Грохот 25 (см. рис. 2) разделяет окатыши на два класса: то­варные окатыши (+8 мм) и просыпь (—8 мм). Частично в про­сыпь попадают товарные окатыши по обводным руковам обжи­говых машин (конвейер № 14). Конвейер № 15 предназначен для отбора пыли из газового коллектора машины.

Готовые товарные окатыши, температура которых не должна превышать 400° С, поступают на металлические пластинчатые конвейеры № 17, 20 или № 18, 21, по которым они транспорти­руются в цех сортировки. На этих конвейерах они дополнительно охлаждаются водой. Подачу воды регулируют вручную так, чтобы она полностью испарялась на транспортерах и не попадала в раз­грузочные бункеры после конвейеров № 22, 26. Готовые товарные окатыши могут по конвейерам № 20, 25, 27 направляться на склад окатышей 26 емкостью 170 000 т. Окатыши отгружаются со склада через грохот 25.

Опробование товарных окатышей производит ОТК комби­ната, отбирая пробы с конвейера при погрузке их в вагоны МПС. Пробы отбирают от каждого вагона, составляют среднюю пробу на каждые 300 т отгруженных окатышей, на которую выдают сертификат, указав в нем содержание Fe, FeO, S, CaO, Si02) расчетную основность, прочность на раздавливание, содержание класса — 5 мм и барабанную пробу. Г1о действующим в настоящее время для ССГОКа техническим условиям товарные окатыши должны отвечать следующим требованиям: содержание железа 61 + 0,07%, основность 1,15 ± 0,07; содержание серы не более 0,1%; содержание фракций 5—0 мм не более 7,0%; крупность 8—16 мм; прочность на раздавливание не менее 160 кг/окатыш.

Просыпь от машин с конвейера № 15 и подгрохотный продукт грохота 24 по конвейеру № 19 направляется на грохот 25 для мокрого грохочения. Верхний плюсовой материал по конвейерам № 33—35 направляется в бункеры 21 как постель для обжиговых машин. Избыточный материал постели может направляться на отгрузку по конвейерам № 24—26.

Постель опробывают на рудоиспытательной станции (РИС) фабрик отбором проб с конвейера № 35 через каждые 4 ч и выдают данные по рассеву постели на классы +6; —6; ■—3 мм.

Окатыши обжигают на обжиговых машинах 22 типа ОК-Ю8 длиной 54 м и шириной рабочей поверхности 2,00 м. Активная площадь этих машин составляет 108 м2, число паллет равно 136; скорость их движения может изменяться от 1 до 3 м/мин, толщина слоя окатышей на паллетах составляет примерно 300 мм. Дей­ствующие и сооружаемые в СССР обжиговые машины типа ОК-2-Ю8 (ОК-4-108) представляют собой конвейерную печь 16

(рис. 3), конвейєр которой образован из тележек (паллет) с колос­никами, на которые загружаются сырые окатыши для их сушки, обжига и охлаждения в процессе перемещения тележек. Конвейер проходит над 27-ю вакуум-камерами в зависимости от конструк­ции машины, через 18—22 (по движению конвейера) вакуум-ка­меры, сквозь слой окатышей дымососами сверху вниз просасы­ваются продукты сгорания природного газа. Через последние

5— 9 камер (камеры нагнетания) для охлаждения обожженных окатышей перед их поступлением на дробилку вдувается холодный воздух.

Условно по технологическому назначению активная площадь машины подразделяется на зону сушки (5—7 вакуум-камер), зону подогрева (2—3 вакуум-камеры), зону обжига (6 вакуум - камер), зону рекуперации (4—6 вакуум-камер) и зону охлажде­ния (5—9 камер нагнетания).

Природный газ для обжига окатышей сжигают в горелках, размещенных с обоих сторон обжиговой машины над паллетами. В зоне сушки 1 над 3-, 4- и 5-й вакуум-камерами установлены инжекционные горелки. В зоне нагрева II и обжига III над

6- 14-й вакуум-камерами установлены двухпроводные горелки.

2 В. Р, Ксендзовский 17

Продукты сгорания из надпаллетного пространства зон сушки подогрева и обжига через слой окатышей и вакуум-камеры эва­куируются двумя дымососами 7 и 8 в дымовую трубу. Продукты сгорания, отсасываемые через 6 вакуум-камер из зоны рекупера­ции двумя параллельно включенными вентиляторами (5 и 6), подаются в зону сушки.

Воздух, нагнетаемый в зону охлаждения вентилятором 4, проходя через слой окатышей, нагревается до 200—300° С и подается включенными параллельно вентиляторами 2 и 3 к го­релкам зоны подогрева и обжига для сжигания топлива.

Средняя затрата тепла в зоне сушки на испарение 1 кг влаги составляет около 2,8 Мдж/г (670 ккал/г) с учетом потерь тепла. Исходя из этого, необходимо предусматривать тепло в таком количестве, которое нужно подавать в зону сушки, чтобы обес­печить удаление влаги из слоя не менее чем на 95%. Теплоноси­телем в зоне сушки являются нагретые газы, поступающие из зоны рекуперации, а также продукты сжигания природного газа в самой зоне. Для достижения указанной эффективности сушки, т. е. для удаления 95% влаги при определенной нагрузке и влаж­ности сырых окатышей на машине, в зону необходимо подавать тепло в соответствующем количестве. При подсчете этого коли­чества тепла произведение

V0tr = const,

где V — количество теплоносителя на зону сушки, лг3/ч; tr — температура газа-теплоносителя, °С.

При постоянной. производительности машины и постоянной влажности и температуре теплоносителя эффективность сушки (количество удаленной влаги из слоя на протяжении всей зоны) пропорциональна количеству газа теплоносителя. При перемен­ной производительности машины и постоянной температуре теп­лоносителя эффективность сушки прямо пропорциональна удель­ному расходу теплоносителя. Работа при эффективности сушки менее 95% приводит к переувлажнению окатышей в нижних горизонтах слоя. Появление зоны переувлажнения вызывает разрушение окатышей с образованием мелочи над первой вакуум - камерой зоны подогрева. Равномерность сушки по ширине и длине машины зависит от ровности укладки слоя на паллеты, калибро - ванности и сегрегации окатышей. Тепловой режим зоны сушки регламентируется технологической картой.

Наличие влаги в слое, поступающем в зону подогрева, кроме разрушения окатышей с образованием мелочи, замедляет прогрев слоя и снижает производительность машины. При достаточно подсушенном слое окатышей, поступающих в зону, увеличение температуры газов над слоем первой вакуум-камеры зоны подо­грева до 1200° С не приводит к разрушению окатышей.

Эффективность сушки контролируют по темпетатуре отходя­щих газов в вакуум-камерах зон сушки и подогрева. Увеличение температуры слоя до определенных пределов пропорционально времени пребывания его в зоне, температуре газов над слоем и удельному их количеству.

В зоне подогрева в интервале 700—1000° С происходит окисле­ние магнетита в гематит. Степень окисления в зависимости от теплового режима достигает 60—80%. В результате окисления, сопровождающегося рекристаллизацией магнетитовых зерен в ге - матитовые, происходит упрочнение окатышей. На выходе из зоны подогрева прочность окатышей достигает 100—160 кг/ока - тьш.

При окислении магнетита происходит выделение тепла, приводящее к увеличению температуры слоя.

Воздух в зону подогрева подают в количестве, необходимом для обеспечения полного сгорания топлива и создания в продук­тах сгорания 8—11% избыточного кислорода, что составляет коэффициент избытка воздуха около 2,0.

При температурах до 700° С частично выгорает сера. В интер­вале 700—1100°С происходит образование сульфата кальция CaS04, что замедляет выгорание серы из окатышей при этих температурах. При высоких температурах (температурах спеков) прочность окатышей определяет степень их оплавленности, при этом увеличивается содержание закиси железа в результате диссоциации (разложения) гематита. Ведение технологического режима обжига окатышей с образованием спеков недопустимо. Поэтому поддержание заданной для данного материала темпе­ратуры является важной задачей. В зоне подогрева происходит интенсивное разложение известняка по реакции

СаСОз^ГСаО + С02.

Для равномерного распределения температур над слоем по длине и ширине зоны необходимо в горне поддерживать положи­тельное давление порядка (5-ь 15) н/ма [(0,5-ь-1,5) мм вод. cm.].

Зона обжига предназначена для нагрева окатышей до требуе­мой температуры (1300° С), при которой максимально выгорает сера и происходит дальнейшее окисление, сопровождающееся рекристаллизацией магнетитовых зерен в гематитовые. Незначи­тельное превышение температуры газа над слоем в этой зоне заметно влияет и на среднюю температуру всего слоя. Поэтому особенно важно выдерживать установленный температурный ре­жим в зоне обжига. Нарушение его в ту или иную сторону ухуд­шает качество окатышей.

При увеличении времени пребывания окатышей в зоне обжига температура в слое возрастает непрерывно до определенного зна­чения. Скорость подъема температуры в слое, т. е. скорость по - 2* 19

догрева слоя, увеличивается по мере увеличения скорости филь­трации теплоносителя в зоне ДО 1,2 МІСЄК. При более высокой ско­рости фильтрации подъем температуры в слое практически не зависит от времени выдержки. Таким образом, чем выше скорость фильтрации теплоносителя, тем быстрее наступает теплонасы - щение слоя, после которого не имеет смысла выдерживать слой при высоких температурах. Длина зоны высоких темпе­ратур в горне изменяется в зависимости от скорости движения машины.

Для успешного удаления серы из окатышей необходимо обес­печить пребывание их в зоне высоких температур не менее 5— 6 мин.

Для равномерного распределения температур, и по ширине, и по длине зоны давление в горне следует поддерживать в пре­делах (5-н15 нім2) [+(0,5-т-1,5) мм вод. cm.]. Такое давление в горне поддерживают в основном путем изменения количества теплоносителя и в редких случаях изменением положения напра­вляющего аппарата дымососа.

В зоне обжига происходят сложные физико-химические про­цессы, требующие затрат кислорода. Поэтому для реакций окис­ления подается избыток кислорода в теплоносителе, что осуще­ствляется поддержанием коэффициента избытка воздуха, пода­ваемого для сжигания топлива порядка 2,0. Удельный расход тепла на обжиг окатышей составляет 1,59—1,67 Мджіт (380— 400 тыс. ккаліт) окатышей. Исходя из этого при повышении про­изводительности машины одновременно необходимо увеличить общий расход тепла, например увеличением количества сжигае­мого газа, с таким расчетом, чтобы удельный расход тепла оста­вался в указанных пределах. При повышенном содержании серы в концентрате (выше 0,4%) удельный расход тепла необходимо увеличить.

Максимальная температура в нижнем горизонте слоя дости­гается в зоне рекуперации и она зависит от температуры слоя на выходе из зоны обжига. Температура в нижнем горизонте слоя на выходе в зону рекуперации должна быть равной 900—1000° С. В зоне рекуперации магнетит окончательно окисляется и сера выгорает в нижних горизонтах слоя. Повышение температуры сверх 1000° С происходит здесь путем передачи тепла от верхних слоев и выделения тепла при окислении магнетита. Утилизация тепла газов, покидающих зону рекуперации, происходит в зоне сушки. Температура отходящих газов отражает температуру на границе слой-постель. При толщине слоя донной постели 70 мм, нормальном состоянии продольного уплотнения машины и при одной и той же высоте слоя обжигаемых окатышей температура 1000° С на границе слой—постель соответствует температуре под паллетами 400—550° С, а температура 1250° С — темпера­туре 450—650° С.

После выдержки (температурной площадки) на границе слой - постель в зоне рекуперации начинается снижение температуры в слое и на входе в зону охлаждения она составляет 1000° С.

Температура окатышей, выдаваемых с обжиговой машины, зависит от причин, описанных ниже.

1. Удельного расхода воздуха в зоне охлаждения и его тем­пературы. Удельный расход воздуха, подаваемого вентилято­ром 4 (см. рис. 3), необходимый для охлаждения окатышей до температуры на выходе из зоны охлаждения ниже 400° С, составляет примерно 2700 м3/т обоженных окатышей.

2. Эффективности теплообмена между воздухом и окатышами в зоне охлаждения.

3. Температуры окатышей, поступающих в зону охла­ждения.

Удельный расход воздуха в зоне охлаждения зависит от сте­пени открытия дросселя на всасе вентилятора 4, от положения дросселей дутьевых камер, высоты и плотности слоя окатышей, а также чистоты колосникового поля.

Эффективность теплообмена между воздухом и окатышами в зоне охлаждения зависит в основном от равномерности высоты слоя окатышей на паллетах по длине и ширине зоны. Чем ровнее укладка, тем эффективность теплообмена, а следовательно, и охлаждение окатышей лучше. Неравномерность высоты слоя приводит к местным продувам и периодическому появлению крас­ных окатышей при разгрузке. При критической скорости филь­трации воздуха в зоне охлаждения, равной 1,4 м/сек, нарушается целостность слоя и происходит выброс из него окатышей. Таким образом на аэродинамическое сопротивление слоя при всех про­чих постоянных условиях влияют высота слоя, гранулометриче­ский состав и совершенство укладки сырых окатышей и постели, а также степень чистоты колосникового поля.

Опробование обожженных окатышей для определения содержа­ния серы и окиси железа, а также их прочности на раздавливание производит ОТ К комбината, отбирая пробы с грохота 199Гр через каждые 2 ч на каждой обжиговой машине. Из отобранных проб составляют среднесменную пробу на каждой обжиговой машине, анализируют ее на содержание Fe, FeO, S, CaO, SiOa и определяют расчетную основность.

Обожженные окатыши поступают через одновалковую дро­билку 23 (см. рис. 2) на самобалансный грохот 24 типа 199Гр производительностью 200 т/ч с площадью грохочения 2x5 = = 10 л*2 и живым сечением колосников, равным 9%. Размер щелей составляет 7—12 мм, амплитуда его колебаний 5,7 мм, частота вращения дебаланса (частота) 698 об/мин. Скорость движения окатышей по грохоту 12 см/сек. Приводом грохота является электродвигатель мощностью 28 кет. с числом оборотов 675 об/мин. ,

Окатыши образуются в результате сложного взаимодействия внутренних сил сцепления частичек и внешних сил, возникающих вследствие перекатывания материала в окомковательной уста - 12

1 '

Іі

 

новке. Внутренние молекулярные силы зависят от природы частиц, взаимной ориентировки их поверхностей и формы кон­такта. Эти силы эффективны только для частиц очень мелких размеров [2]. Увеличение сил сцепления достигается увлажне­нием материала. Железорудные концентраты гидрофильны. При увлажнении концентратов происходит адсорбция молекул воды поверхностью частиц и проникновение ее в пространство между частицами за счет капиллярных сил [7, 8]. Последние, по-види­мому, являются основными. Зависимость прочности окатышей от влажности имеет экстремальный характер. Абсолютное зна­чение влажности, соответствующее максимуму прочности ока­тышей, определяется составом комкуемого материала. Большое значение для сил сцепления имеют форма, прочность и состояние поверхности минеральных зерен, их химико-минералогический состав. Механизм образования окатышей состоит в том, что при многократных пересыпаниях и ударах зародышевые центры (комки с высокой влажностью) уплотняются в результате сбли­жения частиц^ избыточная влага выходит к поверхности комка, что создает условия для присоединения к его поверхности других частиц и увеличения его размеров. Рост окатыша прекращается при прекращении выделения влаги на его поверхность.

Технологию окомкования разрабатывали и исследовали в раз­личных институтах СССР. Так, в Московском институте стали и сплавов (МИСиС) изучено производство окатыванием цилиндри­ческих брикетов [3]. Здесь же разработан способ производства двухслойных окатышей [9]. В институте «Механобрчермет» исследовали различные факторы, влияющие на производство окатышей в барабанных и чашевых окомкователях. Химико - каталический метод окомкования исследован в Институте метал­лургии и горючих ископаемых АН СССР. Большой вклад в изу­чение технологии окомкования внесли институты «Механобр», «Уралмеханобр», Томский политехнический и др. В этих инсти­тутах и на предприятиях разработана технология и отечественное оборудование для производства окатышей. Поддерживать на заданном или оптимальном значении параметры технологиче­ского режима и работы оборудования должны системы автомати­зации.

Сырые офлюсованные окатыши для возможности их после­дующей обработки должны отвечать определенным технологи­ческим условиям. Их основность, определяемая соотношением

СаО -111-

содержания -gjo-. в настоящее время задана величиной 1,15 ±

± 0,07. Прочность сырых окатышей сейчас определяют по двум методам: раздавливанием, где их прочность должна составлять примерно 1,3 кг! окатыш и числом сбрасывания без разрушения, составляющем примерно 16, влажность — не выше 8,8%. Грану­лометрический состав окатышей в настоящее время варьируют для отыскания таких их размеров, которые наилучшим образом отвечали бы как условиям последующей их обработки в обжиговых машинах, так и использования в доменной печи. Распространен­ными для окатышей приняты размеры 12—16 мм. Для получения сырых окатышей заданного качества шихта дозируется, смеши­вается и в случае необходимости доувлажняется. Соотношение компонентов в шихте определяют из условий основности по фор­муле

СаО _ <?кака + <ги<а + <?баба Si°2 QkKsi + Qlt«si + Q6«Si ’

где QK, Q„, Q6 — расход концентрата, известняка и бентонита соответственно;

«к3, «иа, «ба — содержание СаО соответственно в концен­трате, известняке и бентоните; а®1, «и аб‘ — содержание Si02 соответственно в концен­трате, известняке и бентоните.

По этой формуле обычно рассчитывают необходимое количество известняка, так как основность окатышей задана по технологи­ческим требованиям, количество концентрата определяют по необходимой производительности окомкователя, а количество бентонита в зависимости от его качества устанавливают обычно в пределах 0,7—1,5% от массы шихты.

Концентрат и известняк по массе из бункеров 11 и 17 (см. рис. 2) дозируются весоизмерителями 13 типа ВЛ-1058 и ВЛ-1059, воздействием через систему регулирования на число оборотов тарельчатых питателей 12. Дозирование же бентонита — объем­ное. Его количество регулируют вручную, изменяя открытие шибера на ленточном питателе 14. Расход бентонита через такой питатель рассчитывают по формуле

Q6 = Fpv т/ч,

где F — площадь выходного отверстия, м2 р — насыпная масса бентонита, тім3-, v — скорость ленты, міч.

Перемешанные в двухвальном шнековом смесителе 16 шихто­вые материалы по конвейерам № 9 поступают в барабанные окомкователи 18 производительностью 40 т/ч готовых окатышей каждый. Длина барабана окомкователя 11000 мм, диаметр 2800 мм, угол наклона 3—6°, число оборотов барабана можно изменять в пределах 8—10 об/мин. Окомкователь приводится во вращение электродвигателем типа П-131-6К мощностью 100 кет, число оборотов его вала может изменяться от 500 до 750 об/мин. Скреб­ковое устройство выравнивания гарниссажа приводится в движе­ние электродвигателем мощностью 4,5 кет, числом оборотов

735 об/мин. Скребковое устройство осуществляет 23 двойных хода в минуту. Ход скребкового устройства составляет 200 мм.

Сырые окатыши поступают на грохот 19, рабочая площадь сита которого составляет 7,44 м2 (1,75x4,25 м). Размер ячейки такого сита 12X 12 мм, угол наклона грохота 15°; число оборотов вала 900 об/мин, амплитуда колебаний 3 мм. Подгрохотный про­дукт класса 0—12 мм поступает на вторую деку грохота, где вместо сетки установлен резиновый поддон, направляющий его на конвейер № 10 и как циркуляционную нагрузку возвращает в барабан-окомкователь. Надгрохотный продукт класса +12 мм по системе конвейеров № 11, 12, 13 поступает на роликовый укладчик сырых окатышей обжиговых машин. Всего в цехе оком - кования будет 36 технологических линий по три линии на каждую из 12 обжиговых машин фабрики. Пробы сырых окатышей для анализа отбирают с конвейера № 13 через каждые 2 ч. Анализи­руют химический состав, содержание влаги, определяют проч­ность окатышей на раздавливание и число сбрасываний с высоты 300 мм, которое выдерживают окатыши без разрушения, произ­водят рассев окатышей на классы —8, +8, +10; +12; +14; + 16; +18; +20 мм. По результатам анализа проб составляют среднесменный анализ для всех технологических потоков. Сырые окатыши подаются на роликовый укладчик 20. Роликовый укладчик 20 состоит из 42 роликов диаметром 102 мм и длиной 2160 мм, между которыми имеются зазоры, что позволяет допол­нительно отделять от сырых окатышей мелочь — 5 мм. Привод роликов укладчика осуществляется двумя электродвигателями постоянного тока мощностью 4,5 кет через редуктор. Пере­даточное число редуктора правого двигателя, приводящего во вращение четные ролики, составляет 42,5, а левого, вращающего нечетные ролики 31,5. После 33-го ролика, считая по ходу сырых окатышей, укладчик изогнут. Угол наклона хвостовой части укладчика может изменяться на 0—6°. Сырые окатыши с уклад­чика поступают на паллеты обжиговой машины, загруженные донной и бортовой постелью. Высота донной постели составляет примерно 50—70 мм, а бортовой равна высоте бортов паллет. Донная и бортовая постель состоит из обожженных окатышей класса +6 мм, поступающим по специальным рукавам из бунке­ров 21.