способ подготовки шихты к спеканию

Формула изобретения

Способ подготовки шихты к спеканию, включающий подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в первичный поток сжатого газа, нагретого до температуры 30-350°С, формирования как минимум одной газовлагошихтовой струи, окомкование шихты второго потока с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей, обработку окатышей восходящего и нисходящего слоев напылением влажной шихты первого потока, отличающийся тем, что по оси газовлагошихтовой струи дополнительно подают вторичный поток увлажненного сжатого или вентиляторного газа с температурой не более 100°С через канал со сменным сопловым насадком, причем расход вторичного потока сжатого или вентиляторного газа составляет 0,1-0,6 расхода первичного сжатого газа, а его влагосодержание составляет 5-500 г/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей и агломерата.

Известен способ подготовки шихты к спеканию, включающий подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, окомковывание шихты с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М.: Металлургия, 1976, с.82-92). Недостатком способа является низкая прочность окатышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки шихты к спеканию, включающий подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в первичный поток сжатого газа, нагретого до температуры 30-350°С, формирование, как минимум одной, газовлагошихтовой струи, окомкование шихты второго потока с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей, обработку окатышей восходящего и нисходящего слоев напылением влажной шихты (см. Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2005 г., №2, с.7-12).

Недостатком известного способа подготовки шихты к спеканию является низкая прочность окатышей, напыляемых воздушно-шихтовой струей. Это обусловлено неравномерностью аэродинамических и теплотехнических параметров по сечению струи. В частности, давление струи, концентрация шихты, температура потока на оси струи максимальные. Влажность шихты, напротив, на оси струи минимальная, что является недостатком известной технологии. Поэтому на периферии струи прочность окатышей ниже, чем на оси струи. Для того чтобы повысить прочность окатышей, преимущественно на периферии струи, необходимо в максимальной степени обеспечить выравнивание параметров струи и увеличить давление струи и ее силовое воздействие на периферии струи, а на оси струи организовать увлажнение потока шихты.

Задача изобретения - повышение прочности окатышей.

Задача изобретения решается в способе подготовки шихты к спеканию, включающем подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в первичный поток сжатого газа, нагретого до температуры 30-350°С, формирование, как минимум одной, газовлагошихтовой струи, окомкование шихты второго потока с образованием нисходящего слоя и восходящего слоя окатышей, обработку окатышей восходящего и нисходящего слоев напылением влажной шихты, причем по оси газовлагошихтовой струи дополнительно подают вторичный поток увлажненного сжатого или вентиляторного газа с температурой не более 100°С через канал, снабженный сменным сопловым насадком, причем расход вторичного потока сжатого или вентиляторного газа составляет 0,1-0,6 от расхода первичного сжатого газа, а его влагосодержание составляет 5-500 г/м³ .

Сущность изобретения заключается в том, что по оси газовлагошихтовой струи дополнительно подают вторичный увлажненный сжатый или вентиляторный газ с температурой не более 100°С через канал, снабженный сменным сопловым насадком. Эта схема напыления шихты позволяет целенаправленно управлять аэродинамическими параметрами струи и обеспечить высокую равномерность напыления шихты всей струей и равномерное упрочнение окатышей. Вторичный сжатый газ позволяет перераспределить часть потока шихты, часть кинетической и тепловой энергии газовлагошихтовой струи с ее оси на периферию. Поскольку вторичный сжатый или вентиляторный газ подается в струю с более низкой (менее 100°С) температурой по сравнению с первичным сжатым газом (30-350°С), то температура на оси струи снижается, а на территории, напротив, повышается. Концентрация шихты на периферии воздушно-шихтовой струи повышается за счет отдува шихты с оси на периферию вторичным сжатым газом. Диффузия окружающего воздуха в газовлагошихтовую струю уменьшается, поэтому температура шихты также выравнивается по сечению струи. При этом концентрация шихты на оси струи снижается, а на периферии, напротив, растет. Для оперативного воздействия на силовые и теплофизические параметры газовлагошихтовой струи и, соответственно, на прочность окатышей вторичный сжатый или вентиляторный газ подают через канал, снабженный сменным сопловым насадком с заданными геометрическими параметрами.

Задача изобретения достигается в том случае, если влагосодержание вторичного сжатого газа составляет 5-500 г/м³ . Если содержание влаги в потоке вторичного газа будет менее 5 г/м³, то в этом случае не обеспечивается оптимальное увлажнение шихты на оси газовлагошихтовой струи и прочность окатышей остается на уровне прототипа. Если содержание влаги в потоке вторичного сжатого газа будет более 500 г/м ³, то в этом случае водовоздушный поток размывает поверхность окатышей и их прочность снижается.

Для повышения прочности окатышей расход вторичного потока сжатого газа должен составлять 0,1-0,6 от расхода первичного сжатого газа. Если расход вторичного сжатого газа будет составлять менее 0,1 расхода первичного сжатого газа, то в этом случае не обеспечивается необходимая равномерность концентрации шихты по сечению струи и прочность окатышей остается на уровне прототипа. Если расход вторичного сжатого газа будет более 0,6 от расхода первичного сжатого газа, то в этом случае формируется вторичная неравномерность воздушно-шихтовой струи и на оси струи силовое воздействие шихты уменьшается и прочность окатышей не повышается, что противоречит задаче изобретения.

Температура вторично сжатого газа не должна превышать 100°С. При температуре газа менее 100°С не происходит испарение влаги и осуществляется эффективное распыление воды и упрочнение окатышей. Если температура сжатого газа будет более 100°С, то влага испаряется и увлажнение шихты в струе не происходит, что противоречит задаче изобретения.

Таким образом, за счет отличительных от прототипа признаков заявленный способ приобретает новые свойства: регулирование силовых, аэродинамических и тепловых параметров газовлагошихтовой струи; формирование равномерного силового и температурного полей струи; организация равномерного напыления шихты по сечению струи; упрочняющая обработка окатышей комбинированной газовлагошихтовой струей; совмещение операций напыления, увлажнения и упрочнения окатышей, что в совокупности позволяет повысить прочность окатышей.

Способ подготовки шихты к спеканию реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже.

Устройство содержит окомкователь 1, в который подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Для формирования газовлагошихтовой струи 4 в рабочем пространстве окомкователя установлен струйный аппарат 5. Струйный аппарат содержит корпус 6 и тракт 7 подачи первичного сжатого газа с температурой 30-350°С. На оси газовлагошихтовой струи установлен канал 8, который соединен с трактом 9 подачи вторичного сжатого газа. Для увлажнения вторичного сжатого газа к тракту 9 присоединен тракт 10 подачи воды. На выходном конце канала 8 установлен сменный сопловой насадок 11. Тракты подачи вторичного сжатого газа и увлажнителя снабжены регулирующей аппаратурой 12. В процессе работы устройства образуется восходящий слой 13 и нисходящий слой 14 окатышей.

Способ подготовки шихты к спеканию осуществляется следующим образом. В рабочее пространство окомкователя 1 подается влажная шихта потоками 2 и 3. Поток 2 влажной шихты формирует в рабочем пространстве окомкователя нисходящий слой и восходящий слой окатышей. Поток 3 влажной шихты предназначен для формирования газовлагошихтовой струи 4, которая обеспечивает обработку окатышей восходящего слоя и нисходящего слоя напылением. Газовлагошихтовую струю формирует струйный аппарат 5. Для этого поток 3 влажной шихты направляют в корпус 6 струйного аппарата, где она ускоряется нагретым первичным сжатым газом, подаваемым по тракту 7. Для повышения равномерности силового воздействия струи на окатыши и повышения их прочности на оси газовлагошихтовой струи 4 установлен канал 8, через который подается вторичный сжатый или вентиляторный газ с температурой не более 100°С и расходом, равным 0,1-0,6 от расхода первичного сжатого газа. Вторичный сжатый газ подается по тракту 9, в котором он увлажняется до влагосодержания 5-500 г/м³ водой, подаваемой по тракту 10. Сменный сопловой насадок 11 позволяет регулировать аэродинамические параметры струи 4 и обеспечить максимальную равномерность силовой обработки струей и увеличить прочность окатышей. Задачу изобретения позволяет решить регулирование влажности струи 4 и расхода вторичного сжатого газа, которое осуществляется регулирующей аппаратурой 12.

Пример. Отработку способа подготовки шихты к спеканию проводили на тарельчатом окомкователе диаметром 1,0 м, в рабочее пространство которого загружали 10 кг влажной шихты, содержащей концентрат Тейского месторождения и 1% бентонита. Технология получения окатышей была реализована согласно технической схеме, представленной на чертеже. В качестве первичного сжатого газа использовали сжатый воздух давлением 0,2 МПа. Вторичный сжатый газ использовали от высоконапорного вентилятора ВВД-28-300М давлением 0,04 МПа. Первичный сжатый газ и вторичный вентиляторный воздух нагревали в электрической печи СУОЛ с регулирующей тепловой мощностью. Первичный сжатый газ нагревали до 350°С, а вторичный вентиляторный воздух нагревали до температуры 99°С. В экспериментах меняли расход вторичного вентиляторного воздуха и его влагосодержание. После завершения окомкования шихты определяли выход кондиционных окатышей и их прочность на сжатие. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Таблица 1
№п.п.	Расход вторичного вентиляторного воздуха в долях от расхода первичного сжатого воздуха	Влагосодержание вторичного вентиляторного воздуха, г/м 3	Прочность окатышей, Н/окатыш
1	0,1	5	9,6
2	0,1	500	9,7
3	0,6	5	9,9
4	0,6	500	10,9
Данные прототипа
5	0	-	9,2

Как видно из приведенных данных, способ подготовки шихты к спеканию, основанный на использовании вторичного увлажненного сжатого или вентиляторного газа, позволяет повысить прочность сырых окатышей на 4,4-11,8%.