовою шихти, яка має комкуючі властивості в співвідношенні за твердим 0,01-0,6, а потім виконують витримку суміші протягом 12-48 годин. Основна причина, що заважає використовувати замаслену окалину в аглопроцесі - возгонка масел із аглошару під час спікання. Масла осідають у колекторах агломашин на роторах ексгаустерів, що призводить до зменшення строку використання останніх, погіршення показників аглопроцесу. Спосіб підготовки шихти до спікання дозволяє перенести процес возгонки масел при агломерації із зони інтенсивного нагріву ши хти (температура дорівнює 300-500°С), де спалахування масел неможливе, до зони горіння аглопалива (температура більше 700-800°С). Це досягається за рахунок змішування окалини із складовою шихти, яка має комкуючі властивості, подальшого їх змішування з іншими компонентамиаглошихти в названих співвідношеннях й подальшої витримки їх протягом 12-48 годин. Масла окалини опиняються всередині аглогранул. Наявний градієнт температур за перерізом аглогранул в процесі спікання й адсорбція масел на поверхні пор аглогранул дозволяють перенести процес возгонки масел до зони горіння палива, де масла спалахують та згорають. Мінімальний розмір зерна складової шихти, яка має комкуючі властивості, дорівнює більше 1,6 мм. Як складова шихти, яка має комкуючі властивості, використовується аглоруда, відсіви агломерату й окатків, повернення агломерату тощо. Перераховані матеріали мають відкриту пористість порядку 15 ¸ 25% . Оптимальний розмір гранул аглошихти не перевищує 6-8мм. Таким чином, в центрі аглогранул знаходиться матеріал зі значним обсягом пор, на поверхні яких здатні адсорбовуватись масла. Мікрорельєф поверхні пор має впадини, виступи, щілини й створює значні ускладнення для переміщення масел. Тому для створення адсорбованого шару на поверхні пор складової шихти, яка має комкуючі властивості, після змушування її з промасленою окалиною необхідна витримка суміші, в процесі якої відбуватиметься насичення комкуючої складової маслами. Таким чином, адсорбція масел на поверхні пор складової шихти, яка має комкуючі властивості, дозволяє забезпечити в запропонованому способі підготовки шихти до спікання повне вигорання масел в зоні горіння палива, використовувати окалину з більшим вмістом масел. Отже, до аглошихти вносяться більш ніж у прототипі, кількість масел, вигорання яких в аглошарі дозволяє знизити витрати твердого палива. Шар найміцніше пов'язаний з поверхнею пор адсорбованої рідини, як правило, не перевищує 5.10-6мм. Питома поверхня пор в аглогранулах, з урахуванням зародку окомкування, що представлений складовою шихти, яка має комкуючі властивості, складає 250 ¸ 350 см 2/г. Два названих показника визначають „ємність" аглогранул, яка дозволяє прийняти найміцніше пов'язані з поверхнею пор адсорбовані масла. З цих розумінь верхня межа вмісту масел в окалині береться рівною 25мас.%; верхня межа масового співвідношення замасленої окалини з комкуючою складовою - 0,6 (за твердим). У випадку перевищення цих показників завтовшка шару адсорбованих на поверхні пор аглогранул масел перевищить оптимальні межі. Частина масел буде возгонятись до температури горіння аглопалива й завдання способу підготовки шихти до спікання виконуватись не буде. При вмісті масел в окалині менше 0,3мас.% вони суттєво не впливають на процес агломерації і тому реалізація запропонованого способу підготовки шихти до спікання в даному випадку не є доцільною. Нижня межа співвідношення замасленої окалини й складової шихти, яка має комкуючі властивості, повинна бути більшою ніж 0,01 (за твердим) тому, що при зниженні цього показника окалини виявляється недостатньо для рівномірного покривання поверхні складової шихти, яка має комкуючі властивості. У результаті порушуються процеси формування активних центрів окомкування й накатування на них складової шихти, яку комкують. Це призводить до возгонки масел до зони горіння аглопалива. Завдання способу підготовки шихти до спікання не виконується. У випадку, коли час витримування суміші замасленої окалини й складової ши хти, яка має комкуючі властивості, буде меншим за 12 годин, насичення останньої маслами буде не повним. Частина масел залишається не адсорбованою в порах комкуючої складової і в процесі спікання аглошару не згорить, а возгониться у зоні інтенсивного підігріву. За вдання способу підготовки шихти до спікання виконуватись не буде. Витримка замасленої окалини й складової шихти, яка має комкуючі властивості, більше 48 годин не є доцільною, оскільки у випадку перевищення вказаного показника подальшого зниження витрат агломераційного палива не відбувається. Приклади конкретного виконання способу підготовки шихти до спікання. Окалину з вмістом масел 0,3 ¸ 25 мас.% вологістю 10 ¸ 30% змішували в барабані зі складовою шихти, яка має комкуючі властивості й витрати якої склали 10 ¸ 40% від об'єму шихти, протягом 2 хвилини. Діаметр барабана - 0,6м, довжина - 1,0м. Як складова шихти, що має комкуючі властивості, використана аглоруда р/у „Кривбасруда". Співвідношення окалини з аглорудою - 0,01-0,6. Після змішування барабан зупиняли й протягом 12-48 годин виконували витримку отриманої суміші. Після цього до змішувального барабана подавали інші компоненти шихти. У барабані протягом 2 хвилин здійснювали змішування компонентів шихти, а потім, після подавання води - окомковування протягом 1,5 хвилини. Дані випробувань зазначеного способу підготовки шихти до спікання (дослідження 4, 5, 6, 7, 8) й прототипу (1, 2, 3) наведені в таблиці. Спікання окомкованої шихти здійснювали на установці типу „аглочаша" з колосниковою решіткою площею 01м 2. Наявність парів масел у газах, які відходять, визначили за допомогою водоохолоджуючої пластини з нержавіючої сталі, введеної в колектор аглоустановки. Якщо на індикаторній пластині масла відсутні, це свідчить про їх повне згорання в аглошарі в процесі спікання. Згорання масел дозволило досягти низького рівня витрат аглопалива на процес спікання. Таким чином, завдання запропонованого способу підготовки шихти до спікання виконується (дослідження 4, 5, 6). Для досліджень 7 і 8 були взяті параметри шихти й витримки за межами заявляемого. Спостерігалась наявність масел на індикаторній пластині. Той же результат було отримано й при випробуваннях прототипу. Спостерігався наліт масла на пластині. Таблиця № дослідження 1* 2* 3* 4 5 6 7 8 Вміст масел в окалині, мас.% 0,3 10,0 25,0 0,3 10,0 25,0 0,2 26,0 Співв ідношення окалини до Трив алість Вміст Вологість складов ої шихти, яка має в итримки суміші, аглопалива в окалини, % комкуючі в ластивості, од. години шихті, мас. % 0,01 0,3 0,6 0,01 0,3 0,6 0,005 0,65 10 15 30 10 15 30 8 36 0 0 0 12 30 48 10 50 4,0 3,9 3,95 3,85 3,8 3,7 4,3 4,0 Наяв ність масел на індикаторній пластині Легкий наліт Легкий наліт Сполошне покриття Відсутнє Відсутнє Відсутнє Легкий наліт Сполошне покриття *- прототип ЛІТЕРАТУРА 1. A.c. СССР №1407979, с 22В1/14, БИ №25, 1989г. 2. Заявка України №95010065, пріоритет 03.01.95 с 22В1/14, Бюл. "Промислова власність" №4, 1998р., прототип.