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

шихты, заканчивающееся за первые 2—4 мин спекания. Однако с первой минуты спекания образуется и в даль­ нейшем непрерывно увеличивается по высоте слой пори­ стого готового агломерата, газопроницаемость которого лучше, чем проницаемость слоя сырой переувлажненной шихты. Действие этого фактора становится решающим в точке В и далее до конца периода спекания на участке ВС (см. рис. 35). Сопротивление почти готового пирога агломерата проходу газов невелико, что сказывается на распределении газов и уровне вакуума по длине агло­ ленты (рис. 37, 38). Картина изменения количества отса­ сываемых газов по длине агломерационной ленты значи­ тельно искажается вредными прососами воздуха через уплотнения между паллетами и вакуум-камерами и че­ рез плохо работающие торцовые уплотнения (рис. 38,

Номер Вакуум- камеры

39). Величина вредных прососов на аглолентах в сред­ них условиях составляет 60—70% от общего объема от­ сасываемых эксгаустером газов. С ухудшением газо­ проницаемости шихты величина подсосов возрастает. В частности, при получении металлизованного агломера­ та, когда газопроницаемость спекаемого слоя резко сни­ жается из-за большого количества расплава и вакуум возрастает от 1000— 1100 мм вод. ст. до 1200—1300 мм вод. ст., величина вредных подсосов достигает 80—85%. Следствием этого является правило, согласно которому целесообразно увеличивать вакуум только параллельно

с улучшением газопроницаемости слоя спекаемой ших­ ты. В противном случае увеличение вакуума приведет лишь к росту величины вредных прососов.

Интересен характер изменения запыленности газа по длине аглоленты. В головной части ленты часть ших­ ты проваливается через колосниковую решетку, созда­ вая первый максимум запыленности. Некоторое увеличе­ ние хвостовой части ленты связано с увеличением количества просасываемых через слой газов и ликвида­ цией зоны переувлажнения шихты, служащей своеобраз­ ным фильтром, задерживающим пыль в спекаемом слое.

Удельный расход воздуха при агломерации в различ­ ных условиях колеблется от 700 до 1150 м3/т аглошихты. По японским данным, в средних условиях следует при проектировании оринтироваться на просос 90— 100 м3/мин в расчете на 1 м2 площади спекания маши­ ны [55]. На ряде фабрик, однако, эта величина уже сейчас приближается к 120 м3/(мин-м2). С ростом вели­ чины аглолент значительно возросла и мощность экс­ гаустеров. Один из самых крупных в мире эксгаустеров

ля в 8000 кВт эта машина в состоянии отсасывать до 28 000 м3/мин при разрежении в 1250 мм вод. ст. В 1971 г. на одном из заводов Японии пущен в эксплуа­ тацию эксгаустер производительностью 30 000 м3/мин (электромотор мощностью 10 500 кВт).

Общая тенденция сводится также к постепенному увеличению вакуума под колосниковой решеткой. Боль­ шинство фабрик работает сейчас с вакуумом 1000— 1200 мм вод. ст. Как видно из рис. 40 и 41, возможности повышения производительности аглолент таким спосо­ бом еще далеко не исчерпаны. Рост вакуума является неизбежным в связи с непрерывным увеличением доли тонких концентратов в аглошихте и стремлением пре­ дотвратить падение производительности лент в новых условиях. Экономически выгодно довести вакуум до 1300—1500 мм вод. ст., хотя количество просасываемого через слой воздуха при этом растет медленнее, чем вред­ ные прососы, и, что самое главное, производительность машины растет медленнее, чем расход электроэнергии на 1 т агломерата. Как указывает И. Л. Шкляряевич [57], увеличение вакуума до 1700 мм вод. ст. повышает производительность агломашины на 18% и окупается

50

Рис. 40. Зависимость между производительностью аглоустановки и вакуумом при агломерации кри­ ворожской аглоруды (по Я- П. Куликову и В. А. Сорокину [56])

боа wo 800 900 wooто поопоот о т оwooт о

Вакуум, ммбод cm.

Рис. 41. Влияние вакуума на удельную производительность агло­ установок (по С. В. Базилевичу [24]):

і — бурый железняк, минет с основной пустой породой; 2 — то же, с кислой пустой породой; 3 — концентрат ЮГОК; агломерат с основ­ ностью 1, лаб. опыты; 4 — то же, промышленные опыты; 5 —кон­ центрат обогащения керченской руды

полностью за 8 мес. работы по новому режиму. Увеличе­ ние вакуума несколько уменьшает средний размер куска агломерата за счет ускорения процесса охлаждения и кристаллизации расплава, а также из-за ускоренного охлаждения готового спека выше зоны горе­ ния твердого топлива.

При проектирова­ нии и эксплуатации аг­ ломерационных лент во многих случаях на­ блюдается тенденция к увеличению высоты спекаемого слоя или по меньшей мере к под­ держанию этой высоты на постоянном уровне, несмотря на непрерыв­ ный рост доли концен­ трата в аглошихте. Высокий слой шихты на агломашине усили­ вает регенерацию теп­ ла, снижает удельный расход коксовой мело­ чи и, как следствие

этого’ повышает вертикальную скорость спе-

кания и производитель-

НОСТЬ ЛеНТЫ.

ОдНаКО ОДНОВре-

менно резко возраста­ ют газодинамическое сопротивление слоя проходу газов и вред­

ные прососы, вакуум и расход электроэнергии. Несколь­ ко повысить слой спекаемой шихты можно, усиливая окомкование шихты. На действующих фабриках, где на­ личие вполне определенных видов смесительного и окомковательного оборудования в какой-то степени предоп­ ределяет газопроницаемость шихты данного типа, целе­ сообразно использовать специально разработанную для таких условий методику спекания высокого слоя с отду­ шинами.

52

Технология спекания с отдушинами в слое была изо­ бретена С. Диком (германский патент, кл. 18а, 1/08, № 629655, 24 ноября 1934 г.) и предусматривала созда­ ние в слое системы вертикальных каналов — отдушин, облегчающих проход газов. Отдушины формуются перед зажигательным горном с помощью системы зубчатых колес или периодически опускаемых на шихту борон (рис. 42). Изобретатель предусмотрел также возмож­ ность получения «обратных» отдушин, изготавливаемых

спомощью специальных

формовать отдушины с помощью системы пик, опускае­ мых на слой сверху. Отдушины, если их частота, шири­ на и глубина удачно подобраны, улучшают газопроница­ емость слоя в целом. Кроме того, при зажигании обра­ зуется зона горения сложной формы, суммарная пло­ щадь которой намного превышает площадь обычной плоской зоны горения (рис. 43). Кроме вертикальной скорости спекания на поверхности отдушин, следует учи­ тывать еще и горизонтальную скорость спекания, так как зона горения здесь движется не только вниз, но и вбок. Все это увеличивает количество углерода, сгорающего в зоне горения в единицу времени, увеличивая произво­ дительность установки. С другой стороны, работа с вы­ соким слоем дает возможность снизить расход твердого топлива, что дополнительно увеличивает производитель­ ность.

В 1965 г. на заводе Гросс Ильседе (ФРГ) продоль­ ные борозды глубиной до 15 см (см. рис. 43) формовали

53

на ленте 210 м2 перед зажигательным горном с помощью плуга. Отдушины позволили повысить слой спекаемой шихты с 320 до 450 мм, понизить расход твердого топли­ ва и увеличить производительность машины на 20% без ухудшения качества агломерата. В 1967 г. такая тех­ нология была опробована в лабораториях Московского института стали и сплавов. При высоте слоя в 300 мм и глубине отдушин в 100 мм прирост производительности составил 5%.

С. Дик предложил другой вариант использования от­ душин, считая, что пустые отдушины, особенно большой высоты, могут явиться каналами для прохода большой массы воздуха и это резко ухудшит показатели спекания и приведет к гнездовому недопеку. По этой причине он предложил заполнять отдушины коксовой мелочью, го­ рению которой будет способствовать усиленный ток воз­ духа. В таком виде предложение не проверялось на опы­ те. В 1965 Й. П. Семик (авторское свидетельство СССР, кл. 18 а, 1/18 JVe 206594, 29 марта 1965 г.) предложил соз­ дать в шихте вертикальные прослойки из материалов с повышенной газопроницаемостью, заполняя борозды возвратом или смесью известняка с коксовой мелочью. Проведенные им опыты в лаборатории института ДонНИИЧМ дали значительный эффект. Оптимальная кон­ струкция питателя шихты предложена работниками Московского института стали и сплавов (авторское свидетельство СССР, кл. 18а, 1/10, № 250165, 29 июня 1966 г.), которая позволяет периодически укладывать в спекаемый слой наклонные прослойки из относительно крупных компонентов шихты.

Так как скорость спекания при нормальном и повы­ шенном расходах топлива определяется скоростью горе­ ния углерода, ускорение процесса агломерации при по­ стоянном качестве шихты может быть достигнуто мето­ дом спекания под давлением. В 1929 г. В. В. Лизунов предложил подавать на аглоленты горячий воздух под давлением и провел лабораторные опыты, в ходе кото­ рых давление над слоем спекаемой шихты доводилось до 250—300 мм вод. ст. при температуре воздуха в 500° С. В 1935—1936 гг. инженер Вересотский осуществил на чашевой установке завода «Азовсталь», а в 1940 г. на аглочаше площадью 6 м2 завода им. Дзержинского агло­ мерацию при избыточном давлении воздуха над слоем до 0,6 ат. На заводе им. Дзержинского было проведено

54

134 спекания, каждое из которых давало около 7 т аг­ ломерата. При агломерации шихты из 70% колошнико­ вой пыли, 10% криворожской руды и 20% возврата вер­ тикальная скорость спекания составила 33 мм/мин, а производительность достигала 2,9—3,1 т/(м2-ч), т. е. бы­ ла вдвое выше обычной производительности аглолент на такой шихте. Расход воздуха составил 40 нм3/т агломе­ рата.

В 1966 г. И. С. Гохман, А. Г. Михалевич, О. Д. Буна­

повысить давление над спекаемым слоем до 0,75—5 ат. При этом вертикальная скорость спекания достигала 50— 150 мм/мин, а продолжительность агломерации слоя

кл. 107, 112, № 32332, 18 февраля 1967 г.) патентовала технологию спекания слоя высотой в 300 мм под избы­ точным давлением до 1 ат над шихтой, состоящей из тон­ ких концентратов.

Преимущества технологии спекания под давлением бесспорны. Отпадает надобность в эксгаустере, при при­ близительно постоянном качестве продукта в огромных масштабах возрастает производительность агломашины. В приципе возможны два различных подхода к рассмат­ риваемой проблеме. Первый из них состоит в том, что, почти не меняя давления под спекаемым слоем, повыша­ ют давление над слоем, т. е. увеличивают перепад дав­ лений в слое. В соответствии с уже упоминавшейся выше формулой Л. К- Рамзина

п f 7

Г = V —

V Ah

значительное увеличение Ар позволяет резко увеличить количество воздуха (W), пропускаемого через слой в единицу времени.

Другой подход заключается в сохранении перепада давлений в слое на приблизительно постоянном уровне при одновременном повышении давления над спекаемым слоем (с помощью компрессора) и под слоем (с помо­ щью дроссельной группы, установленной в газоотводе, как это делается в доменных цехах). По этому варианту

55