1.1. Основные положения теории окомкования железорудных материалов

Теорию окомкования агломерационных шихт условно можно разделить на три части: статику, кинетику и динамику.

Статика грануляции шихтовых материалов изучает характер сил взаи­модействия твердых и жидких фаз, закономерности пропитки пористых тел жидкостями с различными свойствами, энергетическое состояние поверхно­стей твердых тел и т. д. Рассмотрение этих вопросов осуществляется при не­подвижном состоянии твердых тел. Такое изучение механизма взаимодей­ствия твердых и жидких фаз, твердых тел с твердыми и т. д. крайне необхо­димо, так как позволяет объяснить многие явления, происходящие при оком - ковании железорудных материалов. Этим вопросам посвящен ряд работ оте­чественных и зарубежных исследователей [5, 7, 9, 11].

Кинетика грануляции агломерационных шихт изучает закономерности роста гранул в зависимости от реологических свойств материала, режима увлажнения и режима движения смеси в окомкователе. Изучение этих зако­номерностей позволяет предложить факторы управляющие процессом оком - кования, повысить качество подготовки шихты к спеканию и форсировать агломерационный процесс. Основной же задачей кинетики грануляции явля­ется представление методов расчета гранулометрического состава агломера­ционной шихты в зависимости от имманентных и трансцендентных условий окомкования.

Динамика окомкования железных руд и концентратов представляет за­кономерности развития сил механического взаимодействия в пересыпаю­щемся слое, закономерности движения гранул в окомкователе. Основной во­прос, решаемый на положениях теории динамики грануляции, является опре­деление методов расчета агрегатов для окомкования мелкодисперсных мате­риалов, анализ эффективности их работы, а также определение расхода энер­гии на грануляцию единицы массы шихты. Остановимся на основных поло­жениях и проблемных вопросах теории грануляции шихтовых материалов.

Теория окомкования железных руд и концентратов говорит о том, что компоненты аглосмеси в большинстве своем представляют собой гидро­фильные полидисперсные системы, одним из свойств которых является их активное взаимодействие с водой. В соответствии с основными положениями термодинамики дисперсные системы стремятся уменьшить свою энергию за счет уменьшения величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз, а также за счет уменьшения степени дисперсности в результате взаимно­го сцепления частиц. Таким образом, система аглосмесь - вода обладает тер­модинамическим стремлением к окомкованию [5, 7, 9, 11].

Формирование гранул агломерационной шихты происходит при взаимо­действии трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Эффективность взаимо­действия этих фаз зависит от величины свободной поверхностной энергии твердого тела, запас которой связан с природой материала и величиной удельной поверхности [6].

Увеличение удельной поверхности дисперсного материала означает рост числа контактов между частицами, что приводит к образованию более проч­ных гранул [5, 11].

Вода является основным компонентом аглосмеси, обеспечивающим по­явление во влажном материале определенных связующих сил, придающих слою мелкого сыпучего материала агрегированную структуру, а взаимосвя­занным частицам определенные механические свойства. Имеющиеся сведе­ния о физико-химических свойствах воды и формах её связи с железорудны­ми материалами наиболее полно обобщены в монографии В. И. Коротича [5, 11].

Различают следующие силы, действующие в увлажненном дисперсном материале:

- силы коллоидного сцепления;

- силы механического сцепления;

- силы молекулярного взаимодействия;

- силы капиллярного взаимодействия;

- расклинивающие силы.

В работах металлургов-исследователей принято считать наиболее зна­чимыми последние три типа сил [5 - 9].

Возникновение капиллярных сил связано с образованием в точках кон­тактов отдельных частичек материала капиллярных стягивающих менисков воды. Характер капиллярного взаимодействия в слое сыпучего материала определяется количеством воды в точке контакта, формой контакта и коли­чеством контактов в единице объема материала. Абсолютная величина этих сил, стягивающих частицы твердого материала, растет пропорционально числу контактов на единицу площади и убывает пропорционально радиусу частиц.

Таким образом, силы капиллярного взаимодействия в объеме увлажнен­ного материала зависят от порозности, насыпной массы, радиуса и пористо­сти частиц. Причем, обязательным условием существования капиллярных сил должно быть наличие трехфазной системы (газ, жидкость и твердая фаза) [5, 10, 11].

Существуют различные взгляды на главенствующую роль сил взаимо­действия между частицами при их грануляции. Рассматривая поры в грану­лах как систему капилляров, Тигершельд и Ильмони дают следующее урав­нение для расчета капиллярных сил при окомковании железорудного концен­трата:

1 - E

z = 0,075 • S • Ps • —,

E

где S - удельная поверхность частиц;

Р - истинная плотность;

E - абсолютная пористость комка.

Не отрицая наличия капиллярных сил сцепления во влажных комочках, В. И. Коротич обосновал теоретически и доказал экспериментально большее влияние молекулярных сил взаимодействия в гранулах [5, 11]. Он установил, что при брикетировании железорудных материалов имеют место два макси­мума прочности брикетов. Один из максимумов соответствует влажности близкой к минимальной молекулярной влагоемкости, второй при влажности, наблюдаемой при максимальной капиллярной влагоемкости. Первый макси­
мум В. И. Коротич объясняет максимальным развитием в брикете капилляр­ных сил сцепления между частицами, второй - молекулярными. Для оценки прочности брикетов им было предложена зависимость

а = *1 • S'a-Гуд • , (1.2)

где К - коэффициент пропорциональности, учитывающий форму и харак­тер укладки частиц в образце, гидрофильность материала;

S 0 - удельная поверхность материала; у д - насыпная масса;

% - пористость.

Структура формулы В. И. Коротича аналогична выражению Тигершель - да и Ильмони, хотя в её основу был положен другой механизм силового вза­имодействия между частицами.

Наличие сил молекулярного и капиллярного сцепления между частица­ми не вызывает сомнения. Однако использование формул проф. В. И. Коро­тича, а также Тигершельда и Ильмони крайне ограничено с их помощью можно оценить силы взаимодействия в уже образованных агрегатах (грану­лах или брикетах) и нельзя использовать для прогнозирования развития сил взаимодействия, так как пористость зависит от условий окомкования и, кро­ме того, уравнения не учитывают влажность смеси.

Для количественной оценки прочности окомкованных гранул в зависи­мости от крупности и поверхностных свойств исходного материала, Румпф предлагает следующее аналитическое уравнение:

где а - прочность гранул;

E - пористость;

К - среднее координационное число, т. е. среднее число точек сопри­косновения одной частицы сферической формы с соседними; d - диаметр частицы сферической формы;

H - сила сцепления частиц в месте контакта.

По вышеназванным причинам формула (1.3) также неприменима для практических расчетов. Уравнения (1.1), (1.2) и (1.3) могут быть использова­ны для оценки возможной прочности гранул, а также для качественного ана­лиза явлений, наблюдаемых при грануляции.

В зависимости от компонентного, химического, минералогического со­става агломерационные смеси обладают способностью образовывать гранулы различной прочности в результате окомкования. Говорят, что различные сме­си обладают различной "комкуемостью". В теории окомкования железоруд­ных материалов разработан ряд показателей, характеризующих комкуемость сыпучих смесей. В. И. Коротич под "комкуемостью" в наиболее полном смысле понимает скорость роста и прочности гранул [5, 11]. Скорость воз­никновения гранул он связывает с прочностью сцепления частичек. Поэтому рекомендует комкуемость материалов характеризовать одним параметром - взаимной прочностью сцепления частичек влажного материала. В основу ко­эффициента скорости грануляции В. И. Коротича положена гипотеза о том, что масса накатанного материала на центры окомкования пропорциональна величине поверхности частиц этих фракций [5, 11]. Потенциальную способ­ность шихты комковаться предлагается характеризовать отношением сум­марной поверхности комкующих фракций к объему комкуемых:

к

K СГ ~

M

По физическому смыслу это отношение представляет величину, обратно пропорциональную средней толщине накатанного на зародыши слоя мелких частичек. Или обратно сказанному: потенциально возможная обратная вели­чина толщины накатанного слоя пропорциональна суммарной поверхности твердых центров окомкования. По приведенному уравнению имеется воз­можность рассчитать гранулометрический состав шихты, если будут созданы условия для распределения комкуемой части между твердыми центрами окомкования пропорционально их поверхности. Для этого необходимо устранить сегрегацию материала по крупности, а также избежать образова­
ния гранул без твердых центров окомкования и полицентрических гранул из нескольких твердых частиц, что является весьма проблематичным.

Такое трактование комкуемости дисперсных материалов содержит мно­го условностей. Во-первых, скорость роста гранул связана не только с проч­ностью сцепления частичек, но и с внешними условиями грануляции: режи­мом увлажнения, динамическими нагрузками и т. д. С другой стороны, проч­ность гранул из материалов с различной природой и свойствами может изме­няться в зависимости от влажности в широких пределах.

Для определения фактического коэффициента скорости грануляции окомкованной шихты В. И. Коротич предлагает уравнение:

где Мг, р д, d - соответственно масса, кажущаяся плотность и средний

диаметр монофракции комкующей части шихты;

Мм - масса комкуемой части шихты;

р - плотность накатанного слоя оболочки.

Приведенная формула обладает преимуществом перед приведенными ранее. Она характеризует распределение комкуемой составляющей между твердыми центрами окомкования. Однако она не лишена недостатков. Во - первых, в уравнении не фигурирует скорость грануляции. Во-вторых, опре­деление распределения комкуемой части шихты по величине поверхности центров окомкования связано с большими погрешностями, так как твердые центры окомкования разнообразной неправильной формы аппроксимируются частицами шарообразной формы, о чем свидетельствует наличие в формуле d. Кроме того, экспериментальное определение рнас - плотности накатанно­го слоя оболочки сопряжено с большими трудностями и погрешностями. Этих недостатков лишено уравнение, содержащее параметры, подлежащие прямому измерению с точностью, регламентируемой классом точности изме­рительных устройств.

Учитывая водно-физические свойства дисперсных материалов, В. М. Витюгин и др. [12, 14] предложили использовать для оценки комкуемо - сти следующий показатель:

W

K =------ ММВ------ , (1.6)

W - W

W КВ W ММВ

где K - показатель комкуемости, выраженный в долях единицы;

WmdB, WKB - показатель максимальной молекулярной и капиллярной вла­гоемкости материала, %;

Для хорошо комкующихся железорудных концентратов значение K стремится к единице, для слабокомкующихся - к нулю.

В дальнейшем авторами [12, 15] была предпринята попытка усовершен­ствовать показатель комкуемости и выведено уравнение коэффициента отно­сительной комкуемости:

НКВ - МГ МКВ - НКВ ’

где НКВ, МКВ, МГ - соответственно наименьшая капиллярная, макси­мальная капиллярная и максимальная гигроскопическая влагоемкости. Числитель этого отношения отражает энергетическое состояние поверх­ности твердой фазы, характеризующее способность дисперсного материала удерживать капиллярно-неподвижную воду, что обуславливает прочность влажной гранулы. Знаменатель, по мнению авторов формулы, выражает ко­личество капиллярно-подвижной воды, определяющей скорость процесса гранулообразования [15].

В приведенных уравнениях показателей комкуемости, влажность дис­персной смеси при НКВ является низшим пределом рабочей влажности ма­териала. Теоретическим верхним пределом влажности является максималь­ная капиллярная влагоемкость МКВ. Оптимальное значение рабочей влаж­ности шихты для производства окатышей может быть рассчитано по уравне­нию:

В работе [15] указывается, что рабочая влажность комкуемого материала является одним из характерных для него физических параметров, мало зави­сящим от условий осуществления.

Несколько по-иному развивалась разработка критериев оценки качества окомкования агломерационной шихты. В работе [17] оценку технологическо­го параметра окомкования грубозернистых агломерационных шихт при определенных "внутренних" факторах предлагается производить по относи­тельному изменению содержания фракции 5-3 мм

a — h

а5 з = -100%, (1.9)

a

где a - содержание фракции 5-3 мм в шихте после окомкования, %;

h - содержание этой же фракции в исходной шихте.

Автор [17] считает, что показатель а5_3 позволяет оценивать окомкова-

ние шихты при изменении технологических параметров работы окомковате - ля и оптимизировать режим его работы. При этом методов оптимизации в работе не приводится. Выбор критерия автор обосновывает тем, что в случае грубозернистых шихт возможно лишь одно состояние окомкованной шихты - "равновесное", так как все мелкие классы накатываются на кусочки круп­нее 1-2 мм, а комки без зародыша из этой фракции практически не образуют­ся. Аглошихты, имеющие высокое содержание тонких концентратов, В. П. Хайдуков предлагает оценивать критерием, характеризующимся содер­жанием фракции 5 - 1,6 мм:

a — h

а516=------- 100%, (1.10)

, a

Для получения максимальной степени окомкования а5_16 предлагается

усовершенствовать процесс увлажнения шихты, снизить верхний предел крупности аглоруды и возврата фракции (<5 мм), улучшить процесс смеши­вания и усовершенствовать режим работы цилиндрических барабанов оком - кователей.

Использовать критерии а5_3, равно как и критерий а5_х 6 в практике аг­ломерационного производства невозможно по двум причинам. Во-первых, нельзя бесспорным считать фракции окомкованной шихты 5 - 3 мм и 5 - 1,6 мм для грубозернистых и тонкодисперсных смесей оптимальными для аг­лопроцесса. Во-вторых, такие показатели степени окомкования не характери­зуют состав и свойства шихты: например, при содержании i - той фракции до окомкования 2 и 20%, а после окомкования 5 и 50% получаем равные вели­чины коэффициентов а, хотя свойства шихт после окомкования явно раз­личны.

Коршиков Г. В. в работах [37, 47] предлагает использовать критерий степени окомкования шихты K (%) по формуле:

n

I P-1

K =—!=---------- (1.11)

I (рр)

i=1

где P i - масса зерен класса (i - 1) в i - той фракции шихты;

P - масса зерен класса i в той же фракции;

n - количество фракций шихты (за исключением фракции 0,63-0 мм).

Числитель уравнения (1.11) представляет собой твердые центры окомко­вания класса (i -1), перешедшие в класс i, знаменатель - все твердые центры окомкования. Автор исключает из формулы комкуемую часть шихты (здесь имеется в виду фракция 0,63 - 0 мм), а анализирует лишь перемещение, "ми­грацию" твердых центров окомкования в гранулах окомкованной смеси из одного класса крупности в более высокий.

Уравнение (1.11) носит двусмысленный характер, так как в числитель можно относить все i классов крупности шихты. Тогда коэффициент степени грануляции будет показывать отношение количества шихты (i -1) центров окомкования и комкуемой части, накатанной на i - тые твердые центры к ко­личеству всех центров окомкования (знаменатель без фракции 0,63 - 0 мм). Если числитель исключает содержание фракции 0,63 - 0 мм, то коэффициент степени грануляции следует рассматривать как отношение твердых центров окомкования в i - тых классах крупности окомкованной шихты, изменяющее­ся в результате грануляции смеси. И в первом, и во втором случае отход от использования в критерии комкуемой части шихты уводит исследователя от рассуждений относительно развития механизма образования гранул, так как невозможно определить причину появления в i - том классе окомкованной шихты твердых центров окомкования класса {г -1). Еще больше неясности вносит автор [47] заявлением, что окомкование шихты из руд КМА характе­ризуется не увеличением максимальной толщины накатанного слоя, а ростом в каждой фракции шихты количества гранул, образованных накатыванием мелких частиц на зерна следующего меньшего класса крупности. Если мак­симальная толщина накатанного слоя не увеличивается в результате грану­ляции, то процесс окомкования должен ограничиваться верхним пределом толщины этого слоя, зависящим, по мнению автора, от степени окомкования. Тогда что же характеризует количественно развитие процесса окомкования - максимальная толщина накатанного слоя или степень окомкования? Если и то и другое, то где же связь между этими показателями? Отсутствие этих свя­зей объясняется отказом от характеристики качества окомкованной шихты количеством комкуемой составляющей, накатанной на i - тые твердые центры окомкования, несмотря на то, что именно перераспределение комкуемой со­ставляющей между i - тыми твердыми центрами окомкования является при­чиной их переноса из одного класса крупности окомкованной шихты в дру­гой.

В подготовке железорудных материалов к спеканию следует различать качество процесса окомкования агломерационной шихты и качество окомко - ванной аглосмеси. Первый показатель характеризуется параметрами кинети­ки и динамики грануляции. Сюда относятся в первую очередь коэффициенты степени окомкования, закономерности их измерения, длина пути окомкова - ния, скорость окомкования, скорость увлажнения, расход энергии на окомко - вание единицы массы шихты, КПД грануляции и т. д.

Показатели качества окомкованной агломерационной шихты однозначно оценить невозможно. Сюда в первую очередь относятся гранулометрический состав и влажность шихты после окомкования. Кроме того, в теории и прак­тике агломерационного производства [22, 23, 24] используются такие показа­тели, как оптимальная влажность и крупность.

Наиболее подробный анализ вопроса об определении оптимальной влажности агломерационной шихты приведен в работе В. И. Коротича и др. [19, 20]. Анализируя теоретические и экспериментальные данные, авторы сходятся во мнении, что связь между влажностью, минимальной насыпной массой, максимальной газопроницаемостью и максимальной производитель­ностью аглоустановки неоднозначна. Анализируя недостатки построения ал­горитмов управления на парных связях (влажность - газопроницаемость, влажность - насыпная масса и т. д.), авторы на экспериментальных данных показывают, что производительность аглоустановки зависит от множества факторов: от свойств шихты, свойств слоя и т. д. Однако предложенная мето­дика определения оптимальной влажности шихты по скорости перемещения зоны сушки не может быть использована в экспериментальных исследовани­ях, так как объем выполняемых работ при этом приближается к объему ра­бот, проделываемых при спекании агломерата. Спекание же является объек­тивным критерием оценки качества подготовки аглосмеси. Кроме того, влажность, соответствующая максимальной производительности агломера­ционной установки, может считаться оптимальной только для рассматривае­мой технологической схемы окомкования. Поиск оптимального значения влажности агломерационной шихты при "прочих равных условиях" решает частный вопрос поиска оптимальной влажности шихты, соответствующей максимальной производительности аглоустановки и более высокому каче­ству агломерата.

В работах [23, 25, 26] анализируется влияние крупности руд КМА и их соотношения в агломерационной шихте на показатели процесса спекания. Экспериментально доказано, что агломерат из руд крупностью 12 - 0 мм по характеру зависимости между расходом топлива и прочностью резко отлича­ется от агломерата из тонкоизмельченных концентратов. Его прочность непрерывно увеличивается при повышении содержания углерода в шихте. При невысоких расходах твердого топлива (2 % углерода) этот агломерат об­ладает значительно более низкой прочностью, чем агломерат из тонкоиз­мельченных концентратов при высоком (более 4 % углерода) расходе твердо­го топлива характер зависимости прочности агломерата от расхода топлива изменяется на противоположный. Это объясняется тем, что для усвоения крупных зерен аглоруды требуется наличие высоких температур на их пери­ферии и значительное развитие жидкой фазы. Такие условия могут быть до­стигнуты только при повышенном расходе топлива. В работах [23, 24] экспе­риментально доказано, что верхним пределом крупности агломерационной руды являются частицы не более 6 - 8 мм. Указанный диапазон может быть расширен при спекании агломерата в высоком слое.

Окомкованную агломерационную шихту оптимальной крупности В. П. Хайдуков считает гранулы от 1,6 до 5 мм [17]. В практике агломераци­онного производства Японии [64] принято считать допустимым содержание крупных гранул 10 - 5 мм в окомкованной шихте не более 20 %, а содержа­ние мелочи размером менее 0,125 мм не более 15%. Такое ограничение верх­него предельного размера гранул связано со значительным повышением влажности шихты при повышении её крупности, а также со спеканием агло­мерата в низких слоях. Диапазон крупности окомкованной шихты значитель­но расширяется при использовании технологии окомкования, способствую­щей значительному снижению величины влажности грануляции при одно­временном увеличении высоты агломерируемого слоя.

Таким образом, на основании многочисленных исследований отече­ственных и зарубежных металлургов считаем основными показателями каче­ства окомкованной шихты, оказывающих наибольшее влияние на производи­тельность аглоустановки и качество агломерата, влажность шихты, её грану­лометрический состав, прочность гранул.

Для разработки методов управления процессом окомкования агломера­ционной шихты необходимо изучать, уточнять и совершенствовать механизм образования гранул. Много внимания решению этого вопроса уделяет В. И. Коротич в своих работах [5, 11]. Остановимся на основных трактовани­ях механизма образования и роста гранул в редакции В. И. Коротича.

При грануляции агломерационные шихты делятся на три части: комку- ющая (зерна более 1,6 мм), комкуемая (частички менее 0,4 мм) и промежу­точная фракция (зерна 0,4 - 1,6 мм). Связующим материалом служит вода. Наряду с благоприятным гранулометрическим составом и оптимальной влажностью обязательным условием успешного окомкования агломерацион­ной смеси является наличие в объеме влажного материала особых центров - зародышей комочков и определенных уплотняющих нагрузок. В агломераци­онных шихтах центрами окомкования являются кусочки руды, возврата, а также локально переувлажненные участки смеси. При окомковании тонко­дисперсных концентратов с высокой начальной влажностью, центрами оком - кования являются участки материала с различной влажностью и плотностью.

Под действием динамических нагрузок происходит дальнейшее перераспре­деление влаги и рост количества центров окомкования.

Особый интерес представляет вторая стадия формирования гранулы - её рост. Под действием динамических нагрузок комочек уплотняется, отдель­ные частички в результате взаимного перемещения укладываются более плотно. При этом избыточная влага выдавливается на поверхность комочка, благодаря чему становится возможным дальнейшее присоединение к такому комку все новых и новых частичек. При данном режиме работы гранулятора имеется определенная минимальная толщина водных пленок внутри комка, соответствующая величине динамических нагрузок. Как только этот предел достигается, дальнейшее выделение воды на поверхность комка прекращает­ся, гранула прекращает расти, её прочность достигает максимальной величи­ны для данных условий окомкования.

Основные положения механизма образования и роста гранул В. И. Коро­тича не вызывают сомнения. Однако некоторые стороны вопроса требуют уточнения и дополнения. Необходимо заметить, что процесс гранулообразо­вания шихты идет до тех пор, пока в смесь поступает связующее (вода), строительный материал (комкуемая составляющая) и шихта подвергается действию динамических нагрузок.

В настоящее же время общим направлением усовершенствования техно­логии грануляции железорудных материалов в производственной практике является стремление к увеличению длины барабанных окомкователей. Опыт работы ряда аглофабрик ОАО “Алчевский металлургический комбинат”, ОХМК и других показал, что повышение длины барабанов окомкователей к существенному изменению режима работы агломашин не привело. В работах [33, 34] приведены данные по исследованию процесса окомкования шихты в барабанном окомкователе диаметром 2,8 м и длиной 7 м с использованием зоны увлажнения на первых 2,5 метрах и во второй половине барабана. Ис­следования показали, что при соответствующем режиме подачи воды на окомкование можно обеспечить удовлетворительное качество грануляции шихты при полезной длине окомкователя 3,5 - 4,0 м. Таким образом, повы­шение длины барабана не приводит к существенному изменению грануло­метрического состава шихты, а следовательно, к изменению начальной га­зопроницаемости агломерируемого слоя. Естественно, следует ожидать, что при увеличении длины барабана повысится прочность гранул. По нашему мнению, это не самый рациональный метод использования рабочего объема гранулятора.

А. В. Малыгин при изучении возможности получения однородного гра­нулометрического состава агломерационной шихты показал, что такого эф­фекта невозможно получить ни при каких условиях с использованием бара­банных окомкователей. При понижении содержания мелких фракций, воз­растает содержание сверхкрупных и наоборот [35].

С целью оптимизации гранулометрического состава агломерационной шихты рядом авторов рассматриваются различные устройства загрузочных устройств, в том числе и для доокомкования [36].

Большой интерес представляют экспериментальные данные Г. В. Кор - шикова и др. авторов [31 - 40] по изучению механизма образования гранул агломерационной шихты из руд КМА. С этой целью производили разделение гранул на отдельные зерна и строили кумулятивные кривые гранулометриче­ского состава отдельных фракций. Обращает на себя внимание тот факт, что "промежуточная" фракция принимает активное участие в процессе грануло­образования. При этом в основном она используется в качестве зародышей комков. Второй особенностью процесса гранулообразования является нака­тывание на твердые центры окомкования крупностью от 0,63 до 1,5 мм ком - куемой составляющей крупностью менее 0,315 мм. Это однако, не исключает возможности получения гранул без твердых зародышей комков и гранул с двумя, тремя и т. д. твердыми центрами окомкования. Такие исследования следует проводить при различных свойствах шихты и условиях грануляции. В работах Г. В. Коршикова приводится множество экспериментальных дан­ных по изучению структуры гранул шихты и ограниченное количество объ­яснений причин, вызвавших изменение строения комков. Это является и причиной ошибочного трактования механизма образования гранул. Отсюда следует спорное заключение о том, что окомкование шихты из руд КМА ха­рактеризуется не увеличением максимальной толщины накатанного слоя, а ростом количества гранул, образованных накатыванием мелких частиц на зерна следующего меньшего класса крупности, то есть механизм работы фи­зической модели представляется как уменьшение ядра сферы при постоян­ном диаметре частицы.

Одним из основных вопросов теории окомкования железорудных мате­риалов является кинетика грануляции агломерационной шихты. Этому во­просу посвящен целый ряд работ [33 - 38]. Большинство таких трудов связа­но с анализом кинетических кривых, характеризующих изменение грануло­метрического состава шихты или во времени, или по длине барабанного окомкователя полученных экспериментальным путем. В настоящее время формируются направления в разработках методов расчета уравнений кинети­ки грануляции.

Из всех известных работ в данном направлении особого внимания за­служивают исследования Г. И. Серебрянника, который установил, что в про­цессе грануляции со временем средний размер гранул непрерывно увеличи­вается по причине разрушения мелких фракций, а гранулометрический со­став комкуемого материала постоянно изменяется в сторону возрастания ко­личества крупных фракций.

В основу кинетики грануляции Г. И. Серебрянником положен механизм аналогичный процессу химической реакции, скорость которой пропорцио­нальна концентрации взаимодействующих компонентов. Уравнения для рас­чета количества i - тых фракций во времени выведены на основе закономер­ностей формальной химической кинетики:

P = g0 • exp(-k • т) + m0 • exp(-£j • т) (1-12)

P2 = g0_ t1 - (exP(-k1- т) - exP(-k2- т))+

k1 k 2

+54^- (exP(-k1- т) - exP(-k2 •т)) k1 k 2

P3 = (g + m0 )-(P1 - P2 X

где p, p, p - выход классов гранул соответственно 1,6; 1,6 - 9 и >9 мм, %; g0, m0 - содержание концентрата и добавки в смеси, %; k, k2 - константы скорости перехода концентрата из гранул менее крупных классов в более крупные, мин_1;

k[, к'2 - константы скорости перехода добавок из гранул менее крупных классов в более крупные, минл.

Входящие в уравнения константы скорости грануляции зависят от свойств шихтовых материалов и режима работы гранулятора. По этой при­чине для использования уравнений (1.12), (1.13), (1.14) необходимо прово­дить целый ряд исследований, объем которых не меньше, чем работы, кото­рые нужно проводить для получения кинетических кривых грануляции. По - иному рассматривает кинетику и выводит расчетные уравнения В. П. Пузанов [39]. При анализе закономерностей роста гранул агломерационной смеси во внимание приняты параметры, характеризующие свойства шихты и парамет­ры, характеризующие движение материала в барабане. В основу кинетики грануляции по В. П. Пузанову положена гипотеза о том, что скорость роста гранул связана со свойствами шихтовых материалов и с истинным путем, проходимым поверхностью гранулы в единицу времени

dx 1 x3 - x3

-угт = --Ж - k 2 dN 3 x

где x - средний диаметр в начальный момент времени, м;

N - абсолютное количество оборотов гранулы;

X - коэффициент, зависящий от комкуемости, влагосодержания и дина­мических нагрузок в пересыпающемся слое; x - конечный диаметр гранул после завершения стадии роста, м. Большой интерес для технологов представляет изучение закономерно­стей роста каждой i - той фракции аглосмеси с целью повышения качества аг­ломерата и повышения производительности аглоустановки. С другой сторо­ны уравнение не отражает общих закономерностей окомкования железоруд­ных материалов, а является частным решением вопроса кинетики роста гра­нул во вращающихся цилиндрических барабанах.

Большое значение для проектирования устройств окомкования желе­зорудных материалов имеет показатель, характеризующий эффективность использования энергии гранулятора.

В. П. Хайдуков в качестве параметра, характеризующего эффективность работы гранулятора, предлагает использовать величину удельной нагрузки на единицу пути окомкования:

где Q - производительность барабана, кг/мин;

S - путь окомкования, м;

т - время пребывания шихты в барабане, мин;

юш - скорость движения потока шихты, м/мин.

Все приведенные методики расчетов целесообразно использовать для расчета времени пребывания, скорости движения и удельной нагрузки шихты в окомкователях различного типа. Весьма ценным является методика и рас­чет оптимальных размеров промышленных барабанов, выполненных В. П. Хайдуковым [17]. Однако использовать эти расчеты следует, исходя из того, какого состава агломерационную шихту приходится окомковывать в грануляторе данного типа. При этом в зависимости от технологии окомкова - ния целесообразно изменять лишь длину барабана, оставляя диаметр и режим работы выбранными согласно методики В. П. Хайдукова.

В целом расчет конструктивных параметров, производительности и ре­жима работы может быть с точностью, необходимой для инженерных расче­тов, выполнен по методике, предложенной проф. В. И.Коротичем [5].

В работе [40] для расчета конструктивных параметров барабанов оком - кователей предлагается использовать теорию подобия. Разработаны 14 кри­териев подобия, которые в основном характеризуют механику движения аг­лосмеси в окомкователе. Для расчетов процесса грануляции такая методика мало пригодна, так как с увеличением количества критериев повышается ошибка в определении расчетных параметров.

Ряд работ [41 - 42] касаются капиллярно-кинетических явлений, проис­ходящих в слое дисперсного материала. Для оценки скорости насыщения, например, был использован закон фильтрации Дарси, имеющий вид:

где v - скорость фильтрации;

m - коэффициент проницаемости;

I - пьезометрический или гидравлический уклон.

А. Г. Гольдман подошел к уравнению скорости капиллярного насыщения с несколько иных позиций он сравнивает движение воды в слое материала с прохождением тепла в теле и получает зависимость:

где Wn - полная влагоемкость материала;

W - максимальное количество связанной воды;

W - коэффициент водопроводимости;

П - потенциал гидростатического давления;

t - время впитывания.

Полученные формулы могут быть положены в основу вывода уравне­ний, характеризующих закономерности насыщения влагой движущегося сы­пучего материала, то есть уравнений увязывающих скорость капиллярного насыщения шихты водой и режим движения шихты в окомкователе.

В работе А. Д. Каменова [43] в основу динамики работы барабанных и чашевых грануляторов положено определение работы на единицу массы шихты при различном режиме движения сыпучего материала. Предлагается для определения теоретически необходимых условий проведения процесса окомкования определять суммарные уплотняющие напряжения в агрегатах из шихтовых материалов при двухсторонних сжимающих нагрузках. При ра­боте окомковательного барабана в режиме переката, например, среднее зна­чение уплотняющего напряжения равно

где а - сжимающее напряжение в каждой точке поверхности контакта; к - коэффициент пропорциональности;

d, d2 - диаметры контактирующих агрегатов;

E - модуль пластичности агрегата в рассматриваемый момент; р - объемная масса агрегата;

Rn - радиус рассматриваемого поперечного сечения барабана;

А - средний центральный угол охвата слоя;

X - угол наклона барабана; р - угол наклона образующей барабана;

Р - максимальный угол подъема гранулы.

Величина 7 служит критерием оценки эффективности подобранного

режима работы окомковательного барабана. Необходимое условие одинако­вости проведения процесса окомкования агломерационной шихты в различ­ных окомковательных барабанах (при неизменных исходных характеристи­ках шихтовых материалов) можно выразить уравнением:

(1.20)

где ЛПЕР - средняя удельная работа определяется для количества шихты, проходящего за единицу времени через барабан и принимающего актив­ное участие в процессе окомкования.

Уравнение (1.21) показывает, что параметры режима работы второго ба­рабана должны быть такими, чтобы продолжительность обработки была во столько раз больше продолжительности обработки в первом, равном отно­шению произведений средних эффективных путей перехода за единицу вре­мени и средних уплотняющих напряжений барабанов. В этом случае отно­шение затраченных работ в обоих барабанах будет обратно пропорционально отношению соответствующих средних уплотняющих напряжений.

Предложенная методика моделирования может быть использована лишь для расчета последней стадии грануляции агломерационной шихты в оком-
кователях барабанного типа, то есть методика пригодна для расчета длины зоны стабилизации гранулометрического состава. По методу А. Д. Каменова имеется возможность по экспериментальным данным, полученным в лабора­торном окомкователе, рассчитать длину зоны уплотнения гранул и, наоборот, по данным промышленных исследований определить режим работы по уплотнению гранул в лабораторном грануляторе. В данном случае имеем ре­шение одного вопроса общей задачи моделирования процесса грануляции аг­ломерационной шихты. Вопросам моделирования тепло - массообменных процессов при агломерации посвящено ряд работ [44 - 46], в которых пред­ложены различные модели выгорания топливных частиц, модели реологии слоя. В силу многофакторности процессов данные модели в той или иной мере отражают лишь определенные аспекты процесса спекания агломераци­онной шихты в рамках принятых в модели допущениях.

Процесс окомкования железорудных материалов, как и любой техноло­гический процесс, требует определенных энергозатрат. Механическая проч­ность гранул зависит от комкуемости материала, конструкции окомкователя и режима его работы. Для анализа факторов, влияющих на величину этой ра­боты, В. И. Смирнов [48] предлагает представить её в виде потока механиче­ской энергии от окомкователя к материалу. Однако в дальнейшем автор предлагает пользоваться термином "скорость потока энергии" от окомкова - теля к окомковываемому материалу, которую предлагает определять по фор­муле

где NOK - мощность, затрачиваемая на процесс окомкования, кВт;

Рм - масса материала, находящегося в окомкователе, кг.

При определении мощности окомкования используется уравнение

Nok = NaB ~(NW + N0), (1.23)

где N - полная мощность на валу двигателя, кВт;

Nw - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения (мощность холостого хода), кВт;

N - мощность, потребляемая очистным устройством, кВт.

Массу материала, находящегося в окомкователе, определяли по формуле

Pm =P-Vqk У (1-24)

где р - степень заполнения гранулятора, доли единиц;

Vok - рабочий объем окомкователя, м3; у - объемная масса шихтовых материалов, кг/м3.

Следует отметить, что терминология "поток энергии", "скорость потока энергии" к уравнению (1.22) не совсем подходит. В свою очередь скорость потока энергии, это количество энергии через единицу площади в единицу времени, то есть это работа через единицу площади. Коршиков Г. В. в работе [47] определяет работу, затраченную на единицу массы шихты, как произве­дение скорости потока энергии и времени окомкования, то есть

A = vE т (1-25)

Подставив вместо vE значение из [24], имеем

m

где A - работа, совершенная при окомковании всей шихты, находящейся в

окомкователе за время окомкования т.

Выражение (1.26), полученное В. И. Смирновым, является уравнением средней удельной работы, которое представлено в работе А. Д Каменова и успешно может быть использовано для анализа влияния режима работы окомкователей различных конструкций на упрочнение гранул в зоне стаби­лизации. Недостатком рассмотренных методик расчета или моделирования процесса окомкования следует, видимо, считать отсутствие моделирования одного из основных периодов этого процесса - периода гранулообразования.

Качество окомкования шихты определяется не только прочностью, но и гра­нулометрическим составом аглосмеси.

Таким образом, для моделирования окомкования агломерационной ших­ты необходимо рассматривать процесс состоящим из периода увлажнения шихты, образования гранул, периода упрочнения гранул и массообмена меж­ду гранулами и выводить расчетные уравнения режима увлажнения, грану­лометрического состава окомкованной шихты и затрат энергии на грануля­цию единицы массы железорудных материалов.

Подготовку агломерационной шихты к спеканию можно разделить на следующие стадии:

1. Составление компонентов аглосмеси, их дозирование и смешивание.

2. Окомкование шихтовых материалов.

3. Обработка окомкованной аглосмеси.

4. Формирование слоя шихты на спекательных тележках.

Каждая из перечисленных стадий включает комплекс мероприятий, направленных на достижение тех или иных химических, физических или ме­ханических свойств шихты.

Первая стадия подготовки агломерационной шихты к спеканию опреде­ляется установившейся технологией агломерации железорудных материалов и имеющимся на аглофабрике оборудованием.

Развитие второй стадии подготовки агломерационной шихты к спека­нию можно рассматривать с двух сторон: усовершенствование технологии окомкования и разработка наиболее совершенного оборудования. Каждый из поставленных вопросов имеет свои особенности и сложности.

Наиболее простым методом окомкования агломерационной шихты явля­ется увлажнение материала в пересыпающемся слое и получение при этом гранул определенной крупности и прочности [5, 11, 23, 24]. В настоящее время этот метод в основном и используется на большинстве аглофабрик.

Первым этапом развития технологии окомкования агломерационной шихты следует считать совершенствование режима подачи воды на окомко - вание [49, 50, 52]. Согласно технологическим инструкциям большинства ме­таллургических заводов в барабанных окомкователях воду в шихту рекомен­дуется подавать на участке длиной, равной 1/3 длины барабана, начиная от загрузочной течки. Причем рекомендуется разбрызгивать воду до мелкока-

пельного состояния. При этом во внимание не принимается компонентный состав исходной шихты. Многочисленные исследования, проведенные ранее [49, 50, 51], показали, что с уменьшением крупности капель воды уменьшает­ся крупность центров окомкования, но увеличивается их количество. Это способствует снижению средней крупности (эквивалентного диаметра) ших­ты. Поэтому, видимо, в зависимости от постановки задачи при окомковании следует использовать мелкодисперсное разбрызгивание или струйную пода­чу воды.

Аналогичные исследования были проведены за рубежом [52]. На заводе Хаспе фирмы Клекнер-верке проведен анализ влияния процесса смачивания аглошихты на производственные показатели работы агломашин. Основная цель исследований заключалась в том, чтобы при существующих размерах барабана и заданной длительности пребывания в нем шихты улучшить её гранулометрический состав и увеличить производительность агломашин с наименьшими затратами. Для достижения этой цели изменяли систему пода­чи воды, стремясь увеличить площадь поверхности капель.

Неоднократно предпринимались попытки улучшить процесс окомкова- ния агломерационной шихты путем изменения режима работы барабанных окомкователей. В этом направлении особенно большой объем работ выпол­нен Г. В. Коршиковым [30 - 32, 41, 53, 54]. На аглофабрике Новолипецкого металлургического завода, например, изучали эффективность окомкования шихты из руд КМА в барабанных окомкователях на машинах с площадью спекания 252 и 312 м2.

На агломашине № 1 установлен двухбарабанный окомкователь: малый барабан d х і = 3,2 х 7,51 м и большой барабан 4,5 х 5,75 м, имеющие ступен­чатое регулирование скорости вращения. На агломашине № 2 площадью 312 м2 аппарат для окомкования представляет собой барабан диаметром 3,2 и длиной 12,5 м с плавным регулированием скорости вращения.

Скорость вращения барабанного окомкователя существенным образом влияет на кинетику грануляции грубозернистых шихт. С увеличением скоро­сти вращения барабана содержание в шихте фракции крупнее 3 мм значи­тельно снижается. При максимальной частоте вращения (8,6 мин-1) содержа­ние фракции менее 2 мм, составляющей основную массу комкуемой части шихты, продолжает при этом также уменьшаться. Следовательно, с увеличе­нием скорости вращения барабанного окомкователя, содержание крупных гранул в шихте снижается, а мелких увеличивается.

Влияние производительности барабанов на качество окомкования опре­деляли по относительному изменению содержания фракции крупнее 5 и 3 мм. Содержание гранул более 5 мм уменьшалось с увеличением произво­дительности барабанов. Изменение количества фракции крупностью менее 3 мм характеризуется максимумом при производительности барабана 6,5 - 6,7 т/мин.

Следует отметить, что в производственных условиях возможности изме­нения режима работы барабанных окомкователей весьма ограничены: изме­нение скорости вращения барабана лимитируется прочностью механической части оборудования и здания спекательного корпуса.

Проведены также исследования [51] влияния режима работы окомкова­телей на качество окомкованной шихты на агломерационной фабрике Южно­го горно-обогатительного комбината. Анализу подвергали взаимосвязь угла наклона и производительности окомкователя на гранулометрический состав окомкованной шихты. При установке барабана горизонтально повышение производительности сопровождается увеличением количества мелочи менее 1,6 мм в шихте. При увеличении угла наклона барабана от 0 до 3° коэффици­ент заполнения и длительность окомкования шихты уменьшаются примерно в 2 раза.

По мере роста производительности окомкователя коэффициент его за­полнения возрастает, длительность окомкования уменьшается. Так при изме­нении производительности барабана от 150 до 350 т/час отрицательное влия­ние увеличения угла наклона на условия окомкования сглаживаются. Увели­чение частоты вращения барабана до 9 мин-1 способствует улучшению каче­ства окомкованной шихты, особенно при высокой производительности.

Управление режимом движения шихты и режим её увлажнения в произ­водственных условиях имеют очень ограниченные возможности для их ис­пользования, как метода усовершенствования технологии грануляции желе­зорудных материалов. В то же время свойства воды, как комкующего агента, используются не полностью.

Большой производственный интерес представляет технология раздель­ной грануляции агломерационной шихты [58]. Сущность метода заключается в следующем. Компоненты агломерационной шихты разделяют по прочности гранул, полученных в результате окомкования, на две группы соответственно с прочностью более 140 и менее 120 г/окатыш. Весовое соотношение групп компонентов предлагается поддерживать в пределах 60:40 - 40:60. Компо­ненты каждой группы дозируют на конвейеры, раздельно смешивают и окомковывают. Затем оба потока объединяют, смешивают и доокомковыва - ют при оптимальной влажности. Лабораторные исследования дали хорошие показатели процесса спекания и качества агломерата.

Рассмотренная технология может, видимо, быть использована только на вновь строящихся аглофабриках. На действующих предприятиях задача транспортировки и выдачи влажной, даже окомкованной шихты из бункеров практически неразрешима.

Особое место в практике агломерационного производства имеют иссле­дования по накатыванию твердого топлива на гранулы окомкованной шихты. Наиболее весомый вклад в решение этого вопроса внесли Г. Г. Ефименко и С. П. Ефимов [55, 56, 58 - 60]. Заслуживают также внимания и работы Г. В. Коршикова [57]. На Западно-Сибирском металлургическом заводе проведены промышленные исследования по этой технологии [60, 62].

Исследования показали, что с увеличением количества топлива, накаты­ваемого на поверхность гранул, вертикальная скорость спекания возрастает с 23,5 до 28 мм/мин, а удельная производительность с 1,36 до 1,57 т/м2 ч. Ме­ханическая прочность и выход годного агломерата при накатывании топлива до 50 % практически оставались прежними, а дальнейшее его увеличение вы­зывало ухудшение этих показателей. Авторы объясняют его снижением тем­пературы в зоне формирования расплава при высоких скоростях (26 - 28 мм/мин) спекания агломерата. В промышленных условиях накатывали до 25 % топлива от общего количества в шихте. В результате повысилась ско­рость спекания, улучшились прочностные характеристики агломерата.

С увеличением в шихте доли тонкоизмельченных концентратов роль окомкования в интенсификации процесса спекания становится определяю­щей, так как острее сказывается отрицательное влияние мелких классов на комкуемость аглосмеси.

Распространенным методом интенсификации агломерационного процес­са является добавление в шихту извести вместо известняка путем эквива­лентного замещения [61 - 64].

Введение извести в шихту возможно путем подачи её в сухом виде или в виде известкового молока [64, 66]. Введение в аглосмесь извести до 3 % при­вело к повышению производительности лабораторной установки на 13 - 25 %. При добавке 1,2 % дробленной извести производительность агломера­ционной машины площадью спекания 75 м2 увеличилась на 5,3 %.

Наибольший интерес из этих работ представляют исследования Г. В. Коршикова по рациональному вводу извести в шихту [54].

Предлагается от 30 до 50 % извести накатывать на гранулы окомкован - ной шихты, а также производить совместное накатывание на поверхность гранул извести и топлива. Присадка извести путем накатывания её в конце окомкования повышает влажность комкующейся шихты, что значительно интенсифицирует процесс грануляции. При накатывании извести становится возможным повышать влажность шихты на 0,25 - 0,5 % выше оптимального уровня, так как образующаяся на поверхности гранул водяная пленка связы­вается накатываемой известью. Накатывание извести в 1,5 раза повышает её эффективность, как интенсификатора процесса спекания и в 1,2 раза - эф­фективность накатывания топлива. Новая технология позволяет создать условия для спекания шихты слоем 500 мм и выше.

К недостаткам методов накатывания извести и топлива на гранулы ших­ты, являются трудности в осуществлении новой технологии: необходимо со­здавать тракт подачи компонентов в барабанный окомкователь. Одним из пу­тей повышения качества окомкования агломерационной шихты является применение при окомковании связующих добавок.

Наиболее дешевым из известных поверхностно-активных веществ явля­ются надсмольные воды [66, 67, 68]. Лабораторные и промышленные иссле­дования технологии окомкования агломерационных шихт с применением сточных вод коксохимического производства, имеющих в своем составе по­верхностно-активные вещества, показали, что производительность аглоуста­новок возросла более чем на 10 % [68].

Важным условием успешного осуществления процесса окомкования в соответствии со свойствами окатываемого материала является выбор типа окомкователя.

Институтом "Механобрчермет" была проведена работа по определению критерия выбора типа окомкователя [69]. Исследования проводили на ока­тышах диаметром 12-13 мм из железорудного концентрата СевГОКа с добав­лением 1 % саригюхского бентонита и 8 % каракубского известняка. Иссле­дованиями было установлено, что при Котн = 0,63 - 0,8 следует принимать барабанные окомкователи, в которых действуют небольшие динамические нагрузки, а при Кош = 0,63 - чашевые окомкователи, где Кош - относи­тельный коэффициент комкуемости дисперсных материалов.

Барабанные окомкователи являются более технологичными агрегатами, чем чашевые, так как пригодны для окомкования шихт, имеющих более ши­рокие пределы изменения коэффициентов комкуемости.

Получение сырых окатышей по схеме с барабаном окомкователем включает: цилиндрический барабан 2, установленный с наклоном 2 - 3° к го­ризонту, снабженный загрузочной воронкой 1, приводом вращения, очист­ным устройством и устройством увлажнения материала. Гранулятор работает в комплекте с грохотом 3 для выделения кондиционных окатышей. Подре­шетный продукт (мелочь) возвращается в гранулятор по конвейеру 4 [70].

Проблемным вопросом подготовки доменного сырья является использо­вание в окусковании железорудных материалов, тонких концентратов - про­дукта обогащения бедных железных руд. Трудности окомкования при боль­шой производительности агломерационных машин привели к развитию тех­нологии обжига железорудных окатышей. Окатыши характеризуются содер­
жанием мелочи 2 - 5 % и прочностью 150 - 200 кг/ок. Несмотря на такие по­казатели механической прочности окатышей, из-за её потери на начальной стадии восстановления и возникающих сложностей при загрузке, приводя­щих к интенсивному износу кладки печей, их расход в составе шихты домен­ных печей не превышает 40 - 50 %.

В НМетАУ разработана технология производства гибридного окуско- ванного сырья (ГОС) [136] на основе изучения принципов формирования структуры агломерата и окатышей, технологических операций, влияющих на их свойства, а также имеющийся опыт получения окомкованного агломерата по способу HPS.

В основу технологии заложен принцип полной грануляции шихты до гранул крупности 5-10 мм, как это имеет место при производстве окатышей, введение твердого топлива в гранулированную шихту с приданием ему но­вых технологических свойств за счет функционального перераспределения по массе гранулированной шихты. При этом учитывается потребность в теп­ле гранул повышенной крупности, по сравнению с агломерационной техно­логией, и кратковременность их пребывания в области высоких температур, крупность топлива для процесса составляет 0 - 10 мм.

Установлено, что для предотвращения разрушения гранул в период сушки необходимо поддерживать разряжение под колосниковой решеткой на уровне 0,1 - 0,15 кПа в течение 180 с. По окончанию процесса сушки темпе­ратура газов под слоем шихты высотой 0,1 м составила 100°С. Температура теплоносителя в зоне сушки должна поддерживаться на уровне 250 - 300°С. Высокая газопроницаемость слоя шихты, характерная для систем с узким гранулометрическим составом, обеспечивала высокую скорость процесса при разрежении 4,5 - 5 кПа.

Для исследования возможности улучшения технико-экономических по­казателей процесса при агломерации труднокомкуемых шихт была проведена серия опытных спеканий при включении в агломерационную шихту микро­окатышей, что способствует улучшению газопроницаемости спекаемого слоя за счет повышения эквивалентного диаметра гранул. Агломерационная ших­та состояла из магнетитовых концентратов Оленегорского ГОКа (46,5 %) и Ковдорского ГОКа (38,1 %), а также из известняка (9,7 %), что обеспечивало основность аглошихты CaO / SiO2, равную 1,35 и твердого топлива (5,7 %).

Диаметр микроокатышей - 3 мм. Крупность твердого топлива, использован­ного в микроокатышах, составляла 0...1 мм; крупность твердого топлива, ис­пользованного в остальной части аглошихты, 0...3 мм. Высота слоя шихты - 300 мм. Начальное разрежение - 11 кПа. Любое резкое ускорение скорости спекания, если оно не сопровождается увеличением высоты слоя (что спо­собствует активизации регенерации тепла) или уплотнением шихты (что спо­собствует увеличению выхода продуктов твердофазных реакций и увеличе­нию содержания связки в микроструктуре агломерата), ведет к ухудшению качества спека [137].

В целом, результаты выполненного анализа позволяют сделать следую­щие выводы:

1. Вовлечение в производство доменного сырья все большей доли тон­кодисперсного концентрата, требует дальнейшего углубления научных взглядов как на процессы окомкования, так и на технологию спекания агло­мерационных шихт.

2. Для разработки методов управления процессом окомкования агломе­рационной шихты необходимо исследовать, уточнять и совершенствовать механизм образования гранул. Повышение длины барабана не приводит к существенному изменению гранулометрического состава шихты, а следова­тельно, к изменению начальной газопроницаемости агломерируемого слоя.

3. Актуальным является изучение условий, при которых в зависимости от исходных свойств шихты получает наибольшее развитие механизм обра­зования гранул требуемого класса крупности. Это является основой для управления процессом гранулообразования и разработки технологии окомко - вания агломерационной шихты с наперед заданными свойствами.

4. Получение гранул шихты требуемого качества не единственная про­блема, необходимо обеспечить высокую газопроницаемость уложенного слоя.

5. Объективным критерием оценки качества подготовки аглосмеси соот­ветствует максимальная производительность агломерационной установки. Возможности получения однородного гранулометрического состава агломе­рационной шихты показал, что такого эффекта невозможно получить ни при каких условиях с использованием барабанных окомкователей. Поэтому тре­буется совершенствовать как технологию так и устройство окомкователей.