Спосіб огрудкування концентратів залізних руд

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано при окусковании предварительно измельченных, обогащенных железных руд. Основным резервом интенсификации производства черных металлов является повышение качества сырья путем совершенствования шихтоподготовки, оптимизации гранулометрического и химического состава сырья, улучшение физико-механических, свойств и повышение восстанавливаемости окускованных концентратов железных руд. Использование бедных железом руд в металлургическом производстве целесообразно только после их обогащения, требующего очень тонкого измельчения с целью отделения пустой породы. Однако тонко измельченные концентраты не могут переплавляться в металлургическом агрегате, поэтому их подвергают предварительному окускованию. Промышленные методы окускования основаны на холодном гранулировании смеси компонентов шихты с последующим упрочняющим обжигом в окислительной либо в восстановительной атмосфере. Известен способ окускования железорудных концентратов - окатывание [Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х т., т. 1. Машины и агрегаты доменных цехов. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. 2-е изд. перераб. и дополн. - М., Ме таллургия, 1987, 440 с]. Принципиальная схема производства окатышей заключается в следующем. Шихта поступает в бункеры, откуда питателями в определенных соотношениях выдается в смесительный барабан, по выходе из которого транспортируется к гранулятору. В грануляторе происходит образование окатышей. Полученные сырые окатыши направляются на конвейерную обжиговую машину, снабженную верхними укрытиями камерами, соответствующим следующим технологическим зонам: зона сушки и нагрева; первая и вторая зона обжига; зона охлаждения. Обжиг окатышей производят продуктами горения газа, сжигаемого при помощи газовых горелок, установленных в камерах зон обжига. Отходящие газы из второй зоны обжига поступают в зону сушки, а из зоны охлаждения в зону нагрева. Для непрерывной подачи на обжиговую машину сырых окатышей применяют роликовые питатели или питатели укладчики, представляющие собой качающийся в горизонтальной плоскости наклонный конвейер. Способ окускования путем окатывания концентратов руд имеет ряд существенных положительных качеств. Однако существенным недостатком известного способа является то, что окатывание протекает удовлетворительно только при содержании в концентрате 85-90% фракции менее 0,074 мм. Известняк и возврат измельчают до 0,5 мм. Влажность подаваемого в гранулятор концентрата должна быть строго определенной - 9%. Известен также способ производства окатышей с использованием для обжига шахтных печей [Ловчиновский Э.В. Механическое оборудование фабрик для окускования железорудного сырья. М., Металлургия, 1977, 256 с] Преимуществом шахтных печей для обжига окатышей является простота конструкции и высокий тепловой коэффициент полезного действия. Однако небольшая единичная мощность шахтных печей, высокие требования к прочности сырых окатышей и сложность регулирования технологического процесса являются факторами, сдерживающими развитие данного способа производства. Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ агломерации, при котором окускование железорудных концентратов осуществляется за счет сжигания топлива в самом материале В процессе агломерации спекание слоя предварительно окомкованной шихты осуществляется за счет просасывания воздуха сверху вниз под действием разряжения 0,011-0,025 МПа, создаваемого эксгаустером [Ловчиновский Э.В. Механическое оборудование фабрик для окускования железорудного сырья. М., Металлургия, 1977,256 с]. При помощи продуктов горения зажигательным горном, зажигается верхний слой шихты, в состав которой входит твердое топливо (кокс). Под действием разряжения тепло от сгорания топлива передается нижележащим на спекальных тележках слоем шихты, в которых она подсушивается, затем начинает гореть топливо в кислороде воздуха и шихта нагревается, что способствует ее расплавлению и химическому взаимодействию между отдельными компонентами. Таким образом, почти полностью используется тепло отходящи х газов, что и обеспечивает агломерационному процессу высокую экономичность. Образующийся спек и представляет собой готовый агломерат. Однако наряду с вышеотмеченными преимуществами агломерационного процесса следует отметить ряд присущи х ему недостатков, к которым в первую очередь следует отнести: - большой расходтоплива вследствие непрерывной работы зажигательного горна; - низкий коэффициент полезного действия оборудования в результате просасывания воздуха через уплотнительные устройства. В основу изобретения поставлена задача создать такой способ окускования концентратов железных руд, в котором скорость спекания была бы увеличена и за счет этого можно было бы повысить производительность процесса. Поставленная задача достигается за счет того, что в известном способе окускования концентратов железных руд, осуществляемом путем спекания предварительно увлажненной и уплотненной шихты за счет сжигания топлива в спекаемом материале, согласно изобретению уплотнение и перемещение спекаемой шихты производят по кольцевой в сечении емкости в направлении противоположном направлениям горению топлива и движению воздуха, проходящего через весь объем шихты. При этом векторы скорости движения шихты и скорости горения топлива должна быть противоположно направлены и равны по абсолютной величине. Реализация предлагаемого способа окускования концентратов железных руд позволяет повысить производительность процесса за счет увеличения скорости спекания, а также экономить топливо, расходуемое на поджигание кокса в ши хте. Причинно-следственная связь между новыми признаками и целью предлагаемого изобретения заключается в том, что перемещение спекаемого концентрата по кольцевой в _сечении емкости в направлении противоположном горению кокса и движению воздуха, позволяет обеспечить надежную герметизацию (по сравнению с известным способом агломерации) зоны спекания и, как следствие, повысить производительность процесса, а также улучши ть качество окускованной шихты. Реализация предлагаемого способа окускования позволяет экономить топливо, так как зажигательный горн работает не непрерывно, а только в начале процесса спекания. После того, когда кокс в шихте подожжен, горн отключают, что возможно в том случае, если векторы скорости движения шихты и скорости горения кокса противоположно направлены и равны по абсолютной величине. В отношении доказательства соответствия заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень" необходимо отметить следующее. В практике известно упрочнение окатышей обжигом, которое протекает последовательно в четыре периода - сушка сырых окатышей, их нагрев, обжиг и охлаждение (см. Бережной H.H., Губин Г.В., Дрожилов Л.А, Окомкование тонкоизмельченных концентратов железных руд. М., Недра, 1971, 175 с). При сжигании газа в слое или при использовании твердого топлива нагрев окатышей осуществляется тепловой волной, которая возникает в зажженном слое при внедрении в него потока холодного воздуха (при использовании твердого топлива) или холодной газовоздушной смеси. Охлаждая обожженные окатыши поток нагревается до температуры воспламенения. Тепловая волна при этой температуре движется через слой, достигая в конце процесса обжига его нижней границы. Промышленное производство обожженных окатышей освоено главным образом на трех типах обжиговых агрегатов: в шахтных печах, на конвейерных колосниковых машинах и комбинированных агрегатах, состоящих из конвейерной машины и трубчатой вращающейся печи. Однако в известных способах окускования наблюдается условие противонаправленного движения окусковываемых концентратов, горение кокса и движение воздуха. В предлагаемом способе при помощи шнекового уплотнителя перемещение шихты осуществляется в направлении, противоположном горению кокса и движению воздуха. При этом, векторы скорости движения шихты и скорости движения шихты и скорости горения кокса противоположно направлены и равны по абсолютной величине. Следовательно предлагаемый способ характеризуется новой совокупностью признаков, позволяющих получи ть положительный эффект и соотве тствуе т критерию "изобретательский уровень". Использование в предлагаемом способе окускования шнекового уплотнителя шихты для перемещения ее по кольцевой в сечении емкости в направлении, противоположном, направлению горения кокса и движению воздуха, который просасывается через отверстия наружного патрубка, кольцеобразный слой шихты и посредством внутреннего патрубка направляется к эксгаустеру является новыми признаками, отличающими предложенный способ окускования от известных способов аналогичного функционального назначения, в частности ("Черные металлы", 1970, №21. - С. 33-35; Дрожилов Л.А., Фрикке H.A. Информация ин-та "Черметинформация", 1970, сер. 3, вып. 1.-12 с; Арист Л.М., Тылкин М.А. Модернизация и долговечность агломерационного и доменного оборудования. М., Металлургия, 1973, 448 с; Коротич В.И. Основы теории и технологии подготовки сырья к доменной плавке. М., Металлургия, 1976, 208 с). Указанные признаки обеспечивают повышение производительности за счет увеличения скорости спекания, экономию топлива, расходуемого на поджигание кокса в шихте и поэтому отвечают критерию "изобретательский уровень". Поиск проведенный по источникам научно-технической и патентной информации показал, что совокупность всех существенных признаков заявляемого изобретения не известен. Следовательно техническое решение соответствует требованиям новизны. Сущность изобретения поясняется на примере одного из вариантов его конструктивного исполнителя, представленного схематично на прилагаемом чертеже. Увлажненная шихта, состоящая из кокса концентрата и пластификатора, из бункера 1 при помощи шнекового уплотнителя 2 перемещается через кольцевую в сечении емкость 3, образованную помещенными в корпусе наружным 5 и внутренним 6 патрубками с отверстиями. Воздух просасывается через отверстия наружного патрубка, кольцеобразный в сечении слой шихты, обеспечивая горение кокса в ней, и вместе с отходящими газами посредством внутреннего патрубка с отверстиями направляется к эксгаустеру. Зажигательный горн 7 включается только для поджигания кокса в начале процесса спекания. После чего он отводится в сторону от шихты и в работе не участвуе т. Дробление материала производится дробилкой 8. Для отсева мелочи используется грохот 9. При спекании векторы скорости движения шихты и скорости горения кокса противоположно направлены и равны по абсолютной величине. Экспериментальные исследования процесса спекания железорудных концентратов были проведены в опытно-промышленных условиях. Перед спеканием увлажненную (9% воды от общего состава) ши хту смешивали во вращающемся барабане. В состав шихты входят следующие компоненты: колошниковая пыль - 60%, коксик фракции менее 3мм - 5%; бентонитовая глина - 1,2%; известняк-3,8%; железорудный концентрат - 30%. Смешанная в барабане шихта загружалась в приемный бункер и при помощи шнекового уплотнителя непрерывно подавалась в рабочую зону со скоростью 0,18 м/с. Образованное внешним (диаметр 1200 мм) и внутренним (диаметр 300 мм) патрубками сечение зоны спекания обеспечивало достаточную газопроницаемость слоя шихты. Разряжение газа, создаваемое эксгаустером во внутреннем патрубке, изменяли в пределах 0,008-0,034 МП А. Температура шихты при установившемся процессе спекания по длине рабочей зоны изменялась следующим образом; на выходе из рабочей зоны 850-910°С, в средней части рабочей зоны 1300-1500°С; в начале рабочей зоны 400-600°С. Длина рабочей зоны, образованной внешним и внутренним патрубками, равнялась 12 м. Скорость спекания 0,18 м/с. Зажигательный горн включали вначале процесса спекания один раз. Время работы зажигательного горна 6 минут. Дробление окускованной шихты осуществляли при помощи дробилки, сортировку при помощи грохота. Производительность установки, реализующей предлагаемый способ окускования составляет 670 т/ч.