способ отверждения самовосстанавливающихся агломератов

Формула изобретения

1. Способ получения самовосстанавливающихся агломератов с цементным связующим, предназначенных для использования при производстве чугуна, характеризующийся тем, что включает получение смеси частиц, содержащей частицы окиси железа, частицы углерода, содержащие восстановитель, и связующий цемент, добавление воды к указанной смеси частиц с получением влажности приблизительно от 7 до 12%, приготовление из полученной смеси частиц агломератов, последовательное и непрерывное уменьшение влажности агломератов с помощью горячего газа при температуре от 80 до 180°С для подсушки агломератов, контактирование агломератов с потоком горячего газа при температуре от 70 до 110°C в течение времени от 4 до 12 ч для схватывания цемента и сушку отвержденных агломератов горячим газом при температуре от 80 до 180°С для достижения заданной влажности.

2. Способ по п.1, в котором смесь частиц содержит флюс.

3. Способ по п.1 или 2, в котором агломераты образуют опускающийся столб в процессе непрерывно и последовательно осуществляемых подсушки, отверждения и сушки.

4. Способ по п.2, в котором влажность смеси частиц составляет приблизительно от 8 до 10%.

5. Способ по п.1 или 2, в котором подсушку, отверждение и сушку проводят последовательно и непрерывно при атмосферном давлении.

6. Способ по п.1 или 2, в котором окись железа, находящаяся в виде частицы, включает, по меньшей мере, железную руду или промышленные отходы.

7. Способ по п.3, в котором опускающийся столб находится внутри одной реакционной камеры.

8. Способ по п.2, в котором в качестве флюса используют шлак, образующийся при получении стали в электрической печи.

9. Установка для получения самовосстанавливающихся агломератов с цементным связующим, предназначенных для использования при получении чугуна, характеризующаяся тем, что содержит удлиненную вертикальную камеру для подсушки, отверждения и сушки, входное отверстие сверху камеры для загрузки агломератов, полученных из смеси частиц, включающей окисел железа, углеродсодержащий восстановитель и цемент в качестве связующего, с влажностью от 7 до 12%, зону подсушки в верхней части камеры для подсушки агломератов, зону отверждения в средней части камеры для отверждения связующего цемента, зону сушки в нижней части камеры для сушки агломератов, средства для регулирования процесса перемешивания газов, поступающих из каждой зоны, обеспечивающие подачу газов из зоны подсушки в канал для их отвода из камеры сверху и подачу газов из зоны отверждения и зоны сушки через боковые патрубки в зонах отверждения и сушки в канал для их отвода из камеры.

10. Установка по п.9, в которой в зоне подсушки размещены средства для контактирования агломератов с горячим газом при температуре от 80 до 180°С для подсушки агломератов, в зоне отверждения размещены средства для контактирования агломератов с горячим газом, содержащим воду, при температуре от 70 до 110°С для отверждения связующего цемента, и в зоне сушки размещены средства для контактирования агломератов с горячим газом при температуре от 80 до 180°С для сушки агломератов.

11. Установка по п.9, в которой размещены средства для направления горячего газа в контактное взаимодействие с внешней частью камеры в ее зоне подсушки.

12. Установка по п.11, в которой средства для направления горячего газа в контактное взаимодействие с внешней частью камеры в зоне подсушки включают в себя кожух, окружающий снаружи внешнюю часть и отделенный от нее зазором, и проход для подачи горячего газа в пространство, образованное между внешней частью камеры и кожухом.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу отверждения самовосстанавливающихся агломератов, содержащих окисел железа и цемент, служащий в качестве связующего вещества, для достижения механической прочности, необходимой для использования агломерата в последующих операциях переработки с целью получения чугуна.

Предшествующий уровень техники

Разработки с целью получения агломератов, предназначенных для производства чугуна, начались в пятидесятых годах. Эти агломераты главным образом были приготовлены в виде окатышей с тем, чтобы использовать мелкие частицы минералов, которые не могут служить сырьем при использовании известных технологий, например в доменных печах, вагранках, электрических печах и других печах, благодаря малым размерам частиц, особенно это касается железной руды. Несколько позднее появилась разработка по получению самовосстанавливающихся агломератов. Технология их получения характеризовалась использованием связующих с холодным отверждением, в частности цемента, извести, кремнезема, которые подвержены схватывающему воздействию, в основном вследствие реакции с водой (гидратация) и в меньшей степени - с двуокисью углерода, присутствующей в воздухе (карбонизация). Эти реакции, хотя они и придают агломерату необходимые механические свойства, являются медленными реакциями, для завершения которых требуется от 10 до 30 дней, а иногда даже больше, в зависимости от погодных условий (скорость застывания уменьшается с уменьшением окружающей температуры).

Для ускорения упомянутых реакций гидратации были предложены некоторые альтернативные решения, например обработка агломератов в емкостях под давлением (в автоклавах) путем приложения давления, составляющего до 20 атмосфер, при температуре водяных паров 250°С, как это описано в патенте США №4528029. Основной недостаток указанного альтернативного решения заключается в высокой стоимости необходимого оборудования и сложных условиях проведения процесса обработки, что затрудняет коммерческое использование такой технологии.

Раскрытие сущности изобретения

В соответствии с данным изобретением обеспечивается способ получения самовосстанавливающихся агломератов, предназначенных для использования при получении чугуна. Предлагаемый способ включает получение смеси частиц, содержащей частицы окиси железа, частицы углерода, содержащие восстановитель и связывающий цемент. К смеси частиц добавляют воду до получения влажности смеси примерно от 7 до 12%. После этого смесь частиц превращают в агломераты. Агломераты предварительно подсушивают (предварительно высушивают) при контактировании с горячими газами, имеющими температуру примерно от 70 до 110°С, для активизации реакции отверждения (или схватывания), происходящей между водой и цементом. Затем агломераты высушивают горячими газами при температуре приблизительно от 80 до 180°С для достижения заданной влажности.

Смесь частиц может содержать флюс.

Агломераты могут формировать опускающийся столб при последовательном и непрерывном проведении процессов подсушки, схватывания (отверждения) и сушки.

Предпочтительно содержание влаги в смеси частиц может составлять примерно от 8 до 10%.

Осуществляемые последовательно и непрерывно процессы подсушки, отверждения и сушки могут проводиться при атмосферном давлении.

Стадия отверждения может проводиться в течение примерно от 4 до 12 часов.

Окись железа, находящаяся в виде частиц, может включать, по меньшей мере, железную руду или отходы металлургической промышленности.

Опускающийся столб агломератов, который проходит осуществляемые последовательно и непрерывно процессы подсушки, схватывания и сушки может при этом находиться в одной реакционной камере.

Кроме того, в соответствии с изобретением предложена установка для получения самовосстанавливающихся агломератов, включающих отверждающий цемент и предназначенных для использования при получении чугуна. Установка содержит продолговатую вертикальную камеру отверждения и сушки. Сверху камера имеет вход для подачи агломератов. Загружаемые агломераты состоят из смеси частиц, включающей железо и окись железа, частицы углеродсодержащего восстановителя и связующий цемент, при этом влажность агломератов составляет примерно от 7 до 12%. В верхней части камеры расположена зона подсушки частиц смеси. В средней части камеры расположена зона отверждения связующего цемента. В нижней части камеры находится зона сушки смеси частиц.

Зона подсушки снабжена средствами, обеспечивающими подсушку при контактировании частиц смеси с горячими газами при температуре примерно от 80 до 180°С. В зоне отверждения имеются средства, обеспечивающие контактирование смеси частиц с содержащим воду горячим газом, имеющим температуру примерно от 70 до 110°С. Зона сушки снабжена средствами для контактирования смеси частиц с горячими газами, имеющими температуру примерно от 80 до 180°С, высушивающими смесь частиц.

В камере имеются средства регулирования процесса перемешивания газов, поступающих из каждой зоны камеры. С этой целью газы могут вводиться между зонами для того, чтобы можно было регулировать их перемешивание или позволять или не позволять им перемешиваться. Средства регулирования могут включать в себя средства для отвода газов, введенных в зону подсушки, в канал, выводящий газы из камеры сверху, средства для отвода газов, введенных в зону отверждения, в канал, выводящий газы из камеры через боковой патрубок, и средства для направления газов, введенных в зону сушки, в канал, выводящий газы из камеры через боковой патрубок, расположенный в зоне сушки.

Горячие газы могут выводиться и контактировать с внешней частью камеры с помощью средств, размещенных у зоны подсушки. Горячие газы могут направляться таким путем за счет наличия кожуха, окружающего внешнюю часть камеры, с образованием между ними зазора, и проходного канала, через который горячие газы направляют в объем между внешней поверхностью камеры и кожухом.

На фиг.1 представлено одно воплощение установки для осуществления процессов отверждения и сушки агломератов в соответствии со способом, предлагаемым в заявленном изобретении, вид спереди. На фиг.2 - вид сверху установки, показанной на фиг.1.

Самовосстанавливающие агломераты, как указано выше, отверждаются и высушиваются в установке, соответствующей настоящему изобретению (представляющей собой одно из возможных воплощений), показанной на фиг.1 и фиг.2. Установка содержит реакционную камеру, обозначенную в целом позицией V. Агломераты поступают в камеру сверху через отверстие 1 и последовательно и непрерывно проходят через секцию предварительной сушки (подсушивания) 2, секцию отверждения 3 и секцию сушки 4. Разгружаются агломераты из камеры через разгрузочное отверстие 5 в днище камеры.

В зоне подсушки 2 материал контактирует с горячими газами, имеющими температуру от 80 до 180°С, проходящими через вентиль 6. Подсушенный материал опускается вдоль оси камеры и поступает в секцию отверждения, где контактирует с горячими газами, содержащими воду, с температурой от 70 до 110°С. Отвержденный (схваченный) материал, высушенный затем в секции сушки, отводится из камеры через отверстие 5 в днище камеры. Часть отходящих газов выходит через отверстие 9, расположенное вверху камеры. Другая часть газов направляется в объем 10, образованный цилиндрическим кожухом 11, и контактирует с внешней поверхностью секций подсушивания, отверждения и сушки. Такое распределение потоков газов предотвращает перемешивание газов, выходящих из каждой из трех секций.

В соответствии с данным изобретением были получены агломераты в виде окатышей как в лаборатории, так и в опытной полупромышленной установке, как указано в таблице. Агломераты были приготовлены из смеси мелочи железной руды, угля и кокса с цементом в качестве связующего. Эти сырые агломераты были подсушены, отверждены при контактировании с водяным паром и высушены. После отверждения и сушки агломераты были испытаны на прочность холодной компрессией, при этом проводились измерения сопротивления разрушению при сжатии.

Таблица
Результаты лабораторных испытаний
Диаметр окатышей	Температура пара	Время отверждения	Прочность при холодной компрессии	Требуемая прочность при холодной компрессии
мм	°С	ч	кгс/окатыш	кгс/окатыш
13	90-100	4.5	38.58	>20
		5.5	40.84
12	90-100	4.5	17.80	>17
		5.5	21.50
12	90-100	7.5	18.94	>17
12	90-100	4.5	17.76	>17
14	90-100	5	23.30	>23
11	90-100	6	28.04	>15
	90-100	7	32.7
12	90-100	5	23.7	>17
Результаты испытаний полномасштабного модуля. Опытная установка
Диаметр окатышей	Температура пара	Время отверждения	Прочность при холодной компрессии	Требуемая прочность при холодной компрессии
мм	°С	ч	кгс/окатыш	кгс/окатыш
11-14	90-100	10	от 31.6 до 50.1	>15 для 11 мм
				>23 для 14 мм
11-14	90-100	8	от 17.72 до 49.0	15 для 11 мм
				>23 для 14 мм