Мировое производство окатышей за 1966 г. составило 65,0 млн. т [10]. В США и Канаде к этому времени соотношение общей мощности агломерационных фабрик и мощности фабрик, производящих окатыши, стали одинаковыми, хотя несколько лет назад агломерата производили втрое больше, чем окатышей. За последнее время производство окатышей освоено в Швеции, где их выпуск в 1968 г. достиг 4,4 млн. т; Японии, Норвегии,

Италии и других странах. Выпуск окатышей в 1970 г. составил примерно 90 млн. т, а к 1980 г. возрастет до 150—160 млн. т. За рубежом фабрики окомкования сооружают преимущественно вблизи рудников и обогатительных фабрик. Иногда фабрики оком­кования входят в состав металлургических заводов, как, напри­мер, в Японии и Норвегии. Как правило, окатыши изготовляют неофлюсованные, используя для их производства тонкоизмель - ченный концентрат с добавкой 0,5—1% молотого бентонита. В начальный период развития производства окатышей их изго­товляли в барабанных окомкователях и обжигали в шахтных пе­чах [11]. Фабрики с таким оборудованием были сооружены вна­чале в Швеции, а затем в Канаде и США. В настоящее время в США и Канаде работает 12 промышленных фабрик по произ­водству окатышей. Столько же фабрик проектируют и сооружают. Находящиеся в эксплуатации фабрики оборудованы шахтными печами, конвейерными обжиговыми машинами с тремя различными способами просасывания воздуха и комбинированными обжиго­выми установками, состоящими из конвейерной машины и вра­щающейся печи [3].

Вертикальные шахтные печи обычно используют в США для обработки окатышей из магнетитовых концентратов, содержа­щих небольшое количество флюсующих элементов. Печи работают по принципу противотока; сверху в шахту загружают сырые ока­тыши, снизу подается воздух. Эта печь имеет прямоугольное се­чение размером 1,8X4,3 м; ее высота 13,7 м, производительность около 50 тіч. С каждой стороны печи расположены футерованные камеры горения, в которых сжигается жидкое или газообразное топливо. Продукты сгорания поступают в печь через окна, оста­вляемые в верхней части камеры горения. Печи работают под давлением порядка 40 кн/м2 (0,4 кПсма). Благодаря хорошему теплообмену шахтные печи работают с низким удельным расхо­дом тепла. На описываемых печах удельный расход тепла соста­вляет 0,5—0,63 Мдж/т (120—150 тыс. ккал/т). Основными не­достатками шахтных печей являются их низкая производитель­ность, не превышающая 60 т! ч, и пригодность для обжига только неофлюсованных окатышей, допускающих колебания темпера­туры в широком диапазоне. Это ограничивает их использование при современных масштабах металлургического производства и привело к необходимости искать другие способы производства окатышей.

В середине пятидесятых годов была создана рекуперативная конвейерная обжиговая машина, подобная широко распростра­ненным агломерационным машинам, но"’приспособленная для работы при высокой температуре обжига. Эти машины выполне­ны в различных вариантах просасывания газов: сверху вниз и снизу вверх. На этих машинах сейчас производят наибольшее количество окатышей. На первых машинах такого типа, соору-

женных в США фирмой Сильвер Бэй, окатыши обжигали за счет горения твердого топлива, накатанного на их поверхность. Про­изводительность таких машин активной площадью 95 мг состав­ляла примерно 100 т! ч. Удельный расход тепла на этих машинах составляет 250—350 тыс. ккал на 1 т окатышей.

Производство окатышей на конвейерной машине с просасыва - нием газов сверху вниз используется фирмой Резерв Майнинг Ко

для переработки природных магнетитовых концентратов. На рис. 4 приведена схема усовершенствованного варианта такой машины, в котором окатыши сушатся и охлаждаются продувкой воздуха снизу вверх. Сырые окатыши на эти машины подаются питателями. Толщина слоя на паллетах достигает 350 мм. На машине окатыши проходят последовательно зоны сушки I, предварительного на­грева //, зажигания, обжига III и охлаждения IV. Годовая производительность этих машин, имеющих ширину 1,8 м и 28 вакуум-камер, достигает 1 млн. т.

Для производства окатышей из флотационных гематитовых концентратов используют машину, схема которой приведена на рис. 5 с просасыванием воздуха снизу вверх. На загрузочном конце этой обжиговой машины поверх 100-лш слоя обожженных окатышей из бункера I укладывается антрацит. Покрытая антра­цитом постель зажигается в камере I.

На зажженную постель укладывается четыре слоя покрытых углем сырых окатышей. Каждый последующий слой сырых ока - ■

тышей укладывается через две камеры от предыдущего. Окатыши подвергаются воздействию потока горячего воздуха, отобранного вентилятором 2 из зоны охлаждения III, просасываемого снизу вверх. Это обеспечивает сгорание твердого топлива в зоне горе­ния II и способствует распространению зоны высоких темпера­тур вверх через слой обрабатываемых окатышей. Охлаждение осуществляется прососом воздуха снизу вверх в зоне III и сверху вниз в зоне IV, как показано на рис. 5. В некоторых европейских странах и фирмой Интернейшнл Никел Ко в Канаде для про­изводства окатышей из магнетитових концентратов используют

конвейерные машины, схема которых приведена на рис. 6. Сырые окатыши поверх постели, укладываемой устройством 1, подаются на эти машины роликовыми укладчиками 2. На машине окатыши сушатся в зоне / и обжигаются в зоне II просасыванием воздуха сверху вниз. После выдержки при заданной температуре в зоне III окатыши охлаждаются в зоне IV прососом воздуха вверх. Для осуществления такого процесса машины должны быть достаточно большой длины. Защита обжиговой машины от воздействия вы­сокой температуры достигается за счет укладки постели уклад­чиком 1.

Фирма Драво для производства окатышей из гематитового концентрата, содержащего 25—35% магнетита, использует ма­шину, схема которой показана на рис. 7. Этой машине необходим более длинный зажигательный горн, чем у машин для переработки магнетитовых концентратов. Для такого же производства окаты­шей некоторые фирмы рекомендуют обжиговую машину, схема которой приведена на рис. 8. На этой машине сушка окатышей

производится просасыванием горячего воздуха снизу вверх, а пред­варительный нагрев и обжиг — просасыванием сверху вниз, охлаждение —■ снизу вверх. Эти машины разделены на четыре основные зоны: сушки I, обжига //, рекуперации III и охлажде­ния IV. В зону сушки подается горячий воздух из зоны рекупе­рации, а оставляющие ее насыщенные парами газы выбрасываются в атмосферу. Первичный и вторичный горячий воздух для сжига-

ния топлива в зонах сушки, подогрева и обжига подается венти­лятором из зоны рекуперации. Зона рекуперации предназначена для прогрева слоя по глубине.

Современные конвейерные обжиговые машины имеют более высокую по сравнению с шахтными печами агрегатную произ­водительность и более приспособлены к производству окатышей, в том числе и офлюсованных из различных концентратов. В про­цессе обжига на конвейерной машине окатыши находятся в со­стоянии покоя, поэтому требования, предъявляемые к прочности сырых и подсушенных окатышей, могут быть снижены.

Современные обжиговые машины за рубежом проектирует фирма Лурги совместно с фирмой Драво (США и Канада). При­мерно 30% всех фабрик оснащены машинами этих фирм. Полезная площадь самой крупной машины, разработанной этими фирмами, составляет 270 м2, ширина 3,0 м, годовая производительность 2 млн. т. Такие машины установлены на предприятиях Игл

Маунтин (США) и Маркона (Сан-Николас, Перу). Разрабатывают также машины полезной площадью 340 и 400 м2.

Окатыши на новых фабриках окомкования обжигаются за счет тепла сгорания жидкого или газообразного топлива над слоем окатышей в горнах с выносными топками. Это обеспечивает равно­мерное поле температур, а обжиг происходит в атмосфере про­дуктов полного сгорания топлива, разбавленных вторичным воздухом. Во всех новых машинах окатыши сушатся в начале зоны продувкой горячего газа снизу вверх примерно на 15% площади машины, а затем сверху вниз примерно на 7% площади. Окатыши охлаждаются только продувкой снизу. Площадь зоны охлаждения составляет 30—35%. Часть зоны охлаждения (около 60—70% ее площади) сверху перекрывают колпаком, в котором создается небольшое избыточное давление воздуха, нагретого до 800° С. Этот воздух самотеком направляется в зону рекуперации, подогрева и обжига, где используется в качестве вторичного воздуха. Из остальной части зоны охлаждения нагретый до 400° С воздух отсасывается вентиляторами и направляется в качестве первичного в горелки зон подогрева и обжига. На эти машины окатыши укладываются, как правило, роликовыми укладчиками. При этом дополнительно происходит отсев мелочи. Равномерная загрузка роликового укладчика по ширине производится поворот­ным конвейером.

Существенным недостатком конвейерных обжиговых машин является необходимость применения жаропрочных сталей и вы­сокотемпературных вентиляторов, что повышает расходы на производство окатышей и усложняет обслуживание машиь. Поэтому продолжаются работы по созданию и промышленному использованию агрегатов, свободных от указанных недостатков. В 1960 г на руднике Гумбольдт введена в действие фабрика оком­кования годовой производительностью 0,8 млн. т, на которой для обжига окатышей впервые был применен комбинированный агрегат. В этом агрегате сушка и предварительный подогрев до 1100° С производится на облегченной металлической конвейерной решетке, а высокотемпературный обжиг до 1350° С осуществляется в футерованной огнеупорами трубчатой вращающейся печи. Благодаря тому что газы, оставляющие вращающуюся печь, просасываются последовательно через слой окатышей на колос­никовой решетке вначале в зоне подогрева, а затем в зоне сушки, удельный расход тепла в этом агрегате составляет 0,63— 0,92 Мдж/т окатышей (150—220 тыс. ккал! т). Число высоко­температурных дымососов для этого агрегата составляет один - два, в то время как для конвейерных обжиговых машин три - четыре. Тепло, выделяющееся при охлаждении обожженных окатышей, используется для подогрева воздуха до 1000° С, по­ступающего для сжигания топлива во вращающейся печи. В на­стоящее время проектируются комбинированные агрегаты про - 28

изводительностью до 2,0 млн. т в год. Фабрики, оснащенные агрегатами конвейрная машина — вращающаяся печь, проекти­руются с участием фирмы Аллис-Чалмерс (США). Размер ре­шетки самой крупной установки производительностью 2 млн. т в год составляет 4,6x39,3 м, а вращающейся печи 6,6X48 м. Известно, что на предприятии фирмы Мидленд-Росс разработана и опробована опытная комбинированная установка, состоящая из трех агрегатов. Сушка производится на конвейерной машине, нагрев в кольцевой печи с вращающимся керамическим подом и окончательный обжиг в шахтной печи. Производительность шахтной печи в такой установке значительно выше, чем при об­работке окатышей только в шахтной печи. По данным исследова­ний, расход тепла в такой установке составляет для обжига магне­титових окатышей 100—125 тыс. ккаліт, а гематитових 250 тыс. ккаліт. В Киватине (США) сооружают первую окомко - вательную фабрику, оснащенную двумя такими установками общей производительностью 24 млн. т в год.

Производство окатышей в значительной степени зависит от качества изготовления сырых окатышей — окомкования. Для обеспечения благоприятных условий окомкования на зару­бежных фабриках поддерживают постоянными влажность, хими­ческий и гранулометрический составы концентрата. На действу­ющих фабриках производят смешивание концентрата для усред­нения его состава. Концентрат обычно поступает измельченным до 75—90% крупностью 0,044 мм. Добавка бентонита составляет 0,5—1% от массы шихты. Изучают возможность замены бентонита известью и другими связующими более дешевыми, чем бентонит, и не содержащими кремнезема.

Для окомкования используют барабанные, чашевые и конус­ные окомкователи. Фирма Бетлхем стил Корп. применяет конус­ные окомкователи на фабриках рудников Лебанон и Грейс в Пен­сильвании и барабанные на фабрике Мармора в Канаде. Фирма Ризерв Майнинг Ко применяет барабанные окомкователи на фабрике в Сильвер-Бей. Фирма Кливленд Клиффе эксплуатирует чашевые окомкователи на фабрике Иглмиллз и барабанные на фабрике Гумбольдт. Фирма Лурги, как правило, проектирует чашевые окомкователи.

Барабанные окомкователи обычно имеют диаметр до 3,7 м и длину 9 м. Их комплектуют вибрационными грохотами для отсева мелочи. Концентрат в эти окомкователи подается из бун­керов тарельчатыми или ленточными дозаторами. Бентонит до­бавляется к концентрату на транспортере. Общий вид такого окомкователя приведен на рис. 1. На некоторых фабриках для смешивания концентрата с бентонитом устанавливают смесители. Барабанные окомкователи работают в замкнутом цикле с возвра­том мелочи в окомкователь. Специальное спиральное устройство в торце барабана обеспечивает равномерное распределение ока-

тышей по ширине грохота. На некоторых фабриках окатыши ]; покрывают слоем угля в специальных барабанах. Все барабанные окомкователи оснащают рейками с очистным Ножом, поддержи - ;; вающим равномерный слой гарниссажа. Привод барабанов — *

двигатели постоянного тока с регулируемым числом оборотов, і Чашевые окомкователи, используемые на зарубежных фабри­ках, имеют диаметр 5,4 м или более. Они работают в открытом цикле. В некоторых случаях чаши окомкователей имеют наружные

кромки, позволяющие осуществлять добавку угля и повторное окатывание перед выгрузкой окатышей из чаши. Имеются сведе­ния, что производительность и качество окатышей, полученных на этих окомкователях, ниже, чем на барабанных. Однако по некоторым сведениям производительность проектируемых фирмой Лурги чашевых окомкователей диаметром 6 м достигает 60 т/ч при удовлетворительном качестве окатышей.

Конусные окомкователи, работающие в открытом цикле, загружаются шихтой либо непосредственно транспортерами, либо через смесители. Схема установки конусных окомкователей при­ведена на рис. 9. Диаметр разгрузочного конца конуса этих окомкователей больше, чем диаметр конца подачи. Конус осна­щается стационарными и подвижными очистными ножами для обеспечивания необходимого слоя материала в них. Привод ко­нусов с регулируемым числом оборотов. Имеются устройства регулирования угла наклона конуса. Производительность ко­нусных окомкователей ниже, чем барабанных, используемых фирмой Бетлхен Стил Корп для переработки магнетитовых кон­центратов.