Спосіб виробництва гранул із дрібнодисперсних матеріалів

1. Спосіб виробництва гранул із дрібнодисперсних матеріалів, при якому дозують і змішують оксиди металів, відновлювальний матеріал, флю C2 2 (19) 1 3 80522 4 передньо напруженому стані від розтягуючих назаданих розмірів і ваги відбувається їхнє відтискупруг у бандажі, які виникають при насадженні на вання до краю борта чаші й перевалювання через валок. Це спричинює їхнє передчасне зношування. нього, що рятує конструкцію від обов'язкового при Усунення вказаного недоліку шляхом використанбарабанному обгрудкуванні грохоту повернення. ня секційних бандажів спричинює подорожчання Суттєвим недоліком зазначених видів обгрудвальцьового пресу. ковачів є висока критичність до вологості надходяІншим суттєвим недоліком вищевказаного чої сировини (+/-0,2%). Забезпечення цього є способу гранулювання є обмежений діапазон складним завданням і вимагає додаткових витрат oб’ємy вироблених гранул (від 3 до 120см3). При на організацію регулювання систем сушіння. Варто виробництві гранул меншим за 3см3 необхідно враховувати, що на цей час не існує автоматичних додатково використовувати ламачі штаби, тому систем забезпечуючих зміну параметрів роботи що навіть при незначному зношуванні формуючих обгрудкувача й системи сушіння. Вологість сироосередків гранули виходять у вигляді безперерввини підбирається дослідним шляхом у лаборатоної штаби й не розділяються навіть при ударі об рних умовах. транспортерну стрічку. При об'ємі гранул вище за Крім того, критичним для роботи обгрудкува120см3 спостерігається різке зниження міцності чей, є фракційний состав поступаючого матеріалу. гранул через недостатність зусилля пресування. Обгрудкуванню піддаються тільки матеріали 75Найбільш близьким по технічній сутності до 90% яких мають крупність не більш 44мкм. Ця заявляємого технічного рішення є спосіб виробнивластивість також є серйозним недоліком указаних цтва гранул із дрібнодисперсних матеріалів, відоспособів. мий із патенту України на корисну модель №7510 Існуючі способи брикетування пилоподібної від 15.06.2005 року. При використанні даного спосировини дозволяють одержувати якісний продукт собу завантаження, дозування компонентів суміші для металургійної промисловості, однак не мають і їхнє змішування виробляються будь-яким із відодостатньої продуктивності в порівнянні з агломемих методів, а пресуючий пристрій складається із рацією й обкатуванням. Отже, для досягнення завантажувального бункеру, двох приводних валекономічності виробництва підготовлених рудних ків, один з яких має циліндричні жолобки, а другий матеріалів для металургійної плавки необхідно осередки параболічної форми, розташовані зі змістворити новий спосіб гранулювання, який би поєднував усі позитивні якості названих методів і був щенням на деякий кут b у рядах відповідним жоби вільним від їхніх недоліків. лобкам на протилежному вальці. Одержання граБлизьким до винаходу, який заявляється, є нул у цьому пристрої здійснюється в такий спосіб. спосіб гранулювання дрібнодисперсної сировини у Віддозована й перемішана гранульорована вальцьових двовалкових пресах, що мають профісуміш із завантажувального бункеру через затулку льовані валки, відомий, наприклад, з [АС СРСР дозатор попадає до зони пресування, утворену №638486 від 20.12.76], або [патенту України двома приводними циліндричними вальцями, які №73558 С2 від 15.08.2005]. Спільною суттєвою обертаються на зустріч один до одного. При цьому ознакою вказаних способів є те, що всі преси маодин із вальців постачений параболічними осереють два робочих валка, які оснащено формоутводками, а на протилежному - виконані відповідні рюючими елементами. На поверхні валків розтавиступи. Закритий oб’єм пресування забезпечушовані формоутворюючі елементи симетричної ється за рахунок поєднання осередку й виступу. форми, що складаються із двох напівформ, розПри подальшому обертанні виступи виходять з ташованих на спряжених валках. Найбільш повно осередків, і гранула під власною вагою попадає на конструкція й принцип роботи такого преса описані прийомний транспортер, звідки потім направляв статті Л.П. Эйдельмана "Оборудование и техноється на сушіння. За рахунок того, що осередки в логия брикетирования в отечественной и зарубесусідніх рядах зміщені один відносно другого на жной черной металлургии [Черная металлургия, якийсь кут b, забезпечується не одночасне надхоБюллетень института Чермет информация, 1988 дження суміші до формоутворюючих осередків, а з год, Вып. 8, стр. 2-12]. деяким зміщенням за часом. Цим досягається На вальцевих пресах указаної конструкції є більш рівномірне використання гранульованої суможливість брикетування дрібнодисперсних матеміші й менші витрати енергії на процес пресуванріалів із достатнім зусиллям пресування (до ня. Це дає можливість знизити потужність приво1000КН) і одержання брикетів, що мають міцність да, який використовується. 160кг/см2 і більше. Принцип дії такого пресу засноГоловним недоліком зазначеного способу вивано на виникненні зусилля розпору (пресування) робництва гранул, як і раніше описаних способів між валками при попаданні в осередок деформації виробництва гранул, у яких використовуються ва(формуючий елемент) сипучої маси. Зусилля прельцеві преси, є наявність осередків на вальці, висування визначається зусиллям притиснення вакористовуваних у якості формоутворюваного елельців один до одного. Недоліком даного способу мента. Це, з одного боку, стримує продуктивність гранулювання є необхідність високої точності виагрегату, а з іншого - позбавляє від указаних раніготовлення формоутворюючих елементів, тому що ше недоліків вальцевих пресів (обмежений об’єм при розбіжності сполучених напівформ будуть гранул, складність у виготовленні інструмента і траплятися розриви вироблених брикетів або грат.п..). нул. Крім того, формоутворюючі осередки, що В основу винаходу поставлено задачу вдоскоскладаються із двох напівформ, мають велику налення способу виробництва гранул із дрібнодидовжину високих і відносно тонких розділових респерсних матеріалів, у якому за рахунок викорисбер. Значна частина цих ребер знаходиться в потання нової конструкції формоутворюючих 5 80522 6 Каташинського [Г.А. Виноградов, В.П. Каташинселементів із наступним розділенням отриманого кий «Теория листовой прокатки металлических безперервного розкату на гранули шляхом розлапорошков и гранул» М.; Металлургия, 1979г.]. Домування його при контакті з передавальним стрічведено, що пластична деформація сипучих тіл, ковим конвеєром і сушінням у спеціальних умовах яким є шихта для виробництва гранул із дрібнодиотриманих гранул, добиваються високої продуктисперсного матеріалу, що містить оксиди металів, вності процесу й мінімальних витрат енергії на відновлюючий матеріал, флюсуючу добавку й виробництво гранул. Додатковою перевагою заявпластифікатор, здійснюється за тими же законами, ляемого способу є простота конструкції викорисщо й пластична деформація металів. Таким читовуваних валків. ном, можна замінити процес пресування процесом Технічний результат досягається тим, що в прокатки. При цьому для виключення виштовхуспособі виробництва гранул із дрібнодисперсних вання сипучої суміші із зони прокатки, внаслідок матеріалів дозують і змішують оксиди металів, того що на початку процесу ущільнення не відбувідновлювальний матеріал, флюсуючу добавку й вається, і суміш відтискуються в напрямку протипластифікатор, отриману дрібнодисперсну суміш лежному напрямку прокатки стає необхідним загранулюють шляхом прокатки з підпором у прокатстосовувати підпір будь-яким із відомих методів, ній кліті, яка складається із двох прокатних циліннаприклад, використовуючи шнековий штовхач, і дричних валків, які містять формоутворюючі елет.д. Далі суміш за рахунок сил тертя між поверхменти. Формоутвоюючі елементи виконують у нею валків (калібрів валків) втягується в зону ущівигляді кільцевих канавок, які збігаються за кроком льнення, і формується в нескінченний циліндр, на обох валках і утворюють у площині, яка проходіаметр якого дорівнює діаметру калібру. При дить через осі валків контур у вигляді окружності. цьому одержуваний циліндр має різні міцності Поділ отриманого безперервного розкату на гравластивості у взаємоперпендикулярних напрямнули здійснюють шляхом розламування його при ках. Міцність на вигин по осі прокатки в 2-3 рази контакті з передавальним стрічковим конвеєром. більше ніж у напрямку перпендикулярному осі Отримані гранули попередньо сушать. Попереднє прокатки. Із цієї причини, по виходу прокатаного сушіння здійснюють потоком повітря, яке має темциліндра з валків, при контакті з передавальним пературу 90-110°С під час обкатування в циліндстрічковим конвеєром відбувається його розламуричному барабані. Далі гранули піддають хіміковання на гранули, які мають відношення довжини термічній обробці. до діаметра як 2 до 1. При цьому, діаметр гранул Суттєві ознаки, які збігаються із суттєвими озвизначається розміром формоутворюючого еленаками найближчого аналогу такі: дозують і зміменту. Дослідним шляхом установлено, що найшують оксиди металів, відновлювальний матеріал, більш ефективним є діаметр 12-20мм. При цьому флюсуючу добавку й пластифікатор, отриману гранули, одержані після обкатування мають вигляд дрібнодисперсну суміш гранулюють у прокатній циліндра із заоваленими краями з розмірами 11кліті, яка складається із двох прокатних циліндри18мм у діаметрі й 25-40мм по довжині. Ця форма чних валків, які містять формоутворюючі елемензабезпечує найбільшу газопроникність стовпа шити, гранули попередньо сушать, і піддають хімікохти в шахтних печах і, відповідно, оптимальну термічній обробці. продуктивність. Новим є те, що на стадії гранулювання процес Потім отримані гранули за допомогою стрічкопресування дрібнодисперсної суміші між формоутвого транспортера поступають у циліндричний ворюючими елементами вальців замінюється прообкатуватель, де відбувається їхнє додаткове ущіцесом прокатки з підпором. Формоутворюючі елельнення за рахунок обкатування й згладжування менти виконують у вигляді кільцевих канавок, які гострих країв розламу. Попереднє формування збігаються за кроком на обох валках і утворюють у гранул у прокатній кліті в поєднанні з додатковим площині, яка проходить через осі валків контур у ущільненням шляхом обкатування дозволяє униквигляді окружності. Поділ отриманого безперервнути підвищеного утворення дріб'язку. Згідно з ного розкату на гранули здійснюють шляхом роздослідними даними, отриманими на експерименламування його при контакті з передавальним тальній установці на Макіївському металургійному стрічковим конвеєром, попереднє сушіння роблять заводі утворення дріб'язку при обкатуванні не пепотоком повітря, яке має температуру 90-110°С ревищує 5%. під час обкатування в циліндричному барабані. У процесі обкатування виробляється сушіння Як пластифікатор використовується 50% водотриманих гранул гарячим повітрям при темпераний розчин органічної речовини на основі цукру, турі 90-110°С. Операція - сушіння обумовлена ненаприклад, патоки, глюкози й/або меласси. обхідністю видалити зайву вологу, наявну в грануВ одному із кращих варіантів виконання сполах і забезпечити їх пористість для здійснення собу хіміко-термічна обробка одержуваних гранул подальшого процесу хіміко-термічної обробки. відбувається в газовому середовищі, яке містить З'єднання сушіння з обкатуванням дозволяє, з 19-20% СО2 при температурі не вище 80°С. одного боку, скоротити час виробництва гранул, а Ідея пропонованого способу полягає в тому, з іншого - забезпечує максимальний обдув гранул що на стадії гранулювання процес пресування потоком гарячого повітря, тому що при обкатуванні дрібнодисперсної суміші між формоутворюючими в циліндричному барабані гранули постійно переелементами вальців замінюється процесом прокамішуються. тки з підпором. На наступному етапі висушені гранули переСутність цього процесу заснована на явищі даються на реактор хіміко-термічної обробки. Хімідеформації сипучих тіл у незамкнутому просторі, ко-термічна обробка виробляється в газовому седослідженому в роботі Г.А. Виноградова й В.П. 7 80522 8 Ретельно змішаний, пластифіцирований матередовищі, що містить 19-20% СО2. При цьому в ріал за допомогою дискового планетарного живигранулах відбувається процес карбонізації за схельника подавався в прийомну камеру преса (промою катної кліті). СаО → Са(ОН)2 → СаСО3 Прокатна кліть для пресування була оснащена Каталізатором даної реакції є органічний мадвома циліндричними валками з діаметром 380мм, теріал на основі цукру, що використається як плащо мають кільцеві канавки, які збігаються за кростифікатор. ком на обох валках і утворюють у площині, яка При цьому реакція утворення карбонату протіпроходить через осі валків, контур у вигляді окрукає за рівнянням Са(ОН)2 +2С6Н12О6 → жності з діаметром 13мм. Привод валків здійснюСа(С6Н12О6)2+2Н2О; вався через шестеренну передачу. Кутова швидСа(С6Н12О6)2 + СО2 + H2O → {(глюкоза)х * (Сакість обертання валків становила 15об/хв із СО3)у * (CaO)z} Проміжний колоїдний комплекс можливістю регулювання від 1 до 18об/хв. На вал{(глюкоза)х * (СаСО3)у * (CaO)z} + СО2 + Н2О → ках було нарізано 23 канавки. Суміш за допомогою СаСО3 + 3 6Н12О6 прийомної камери рівномірно розподілялася по Таким чином, у процесі хіміко-термічної обробвсіх канавках. Після прокатки одержувані циліндки гранули при реакції негашеного вапна й вуглеричні розкати розділялися на гранули при контакті кислоти, що міститься в атмосфері реактора хімізі стрічковим передавальним конвеєром. При цьоко-термічної обробки, відбувається утворення му довжина гранул становила 25-35мм, а діаметр карбонатних ґрат, які забезпечують механічну міц13мм. ність гранул як у холодному стані, так і при нагріЧерез те що формоутворюючі елементи явванні до 400-700°С. При нагріванні одержуваних ляють собою кільцеві канавки, що збігаються за гранул до більш високих температур за умови, що кроком на обох валках і утворить у площині, що в якості матеріалу, який містить у собі оксиди, випроходить через осі валків, контур у вигляді окрукористовується залізорудний концентрат, або інша жності, подача суміші за допомогою планетарного сировина, яка містить оксиди заліза, вищі оксиди дозатора здійснюється в строгій відповідності з заліза, що містяться у вихідній сировині, відновкутовою швидкістю вальців, тому що механізм люються до FeO за рахунок реакції з відновлюваобертання внутрішньої заслінки кінематично пов'яльним матеріалом, що міститься в гранулі, і утвозано із приводом вальців, формування гранул рюють кристалічні ґрати вже заліза, тим самим здійснюється безупинно з постійним навантажензабезпечуючи міцність гранул до їхнього повного ням. Внаслідок цього, з однієї сторони привод превідновлення при температурах 1200-1400°С у ниса перебуває під постійним навантаженням, що жніх зонах печі. Крім того, реакція карбонізації відсприяє мінімізації енерговитрат. Відсутність осебувається з виділенням тепла, що дозволить заредків на вальцях робить їхню обробку максимабезпечити додаткове сушіння матеріалу для льно простою й здійснюється на простих токарсьвиробництва гранул. ких і вальцетокарських верстатах. Процес прискорення природної карбонізації Далі за допомогою стрічкового конвеєра грабув описаний у роботах Д.И. Менделєєва. [Основы нули передавалися в циліндричний барабан обкаХимии Дополнение к главе 14 Издание 13 М.: Гостувантель, який має довжину 8м і діаметр 900мм. химиздат, 1947]. Згідно даних указаної роботи доПри обкатуванні отриманих гранул у барабані відбавка меласси в кількості 3±6% від маси інших бувалося ущільнення гранул. Після обкатування компонентів шихти забезпечує прискорення реакгранули мали обтічну форму еліпсоїда з діаметром ції карбонізації в десятки разів. 11мм і довжиною від 20 до 30мм. Зменшення розПісля хіміко-термічної обробки міцність отримірів гранул після обкатування викликано їхнім маних гранул становить 100-120кг/гранулу, що є додатковим ущільненням. При цьому повернення достатнім для використання в металургійних агредрібної фракції меншою за 5мм складало 3% від гатах шахтного типу. загальної кількості поступаючих гранул. ОдночасСпосіб виробництва гранул із дрібнодисперсно з обкатуванням відбувалося сушіння гранул ної сировини був реалізовано на дослідній устанопотоком гарячого повітря з температурою 100°С. вці в цеху по виробництву руднопаливних брикетів Кількість вологи в гранулах після обкатування стаТОВ «Техаудит». Дрібнодисперсний залізорудний новив не більш 4%. концентрат, який містить оксид заліза, вугільний Після обкатування за допомогою стрічкового пил, як відновлювальний матеріал, негашене ваптранспортера гранули передавалися в реактор но-пушонка, як флюсуюча добавка, завантажувавхіміко-термічної обробки, що представляє бункер ся в проміжні бункери, і за допомогою стрічкових із лабіринтом із металевих сітчастих панелей, обживильників і шнекового транспортера передававладнаних вібраторами. У бункер подавалися охося в міксер планетарного типу, де змішувався в лоджені до 90°С вологі димові гази від теплогененаступному співвідношенні: ратора турбінного типу. Ураховуючи повітря, що - Дрібнодисперсний залізорудний концентрат знаходиться в реакторі, створювалася атмосфера, 4% що містить від 19 до 20% СО2 і що містить 15-18% - Відновлювальний матеріал (вугільний пил) вологості. Гранули перебували в реакторі хіміко10% термічної обробки 90 хвилин, після чого за допо- Негашене вапно-пушонка - 10% могою стрічкового транспортера передавалися на Одночасно в міксер по турбопроводу подававвідвантаження. ся 50% водний розчин пластифікатора, а саме У центральній контрольній лабораторії Макіївмеласси в кількості 6% від загальної маси подаваського металургійного заводу були проведені хіміного матеріалу. 9 80522 10 чний аналіз і механічні випробування отриманих Хімічний склад отриманих гранул представлегранул. ний у таблиці. Матеріал Руднопаливна гранула Feå 50,6 FeO 34 Міцність гранул на роздавлювання становила 65кг/см2. При цьому гранули без руйнування витримували 10 скидань на бетонну плиту з висоти 3м. Дані гранули були проплавлені в електропечі без додаткової подачі відновника (коксу). Після нагрівання до температури 1450°С відбулося розплавлювання й самовідновлення гранул. У результаті був отриманий метал, що містить 96,7% Fe, 2,51% С. Хімічний склад отриманого металу відповідає низьковуглецевим чавунам, і метал може бути використаним у подальших переділах. Комп’ютерна верстка В. Клюкін Fe2O3 34,7 CaO 7,92 SiO2 6,24 С 8,96 S 0,33 Відповідно до теоретичного розрахунку проведеному фахівцями Макіївського металургійного заводу при застосуванні отриманих гранул в умовах доменної плавки витрата коксу становить не більш 350кг/т. При цьому відпадає необхідність у будівництві установки для вдування вугільного пилу. У стандартних умовах найкращим досягненням по витраті коксу в доменній плавці вважається рівень 400кг коксу на 1 тонну чавуну. При цьому вартість гранул становить 85% від вартості традиційних видів підготовленої залізорудної сировини. Підписне 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