В последнее время при обжиге окатышей на конвейерных ма­шинах твердое топливо заменяют газообразным, так как при этом улучшается качество готовой продукции и отпадает необходи­мость затрат на подготовку и накатывание твердого топлива {26г 40]. Вместе с тем при сжигании жидкого или газообразного топ­лива над слоем в течение всего времени обжига происходит силь­ный перегрев обжиговых тележек, в результате чего снижается их стойкость. Производительность обжиговых машин при таком способе обжига также значительно уменьшается (особенно на офлюсованных окатышах) и увеличивается удельный расход тепла.

При частичной замене твердого топлива газом, т. е. при об­жиге комбинированным топливом (газообразным и твердым) уменьшаются нагрев обжиговых тележек и расход тепла, а также облегчается управление технологическим процессом, но одновре­менно сохраняется сложная схема приготовления сырых окаты­

шей и качество готовой продукции получается ниже (содержание FeO 8—15%, степень выгорания S всего около 50%).

Установлено, что при обжиге комбинированным сжиганием га­за над слоем и беспламенно в слое получаются окатыши более высокого качества. Производительность установки и удельный

расход тепла близки к аналогичным показателям при обжиге твердым топливом, но при этом усложняется управление процес­сом и повышаются требования к качеству сырых окатышей. По­этому необходимо было разработать специальное устройство для сжигания газа в слое.

В 1965 г. на опытной окомковательной фабрике Центрального горно-обогатительного комбината освоено производство офлюсо­ванных окатышей на чашевом окомкователе с обжигом их на кон­вейерной колосниковой машине с комбинированным сжиганием 164

природного газа над слоем и беспламенно в слое. Для подачи и беспламенного сжигания природного газа в слое окатышей ис­пользовали трубчатые водоохлаждаемые смесители-распределите­ли, установленные над обжиговыми тележками поперек машины (рис. 89). Распределение обжиговой машины по зонам и пара­метры работы горна показаны в табл. 40.

Технико-экономические показатели комбинированного газового обжига близки к соответствующим показателям обжига комби­нированным топливом (табл. 41), а качество обожженных ока­тышей в первом случае выше. Степень выгорания при газовом обжиге примерно вдвое выше, чем при обжиге комбинированным топливом.

Дальнейшее совершенствование обжига окатышей газом, сжи-

гаемым над слоем, достигается применением безвентиляторной подачи нагретого воздуха из зоны охлаждения в зоны подогрева и обжига (прямой переток) и увеличением единичной мощности агрегатов. В Советском Союзе спроектирована и изготавливается обжиговая конвейерная машина площадью 306 м2 (ширина 3 м, длина 102 м) для обжига окатышей газом, сжигаемым над слоем. На этой машине воздух в зоне охлаждения продувается снизу вверх через слой окатышей и направляется непосредственно в зо­ны подогрева и обжига (рис. 89).

В США разработан и испытан способ обжига окатышей с на­гревом последовательно в трех агрегатах: колосниковой решет­ке, кольцевой печи с подвижным подом и шахтной печи. Схема установки для обжига окатышей по этому способу показана на рис. 90 [94]. Сырые магнетитовые окатыши подвергают сушке и подогреву до 315° С на колосниковой решетке с использованием нагретого воздуха. При этой температуре магнетит еще не окис­ляется, но сырые окатыши приобретают достаточную прочность для транспортировки и загрузки их в кольцевую печь с вращаю­щимся подом. Окатыши располагают на поду печи слоем в один окатыш, что обеспечивает равномерный постепенный их нагрев в результате излучения до 650° С. Длительность нагрева составляет 4—6 мин. Нагрев производят в контролируемой атмосфере, обеспечивающей частичное окисление магнетита. Процесс обжига завершается в шахтной печи, где нагрев окатышей осуществляется главным образом за счет теплоты окисления магнетита. В опу­скающийся слой окатышей снизу подают воздух, нагревающийся в нижней части шахтной печи — в зоне охлаждения. Охлажден­ные окатыши, выгружаемые из печи, имеют температуру около 120° С.

С целью получения необходимых данных для проектирования фабрики производительностью 2,4 млн. т/год была построена опытная установка производительностью около 8 т/н. Конвейер­ная машина для сушки окатышей имеет длину 6,1 м и ширину 2,22 м. Кольцевая печь с внешним диаметром 6,1 м и внутренним

диаметром 3,65 м разделена на четыре зоны, температуру и ат­мосферу в которых можно регулировать. Шахтная печь имеет диаметр 1,3 м и полезную высоту от уровня засыпки до разгру­зочной трубы 6,1 м. На опытной установке было изготовлено бо­лее 4000 т окатышей.

На опытной установке после завершения опытов по производ­ству окисленных окатышей провели работы по получению метал - лизованных окатышей. Железорудные концентраты окомковыва - ются совместно с тонкоизмельченными углем и связующими до­бавками. Сушка окатышей осуществляется на конвейерной ма­шине при 150° С в контролируемой атмосфере. Высушенные ока­тыши упрочняются и восстанавливаются на вращающемся поду кольцевой печи (высота слоя в один окатыш) с прямым обогре­вом излучением. Из кольцевой печи металлизоваНные окатыши попадают в вертикальный охладитель, где их температура в нейт­ральной атмосфере снижается до 120° С. В первой зоне кольце­вой печи удаляютя летучие из углей и происходит незначительное восстановление. Температура окатышей в этой зоне поднимается со 150 до 980° С. Во второй зоне происходит основное восстанов­ление железа твердым углеродом. Выделяющаяся при этом окись углерода образует защитную оболочку вокруг каждого окатыша. Температура в этой зоне печи около 1370° С, содержание горючих компонентов в атмосфере от 5 до 20%. Температура окатышей достигает 1090—1150° С. Продолжительность пребывания окаты­шей во второй зоне составляет 5 мин. В третьей зоне печи темпе­ратура 1370° С и содержание горючих компонентов в атмосфере 25%. В этой зоне заканчивается процесс восстановления окаты­шей углеродом. Температура окатышей поднимается до 1260° С и происходит спекание зерен металлического железа, что приводит к уплотнению окатышей, увеличению их объемного веса и делает их пассивными к вторичному окислению. Общее время пребыва­ния окатышей в кольцевой печи составляет 6—8 мин. На уста­новке легко достигается степень металлизации окатышей равная 90%. Однако для уменьшения содержания S в готовом продукте в шихту добавляется углерод с расчетом получения степени ме­таллизации равной 70—85%• Дальнейшая металлизация окаты­шей осуществляется в верхней части шахтной печи конвертиро­ванным природным газом. Продукты воздушной конверсии содер­жат 40% Н2, 20% СО, около 40% N и следы Н20 и С02. В этом случае, используя уголь с отношением углерода к сере равным 100:1, при двойном восстановлении можно получать металлизо - ванные окатыши с содержанием S до 0,05%. При металлизации окатышей в одной кольцевой печи в присутствии повышенного со­держания углерода содержание S в продукте достигает 0,14— 0,15%. Общее потребление тепла при таком комбинированном восстановлении (в кольцевой и шахтной печи) увеличивается почти >на 250 тыс. ккал/т, по сравнению с металлизацией, только в кольцевой печи. Результаты этих опытов показывают, что обо­рудование для получения окатышей по новому способу можно использовать как для окислительного обжига, так и для метал­лизации окатышей.

На основании результатов проведенных опытов был разрабо­тан проект промышленной фабрики в Киватине (США), состоя­щей из двух секций мощностью по 1,2 млн. т/год (150 т/ч) окис­ленных окатышей крупностью 9,7—12,7 мм. Каждая секция со­стоит из трех барабанов-окомкователей, одной конвейерной ма­шины, одной кольцевой печи и четырех шахтных печей.

Конвейерная машина шириной 3,05 м и длиной 32 м разде­лена на три зоны. В первой зоне происходит сушка окатышей от­ходящими из кольцевой и шахтных печей газами при подаче их снизу вверх, во второй и третьей зонах осуществляется сушка и подогрев их при подаче горячих газов сверху слоя.

Кольцевая печь запроектирована с внешним и внутренним диаметром соответственно 29, 25 и 19,5 м. Расчетная температура в печи равна 1200°С. Подогретые на колосниковой машине ока­тыши подвергаются грохочению и подаются в промежуточный бункер, из которого электровибрационными питателями загружа­ются на керамический под кольцевой печи.

Шахтные печи расположены как с наружной, так и с внут­ренней стороны кольцевой печи. Для управления работой фабри­ки запроектированы системы автоматического регулирования скорости конвейерной машины в зависимости от количества заг­ружаемых окатышей для обеспечения заданной высоты слоя, рас­хода окатышей из промежуточного бункера в кольцевую печь, уровня засыпки в шахтных печах и подачи холодного воздуха в каждую шахтную печь в зависимости от ее производительности. Часть воздуха, выходящего из шахтных печей, используют в го­релках кольцевой печи, а остальной воздух направляют на кон­вейерную машину. Благодаря этому расход топлива, как пока­зали результаты работы опытной установки, составляет при об­жиге магнетитовых окатышей около 115 тыс. ккал/т. При обжиге гематитовых окатышей расход тепла должен быть не выше

250 тыс. ккал/т. Схема газовоздушных потоков установки по­казана на рис. 91.

Фирмой «Мак-Ки» (США) выполнены проекты промышлен­ных установок большой мощности для производства окатышей с обжигом на кольцевых машинах с колосниковой решеткой. Сог­ласно проектным данным кольцевая печь производительностью б млн. т/год окатышей из магнетитового концентрата имеет средний диаметр 70 ж, а печь производительностью 5 и

4,5 млн. т/год' окатышей соответственно 61 и 52 ж. Для произ­водства 4,5 млн. т/год окатышей из лимонитовых руд требуется кольцевая печь со средним диаметром 91,5 ж. Расход тепла на обжиг окатышей из магнетитового концентрата должен соста­вить 126 тыс. ккал/т и на обжиг окатышей из гематитовых руд — 226,8 тыс. ккал/т. Затраты на сооружение установок с кольце­выми печами ожидаются на 10—25% ниже, чем на строительст­во установок с конвейерными машинами при их одинаковой производительности.

В Советском Союзе для получения высокоофлюсованных ма­лосернистых окатышей и металлизованных окатышей при ис­пользовании твердого топлива в качестве восстановителя Мос­ковским институтом стали и сплавов разработан способ оком ко­вания и обжига.

По этому способу получают двухслойные офлюсованные ока­тыши, ядро которых состоит из флюса или смеси его с концент­ратом, а внешняя оболочка — из концентрата с упрочняющими добавками. Способ производства двухслойных окатышей прове­рен в полупромышленных условиях на опытной окомкователь - ной фабрике.

1.