Файл: Вегман, Е. Ф. Теория и технология агломерации.pdf

ванию в виде стекла. Количество стекла уменьшается также вследствие того, что, подавая горячий воздух в слой, снижают разность температур расплава и воздуха и уменьшают скорость охлаждения расплава. Наконец, количество стекла в агломерате уменьшается из-за раскристаллизации стекловидной связки в тонкой корке го­ тового продукта, через которую проходит нагретый воз­ дух, направляемый візону горения твердого топлива.

При проходе горячего воздуха через корку агломера­ та частично снимаются также внутренние напряжения, связанные с быстрой массовой кристаллизацией рас­ плава.

В качестве примера рассмотрим влияние дополни­ тельного обогрева спекаемого слоя для случая агломе­ рации руд курской магнитной аномалии на аглофабрике НТМЗ. При обычном спекании (под холодным воздухом по всей длине машины) около 70% силикатной связки верхней половины пирога агломерата состоит из хрупко­ го стекла. Дополнительный обогрев спекаемого слоя (температуры 950—620° С) повысил степень кристалли­ зации связки до 49%, уменьшил количество остатков шихты в структуре готового агломерата. Выход мелочи уменьшился по абсолютной величине на 3—5% [202]. Расход коксика оказалось возможным снизить с 92 до 80 кг/т агломерата (т.е. на 13%).

Температура дополнительного обогрева чрезвычайно сильно влияет на качество агломерата. Наилучшие усло­ вия для снятия напряжения в корке готового агломерата и для раскристаллизации связки создаются при 1000— 1100° С, как это было показано Е.Ф.Вегманом после большой серии опытов по определению оптимального ре­ жима термообработки [203]. На аглофабрике НТМЗ температура дополнительного обогрева спекаемого слоя была в 1966 г. повышена с 950—620° С до 1050° С при со­ хранении расхода газа на группу горелок на постоянном

в струях сжатого воздуха [204]. Степень кристаллизации связки в верхних слоях пирога при этом повысилась с 49 до 66,5%, а количество первичных шихтных составляю­ щих снизилось с 4,5 до 2,5%. Производительность машин возросла на 2%, а удельный расход коксовой мелочи до­ полнительно снизился на 3,8%. Суммарный расход тепла на спекание был сокращен с 628900 ккал/т агломерата

214

(обычное спекание) до 579500 ккал/т (низкотемператур­ ный дополнительный обогрев при 950—620° С) и до 554000 ккал/т агломерата (дополнительный обогрев при 1000— 1100°С). Таким образом, дополнительный обогрев спекаемого слоя дает наивысший эффект при температу­ ре воздуха (или продуктов горения газа, содержащих ки­ слород), близких к 1000— 1100°С. Установка горнов с меньшей рабочей температурой снижает эффективность обогрева. Ссылки на тепловой удар, который претерпева­ ет агломерат после выхода паллеты с агломератом изпод горна, нельзя считать обоснованными, так как такой удар имеет место по любому варианту дополнительного обогрева, когда холодный воздух входит в зону только что закристаллизовавшегося агломерата. Улучшение прочности продукта на НТМЗ после перехода на высо­ котемпературный график дополнительного обогрева луч­ шее доказательство в пользу этого режима обогрева. Надо также иметь в виду, что при применении высоко­ температурного дополнительного обогрева спекаемого слоя агломерат содержит меньше стекла и меньше разру­ шается под действием теплового удара.

Дополнительный обогрев спекаемого слоя может быть

дополнительный обогрев ведется воздухом. Так как улуч­ шается прочность продукта и увеличивается выход год­ ного, а также вследствие повышения вертикальной ско­ рости спекания, вызванной понижением расхода твердо­ го топлива, производительность лент растет в этом случае, несмотря на некоторое ухудшение газопроницаемо­ сти шихты из-за увеличения количества жидких масс. Показателем в этом отношении — опыт работы аглолен­ ты в Фольклингене (ФРГ), где воздух подается к голов­ ной части машины от специальных кауперов с темпера­ турой до 1000° С. При сокращении расхода твердого топ­

215

На рис. 106 показаны также способы термической об­ работки агломерата пламенем газовых горелок, установ­ ленных над хвостовой частью ленты (вариант 5), метод раздельного дополнительного обогрева и термической об­ работки двумя группами газовых горелок (вариант 6) и, наконец, дополнительный обогрев и термообработка пламенем газовых горелок по всей длине машины (вари­ ант 8). Особенности технологии термообработки агло­ мерата будут рассмотрены подробно в следующей главе. Здесь уместно лишь подчеркнуть различие между допол­ нительным обогревом спекаемого слоя и термической об­ работкой агломерата. Дополнительный обогрев—есть метод изготовления агломерата, метод воздействия на свойстве расплава, на скорость его кристаллизации, на формирование кристаллической структуры агломерата из жидкой фазы. Термообработка является способом улучшения свойств готового агломерата путем снятия внутренних напряжений и раскристаллизации стекла. Дополнительный обогрев может осуществляться только на ленте, где идет процесс агломерации, термообработ­ ка— также и вне ленты, в бункерах. Стремление уберечь агломерат от термического удара привело к тому, что оказалось необходимым закрыть всю аглоленту горелка­ ми, пламя которых последовательно осуществляет допол­ нительный обогрев и термообработку (см. рис. 106 вари­ ант 8). При подаче кислорода или сжатого воздуха под горелки такой вариант вполне реален. Казалось бы тру­ дно провести четкую границу между зонами обогрева и термообработки. На самом деле это легко сделать, исхо­ дя из особенностей теплового баланса этих зон машины. Напомним, что дополнительный обогрев спекаемого слоя всегда дает экономию тепла и не приводит к повышению температуры готового пирога агломерата. Другими сло­ вами, после окончания обогрева все дополнительное теп­ ло, воспринятое агломератом, полностью используется воздухом; регенерация тепла усиливается, энтальпия го­ тового пирога агломерата поддерживается на прежнем уровне. Термообработка, наоборот, всегда связана с пе­ рерасходом тепла (обычно на 7—8%), с перегревом пи­ рога агломерата, что создает трудности и на охладителях агломерата. Перерасход топлива является в данном слу­ чае платой за значительное улучшение качества продук­ та. С учетом сказанного, граница между зонами обогре­ ва и термообработки лежит по длине машины (вариант

218

5) там, где регенерация тепла уже не в состоянии удер­ жать энтальпию пирога агломерата на обычном уровне. Ясно, что при определенной толщине слоя готового агло­ мерата он в состоянии подогреть воздух перед входом в зону горения. Нагрев воздуха в воздухонагревателях ка­ упера или под горелками и подача его на вторую полови­ ну ленты с этой точки зрения является бессмысленным, так как ведет к перерасходу топлива. Однако это позво­ ляет существенно улучшить качество агломерата и оку­ пается экономически за счет улучшения хода доменных печей.

Рис. 107. Термограммы прогрева пламенем газовых горелок слоя, не

<? — направление движения зоны вы­ соких температур (цифры на кри­ вых — время от начала процес­ са, [206]

Уровень от поверхности огон,мм

Дополнительный обогрев спекаемого слоя и термо­

ант дополнительного обогрева спекаемого слоя не был связан с уменьшением расхода твердого топлива и сум­ марного расхода тепла. Очень скоро, однако, выясни­ лось, что, сохраняя высокое качество продукта, можно заменить часть дефицитной коксовой мелочи газом, сжигаемым над слоем. Многочисленные опыты показа­ ли, что обычно легко заменить до 20—25% коксика на газ, в отдельных случаях эту цифру удавалось довести до 35 и даже 40%. Попытки перейти через это предель­ ное значение неизменно кончались неудачей. Рис. Ц)7 поясняет причину неудач этих опытов. Как видим, пла­

219