Спосіб грудкування відсіву вапна брикетуванням

Винахід належить до металургії і може бути використаний в сталеплавильному виробництві при утилізації відсіву вапна. Відомий спосіб гарячого брикетування відсіву вапна фракції -8мм, що у гарячому стані подають у брикетний прес [Pietsch W, Brikettieren, Kompactieren und Kompaktieren /Granulieren von Kalk und Kalkhaltigen Stoffen // Zement-Kalk-Gips, 1970. -Bd 23. - №5. -S.210-215]. Перевагою відомого способу є те, що при брикетуванні вапна в гарячому стані потрібно менші питомі тиски пресування, чим при огрудкуванні охолодженого вапна; брикети мають досить високу міцність і щільність 2,3г/см 3 при щільності вапна 3,3г/см 3. Відомий спосіб не дозволяє вирішити задачу винаходу тому, що брикети, які отримані гарячим способом брикетування, мають підвищену крихкість і знижену активність у порівнянні з брикетами, які виготовлені в холодному стані; до того ж для брикетування гарячого вапна вимагаються спеціальні валкові преси малої продуктивність Відомий спосіб брикетування відсіву вапна в холодному стані з бітумним зв’язуючім, що забезпечує міцність брикетів 0,5-1,0кн/брикет. [Gerbe J.L., Mulsant M. Valorisation des fines de chaux par compactage Industrie Minerale // Ser. miner, 1973.-№1.-p.50-70.Discuss.-p.83-84]. Незважаючи на те, що використання бітуму підвищує міцність вапняних брикетів, наявність зв'язуючого ускладнює та здорожчує процес пресування і витягу з прес-форми брикетів. Недоліком відомого способу також є невисока активність вапняних брикетів, брикети повільно розчиняються в сталеплавильній ванні, що погіршує процеси наведення шлаку. Найбільш близьким до винаходу відомим способом огрудкування відсіву вапна фракції -8мм, його прототипом, є спосіб огрудкування відсіву вапна брикетуванням, що включає підготовку шихти змішуванням та її пресування. [Rieschel Н. Uber die Brikettierbarket von Branntkalk // Zement - Kalk - Gips, 1974.-Bd27.-№4.-S.185-189]. Відомий спосіб брикетування з добавками окислів заліза також дозволяє одержувати вапняні брикети задовільної міцності й активності при тисках пресування до 90МПа. Загальна міцність брикету досягається за рахунок гарного двостороннього пресування, викликаного невеликим розміром брикету (менш 7см 3) і відносно високою питомою поверхнею брикету, значно більшої міцності в порівнянні з внутрішніми шарами. Однак даний спосіб не дозволяє цілком вирішити задачу, що постає перед винаходом, тому що пресування невеликих розмірів брикетів має низьку продуктивність. Підвищення розмірів вапняних брикетів за умови збереження міцності потребує великого тиску, більше 90МПа, і приводить до зниження розчинності брикету у сталеплавильній ванні. В основу винаходу поставлена задача створення способу огрудкування вапна брикетуванням, в якому за рахунок введення додаткового компоненту шихти та обробці внутрішньої поверхні пресформи досягається виключення розшаровуємості, прискорення розчинності, зниження влагопоглинаємості і поліпшення виймаємості брикетів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі огрудкування відсіву вапна брикетуванням, що включає підготовку шихти змішуванням і її пресування, у відповідності до винаходу, у ши хту уводять 25-40% (мас.) відсіву агломерату, а на вн утрішню поверхню прес-форми перед завантаженням суміші наносять шар маслянографітової суспензії. У силу своїх широких можливостей (висока продуктивність, технологічна простота, допустимість обробки матеріалів різного фракційного складу) брикетування є найбільш прийнятним способом огрудкування відсіву вапна. Брикетування найбільш ефективно й продуктивно на середніх тисках пресування при одержанні брикетів невеликих об'ємів. Дослідженням фірми "Копперн", Німеччина, встановлено, що при об'ємі осередків преса, близькому до 100см 3 має місце нерівномірна пропресовка брикетів, що вимагає збільшення тиску, або зменшення обсягу брикетів [Равич Б.М. Брикетування в кольоровій і чорній металургії. - М.: Металургія, 1975. - 232 с.]. Виходячи з цих розумінь, для вапняних брикетів прийнятий оптимальний розмір, що складає 29х19х13мм. Багаторазове збільшення розмірів брикету разом з використанням однобічного пресування приводить до появи горизонтальної шаруватості брикетів, що викликано пружною деформацією вапна, його малими адгезійними й когезійними властивостями, і надлишком повітря, що затиснено між тонких часток, яке не змогло вийти через зазори прес-форми. Для усунення шаруватості і викликаного цим явищем утрати міцності, у брикет варто вводити середньофракційні уваговуючі добавки, що знижують порожність суміші, утворюють канали в брикеті, по яких виходить повітря. Оскільки вапно має високі адгезійні властивості, при пресуванні має місце налипання вапна на стінки пресформи. Досвідами, проведеними французьким дослідником Жерондо, було показано, що при пресуванні товстих брикетів робота, яка затрачена на брикетування, витрачається нераціонально. Витрати енергії на тертя об стінки прес-форми брикету, що осаджується, складає до 70%; на власне пресування - тільки 30% [Лур'є Л.А. Брикетування в чорній і кольоровій металургії. - М. : Металур гвидав, 1963. -324с.]. Для зниження нераціональних витрат по пресуванню, особливо, по виймаємості брикетів із прес-форми необхідно знижувати тертя брикетів об прес-форму, що досягається змазуванням її поверхово-активною речовиною, наприклад, масляно-графітовою суспензією. Побічним ефектом від нанесення змащення є поява щільного захисного шару на поверхні брикету, що знижує поглинаємость вологи. Для реалізації способу в промислових умовах на лабораторному механічному пресі було виконано експериментальне пресування вапняних брикетів діаметром 30мм і висотою 16-18мм масою 20-35г. Питомий тиск пресування, який забезпечувався пресом, - до 90МПа. При цьому були отримані наступні результати: 1. Брикетування чистого відсіву вапна при тиску до 50МПа дозволяло витягати брикети з прес-форми, однак вони мали недостатню міцність і руйнувалися при падінні з висоти 2м. 2. Підвищення тиску пресування до 90МПа приводило до заклинення брикетів між стінок матриці і неможливості витягу брикету з прес-форми без його руйнування. 3. Нанесення масляно-графітової суспензії дозволяло легко витягати брикети при будь-яких тисках, поверхня брикетів була гладкою і щільною, однак при тисках понад 50МПа мала місце чітко виражена шаруватість, що приводить до руйнування брикету при перевантажуваннях й транспортуванні. 4. Добавка у відсів вапна більш 25% відсіву агломерату фракції -5мм знижує порожність суміші таким чином, що її загальний об'єм виявляється менше на 10-15%, що свідчить про ущільнення суміші і видавлюванні під вагою агломерату частини повітря, затисненого між частками вапна. 5. Брикетування суміші з 20-секундною витримкою під максимальним тиском пресування 80МПа дозволяло одержати щільний і міцний брикет. 6. Добавка у відсів вапна більш 40% відсіву агломерату разом з великою фракцією відсіву вапна приводить до недостачі дрібних фракцій, що зміцнюють брикет і заповнюють порожнечі між великими фракціями, що створюють каркас. У результаті брикет стає неміцним. 7. Оптимальна кількість добавок відсіву агломерату в суміш що брикетується залежить не тільки від фракційного складу агломерату, але й від змісту гранул у відсіву вапна, загального співвідношення великих, середніх і малих гранул, що утворюють каркас, адгезійними властивостями тонких часток, а також тиску пресування, що руйнує менш міцні частки. Оскільки відсів агломерату і вапна мають значне коливання в змісті і співвідношенні гранул, що утворюють каркас, необхідну кількість добавок визначають експериментальним шляхом. 8. Для визначення ефективності покриття брикетів масляно-графітовою суспензією були виготовлені 10 брикетів: 5 брикетів без змащення і 5 зі змащенням. Середня щільність брикетів зі змащенням (1,483г/см 3) виявилася вище брикетів без змащення (1,429г/см 3) на 3,8%. Тривалість падіння міцності брикетів на 10% у результаті поглинання вологи склало по брикетам без змащення - 24 години, по брикетах зі змащенням - 26 годин. Приріст тривалості збереження складає 2 години, чи 8,3%. Це підтверджує позитивний вплив змащення не тільки на пресуємость, але й на термін зберігання. 9. Тривалість повного розчинення грудок вапна фракції 30мм, що завантажуються в мартенівську піч, складає 40-60 хв., вапняних брикетів - 50-70хв., а брикетів з добавками відсіву агломерату в кількості 25% - 30-40хв., 40% - близько 25-30хв. У Таблиці 1 описаний вплив уведення відсіву агломерату на міцність брикетів. Таблиця 1 Вплив уведення відсівання агломерату на міцність брикетів менш 25 Брикет виходить шар уватим і руйнується при перевантаженнях. Непридатний для використання в мартенівському виробництві Добавка відсіву агломерату, % (мас.) від 25 до 40 більш 40 Шаруватість відсутня. Шаруватість відсутня. Брикет щільної й однорідної Брикет однорідної структури, у зламі структури.При перевантаженнях й брикет менш міцний і руйнується при транспортуванні не руйнується. перевантаженнях. Непридатний для Придатний для використання в використання в мартенівському мартенівському виробництві виробництві Таким чином, добавка відсіву агломерату у кількості менш 25% і більш 40% не дозволяє цілком вирішити задачу, що постає перед винаходом. Брикет виходить шар уватим, або нещільним. Добавка у відсів вапна, що брикетується, відсіву агломерату в кількості 25-40% дозволяє цілком вирішити задачу, що постає перед винаходом. Брикет виходить щільним, а міцність відповідає вимогам, які пропоновані до сталеплавильної сировини, що флюсує. Використання відсіву вапна в брикетованому виді з добавками відсіву агломерату прискорює наведення, шлаку і поліпшує розчинення вапна. Питома економія тільки по факту заміни 1т грудкового вапна еквівалентним по СаО кількістю відсіву вапна складає: Еуд=180,0-(35,0+65,0):0,675=31,9грн. де 180,0 - вартість 1т грудкового вапна, грн.; 35,0 - вартість 1т відсіву вапна, грн.; 65,0 - вартість брикетування 1т вапняної суміші, грн.; 0,675 - середній зміст вапна в брикеті, ч. од.