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

ствить за достаточно короткий срок агломерацию исключительно с помощью пламени газовых горелок, втягиваемого в спекаемый слой нормальной высоты.

Существует, однако, совершенно иной метод исполь­ зования газа для прогрева слоя шихты, не содержащей или содержащей мало углерода. Этот метод сжигания газа внутри слоя спекаемой шихты, частички которой, возможно, оказывают каталитическое действие на про­ цесс окисления горючих компонентов газа. Горение газа над слоем шихты в этом случае не допускается. Опыт показывает, что таким путем горения оказывается воз­ можным быстро прогреть высокий слой шихты на всю высоту до температур 1300— 1500° С и получить агломе­ рат хорошего качества. Этот метод, названный газовой агломерацией, был изобретен в 1911 г. Адольфом Кро­ лем (германский патент, кл. 18а, 1/08, № 271986, 10 де­ кабря 1911 г.), опиравшимся, как это указано в тексте патента, на выполненные ранее в области беспламен­ ного горения работы Хэмфри Дэви — изобретателя взрывобезопасной шахтерской лампы. Способ А. Кроля неоднократно проверялся в лабораторных и промыш­ ленных условиях.

На рис. 106 (вариант 9) показана схема установки беспламенных горелок на всей длине аглоленты метал­ лургического завода в Днепродзержинске (площадь спекания 50 м2). Спекаемый слой руды (шихта не со­ держала твердого топлива) сначала разогревали пла­ менем горна на небольшую глубину, после чего верх­ нюю часть раскаленной корки тушили тонкораспылен­ ной в форсунках водой. Смесь газа с воздухом из сме­ сителей и горелок направляли через воздушный зазор между горелками и поверхностью шихты и далее через холодную часть корки внутрь спекаемого слоя, где смесь соприкасалась с раскаленным слоем шихты, вспыхивала и горела затем без пламени по всей высоте спекаемого слоя. Горение газа над слоем по технологии газовой аг­ ломерации недопустимо, так как пламя газовых горе­ лок, установленных над слоем, в состоянии за длитель­ ный срок прогреть до температуры 1300— 1400° С лишь тонкий слой шихты ( ~ 10 см ).

В 1955 г. на ленте были проведены промышленные

220

опыты газовой агломерации [207], результаты которых оказались крайне неудачными. Значительные трудности возникли при отладке работы тушилки, установленной за зажигательным горном. Малый расход воды недо­ статочно охлаждал корку. Газо-воздушная смесь, каса­ ясь горячих участков поверхности, вспыхивала над сло­

раскаленная корка охлаждалась в некоторых местах на всю глубину. Газо-воздушная смесь на этих участках проходила спекаемый слой без беспламенного горения, что приводило к массовому гнездовому недопеку. Про­ изводительность ленты была на 35% ниже обычной, себестоимость агломерата возросла. Содержание фрак­ ции — 5 мм в агломерате после барабанного испытания

Ca-оливином и большим количеством стекла. Агломерат газового спекания имеет равномерную, однородную тек­ стуру, свободную от блоков (в шихте отсутствует коксо­ вая мелочь, являющаяся центром формирования блоков агломерата), обладает весьма низкой горячей проч­ ностью.

Крупнейшим недостатком газовой агломерации, по­ мимо взрывоопасности, является полное отсутствие ре­

газовоздушной смеси под паллетами в вакуум-камерах, что резко ухудшает условия службы конструкций агло­ машины. По предложению Р. Ф. Кузнецова (авторское свидетельство СССР, кл. 18а, 1/10, № 194121, 4 декабря 1965 г.), с этим явлением следует бороться методом пульсирующей подачи газа в слой.

Промышленная проверка предложения А. Кроля неоднократно проводилась и за рубежом. По опытам К- Диксона [208], газовая агломерация взрывоопасна и связана, кроме того, с опасностью отравления людей на рабочей площадке у аглоленты. Большая серия, опы­ тов, проведенная Британской научно-исследовательской Ассоциацией железа и стали, позволила охарактеризо­ вать метод газовой агломерации как термически убы­ точный и приводящий к большому перерасходу топлива способ, склонный к частым взрывам [209].

221

Резюмируя сказанное, можно рекомендовать к ис­ пользованию в промышленных условиях метод дополни­ тельного обогрева спекаемого слоя, позволяющий сни­ зить общий расход тепла в средних условиях на 10— 15% и заменить газом до 20—25% твердого топлива при полной взрывоопасности установки. В то же вре­ мя следует предостеречь агломерационые фабрики от использования взрывоопасной, малопроизводительной и термически убыточной технологии газовой агломера­ ции.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗДУХА, ОБОГАЩЕННОГО КИСЛОРОДОМ

Обогащение воздуха, подаваемого в спекаемый слой, кислородом ускоряет при нормальном и повышен­ ном расходе топлива горение коксовой мелочи, повыша­ ет производительность установок, улучшает качество агломерата. В наиболее простом случае кислород пода­ ется под зажигательный горн, под горелки дополнитель­ ного обогрева спекаемого слоя, т. е. в те зоны ленты, где ощущается особенно острое кислородное голодание. По Л. Киршфельду [210], скорость горения прямо про­ порциональна квадратному корню из парциального дав­ ления кислорода в газовой фазе. Подробное исследова­ ние оптимальных условий ввода кислорода в зону до­ полнительного обогрева спекаемого слоя [211] показа­ ло, что целесообразно с помощью добавок кислорода доводить его содержание в продуктах горения (1000°С), всасываемых в слой, до 21% (дополнительный обогрев на 7з длины машины). Расход кислорода в этих услови­ ях составляет 16—20 м3/т агломерата. Производитель­ ность аглоленты повышается на 20%, а барабанное число агломерата снижается до 17%. Улучшение каче­ ства агломерата здесь следует отнести за счет повыше­ ния температуры в зоне горения твердого топлива и уменьшения удельного объема газов в расчете на тонну агломерата, что уменьшает скорость охлаждения рас­ плава, уменьшает количество стекла в готовом продук­ те, снижает уровень внутренних напряжений в нем.

Достаточно подробно изучен к настоящему времени и вариант обогащения кислородом холодного воздуха, всасываемого в спекаемый слой. В 1968— 1971 гг. серии лабораторных опытов были проведены Гугисом Н. Н., Клочко А. К-, Пикулиным С. А., Вегманом Е. Ф, на

222

Коммунарском металлургическом заводе в чаше при высоте спекаемого слоя в 270 мм. Рудная часть шихты состояла из криворожской гематитовой руды и концент­ рата ингулецкого ГОКа (30:70). Содержание возврата составляло 27%. Основность шихты была равна 1,25. В этих условиях содержание кислорода в воздухе, вса­ сываемой в слой, меняли от 21 до 95%• Табл. 26 содер­ жит данные о результатах этих опытов.

Т а б л и ц а 26

Результаты спекания криворожской руды и концентрата (30 :70)

Из данных таблицы видно, что обогащение воздуха кислородом резко ускоряет спекание, но степень исполь­

нормальных расходах топлива неизбежно, к сожалению, проскакивание части кислорода через зону горения без соприкосновения с частицами топлива. По мере обога­ щения воздуха кислородом растет тепловой к.п.д. угле­ рода, который все больше горит в С 02. Качество агло­ мерата улучшается, так как сокращается удельное ко­

223

В. Н. Кривошеева [211] спеканию под воздухом, обо­ гащенном кислородом до 30 и 42% подвергалась шихта из 50% концентрата Ингулецкого ГОКа, 15% криво­ рожской аглоруды и 35% Лебединской руды. Было уста­ новлено, что каждый дополнительный процент кислоро­

в неполном использовании кислорода при агломера­ ции. От этого недостатка свободен, однако, способ спе­ кания, предложенный в свое время А. П. Николае­ вым, по которому нижняя зона горения утилизирует большую часть кислорода, не использованного верхней зоной горения. Если подать к спекаемому слою воздух,

для нижней зоны горения топлива, из которой отсасыва­ ются продукты горения, содержащие 2—3% 0 2. Таким образом, способ А. П. Николаева в новых условиях позволяет не только увеличить производительность уста­ новки, но решает проблему полноты использования кис­ лорода при агломерации.

224