1. Анализ работы существующего окомковательного оборудования

Соотношение количества окатышей, производимых на различ­ных агрегатах из разного исходного сырья, приведено на рис. 74.

Обжиг окатышей в шахтной печи имеет преимущества перед другими способами: низкий расход тепла, благодаря рекуперации внутри печи (в 1,5 раза ниже, чем на конвейерной машине); вы­сокую интенсивность процесса окисления в плотном слое и мед-

Рис. 74. Производство окатышей за рубежом из различных концентра­тов на ленточных машинах (/), в шахтных печах (2) и на комбиниро­ванных установках «колосниковая решетка — трубчатая печь» (.5): а — гематит и его смесь с магнетитом; б — магнетит; в — лимонит, пирит и др.

ленное остывание в зоне охлаждения, которые обеспечивают по­лучение продукта высокого качества (содержание закиси железа составляет 1—4%, прочность на раздавливание выше 200— 500 кГ/окатыш, барабанная проба—7—12%, выход мелочи 5— 0 мм около 6%); возможность обжига крупных окатышей (25— 35 мм) с получением высокоокйсленного продукта для мартенов­ского производства; отсутствие необходимости применения доро­гих и дефицитных жаропрочных сталей и высокотемпературных дымососов.

Рис. 75. Схемы современных конструкций шахтных печей для обжига окатышей: а — шведская печь фирмы «ЛКАБ», Мальмбергет; б — американская печь фирмы - «Эри Майнинг Ко»; в ~ японская печь фирмы «Ниссо Стилл»; / — зона обжига; 2, 6 — зона охлаждения; 3 — переточные канаглы; 4 — факел; 5 — топливо; 7 — устья то­пок; 8— выпускные отверстия для пыли; 9 — направление движения окатышей; а — угол естественного откоса окатышей

Недостатками способа обжига окатышей в шахтной печи яв­ляются: возможность образования спеков и настылей в зоне об­жига с последующим расстройством всего процесса и схода ма­териалов, что особенно трудно предотвратить при обжиге офлю­сованных окатышей; неравномерное распределение газов по по­перечному сечению печи, что ограничивает агрегатную произво­дительность; повышенные требования к качеству сырых ока­тышей.

Шахтные печи обычно строят прямоугольного сечения шири­ной до 2 м, что облегчает равномерную загрузку по сечению и дает возможность повышать производительность агрегата при увеличении длины шахты, оставляя ширину постоянной.

В известных конструкциях прямоугольных печей различаются три типа (рис. 75): профиль печи одинакового сечения по высоте, причем продукты горения из топок вдуваются, в печь через на­клонные каналы, а часть охлаждающего воздуха используется для горения в топках; в печи ниже устьев топочных каналов име­ется расширение, которое внизу переходит к такому же сечению шахты, как и выше устьев, топки выносные и охлаждающий воз­дух не используется в них для горения топлива; расширение пе­чи ниже устьев сохраняется до комколомателей, а охлаждающий воздух используется для горения в топках.

Первая и третья конструкции шахтных печей позволяют лучше распределить газы по сечению печи, но пыль, выносимая охлаж­дающим воздухом, затрудняет эксплуатацию важно для выбора конст­рукции печи при обжиге офлюсованных окатышей, так как легкоплавкая шихта может ошлаковы - вать футеровку топок.

Фабрика «Хойт-Лейкс ЭриМайнинг Ко» (США) является крупнейшей фабрикой по производ­ству окатышей в шахт­ных печах. При исходном содержании железа в ру­де 31—32% получаемые концентраты содержат 64% железа. Фабрика рассчитана на производ­ство 10,5 млн. т/год гото­вых окатышей. Схема фабрики приведена на рис. 76.

Концентрат обогати­тельной фабрики перека­чивается насосами в кор­пус фабрики окомкова- ния, который состоит из двух одинаковых зданий, объединенных централь­ной частью, где располо­жены два приемных зумпфа концентрата ем­костью по 5,5 тыс. т (рис. 77). В каждом кры­ле корпуса окомкования установлено по 12 шахт­ных печей (2 ряда по 6 печей). Концентрат из зумпфов насосами пере­качивается в сгустители диаметром 22,5 м, распо­ложенные на верхних от­метках корпуса. После

сгущения пульпа поступает на дисковые фильтры. Обезвоженный концентрат с фильтров разгружается непосредственно в шихтовые бункера концентрата, рядом с которыми расположены бункера
топлива и упрочняющих добавок. После дозировки компонентов шихта поступает в барабан-окомкователь, разгрузочный конец ко­торого выполнен в виде грохота для удаления мелочи и неконди­ционных по крупности окатышей (менее 16 мм). Окатыши загру­жаются в печь системой специальных питателей, имеющих по­перечное и возвратно-поступательное движение вдоль длинной стороны шахтной печи. Обожженные окатыши после контрольного грохочения, в результате которого выделяется 10—15% мелочи

Рис. 77. Поперечный разрез корпусов окомкования и обжига: / — сгуститель; 2 — вакуум-фильтр; 3 — барабан-окомкователь; 4 — шахтная печь; 5— бун­кера шихты; 6 — монорельс; 7 — шахтная печь; 8 — воронка для возврата окатышей; 9— бункера концентрата; 10— два зумпфа для концентрата по 5500 т каждый

(возврата), поступают либо в бункер готового продукта, либо на запасной открытый склад, который необходим главным обра­зом в зимний период, когда навигация на озерах прекращается на 5 месяцев.

Шихта для окомкования состоит из концентратов крупностью 75% класса —0,04 мм, содержащего 64% железа, антрацита (7 кг/т), бентонита (6,5—7 кг/т) и соды (0,8 кг/і готовых окаты­шей). Топливом для обжига является нефть. Шахтная печь (рис. 78) имеет прямоугольное сечение 1,83x4,27 м и высоту 13,7 м. В печи находится одновременно 180 т окатышей. Произ­водительность одной шахтной печи составляет 1000—1200 т/сутки по готовым окатышам крупностью 12—35 мм. Удельный расход электроэнергии — 20 квт-ч/т. Простои вследствие ремонта обору­дования не превышают 10% календарного времени.

Наибольшую производительность до 1450 т/сутки имеют печи на фабрике «Грейс Майн» (США). Размеры печей 2x4,58Х X 13,7 м.

На фабриках фирмы «Бетлехем Стил» в Лебаноне и Марган - тоне работает семь печей, отличающихся от шахтных печей фир-

Производительность, т/сутки •..................................

Удельная производительность, т/м2-ч.......................

Удельный расход тепла, ккал/т. ................................

Часть воздуха, расходуемого в топках, % . . . .

Давление воздуха, мм вод. cm.....................................

Расход воздуха, нм3/т..................................................

Средняя температура отходящих газов, °С. . . .

Температура выгружаемых окатышей, °С..................

Максимальная скорость опускания окатышей,

мм/мин.......................................................................

Расход угля, кг/т..........................................................

Расход мазута, л/т.............................................................

1 — зона нагрева; 2 — зона охлаждения; 3 — ломатели для дробления спе-
ка; 4 — питатель; 5 — впуск воздуха; 6 — камера горения; 7 — горелка; 8 —
труба для розжига горелок; 9 — подвод охлаждающего воздуха; 10 — ока-
тыши

мы «Эри Майнинг» наличием специальной камеры для охлажде­ния окатышей (рис. 79). Продукты горения поступают в печь с температурой 1260° С из двух выносных камер. На уровне лома - телей в печь подводят воздух для предварительного охлаждения окатышей. Окончательное их охлаждение (до температуры 95° С) производится также воздухом в специальных камерах. Отходя­щий из камер воздух используется в рекуператорах для нагрева воздуха, поступающего на горение.

Обжиг офлюсованных окатышей в шахтной печи впервые ис­пытан в Советском Союзе (рис. 80) в 1965 г. на опытной фабри­ке Центрального ГОКа. Печь состоит из прямоугольной шахты се­чением 1,82x2,42 м с двумя боковыми топками, расположенными вдоль ее длинных сторон. Продукты сгорания природного газа

Рис. 79. Схема шахтной печи фирма «Бетлехем Стил»: /—печь; 2 — камера горения; 3—камера доохлаждения; 4—циклон- пылеуловитель; 5 — рекуператор; 6 — ломатели для дробления спека

вдуваются из топок в шахту через восемь (по четыре с каждой стороны) каналов сечением 100x355 мм. Устья топочных каналов расположены на 1,5 м ниже верха шахты. Полезная высота печи

10,5 м. Воздух для охлаждения окатышей подается турбовозду­ходувкой производительностью 6000 нмъ! ч при давлении до 6000 мм вод. ст. через специальные коробы со щелями. Над ко­робами установлены 5 комколомателей (2 в нижнем и 3 в верх­нем ряду). Для равномерного схода материалов по сечению пе­чи через 15 мин осуществляется реверс валков-комколомателей.

Шихта для получения сырых окатышей состояла из концент­рата (54—58%), известняка (10—12%), обожженного и сырого возврата (соответственно 5,5—6 и 28—35%) и бентонита (0,5— 1%). Шихта готовилась с твердым топливом (0,2—0,5% С) или без него. Окомкование шихты осуществлялось в барабанном окомкователе. Прочность сырых окатышей (8,5—9% влаги) на раздавливание 1,7—1,9 кГ/окатыш, на удар—(количество сбра­сываний с высоты 300 мм до разрушения) 9—И и 5—7 сбрасы­ваний для окатышей крупностью соответственно 12 и 25 мм. По­сле рассева на вибрационном грохоте содержание мелочи 5—0 мм в сырых окатышах составило 2,5%.

Оптимальный расход охлаждающего воздуха составляет 3900—4500 нм3/ч (390—450 м3/т). Увеличению производительно­сти выше проектной 10 т! ч препятствовали продувы (канальный ход) у топочных стен, которые наблюдались при общем расходе воздуха выше 8000—9000 нм3/ч (800—900 м3/т). Удельный расход

Рис. 80. Схема цепи аппаратов опытной окомковательной фабрики ЦГОКа при обжиге окатышей в шахтной печи: / — передвижной бункер; 2 — шихтовой бункер; 3 — шаровая мельница; 4 — смеситель ших­ты; 5 — тарельчатый питатель; 6, 7 — бункера топлива и шихты; 8, 20 — весоизмерители: 9 — барабан-окомкователь; 10 — барабанный грохот; // — барабан для накатывания топлива; 12 — конвейерные весы; 13 — виброгрохот сырых окатышей; 14 — бункер сырого возврата; 15 — нагнетатель; 16 — турбовоздуходувка; 17 — дымосос; 18 — разгрузочное устройство; 19 — виброгрохот

тепла при проектной производительности печи 10 т/ч 200— 210 тыс. ккал/т, в том числе 40—50 тыс. ккал вносилось твердым топливом. Обожженные окатыши с основностью 0,9—1 имели прочность 180—240 кГ/окатыш, содержали 7—9% мелочи

5—0 мм и стандартный барабанный показатель 6—8%. Содержа­ние закиси железа в окатышах равнялось 1,5—2%.

Начиная с 1961 г. относительная доля окатышей, обожженных в шахтных печах, уменьшается и увеличивается производство ока­тышей на конвейерных машинах и комбинированных установках решетка — трубчатая печь.

Обжиг окатышей на конвейерных колосниковых машинах осу­ществляется продуктами горения высококалорийных газов (при­родный газ, пропан) или жидкого топлива (мазут) при прососе вниз или твердым топливом, накатанным на поверхность окаты­шей. Схема газовоздушных потоков машины для газового обжи­га окатышей показана на рис. 81. Увеличение количества зон улучшает использование тепла, но при этом возникают эксплуа­тационные трудности: подача газов в каждую зону с определен­ной температурой требует увеличения количества вентиляторов, работающих при высоких температурах. Распределение общей длины в первоначальной конструкции обжиговой машины фирмы,«Лурги» по зонам: сушка 29,2%, нагрев и обжиг 45,8%, томле­ние 4,2%, охлаждение 20,8%. Новая схема обжига окатышей по

Рис. 81. Схема газовоздушных потоков конвейерной машины для обжига ока­тышей сжиганием топлива над слоем: / — зона сушки; //—то же, подогрева;- ///— то же, обжига; IV — то же, томления; V — то же, охлаждения; 1—24 — номера вакуумных и дутьевых камер машины

способу фирмы «Лурги» на конвейерной машине (рис. 82) харак­теризуется следующим распределением технологических зон: сушка продувом 13%, сушка прососом 5,5%, нагрев и обжиг 33,3%, рекуперация 7,5%, охлаждение I 29,6%, охлаждение II 11,1%. Зоны нагрева и обжига объединены общим горном с ус­тановленными в нем горелками для плавной регулировки темпе­ратуры над слоем по длине машины. Отходящие газы из зоны сушки прососом и зоны нагрева, а также из 2/з зоны обжига от­сасываются вентилятором Д1 и выбрасываются в атмосферу [39]. Отходящие газы из последней трети зоны обжига и зоны рекупе­рации отсасываются двумя последовательно соединенными вен­тиляторами Д2 и ДЗ и продуваются через слой сырых окатышей в первой зоне сушки. Избыток газов сбрасывается в коллектор вентилятора Д1. Окатыши охлаждаются продувом холодного воз­духа снизу вверх. Нагретый воздух из зоны охлаждения 1 пря­мым перетоком поступает в зоны рекуперации, обжига и нагрева. Воздух из зоны охлаждения //, имеющий более низкую темпера­туру, вентилятором подается на горелки зон обжига и нагрева и

Рис. 82. Схема конвейерной машины фирмы «Лурги»:

 

/ — зона сушки продувом; 2 — зона сушки прососом; 3 — зона подогрева и обжига; 4 — зона реку­перации; 5 — зона охлаждения I; 6 — зона охлаждения //; 7 — выброс в атмосферу; 8 — горелки;

9 — переток горячего воздуха из зоны охлаждения I в зоны подогрева, рбжига и рекуперации;

10 — горячий воздух из зоны охлаждения Н на горелки зон подогрева и обжига и в зону сушки прососом; 11 — отходящие газы в зону сушки дутьем снизу; 12 — холодный воздух на охлаждение окатышей; 13 — подсос холодного воздуха для регулирования температуры газа или воздуха перед вентилятором; 14 — пылевые мешки; 15 — камеры для подачи или отсасывания газов или воздуха; 16 — роликовый грохот для загрузки сырых окатышей; 17 — грохот готовых окатышей; 18 — конвей­еры; 19, 20, 21 — высокотемпературные вентиляторы (350—450° С); 22 — вентилятор для подачи хо­лодного воздуха на охлаждение окатышей

во вторую зону сушки. Для предохранения обжиговых тележек от перегрева применяются боковая и донная постели из обож­женных окатышей. Максимальная высота слоя окатышей на ма­шине 400 мм, в том числе высота постели 50—100 мм.

В Канаде на фабрике «Интернейшнл никель Ко» работают обжиговые машины конструкции фирмы «Лурги», имеющие ши­рину 2,5 м, длину 48 и 64 м, полезную площадь соответственно 120 и 160 м2. Высота слоя окатышей около 500 мм. В горне, пе­рекрывающем машину, сжигается мазут. Сырые окатыши получа­ют на чашевых окомкователях и загружают на обжиговую маши­ну конвейером с обратным ходом шириной 2,5 м, длиной 3,35 м. Конвейер имеет ленту с поперечными резиновыми накладками, регулируемые угол наклона и скорость движения. Машина для обжига имеет 24 камеры и 124 обжиговые тележки, изготовлен­ные из ковкого чугуна или стали. Колосники литые из стали, содержащей 25% Сг и 12% Ni. Для защиты колосников и бортов тележек применяется донная постель из окатышей фракции 25— о мм высотой 100 мм и бортовая постель из окатышей фракции 6—3 мМ. Производительность машины площадью 120 м2 при об­жиге окатышей размером 25—30 мм составляет 1500 т/сутки. Расход тепла при обжиге 450 тыс. ккал/т.

Промышленная машина такого же типа размером 2,5x50 м установлена на фабрике «Марко на Майнинг Ко» (Перу). Про­ектная производительность машины около 3000 т/сутки обожжен­ных окатышей размером 15—20 мм. Машина имеет 25 камер и 129 обжиговых тележек. Корпус тележки выполнен разъемным, состоящим из трех частей. Центральная часть литая из легиро­ванной стали. Колосники (375 штук на одну тележку) кованые, из легированной стали. Сварные камеры изготовлены из сталь­ных листов и футерованы изнутри огнеупорным покрытием тол­щиной 80—100 мм.

На машине увеличено количество горелок в горне и осуществ­лено регулирование потока отсасываемых продуктов горения и газов от охлаждения окатышей с помощью шиберов вакуум-ка­мер (см. рис. 82).

Зоны сушки, нагрева и обжига расположены над 15 камера­ми (75 м2) и отделены от зоны охлаждения разделительной стен­кой из чугунного литья. Зона охлаждения расположена над 10 камерами (50 м2) и в конце имеет также литую чугунную стенку.

На новой окомковательной фабрике фирмы «Ханна Майнинг» установлена обжиговая конвейерная машина размером 3,01 X Х68 м, имеющая 34 камеры и 112 литых обжиговых тележек. По всей длине машины установлен футерованный горн размером 68x3 м, разделенный на семь зон (табл. 34).

Современная конвейерная машина фирмы «Лурги» полезной площадью 278 м2 имеет производительность до 250 т окатышей в час. Расход тепла при обжиге окатышей сжиганием топлива

Зоны горна Зона Количест­во камер Рабочая темпера­тура, °С Сушки: 93 с верхней тягой.............................. 5 с нижней тягой................................. 2 370 Нагрева................................................... 2 980 Обжига: первая....................... ..................... 10 1315 вторая............................................. 3 1315 Охлаждения: 1200 с подачей воздуха снизу вверх. 9 с верхней тягой.............................. 3 540

над слоем по усовершенствованной теплотехнической схеме может быть снижен до 250—300 тыс. ккал/т.

Обжиг окатышей твердым топливом, накатанным на их по­верхность, происходит более интенсивно, чем при сжигании топ­лива над слоем. На фабрике «Ризерв Майнинг Ко» (США) впер­вые был освоен обжиг окатышей на конвейерной колосниковой машине твердым топливом. Химический состав руды, продуктов обогащения и окатышей фабрики приведен в табл. 35.

Таблица 35 Химический состав руды, концентрата и окатышей фабрики, % Материал Содержание, % VO о О) U, О О) U, о £ о С/5 Р Мп о” N <  СаО MgO S Руда. . . Концентрат Окатыши 34,8 65.6 63.6 16,2 21,9 2,0 26.4 63.5 45,5 Ч 7,6 0,034 0,087 0,022 0,47 0,67 0,53 0,70 0,54 0,40 1,8 0,54 0,59 2,51 0,64 0,20 0,1 0,003 0,004

Корпус окомкования фабрики состоит из 6 секций. Секции имеют по три технологических потока окомкования, в каждом из которых находятся бункер концентрата силосного типа емкостью 450 т, бункера для бентонита и угля и барабанный окомкователь размером 2,7x9 м. Барабанные окомкователи имеют железобе­тонную футеровку. После окомкователей установлены вибрацион­ные грохоты, выделяющие окатыши крупностью +10 мм. Фрак­ция менее 10 мм возвращается в окомкователь. Окатыши фрак­ции 10—20 мм направляются в барабаны размером 2,4 X3,6 м,

где на поверхность их по первоначальной схеме накатывался ан­трацит крупностью 0,5—0 мм. Расход антрацита 3—3,5 кг/т ока­тышей.

Обжиг окатышей осуществляется на конвейерной колоснико­вой машине размером 1,83x51,24 м производительностью

Рис. 83. Схема газовоздушных потоков конвейерной машины для обжига окатышей твердым топливом: а. б, в — соответственно горны для сушки и подогрева окатышей и зажигания топлива; I и // — зоны сушки под давлением; /// — зона подогрева и зажигания; IV — зона об­жига и рекуперации; V, VI — зоны охлаждения; 1—28 — вакуум-камеры

2440 т/сутки. Машина имеет 28 вакуум-камер и состоит из трех основных зон: сушки, обжига и охлаждения (рис. 83). Окатыши загружаются на машину электровибрационным питателем. Высо­та слоя окатышей 300—350 мм.

Первые семь вакуум-камер машины, работающие с верхней тягой, используются для предварительной сушки окатышей газом с температурой 430—480° С, подаваемым вентилятором

(1480 м3/мин) из зон обжига и охлаждения. В зоне сушки содер­жание влаги в окатышах снижается с 10 до 2%. При запуске ма­шины для подогрева газов, поступающих на сушку, имеются вспомогательные горелки. Эта зона сверху перекрыта кожухом, из-под которого отходящие газы отсасываются дымососом произ­водительностью 2670 м3/мин. Следующие семь вакуум-камер, рабо­тающие с нижней тягой, перекрыты горном с секциями сушки, подогрева и зажигания. В результате сжигания жидкого топлива температура в секции сушки поддерживается 800°С, в секции по­

догрева 1100°С и в секции зажигания 1300° С. К концу зоны за­жигания верхний слой окатышей на глубину 75—100 мм нагрет до высокой температуры, что обеспечивает развитие процесса го­рения твердого топлива в нижней части слоя. Горн обслуживается вентилятором производительностью 2200 м3/мин. Под горном ав­томатически поддерживается небольшое положительное давле­ние.

В зоне сушки при продуве газов вверх происходит снижение влажности с 10 до 5%. Остальная влага полностью удаляется при прососе газов.

Последние 14 вакуум-камер машины работают с прососом вниз и обслуживаются 3 вентиляторами производительностью со­ответственно: 2100 м3/мин в зоне обжига (9 камер), 850 мг/мин в первой ступени охлаждения (3 камеры) и 990 м3/мин во второй ступени охлаждения (3 камеры). В камерах зоны обжига и пер­вой ступени охлаждения температура газов достигает 750° С. В результате подсоса холодного воздуха через специальные клапаны температура отходящих газов перед вентилято­рами снижается до 430—480° С. Во второй ступени охлаждения обожженные окатыши охлаждаются дополнительным орошением водой. Отсасываемый влажный воздух с температурой 400° С выбрасывается в атмосферу.

Время пребывания окатышей и скорость газов по зонам конвей­ерной колосниковой машины приведены в табл. 36.

Таблица 36. Режим работы конвейерной колосниковой машины Зона Время пре­бывания, мин Скорость газов, нм2/м2-сек Сушки: дутьем снизу............................. 7,8 1,03 прососом сверху вниз.... 2,2 1,82 Подогрева......................................... 2,2 1,82 Зажигания топлива............................ 2,2 1,82 Обжига............................................... 10,0 1,16 Охлаждения: I стадия...................................... 3,35 1,40 II стадия..................................... 3,35 1,63

Обожженные окатыши с температурой 320—370° С разгружа­ются с машины на стационарный грохот со щелью размером 100 мм. Верхний продукт грохота дробят в одновалковой дро­билке, а нижний подвергают мокрому грохочению на однодечном вибрационном грохоте, состоящем из двух секций с отверстиями размером 5 и 38 мм. Фракция 5—0 мм делится на мокром клас­сификаторе на два класса. Класс 5—0,6 мм направляется в го­товый продукт, а класс 0,6—0 мм — в возврат. Спеки окатышей крупнее 38 мм дополнительно охлаждают водой в барабанном охладителе и присоединяют к готовому продукту, который имеет крупность 100—0,6 мм. Количество возврата составляет 2—3%.

Расход тепла на обжиг с применением твердого топлива на конвейерной машине составляет 175 тыс. ккал/т окатышей, в том числе 152 тыс. ккал/т вносит жидкое топливо и 23 тыс. ккал/т твердое (антрацит). Около 75 тыс. ккал/т выделяется вследствие окисления магнетита в гематит.

Значительные трудности при эксплуатации машин встретились в связи с малым сроком службы обычных колосников (іне более 1 месяца), омываемых газами с температурой до 1320°С. При­менение постели из обожженных окатышей не дало существенно­го эффекта. Опытным путем был подобран состав жаропрочного литья для колосников, содержащего 28% Сг и 3% Ni, что уве­личило их срок службы до 6 месяцев.

Для улучшения качества окатышей на фабрике отказались от применения твердого топлива, увеличили на 2,75 м длину машин и перешли на охлаждение окатышей во второй ступени продувом воздуха снизу вверх. Использование всего воздуха из зоны ох­лаждения в зонах сушки и обжига дало возможность сократить расход тепла на 25 тыс. ккал/т окатышей.

Фабрика окомкования фирмы «Кливленд Клиффе Айрон» яв­ляется примером обжига окатышей твердым топливом при подаче воздуха снизу и отсосе отходящих газов сверху слоя (рис. 84). На этой фабрике чашевые окомкователи диаметром 5,5 м рас­положены в непосредственной близости от обжиговой машины. В окомкователях на кольцевых желобах на поверхность окаты­шей накатывается 4—5% антрацита [98]. Обжиг окатышей про­изводится на конвейерной машине размером 1,83X67 м. Маши­на разделена по длине на три зоны: зажигания, обжига и охлаж­дения. Зона зажигания имеет 5 камер, перекрытых горном, обо­рудованным 6 горелками, в которых сжигается газ пропан. Раз­режение под палетами в зоне зажигания составляет 130 мм вод. ст. Перед зажигательным горном на колосники машин уклады­вается слой постели толщиной 100 мм из возврата, представляю­щего собой мелкие обожженные окатыши (5—11 мм), и поверх него — слой антрацита крупностью 5—10 мм высотой 25 мм. За горном на раскаленную поверхность антрацита загружают с пер­вого окомкователя при помощи вибрационного питателя первый слой сырых окатышей влажностью 9—9,5% высотой 200 мм. Все­го по длине машины последовательно установлено четыре чаше - вых окомкователя.

При подаче воздуха снизу вверх в том же направлении пере­мещается зона обжига в слое окатышей. По достижении ею^ верх­ней части первого слоя окатышей на них загружают второй слой сырых окатышей со второго окомкователя. Затем таким же способом загружают окатыши с третьего и четвертого 150

Рис. 84. Схема цепи аппаратов фабрики «Клив­ленд Клиффе» Анрон:

/ — ленточный весодозатор; 2 — ленточный конвейер; 3— конвейерные весы; 4 — челноковый конвейер; 5 — бетон­ный бункер; 6 — тарельчатый питатель с конвейером; 7 — шибер; 8 — репульпация; 9 — шаровая мельница; 10 — сгуститель Дорра; // — семидисковый фильтр (два); 12 — смеситель; 13 — бункер емкостью 100 т (четыре); 14 —'ча - шевые окомкователи; 15—вибрационный питатель; 16 — обжиговая машина; 17 — колосниковый грохот; 18 — двух - дечный колосниковый грохот; 19 — бункер для обожжен­ных окатышей; 20 — бункер для постели; 21 — пневмона­сос; 22—мельница; 23— бункер для угля; 24— ковшовый элеватор; 25 — бункер для известняка

окомкователей. Общая высота слоя окатышей 900 мм. Время пребывания первого слоя на обжиговых тележках машины составляет около 70 мин. По окончании процес­са обжига окатыши на последних секциях колосниковой решетки охлаждаются воздухом, подаваемым сверху вниз. Нагретый воз­дух из зоны охлаждения попадает в зону обжига. Разгружаемые с машины окатыши подвергают грохочению на двухдечном гро­хоте с отверстиями размером 11 и 5 мм. Окатыши крупностью более 11 мм подаются в погрузочные бункера или на склад. Ока­тыши размером И—5 мм используются в качестве постели, ме­лочь 5—0 мм измельчается и поступает снова в шихту. Количест­во возврата составляет около 10%.

Офлюсованные окатыши с применением для обжига твердого топлива впервые в промышленных условиях были получены на опытно-промышленной установке Южного горно-обогатительного комбината.

Первоначальными проектами первых в Советском Союзе оком - ковательных фабрик для производства офлюсованных железоруд­ных окатышей предполагалось использование комбинированного топлива — твердого и газообразного (жидкого).

Окомковательная фабрика Соколовско-Сарбайского горнообо­гатительного комбината с годовой производительностью 8,4 млн. т офлюсованных окатышей запроектирована в составе 12 секций (рис. 85). В каждой секции имеется обжиговая маши­на ОК-2-108 с комплектующим ее оборудованием и три техноло­гические ветви получения сырых окатышей с нанесением на их по­верхность твердого топлива. Технологическая ветвь получения сы­рых окатышей состоит из бункеров концентрата, известняка и бентонита, оборудованных тарельчатыми питателями диаметром 2 ж и весоизмерителями ленточного типа, двухвального шнеково­го смесителя размером 0,6X4,8 м, барабана-окомкователя разме­ром 2,8X11 м, вибрационного грохота для рассева сырых окаты­шей, барабана размером 2,8x4 м для накатывания топлива и системы конвейеров. Окатыши загружаются на машину качаю­щимся питателем и роликовым грохотом-укладчиком.

Обжиг сырых окатышей производится на конвейерной маши­не ОК-2-108. Вся площадь машины разделена на пять зон. Из общей рабочей площади машины 108 м2 под зону сушки занято 28 м2. Сушка окатышей производится прососом газов сверху вниз при температуре 300—350° С и скорости теплоносителя 1 — 1,1 м/сек, при разрежении в вакуум-камерах 400 мм вод. ст. Зо­на подогрева занимает 12 м2. Окатыши в этой зоне подогрева­ются до температуры 900—1000° С при скорости теплоносителя 0,6—0,8 м/сек и разрежении под колосниками машины 470 мм вод. ст. Зона обжига занимает площадь 24 м2. Темпера­тура газа в этой зоне равна 1300—1350° С, скорость газообразно­го теплоносителя — 0,5—0,6 м/сек, разрежение — 450 мм вод. ст. Зона рекуперации занимает такую же площадь как и до зоны об-

Рис. 85. Схема цепи аппаратов, окомковательной фабрики ССГОКа:

/ — дробилка молотковая 1300x1600; 2 — бункер антрацита; З — бункер бентонита; 4 — бункер известняка; 5 — шаровая барабанная мельница ШБМ/600; 6 — циклоны, диаметр 1600 мм и батарейные циклоны: 7 — питатель тарельчатый; 8 — весоизмеритель ленточный; 9 — смеситель шнековый двухвальный; /0—окомкователь барабанный диаметр 2,8X11 м; 11— грохот 1750X4250; 12 — барабан для накатывания топлива 2,2x4 л#; 13— бункер донной и бортовой постели; 14 — дымовая труба; 15— дымососы Д20Х2 и Д21.5Х2; 16 и 17 — вентиляторы типа В 370—12—2; 18 — вентилятор мельничный ВМ—160/850; 19 — дробилка одновалковая ДО— 1200X21Х50; 20 — грохот самобалансный 2000 x 5000; 21 — грохот

инерционный 2000 X3500; 22 — воздушно-проходной пылевой сепаратор; 23 — склад окатышей; 24— грохот инерционный 2000x3500; 25 — венти­лятор; 26 — маятниковый питатель; 27 — роликовый грохот-укладчик; / — зона сушки; // — зона подогрева; /// — зона обжига І; IV — зона

обжига II; V — зона охлаждения

жига. В этой зоне температура в слое окатышей достигает 1300— 1350° С при скорости просасываемых газов 0,5—0,6 м/сек и раз­режении в вакуум-камерах 450 мм вод. ст. Зона охлаждения за­нимает площадь 20 м2. Охлаждение окатышей производится ат­мосферным воздухом, продуваемым через слой окатышей снизу вверх со скоростью 1—2 м/сек, под напором 900 мм вод. ст.

Обожженные окатыши проходят через одновалковую зубча­тую дробилку для разрушения спеков, затем подаются на само - балансный грохот для разделения на два класса: +12 мм и 12— 0 мм. Окатыши +12 мм направляются в вагоны или <на склад. Класс 12—0 мм разделяется на постель (6—12 мм) и возврат (6—0 мм), отправляемый на аглофабрики. Окатыши удовлетво­рительного качества получаются из концентрата, содержащего более 92% фракции —0,074 мм и менее 9,5% влаги. Попытка в период пуска и опытной эксплуатации первой очереди фабрики дренировать на складе влагу из концентрата, содержащего около 80% фракции мельче 0,074 мм и И—11,5% воды, не дала поло­жительных результатов.

Окомкование смеси концентратов влажного (10—11,5% воды) и подсушенного (3—4% воды), а также окомкование одного подсушенного (6—7% воды) и усредненного в штабелях на за­крытом складе концентрата показало, что свойства окатышей в обоих случаях практически одинаковы. В то, же время условия и качество дозировки одного влажного концентрата значительно хуже, чем подсушенного. Для улучшения условий дозировки влажного концентрата на каждый бункер установили по три виб­ратора, работающих автоматически по заданной программе, а те­лескопы дисковых питателей диаметром 1,2 ж с радиальной раз­грузкой заменили телескопами диаметром 1,8 м с осевой раз­грузкой материала. Дозировка тонкомолотого сухого известня­ка наиболее эффективно осуществляется вибрационными питате­лями. Для увеличения производительности шнековых двухваль - ных смесителей шихты до 45 т/ч, повышения надежности их ра­боты, снижения мощности двигателей привода и увеличения сро­ка службы лопаток на режущей кромке последних закрепили по два резца из твердого сплава сечением 10X10 мм и высотой 30 мм.

Для улучшения качества гарнисажа в барабанных окомкова - телях продольные уголки размером 60x60 мм были срезаны за­подлицо со стенкой барабанов и торкретирована их рабочая по­верхность бетоном. Это позволило уменьшить радиальное биение внутренней поверхности барабанов с 50 до 6—20 мм, приблизить очистные устройства к стенкам и предотвратить местные обрывы гарнисажа с образованием в нем выемок. Для устранения поло­мок и уменьшения амплитуды вибраций очистных устойств (дви­жущихся возвратно-поступательно) штангу усилили продольной фермой, а на очистные пластины шириной 130 мм установили по два резца прямоугольного (10X17 мм) или шестигранного сече­ния (передний угол 90°, задний угол 30°). Испытание вращающе­гося очистного устройства в виде трубы с расположенными по винтовой линии резцами дало положительные результаты. Гарни - саж получается плотным с поперечными канавками глубиной 10— 15 мм на рабочей поверхности. Для лучшего распределения ма­териала по ширине вибрационных грохотов типа ГИ2СА, повыше­ния их производительности и эффективности грохочения разгру­зочные насадки барабанов-окомкователей удлинили, прорезали в них спиральные щели шириной 110 мм с углом наклона спирали 14°30', а также увеличили амплитуду колебаний рам грохотов с 3 до 4 мм (увеличили вес дебалансов до 10 кг) и угол их накло­на (с 15° до 17°30'). Сетку грохотов начали крепить к раме по­перечной растяжкой с продольным креплением прутьями, так как метод бокового крепления сетки клиньями ненадежен и не обес­печивает ее достаточного натяжения.

На конвейерах циркулирующей нагрузки окомкователей же­лоба, в которых происходило налипание шихты, были заменены ленточными конвейерами, что стабилизировало процесс окомко - вания. Угол наклона барабанов-окомкователей увеличили до 7°.

Улучшение конструкции оборудования, а также качества ших­ты (снижение влажности концентрата до 9,5%), увеличение со­держания в концентрате фракции —0,074 мм до 92—95% и при­менение бентонита способствовали получению сырых окатышей с прочностью на раздавливание до 1,5 кГ/окатыш и достижению производительности окомкователей до 40 т/ч.

В период освоения процесса обжига окатышей площадь зоны охлаждения была увеличена до 25,9% при соответствующем уменьшении зоны рекуперации, а затем на отдельных машинах зона охлаждения была еще увеличена до 33,3% с уменьшением площади зон рекуперации до 14,8% и сушки до 18,6%. От при­менения твердого топлива отказались и демонтировали барабаны для его накатывания на поверхность окатышей. В качестве топ­лива вначале применяли мазут марок М40, М60, М80 и М100 с содержанием серы до 3,5%, но потом перешли на обжиг окаты­шей природным газом Бухарского месторождения.

На фабрике испытаны два типа укладчиков сырых окатышей на обжиговую машину: роликовый и качающийся ленточный с гидроприводом (12 качаний/мин) или с механическим приводом (25 качаний/мин). Роликовый укладчик имеет 36—42 ролика диа­метром 102 мм длиной 1950 мм, изготовленных из нержавеющей стали и вращающихся со скоростью 30—70 об/мин. Длина уклад­чика 3500 мм, угол наклона 6й, производительность до 130 т/ч. В настоящее время на всех обжиговых машинах установлены ро­ликовые укладчики, наиболее отвечающие технологическим тре­бованиям загрузки окатышей. Более равномерная загрузка ма­шины по ширине и длине осуществляется роликовым укладчиком в комбинации с качающимся.

Загрузка донной постели вибрационным питателем осуществ­лялась неравномерно по ширине и длине машины. Поэтому его заменили другим, работающим так же, как и питатель бортовой постели по принципу ленточного дозатора, в котором дозирующим органом служат обжиговые тележки машины. Для равномерного распределения донной постели по ширине машины применяется разравнивающий нож.

В процессе наладки горных обжиговых машин были рекон­струированы. Динасовую кладку заменили шамотной, закрепив ее на кожухе, толщину футеровки горна увеличили с 430 до 480 мм за счет сужения его рабочего пространства, форсунки в зоне рекуперации демонтировали, а в зоне обжига уменьшили их количество с 20 до 12. Для сушки футеровки горна в зоне ох­лаждения установили дополнительно две форсунки и осуществили безвентиляторный переток горячего воздуха из зоны охлаждения в зону рекуперации. На всех обжиговых тележках колосники прямоугольной формы заменили клиновидными толщиной 30 мм с щелью между ними 6 мм, которые меньше забиваются мело­чью. На обжиговых тележках установили наклонные борта, а на вакуум-камерах тепловые компенсаторы. При переходе на ис­пользование природного газа мазутные форсунки заменили тур­булентными горелками, при этом в зоне подогрева установили 6 горелок производительностью по 130 м3/ч, а в зоне обжига 12 горелок производительностью по 300 м3/ч. Зону сушки обору-

Таблица37 Основные показатели работы фабрики окомкования ССГОК Показатели 1966 г. 1967 г. 1968 г. Удельная производительность обжиговых 0,72 0,75 машин, т/м2-ч........................................... 0,51 Выход возврата от окатышей, % . . . . 5,0 3,0 2,8 Расход топлива: мазута, кг/т........................................... 46,6 45,0 — природного газа, лі3/т........................... 8,7 — 38,0 Влажность сырых окатышей, % .... 8,8 8,8 Прочность сырых окатышей на раздавли­ 1,42 1,32 1,36 вание, кГ/окатыш.................................... Содержание фракции в сырых окатышах: 0,9 0,7 —5 мм................................................... 1,0 +20 мм................................................... 5,3 4,5 4,2 Содержание в товарных окатышах, % 62,56 62,7 Fe.......................................................... 60,95 FeO......................................................... 3,51 3,8 3,9 s.................. ..................................... 0,15 0,09 0,057 Основность................................................... 1,14 1,15 1,14 Содержание мелочи 5—0 мм в товарных 7,7 5,68 5,4 окатышах, %.............................................. Барабанная проба товарных окатышей, % 7,37 4,48 3,2 Прочность товарных окатышей на раздав- 191 217 235 ливание, кГ/окатыш...............................

довали 22 инжекционными горелками производительностью по 25 м3/ч. На природном газе производительность обжиговых ма­шин стала на 3—4% выше, чем на мазуте и удельный расход топлива снизился на 8—10%. Удельный расход тепла составил около 300 тыс. ккал/т обожженных окатышей.

Показатели работы фабрики и качество товарной продукции за 1966—1968 гг. приведены в табл. 37.

Окомковательная фабрика Центрального горно-обогатитель­ного комбината рассчитана на производство 6,8 млн. т офлюсо­ванных окатышей в год. В корпусе приготовления шихты распо­лагается оборудование для измельчения компонентов шихты, от­деление смешивания и бункера готовой шихты с дозирующими устройствами. Учитывая относительно высокую влажность кон­центрата (10—11%), поступающего на окомкование, которая при переводе обогатительной фабрики на выпуск высокосортного кон­центрата с содержанием железа 65—66% может быть еще более высокой, измельчение известняка и бентонита производится сухим способом. Предусматривается также введение в шихту сухого возврата обожженных окатышей.

Компоновка оборудования корпуса окомкования с чашевыми окомкователями диаметром 5,5 м показана на рис. 86. В корпусе обжига промышленной окомковательной фабрики установлено 8 обжиговых машин типа ОК-5-108 (табл. 38), газоочистаые со­оружения, тяго-дутьевое и другое оборудование. Корпус павиль­онного типа состоит из трех тридцатиметровых пролетов, из кото­рых два закрытые и один (разгрузочная часть обжиговых ма­шин) открытый. Обжиговые машины устанавливаются на само­стоятельных опорах. Для обслуживания машин предусматрива­ются металлические площадки. Расстояние между осями обжиго­вых машин принято равным 24 м.

Таблица 38

Характеристика конвейерной машины типа ОК-5-108 конструкции УЗТМ

	Зона
Показатели		подо­	обжига	реку­	охлаж­
	сушки	грева	I	II	пера­ ции	дения
Производительность, т/ч............................			90	ПО
Длина, м........................................................			54
Ширина, м.....................................................			2
Площадь, м2..................................................	28,95	11,185	7,07	15,07	23,07	19,185
Температура, °С............................................	350	1000	1350	1200	1200	—
Скорость тележек, м/мин.............................			0,5—	3
Максимальная высота слоя, мм..................			250
Количество горелок.....................................	25	6	4	8	12	2
Производительность 1 горелки по при­
родному газу, м3/ч....................................	25	130	300	130	130	130
Мощность привода, кет..............................			20
Вес машины, т.............................................			1246

© © jonnn

Перед загрузкой на тележки обжиговых машин сырые ока­тыши подвергаются контрольному грохочению на роликовом ук­ладчике с отсевом мелочи фракции 5—0 мм. Обжиг окатышей осуществляется природным газом, сжигаемым над слоем.

В зоне сушки установлены вспомогательные горелки для под­держания заданной температуры независимо от температуры ре­циркулирующих газов, направляемых на сушку из высокотемпе­ратурных зон машин.

Учитывая недостаточное охлаждение окатышей непосредствен­но на обжиговых машинах, разгрузку обжцговых машин произ­водят в металлические железнодорожные вагоны. Готовые ока­тыши могут отправляться непосредственно на металлургические заводы или выгружаться на открытый склад для естественного доохлаждения. Обожженные окатыши имеют прочность на раз­давливание 190—230 кГ/окатьии. Стандартная барабанная проба окатышей 13—15%, содержание в них мелочи 3—0 мм состав­ляет 8—12%.

Примером обжига окатышей на комбинированной установке решетка — трубчатая печь может служить фабрика окомкования «Гумбольдт» фирмы «Кливленд Клиффе Ко» (рис. 87). На фаб­рике перерабатываются гема- титовые концентраты. Окомко - вание производится в бара­банных окомкователях разме­ром 2,75X9,15 м. В качестве упрочняющих добавок приме­няют бентонит и известняк. Сырые окатыши перед поступ­лением на обжиг проходят контрольное грохочение. Всего на фабрике производитель­ностью 800 тыс. т/год установ­лено 4 барабана-окомкователя (по 2 на одну установку ре­шетка— трубчатая печь) [39]. На фабрике имеются 2 уста­новки.

Конвейерная колосниковая решетка (табл. 39) длиной 21,65 м и шириной 2,85 м яв­ляется подом горна и может перемещаться со скоростью от -0,25 до 1,5 м/мин. Перегородка разделяет горн на зоны сушки и подогрева, под которыми расположены соответственно три и четыре

/—бункера для концентрата; 2 — тарельчатый питатель: 3 — барабанный питатель; 4 — ленточный смеситель; 5 — барабанные окомкователи; 6 — грохот для отсева оборотного продукта; 7 — челноковый конвейер, для загрузки окатышей; 8 — ленточный питатель: 9 — грохот-питатель; 10 — колосниковые конвейерные машины; // — конвейер для мелочи; 12 — зона сушки; 13 — зона подогрева и предварительного обжига; /-/ — трубчатые печи; /5—вен­тилятор для охлаждения печи; 16 — кольцевой охладитель; 17 — вентиляторы для охлаждения окатышей; 18 — топочная головка; 19 — вытяжные трубы; 20 — вибрационный питатель; 21 — ленточные конвейеры готовых окаты­шей; 22 — вакуум-камеры; 23 — скребковые конвейеры; 24 — дымовые трубы; 25 — газовый коллектор зоны подо­грева к вентилятору; 26 — газовый коллектор к дымовому вентилятору; 27 — газовый коллектор от вентилятора к зоне сушки; 28 — запасной бункер для мелочи; 29 — ковшовый элеватор; 30 — вентилятор для дымовых газов; 31 — газопровод от зоны сушки; 32 — отводы от пылевых коллекторов; 33 — междузонный вентилятор; 34 — газо­провод к зоне сушки; 35 — воздухопровод от вентилятора I зоны; 36 — воздухопровод от вентилятора //зоны; 37 — эксгаустер; 38— челноковый конвейер; 39 — рукавный фильтр; 40 — ленточные весы; 41 — пульты управления;

42 — перегородка; 43 — привод печи; 44 — горелка; 45 — карманы для осыпи; 46 — желоба; 47 — пылевые мешки;

43 — классификатор; 49 — шаровая мельница; 50 — шламовый насос; 51 — зумпф; 52 — конвейеры сырых окатышей;

53 — рециркуляционные коцвейеру

12,5 мм загружаются на решетку слоем высотой 200 мм. Сушка окатышей осуществляется прососом газов сверху вниз при тем­пературе 260—315° С. Производительность эксгаустера, отсасываю­щего газы из камер зоны сушки, составляет 2265 м3/мин при тем­пературе газа 200° С и разрежении около 180 мм вод. ст. После зоны сушки разбавлением подсосанным воздухом отходящие газы с температурой 120—175° С выбрасываются в атмосферу. В зоне подогрева окатыши нагреваются до 1000—1100°С отходящими из печи газами, просасываемыми через слой сверху вниз вентилято­ром производительностью 2830 м3/мин при температуре 400° С и разрежении около 250 мм вод. ст. Отходящие газы зоны подогрева перед вентилятором очищаются от пыли в циклонах и подаются в зону сушки.

Таблица 39 Размеры промышленных комбинированных установок различной производительности Производительность, т/сутки Агрегаты установки 1070 3020 4000 Размеры, м Конвейерная машина.................................... Трубчатая печь.......................... -................. Охладитель (диаметр).................................. 2,85X21,65 3,04X36,6 7,7 3,75x38,5 4,57X34,7 12,2 4,5X40 6X52 16,8

На решетке окатыши приобретают прочность 7—14 кГ/окатыш в результате рекристаллизации гематитовых зерен и загружаются непосредственно во вращающуюся трубчатую печь размером 3,05x36,6 м, имеющую скорость вращения 30—150 об/ч. Печь имеет шамотную футеровку толщиной 152 мм на первых 18 ж, а на последующих 18,6 м — 230 мм. Оба конца печи охлаждаются воздухом, который нагнетается в полость между двойными стен­ками печи вентиляторами производительностью по 3600 м3/ч при давлении 375 мм вод. ст. В разгрузочном конце печи установлена торцовая горелка, которая позволяет поддерживать в зоне обжи­га температуру 1340—1370° С при коэффициенте избытка воздуха около 2.

Обожженные окатыши охлаждаются в кольцевом охладителе (см. табл. 39) диаметром 7,7 м, вращающемся со скоростью 0,5—2,5 об/ч. Охладитель состоит из двух стационарных секций (верхней и нижней) и одной вращающейся (средней). Верхняя и средняя секции футерованы огнеупорным кирпичом, нижняя — без футеровки. Дно средней секции состоит из отдельных решет­чатых блоков, которые в конце цикла охлаждения опрокидыва­ются над разгрузочной воронкой. Воздух для охлаждения окаты­шей подается двумя вентиляторами производительностью по 6225 м3/мин при давлении 250 мм вод. ст., один из которых обес­печивает воздухом зону предварительного, а второй — зону окон­чательного охлаждения. Воздух из зоны предварительного охлаж­дения с температурой 870—930° С используется в трубчатой печи для сжигания топлива. Воздух из зоны окончательного охлажде­ния с температурой 300° С выбрасывается в атмосферу. Охлаж­денные окатыши выгружаются в воронку, оборудованную вибра­ционным питателем, и ленточным конвейером подаются на склад или в загрузочный бункер.

Размеры промышленных комбинированных установок различ­ной производительности приведены в табл. 39.

Исследованиями, проведенными в промышленных [25] и полу­промышленных условиях, установлена возможность производства на комбинированных установках офлюсованных окатышей с ос­новностью до 1,5. Во вращающейся печи получение таких окаты­шей облегчается благодаря автоматическому поддержанию за­данного температурного режима.

При всех способах обжига принципиально возможно получе­ние окатышей из различных железорудных шихт — магнетитовых и гематитовых, неофлюсованных и офлюсованных. Однако отече­ственной и зарубежной практикой установлено, что в шахтных печах легче обжигать окатыши, имеющие большой температурный интервал размягчения, т. е. неофлюсованные окатыши. Офлюсо­ванные окатыши предпочтительно получать на конвейерных ко­лосниковых машинах и комбинированных установках, так как да­же при оплавлении окатышей разгрузку готового продукта легче осуществить с этих машин, чем из шахтной печи, а в трубчатой печи относительно легко можно поддерживать температуру обжи­га с точностью ±5° С.