Качество окомкования агломерационной шихты характеризуется целым рядом показателей. Основными из них принято считать крупность и влаж­ность. Для глубокого анализа факторов, влияющих на технико­экономические показатели агломерационного процесса, необходимо знать компонентный, химический, минералогический состав, а также влажность гранул различной крупности. Не менее важным показателем является меха­ническая прочность гранул. Однако под действием переувлажнения в агло­мерируемом слое она изменяется. Поэтому при подготовке шихты, видимо, следует ограничиться прочностью гранул, при которой действие переувлаж­нения в слое оказывает минимальное влияние на газодинамику неизотерми­ческого слоя. [5, 11, 146, 158, 161, 162, 164, 165]

Свойства окомкованной агломерационной шихты зависят от трех основ­ных факторов:

1. Исходного гранулометрического состава. Наличие центров окомкова - ния, комкуемой составляющей и их соотношение.

2. Поверхностных свойств шихтовых материалов (гидрофильность, гид - рофобность, шероховатость).

3. Условий окомкования.

Материальной базой образования новых гранул и повышения их круп­ности является наличие комкуемой составляющей и влаги. Для гранулообра­зования необходимо обеспечить процесс циклического пересыпания матери­алов и наличие динамических нагрузок, способствующих уплотнению эле­ментарных частиц в сфероподобные гранулы. Поэтому основным фактором, определяющим потенциальные возможности шихты комковаться, вероятно, следует считать количество комкуемой составляющей. При вовлечении в аг­лопроизводство все большего количества тонких концентратов процесс окомкования шихты приобретает характерные особенности. Эффективность работы цилиндрических барабанных окомкователей снижается. Дефицит твердых центров окомкования создает предпосылки образования гранул по­вышенной крупности, за счет использования в качестве "строительного" ма­териала промежуточной фракции и части центров локального переувлажне­ния.

В результате грануляции агломерационной смеси происходит не только образование и рост гранул, но и изменение их свойств. В отличие от спека­ния, окомкование не сопровождается потерей массы твердых частиц. Мате­риальный баланс процесса грануляции определяется равенством количества
сухих твердых компонентов аглосмеси по массе до окомкования количеству компонентов аглосмеси по массе после окомкования.

При составлении уравнения материального баланса окомкования шихты необходимо учитывать, что вода, применяемая при окомковании в качестве связки, в силу различий свойств материалов шихты, распределяется между гранулами различной крупности неравномерно.

В общем виде материальный баланс процесса грануляции для химиче­ских соединений (компонентов) шихты авторами [101] представлен уравне­нием:

где (х.), (х.)' - содержание химического соединения в і - тых фракциях шихты до и после окомкования, соответственно.

Для оценки перехода гранул в процессе окомкования из одного класса крупности в другой Романенко [107] были предложены коэффициенты гра­нуляции.

Точность расчета коэффициентов грануляции зависит в основном от точности определения количества комкуемой составляющей, накатанной на і - тые твердые центры окомкования. Автором в развитие методики Романен­ко предложено для повышения точности определения коэффициентов грану­ляции учитывать переход в результате окомкования і - тых твердых центров окомкования в класс крупности і +1 и центров окомкования і —1 в класс крупности і. Исследования окомкованой шихты путем "мокрого" рассева (размыва) после окомкования показали, что выражение для расчета абсолют­ного коэффициента грануляции примет вид:

pj n Pj+n

(кі )лБС = p j + у p j ■ pOM + S p j+n +у p j+n ■ Рком ■ і і—к і=1 і і+n

где P/ - содержание центров окомкования (% по массе) класса крупности і, обнаруженное после разрушения окомкованой шихты класса крупности

j;

Pjk - содержание центров окомкования (% по массе) класса крупности i _ k (к = 0,1, 2,...), обнаруженное после разрушения окомкованой ших­ты класса крупности j;

P+n - содержание центров окомкования (% по массе) класса крупности i, обнаруженное после разрушения окомкованой шихты класса крупно­сти j + n (n = 1, 2, 3, ...);

РКОМ - содержание комкуемой составляющей (% по массе), образован­ное после разрушения окомкованой шихты класса крупности j ;

РкОм - содержание комкуемой составляющей (% по массе), образован­ное после разрушения окомкованой шихты класса крупности (j + n).

Для описания процесса гранулообразования агломерационной смеси по аналогии с процессом растворения твердых добавок [103] воспользуемся уравнением массопереноса, представленного в виде:

где Р - коэффициент массопереноса, зависящий от свойств шихты, режима движения и режима увлажнения смеси, м/с;

F - площадь контакта жидкой и твердой фазы, м2;

л

V - объем материала, м ;

РкОМ - содержание комкуемой составляющей в шихте перед окомкова - нием, кг;

Рдам - оставшаяся часть комкуемой составляющей аглосмеси через время r, кг.

Масса одной гранулы шихты определяется выражением:

л

где у - кажущаяся плотность гранулы, кг/м ; х - диаметр гранулы, м.

Приращение массы гранулы равно

= у, Ж. х2 _ d(кі ')аБС dx 6 dx

Отсюда

(2.6)

 

Разделим обе части на dr

d (кі )аБС Ж ^2 dx

— у ■ ■ X

dr 2 dr

Подставим уравнение (2.8) в уравнение (2.3)

	РКОМ )	ж 2 dx У--- х —, 2 dr
(2.8)

 

Отсюда имеем

dx _ 2р ■ F' (рком _ ГКОМ ) dr ж-V-у-х1

С другой стороны, количество комкуемой составляющей, израсходован­ное на рост гранулы, равно произведению приращения массы гранулы на ко­личество гранул:

рн _ рк =ж-у-(х3 _х3)■ N

ГКОМ рКОМ = г у Vх хо) N ■

6

где х0 - начальный диаметр гранул, м; N - количество гранул.

к Q го4 S-ч

О

Рис. 2.2 - Модель роста гранул различной крупности С учетом уравнения (2.10), формула (2.9) примет вид

dx Р - F • N -(х3 - х0)

dx~ 3V • х 2 :

Разделяя переменные и интегрируя (2.11) получим

Разрешив (2.12) относительно х, имеем

Предложенную модель следует дополнить условием, что шихта пребы­вает в зоне увлажнения. Как только подача воды прекращается рост гранул

также прекращается, происходит их уплотнение, стабилизация и даже ча­стичное разрушение.