Способ подготовки агломерационной шихты к спеканию

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Техническим результатом изобретения является увеличение производительности аглоустановки,упрочнение агломерата и снижение расхода топлива на существующем оборудовании аглофабрик. Технический результат достигается тем, что дозировку, смешивание и окомкование компонентов шихты производят раздельно - двумя потоками в первом - твердое топливо в смеси компонентов шихты, относящихся по крупности к некомкуемой части шихты, и во втором - тонкоизмельченные концентраты в смеси компонентов, относящихся по крупности преимущественно к комкуемой части шихты, но без твердого топлива с последующим смешиванием потоков перед загрузкой на колосниковую решетку агломашин.(72) Мирко Владимир Александрович Вилков Александр Евгеньевич Кабанов Юрий Анастасьевич Кривопутский Станислав Александрович Татаркин Николай Леонидович(73) Акционерное общество Миттал Стил Темиртау(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ(57) Изобретение относится к подготовке металлургического сырья к доменной плавке и может быть использовано в агломерационном производстве при окусковании железных руд и концентратов. 13563 Изобретение относится к подготовке металлургического сырья к доменной плавке и может быть использовано в агломерационном производстве при окусковании железных руд и концентратов. Существующие способы подготовки аглошихты к спеканию не позволяют существенно улучшить качество агломерата, повысить производительность агломашин и снизить расход твердого топлива вследствие частичного закатывания твердого топлива в гранулы шихты. Известен способ агломерации материалов с повышенным содержанием влаги. На первой стадии смешивания в барабан-смеситель подают большую часть рудной нагрузки аглошихты без топлива и всю воду, необходимую для оптимальной влажности аглосмеси. В результате смешивания в первом смесителе образуются переувлажненные зерна, на которые во второй стадии окомкования накатывают топливо и остальную часть рудной нагрузки (патент Англии 967004, кл. (С 1 А) С 22 В, 1962). Недостаток известного способа состоит в том,что на первой стадии окомкования шихту переувлажняют, гранулы получаются завышенной крупности, обладающие низкой прочностью. При спекании в зоне переувлажнения они интенсивно разрушаются, что приводит к росту сопротивления слоя аглошихты и снижению вертикальной скорости спекания, удельной производительности агломашины, а также качества агломерата. Известен также способ подготовки шихты к спеканию, включающий раздельное смешивание и окомкование компонентов шихты верхнего и нижнего слоев с твердым топливом (а. с. СССР 290039, кл. С 21 В 1/10, 1971). Однако это не устраняет главный недостаток совместного окомкования шихтовых материалов с топливом - закатывание наиболее мелкой его части(крупностью 0-0,5 мм) в образующиеся гранулы, в связи с этим диффузия кислорода к ним затрудняется и зона горения оказывается растянутой по высоте, что приводит к снижению газопроницаемости слоя шихты, вертикальной скорости спекания, механической прочности агломерата, ухудшению теплового состояния процесса, перерасходу твердого топлива и падению производительности агломашин. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки агломерационной шихты к спеканию, включающий следующие последовательные операции отсев фракции 3-0 мм из руднофлюсующей части шихты, возврата и других добавок или без них окомкование отсеянной фракции 3-0 мм в барабанных или тарельчатых грануляторах объединение и смешивание в барабанных или других аппаратах окомкованной части с топливом и компонентами шихты фракции более 3 мм (а. с. СССР 825663, кл. С 22 В 1/14, 1977). Недостаток заключается в том, что на существующем оборудовании современных аглофабрик невозможно провести качественный отсев влажных материалов шихты на ситах с размером ячейки 3 на 3 мм. Часть фракции 3-0 мм попадет на стадию объ 2 единения и смешивания шихты, и наличие ее в шихте в неокомкованном виде приведет к значительному снижению газопроницаемости слоя. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности аглоустановки,упрочнение агломерата и снижение расхода топлива на существующем оборудовании аглофабрик. Технический результат достигается тем, что дозировку, смешивание и окомкование компонентов шихты проводят раздельно двумя потоками, при этом в первом потоке твердое топливо смешивают с компонентами шихты, относящимися по крупности к некомкуемой части шихты, во втором тонкоизмельченные концентраты смешивают с компонентами шихты, относящимися по крупности преимущественно к комкуемой части шихты, с последующим смешиванием потоков перед загрузкой на колосниковую решетку агломашин. По гранулометрическому составу материалы аглошихты делятся на три части комкующая (зерна 1,6 мм), комкуемая (частички 0,4 мм) и промежуточная фракция (зерна 0,4-1,6 мм). По шкале Витюгина все дисперсные материалы по комкуемости подразделяются на пять групп не комкуется(К 0,2), слабая (К 0,2-0,35), средняя (К 0,35-0,5),хорошая (К 0,5-0,8), весьма хорошая (К 0,8). Целесообразность и эффективность такого способа подготовки шихты объясняется тем, что в агломерационной шихте часть грубозернистых материалов при подготовке к спеканию требует только увлажнения, а другая часть, состоящая в основном из тонкоизмельченных, прошедших стадию глубокого обогащения, хорошо комкуемых магнетитовых концентратов, нуждается в качественном окомковании. Разделение шихты при окомковании на два потока позволит снизить степень заполнения окомковательного агрегата,в котором подготавливаются хорошо комкуемые материалы,на 20-40 и за счет этого добиться оптимального режима грануляции. Вывод топлива из массы комкуемых материалов исключает закатывание мелких частиц твердого топлива внутрь образующихся при окомковании гранул и обеспечивает тем самым свободное горение частиц топлива в слое загруженной на колосниковую решетку шихты при просасывании через слой воздуха. При агломерации процессы теплообмена и горения топлива тесно увязаны. Наилучшее качество агломерата и максимальная производительность процесса агломерации достигаются только в том случае, когда скорости передвижения фронтов горения и теплопередачи равны. При этом термограммы имеют ярко выраженный острый максимум с крутым подъемом и падением температур в слое. Рассогласование скоростей перемещения фронтов горения и теплопередачи приводит к рассредоточению тепла на большое число элементарных слоев, что снижает скорости горения и теплообмена. Следствием этого является снижение максимальных температур в агломерируемом слое и ухудшение качества агломерата. 13563 Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой изображены термограммы изменения температур в слое аглошихты при спекании, подготовленной по известному и предлагаемому способам. При использовании предлагаемого способа окомкования кривая изменения температуры в слое более отвечает требованиям оптимального аглопроцесса за счет уменьшения закатывания твердого топлива в гранулы шихты - время достижения температуры от точки росы до максимальной и время вязкопластичного состояния спека (при температуре более 1100 С) соответственно ниже в 1,8 и 1,5 раза, чем при спекании с известным способом окомкования. Таким образом, с точки зрения современных представлений об особенностях горения топлива в агломерируемом слое и условиях подготовки шихты к спеканию целесообразно и эффективно дозировку,смешивание и окомкование компонентов шихты производить раздельно - двумя потоками в первом твердое топливо в смеси компонентов шихты, относящихся по крупности к некомкуемой части шихты,и во втором - тонкоизмельченные концентраты в смеси компонентов, относящихся по крупности преимущественно к комкуемой части шихты, но без твердого топлива с последующим смешиванием потоков перед загрузкой на колосниковую решетку агломашин. При этом обеспечивается увеличение производительности аглоустановки, упрочнение агломерата и снижение расхода топлива на спекание. Пример. Агломерационная шихта ОАО ИСПАТ-КАРМЕТ состоит из двух видов концентратов - гравитационно-магнитного Лисаковского ГОКа (ЛГМК) и Соколовско-Сарбайского ГПО (концентрат ССГПО), смеси руд, состоящей из руд месторождений Казахстана (Атасу, Атансор,Кентобе, Тогай, Жайрем) и железосодержащих отходов металлургического передела(отсев агломерата и колошниковая пыль из доменного цеха,окалина прокатных цехов),флюсов(известняки - Южно-Топарский, Павлодарский,доломиты - Алексеевский, Балхашский), оборотного продукта аглопроизводства - возврата и твердого топлива. Гранулометрический состав гравитационномагнитного концентрата Лисаковского ГОКа представлен оолитами размером 0,2-0,8 мм, выход которых составляет 92-97 , а на долю частиц менее 0,2 мм приходится всего около 6 , т.е. он по существу состоит из зерен, по величине соизмеримых с зародышами гранул и практически не поддающихся окомкованию. Магнетитовый концентрат ССГПО принципиально отличается от Лисаковского концентрата. В его гранулометрическом составе преобладают остроугольные частицы крупностью менее 0,074 мм,т.е. он практически состоит на 100 из комкуемых зерен, которые налипают на поверхность зародышей. По шкале Витюгина концентрат ССГПО относится к хорошо комкуемым (К 0,7), а ЛГМК - к слабо комкуемым (К 0,3), поэтому по сравнению с некомкуемым оолитовым лисаковским концентра том концентрат ССГПО активно участвует в процессах окомкования. При использовании предлагаемого способа подготовки агломерационной шихты к спеканию материалы, используемые в шихте аглопроизводства ОАО ИСПАТ-КАРМЕТ, целесообразно разделить на следующие потоки- второй - концентрат ССГПО, возврат. В лабораторных условиях проведены опыты по подготовке и спеканию аглошихты, состоящей из 25 ЛГМК, 35 концентрата ССГПО и 40 рудной смеси, состоящей из руд месторождений Казахстана (Атасу, Атансор, Кентобе, Тогай, Жайрем) и железосодержащих отходов металлургического передела (отсев агломерата и колошниковая пыль из доменного цеха, окалина прокатных цехов), (при основности 1,25 ед.). Полученные результаты опытов приведены в таблице. Приведенные в таблице результаты свидетельствуют о преимуществе предложенного способа. Предлагаемое окомкование шихты в два потока позволяет значительно улучшить подготовку шихты к спеканию. По сравнению с известным способом выход фракции 0-0,63 мм снижается на 1,99, а 5 мм повышается на 12,11 , что определяет рост среднего диаметра зерна шихты с 3,37 до 3,90 мм. Формирование слоя шихты из крупнозернистого, прочного материала уменьшает сопротивление слоя аглошихты, что обеспечивает рост скорости фильтрации воздуха на 0,18 м/с (22,5 ), усадка снижается на 5 мм. Разделение твердого топлива и тонкоизмельченного магнетитового, хорошо комкуемого концентрата ССГПО в разные потоки при проведении операции окомкования уменьшает закатывание твердого топлива внутрь гранул аглошихты - содержание углерода горючего во фракции 0,63-1 мм ниже на 17, а во фракции 0-0,63 мм - 26(отн.). Более качественная подготовка шихты и ведение аглопроцесса в оптимальных условиях с точки зрения теплообмена и горения топлива в слое при использовании предлагаемого способа подготовки аглошихты в двух потоках определяет значительное повышение технико-экономических показателей процесса спекания рост вертикальной скорости спекания на 4,82 мм/мин и удельной производительности аглоустановки на 34,0 , снижение расхода твердого топлива на 2,6 кг/т агл. Также происходит улучшение характеристик агломерата как в холодном состоянии - увеличивается механическая прочность агломерата на удар на 8,22 и на истирание - 3,47 , так и в горячем - восстановимость повышается на 13,8 , выход фракции -5 мм при восстановлении снижается на 0,6 . Предлагаемая технология может быть использована на крупных современных аглофабриках, оборудованных схемой цепи аппаратов для подготовки шихты при двухслойном спекании, поскольку для ее реализации не требуется существенных капиталь 3 13563 ных затрат. Она проста в исполнении и базируется на современных представлениях об особенностях горения топлива в агломерируемом слое и условиях формирования прочного спека. При этом обеспечи вается увеличение производительности аглоустановки, упрочнение агломерата и снижение расхода топлива на спекание. Таблица Показатели процесса агломерации при известном и предлагаемом способах подготовки шихты к спеканию ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подготовки агломерационнной шихты,содержащей тонкоизмельченные концентраты, к спеканию, включающий дозировку, смешивание,окомкование и загрузку шихты на колосниковую решетку агломашин, отличающийся тем, что дозировку, смешивание и окомкование компонентов шихты проводят раздельно двумя потоками, при этом в первом потоке твердое топливо смешивают с компонентами шихты, относящимися по крупности к некомкуемой части шихты, а во втором тонкоизмельченные концентраты смешивают с компонентами шихты, относящимися по крупности преимущественно к комкуемой части шихты, с последующим смешиванием потоков перед загрузкой на колосниковую решетку агломашин.