Пристрій для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів

Корисна модель відноситься до пристроїв, призначених для підготовки сировини до металургійного переділу, зокрема, до технології зміцнюючої термообробки металовмісних матеріалів на обпалювальних машинах конвеєрного типу, що дозволяють одержати сировину із заданими фізико-механічними властивостями та мінімальним вмістом дрібної і дрібнодисперсної фракції у загальному обсязі товарного продукту. Відомий пристрій для термообробки шару окатишів, що представляє собою обпалювальну машину конвеєрного типу, конструкція якої передбачає формування на колосниках шару сирих окатишів, під який покладений шар «постелі» з обпалених окатишів. Термічне зміцнення окатишів здійснюється за допомогою спалювання природного газу в камері зони обпалення. Охолодження окатишів здійснюється у відповідній камері продувом чи просом холодного повітря. Камери охолодження зв'язані колекторами з камерами сушіння і підігріву для транспортування нагрітих переточних газів, які забезпечують підготовку вихідної сировини для наступної термічної обробки [Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М., Металлургия, 1976, стр. 130-142, 184с.]. Недоліком відомої конструкції обпалювальної машини є те, що термічна обробка природним газом сполучена зі значною витратою природного газу до 30-35м3/т, втратами тепла при транспортуванні переточних газів, необхідністю використання потужних димососів, що споживають велику кількість електроенергії. Термічна обробка залізорудної сировини протікає при високій температурі, тому для обпалювальних візків і колосників машини необхідне застосування дорогих жароміцних сталей. У цілому, використання відомої конструкції обпалювальної машини характеризується значними експлуатаційними витратами на одержання окатишів. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним, як прототип, є пристрій для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів , що містить завантажувальний пристрій, безупинний транспортуючий орган постачений конвеєрною стрічкою чи обпалювальними візками, секції сушіння, нагрівання, обпалення й охолодження, а також переточні колектори, що з'єднують секцію охолодження із секціями сушіння і підігріву. [А.С.СРСР № 1759919 С 22 В 1/20, Р27 В 21/00]. Недоліком відомої конструкції, як і вищеописаного аналога, є використання у якості основного палива природного газу. Це визначає підвищені енерговитрати, низький КПД використання тепла газоподібного енергоносія, неоднорідність обпалення по висоті шару окатишів, низьку питому продуктивність високотемпературної зони конвеєрної машини. Задачею корисної моделі є удосконалення пристрою для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів за рахунок термообробки вихідної сировини хвилями надвисокої частоти, що дозволяє усунути з процесу термообробки окатишів природний газ; підвищити однорідність і міцність окатишів по усій висоті шару; підвищити питому продуктивність обпалювального агрегату і значно поліпшити екологічну безпеку виробництва окатишів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів включає завантажувальний пристрій, безупинний транспортуючий орган, постачений конвеєрною стрічкою чи обпалювальними візками, секції сушіння, нагрівання, обпалення й охолодження, а також переточні колектори, які з'єднують секцію охолодження із секціями сушіння і підігріву. Згідно корисної моделі, у секції обпалення розміщена камера, поверхня якої постачена теплоізолюючими і магніто-діелектричними екранами, а усередині камери поміщені хвилеводи з антенами-випромінювачами, підключеними до джерела мікрохвильового випромінювання надвисокої частоти, при цьому антени-випромінювачі виконані з можливістю взаємодії мікрохвильового випромінювання надвисокої частоти із сировиною на конвеєрній стрічці чи обпалювальних візках. Для зниження втрат енергії надвисокої частоти, антени-випромінювачі можуть бути встановлені у камері на відстані не більш 500мм від поверхні шару сировини. Для поступового нагріву сировини у процесі термічної обробки, антени-випромінювачі можуть бути виконані з можливістю випромінювання надвисокої частоти зростаючої в напрямку руху робочої гілки безупинного транспортуючого органа. Для зниження розсіювання енергії надвисокої частоти у простір за зоною камери обпалення, ділянки сполучення зони обпалення із зонами нагрівання й охолодження, а також ділянка під робочою гілкою безупинного робочого органа в зоні обпалення, можуть бути оснащені ізолюючими екранами, виконаними із можливістю відбиття випромінювання надвисокої частоти. Для підвищення ефективності термічної обробки сировини у залежності від її фізико-механічних властивостей, хвилеводи з антенами-випромінювачами можуть бути виконані із можливістю зміни положення в просторі камери щодо поверхні шару вихідної сировини. Заявлена корисна модель ілюструється схемою пристрою для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів із використанням мікрохвильової системи одержання енергії надвисокої частоти. Пристрій для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів складається з каркаса з безупинним транспортуючим органом, що має робочу 1 і неробочу 2 гілки. Транспортуючий орган виконаний у вигляді конвеєрної стрічки чи послідовно з'єднаних обпалювальних візків. Подача сировини 3 здійснюється завантажувальним пристроєм. Сировина обробляється в зонах сушіння 4, підігріву 5, обпалення 6 і охолодження 7. Секція обпалення 6 постачена камерою 8, у якій встановлені антени випромінювачі 9, що зв'язані хвилеводами 10 із генератором надвисокої частоти 11. Крім того в камері 8 встановлені теплоізолюючі і магніто-діелектричні екрани 12. У секціях сушіння 4 і підігріву 5 під робочою гілкою 1 розташовані вакуумні камери 13. А в секції охолодження 7 під робочою гілкою 1 розташовані дутьєві камери 14. Заповнення конвеєрної стрічки чи обпалювальних візків 1 здійснюється за допомогою завантажувального пристрою. Секції охолодження 7 з'єднані із секціями сушіння 4 і підігріву 5 переточними колекторами 15. Антени-випромінювачі 9 можуть бути виконані з можливістю зміни положення в просторі камери 8 щодо поверхні шару вихідної сировини 3. Над шаром сировини 3, на відстані від його поверхні, а також під грузонесучою робочою гілкою конвеєрної стрічки чи обпалювальних візків 1 можуть бути розташовані ізолюючі екрани 16, 17 з матеріалів, що відбивають випромінювання надвисокої частоти. Пристрій для термообробки огрудкованих сировинних матеріалів працює таким чином. Реалізація способу розглядається на прикладі термічної обробки залізорудних окатишів у обпалювальних візках. На початку технологічного циклу, за допомогою завантажувального пристрою, на робочу гілку 1 безупинного транспортуючого органу з обпалювальних візків, що мають перфоровану нижню частину укладають шар сирих окатишів 3. Товщина формованого шару може змінюватися в межах 50-250мм. Сирі окатиші 3 послідовно переміщаються у внутрішній об'єм теплового агрегату тунельного типу - секцію сушіння 4. При сушінні 4 відбувається нагрівання окатишів до температури 350 °С и видалення вологи, що міститься в порах. З секції сушіння 4 окатиші переміщаються в секцію підігріву 5, де відбувається їхній нагрів до температури 750°С. Цикл термічної обробки окатишів відбувається в камері 8 секції обпалення 6. Для термічної обробки окатишів за допомогою генератора надвисокої частоти 11, що працює у імпульсному режимі, генерують мікрохвилі заданих параметрів, які забезпечують нагрівання сировини 3 до заданої температури. Утворена генератором 11 енергія передається по хвилеводах 10 безпосередньо до антен-випромінювачів 9. У залежності від конструкції візків, антени 9 розташовують на висоті не більш 500 мм над оброблюваним шаром, щоб знизити втрати надвисокої частоти енергії і при необхідності з боку його бічних частин. Для підвищення ефективності термічної обробки і запобігання розсіювання теплової енергії і випромінювання надвисокої частоти у камері зони обпалення встановлюють теплоізолюючі і магніто-діелектричні екрани 12, що забезпечують максимальну локалізацію мікрохвильового випромінювання в контурах камери обпалення 8. Встановлені екрани 12, забезпечують підтримку заданого режиму термообробки, служать відбивачем електромагнітних хвиль і дозволяють утримувати і концентрувати поле надвисокої частоти у межах камери 8. Для зниження втрат енергії надвисокої частоти, в секції обпалення 6 під хвилеводами 10 з антенамивипромінювачами 9 і над шаром сировини 3, на відстані від його поверхні, а також під грузонесучою поверхнею конвеєрної стрічки чи обпалювальних візків 1, можуть бути розташовані ізолюючі екрани 16, 17 з матеріалів, що відбивають випромінювання надвисокої частоти. Окатиші попередньо збезводнені і нагріті в секціях сушіння 4 і нагріву 5, потрапляючи в секцію обпалення 6, під дією мікрохвильового випромінювання надвисокої частоти поглинають його і нагріваються до заданої температури, при якій відбувається спікання рудних і шлакових зерен. Параметривипромінювання надвисокої частоти визначаються з умови проникнення мікрохвильового випромінювання як у об'єм одиничного окатиша, так і в об'єм усього сформованого шару 3. Завдяки високій швидкості проникнення електромагнітного випромінювання в шар 3, відбувається швидке нагрівання його до заданої температури 1250-1350°С. Ця температура підтримується в процесі переміщення окатишів 3 у зоні обпалення 6 в плині необхідного часу для завершення процесу термообробки. Тривалість постійного впливу задається довжиною тракту в зоні обпалення 6 і швидкістю переміщення візків. Було встановлено, що швидке нагрівання окатишів і брикетів може привести до їх структурних руйнувань. Для запобігання цього параметри антен-випромінювачів 9 вибирають виходячи з поступового досягнення робочої температури спікання в напрямку руху безупинного транспортуючого органа. Ці параметри нагрівання визначаються виходячи з фізико-механічних і хімічних властивостей залізорудних і компонентів, що шихтують, а також міцносних властивостей готового продукту. Характер термічного впливу на сировину 3 визначається не тільки інтенсивністю надвисокої частоти випромінювання, але і просторовим положенням антен-випромінювачів 9 відносно шару. Виходячи з цього, антени-випромінювачі 9 виконують із можливістю зміни положення в просторі камери 8 в залежності від параметрів шару, гранулометричного складу сировини 3, а також її сприйнятливості електромагнітному випромінюванню. Зниження витрат енергії на термічну обробку сировини може бути досягнуто розміщенням додаткових екранів, що дозволяють локалізувати енергію надвисокої частоти у мінімальному обсязі. Для цього, як варіант виконання, у ділянках сполучення секції обпалення 6 з секціями нагрівання 4 й охолодження 5, а також під робочою гілкою 1 безупинного робочого органа в секції обпалення 6, встановлюють ізолюючі екрани 16, 17, які виконані із можливістю відбиття випромінювання надвисокої частоти. Якщо необхідно обмежити поширення надвисокої частоти випромінювання в локальному об'ємі ізолюючі екрани 16 розташовують на відстані 30-40мм від поверхні шару сировини. Після термічної обробки безупинний транспортуючий орган з товарними окатишами 3 переміщає їх у зону секції охолодження 7. У цій зоні 7 шар окатишів 3 за допомогою дутьтєвих камер 14 продувають холодним повітрям для їхнього охолодження. Для утилізації гарячого повітря, утвореного в результаті охолодження окатишів 3, його направляють по переточних колекторах 15 у секцію сушіння 4 і нагрівання 5 для попередньої підготовки сировини до термообробки. У відмінності від охолодження, здійснюваного продувкою холодного повітря, сушіння і нагрів вихідної сировини здійснюється вакуумними камерами 13 прососом нагрітого повітря через його шар 3. Після охолодження окатишів 3 здійснюють їхнє вивантаження в прийомний бункер, а обпалювальні візки по холостій гілці 2 безупинного транспортуючого органа переміщаються під завантаження. Дослідженнями встановлено, що при витримуванні параметрів випромінювання надвисокої частоти окатиші обпікаються рівномірно по усій висоті шару. Отримані окатиші по міцності задовольняють вимогам металургійного переділу. Результати порівняльних випробувань показують, що обпалення окатишів за пропонованою технологією із застосуванням мікрохвильової енергії надвисокої частоти дозволяє підвищити міцність окатишів у 1,6 рази, підвищити їх однорідність по висоті шару. З застосуванням заявленого технічного рішення підвищується транспортабельність окатишів при збільшенні питомої продуктивності зони обпалення на 25%. У пропонованій конструкції машини, за рахунок зміни виду енергоносія, зона обпалення має значно меншу довжину, без зниження якості обпалених окатишів. Пропонована конструкція обпалювальної машини забезпечує високу продуктивність зони обпалення, знижує металоємність машини в цілому, дозволяє одержувати високоякісний продукт, а також значно поліпшити екологічні умови при експлуатації устаткування.