От содержания возврата в значительной степени зависят газопроницае­мость шихты, производительность агломерационных машин и качество аг­ломерата. Увеличенное количество возврата в шихте снижает ее теплопро­водность при неизменном расходе топлива. Уменьшается расход тепла на де­гидратацию и декарбонизацию, увеличивается газопроницаемость слоя, при­чем для каждого конкретного случая окончательный эффект определяется соотношением вышеуказанных факторов.

Режим возврата влияет на процесс агломерации неоднозначно. С одной стороны, возврат улучшает газопроницаемость шихты, разрыхляя ее и играя роль центров окомкования комков; с другой стороны, снижает производи­тельность аглоустановки, уменьшая выход годного агломерата. Любые меры, улучшающие газопроницаемость спекаемого слоя, одновременно снижают оптимальную долю возврата в шихте. Чем меньше скорость спекания зависит от содержания возврата в шихте, тем при меньшем содержании возврата до­стигается максимальная производительность.

Автором было исследовано влияние количества и крупности возврата, взятого со стороны, на показатели агломерационного процесса [148]. В таб­лице 5.2 приведены результаты спеканий агломерата с различным количе­ством возврата. Остальные компоненты шихты во всех спеканиях были в неизменном количестве и соотношениях.

Таблица 5.2

Зависимость показателей аглопроцесса от содержания возврата (10 - 0 мм) в шихте

Характерной особенностью окомкованной агломерационной шихты яв­ляется снижение влажности на 3 % (абс.) при увеличении доли возврата до 60%. Это повышает газопроницаемость и увеличивает вертикальную ско­рость спекания с 19,3 до 24,9 мм/мин (опыты 1, 5; табл. 5.2). Обычно увели­чение вертикальной скорости спекания приводит к снижению выхода годно­го агломерата. В данном случае этого не наблюдается, т. к. при количестве возврата 60 % требуется меньше тепла на диссоциацию карбонатов, разложе­ние гидратов, испарение влаги и т. д. В общем случае, увеличение доли воз­врата в шихте уменьшает тепловую потребность агломерируемого слоя.

Были проведены серии спеканий агломерата с дозированием в шихту возврата крупностью 5 - 0; 10 - 0 и 15 - 0 мм. Причем, базовое количество

шихты без возврата принималось 17 кг. Выполнена серия спеканий шихты в слое высотой 300 мм с содержанием возврата крупностью 5 - 0 мм равном 2,85 кг, крупностью 10 - 0 мм равном 6,45 кг, крупностью 15 - 0 мм равном 9,3 кг. Масса навески шихты для спекания составляла 18 кг. Результаты спе­каний представлены в таблице 5.3.

В рассматриваемой серии спеканий, опыт 1 является базовым. Здесь в шихте содержится 14 % возврата, а аглоспек содержал мелочи (фракция ме­нее 10 мм) - 44 % после испытаний в барабане. Следовательно, в таком скиповом агломерате содержание мелочи 10 - 0 мм достигало бы 50 %. Если выделять в скиповом агломерате мелочь 5 - 0 мм, то количество отсева со­ставляло 10 - 12 %, что примерно соответствует реальному содержанию в доменной шихте. При спекании в опыте 2 такой же шихты с возвратом круп­ностью 5 - 0 мм, масса шихты в слое 300 мм составляла 18 кг. Разность в 1 кг (табл. 5.3) опытов 1 и 2 говорит о различной газопроницаемости и, как след­ствие, более низкой вертикальной скорости спекания в опыте 2. Несмотря на практически равные потери при прокаливании и увеличившимся выходе год­ного агломерата (фракции 10 - 0) производительность 0,54 кг/мин в опыте 1 снизилась до 0,44 кг/мин в опыте 2.

Таблица 5.3

Зависимость показателей аглопроцесса от крупности и содержания воз­врата в шихте

В опыте 3 спекание агломерата из шихты с возвратом крупностью 10 -0 и количестве 27,4 % выход из спека годного агломерата значительно выше, чем в опыте 1. Это связано с увеличением высоты слоя с 300 до 320 мм и со снижением потерь при прокаливании с 26,8 до 23,8 % за счет увеличенного количества возврата в опыте 3.

Потери при прокаливании в опытах 3 и 5 (табл. 5.3) одинаковы, но при высоте слоя в опыте 5 равной 210 мм выход годного уменьшился на 28,8 % по сравнению с опытом 3, что сказалось отрицательно и на производительно­сти. В опыте 4 по сравнению с опытом 3 более низкие потери при прокалива­нии шихты, более высокое содержание и крупность возврата. Несмотря на высокую вертикальную скорость спекания - 20 мм/мин, здесь имеет место наиболее высокий выход годного - 64,7 %, и наиболее высокая производи­тельность - 0,63 кг/мин. Это свидетельствует о том, что возврат крупностью 15 - 0 мм, подаваемый в шихту, не теряет массы и прочности кусков и пере­ходит в годный агломерат крупностью + 10 мм.

При спекании агломерата в слоях 320 мм (опыт 4, табл. 5.3), наступает равновесие в режиме возврата, то есть в шихту подается 35,7 % возврата крупностью 15 - 0 мм, а выделяется 35,3 % возврата крупностью 10 - 0 мм. Следовательно, при выделении из спека возврата крупностью 15 - 0 мм его содержание в шихте будет более 35 %, а в доменный цех будет поступать стабилизированный по прочности и крупности агломерат.

Стабилизация агломерата используется в доменных цехах Японии, где эта технология реализуется путем механической обработки агломерата в до­менном цехе с последующим выделением мелочи перед загрузкой в домен­ную печь. Отсев агломерата направляется на повторную агломерацию.

Были проведены спекания агломерата в слое 400 и 440 мм при использо­вании возврата крупностью 10 - 0 и 15 - 0 мм опыты (6, 7; табл. 5.3). Спека­ние шихты с возвратом крупностью 15-0 мм в слое 440 мм опыт (7, табл. 5.3) незначительно увеличивает выход годного (по фракции 10 - 0 мм) агломерата по сравнению с опытом (6, табл. 5.3). Но здесь существенно по­высилась вертикальная скорость спекания. Объяснение этому несколько "не­обычному" явлению следует в изменившейся структуре агломерируемого слоя. Все рассмотренные в данной серии спекания проводились с сегрегаци­ей шихты перед спеканием при помощи лотка, установленного под углом наклона рабочей поверхности 45°. При укладке шихты с возвратом крупно­стью 15-0 мм увеличивается объем межкусковых промежутков между крупными гранулами, которые меньше заполняются мелкой частью шихты при сегрегации. Это способствовало увеличению газопроницаемости и, сле­довательно, увеличению скорости спекания. Рассмотренные опыты (табл. 5.2 - 5.3) выполнены при постоянном расходе твердого топлива в шихту. Избыт­ка топлива в слоях 320, 400, 440 мм не было по той причине, что возврат яв­ляется инертным материалом. Поэтому отрицательного влияния содержания топлива на скорость спекания не наблюдалось - избыточное тепло уходило на нагрев возврата в шихте.

Эффективность грохочения агломерата прямо связана с режимом работы как агломерационного, так и доменного цеха. Низкая эффективность грохо­чения приводит к тому, что в товарный агломерат поступает 12 - 15 % мело­чи. Стремление увеличить выход годного агломерата за счет увеличения в товарном агломерате содержания мелочи ведет к снижению производитель­ности доменных печей. Поэтому считаем целесообразным, экономически оправданной подачу в доменный цех агломерата повышенной крупности за счет увеличения размера нижнего предела фракций возврата.