Аппараты по сушке шламов. Окомкователи, установки по термоподготовке и брикетированию

   В барабанном смесителе материалы загружают в барабан, в котором параллельно его оси с эксцентриситетом установлен вал с лопастями; перемешивание материалов осуществляют путем одновременного вращения как самого барабана, так и вала с лопастями.

Окомкователи, установки по термоподготовке и брикетированию.

В процессах утилизации пыли готовят два вида окатышей: обожженные и безобжиговые.

   При получении обожженных окатышей пыль вначале окомковывают, а затем полученные окатыши сушат и подвергают термической обработке. Процесс окомкования увлажненных  пылей основывается на способности их при перекатывании образовывать шаровые либо близ-кие к ним по форме гранулы: имеющиеся в пыли мелкие комочки (зародышевые зерна) при перекатывании обволакиваются новыми слоями (оболочками), и в результате образуются окатыши. Процесс связан с убылью поверхностной энергии насыпной массы в процессе перекатывания. В процессе сушки горячие газы с температурой 250 —400 °С просасывают через слой окатышей. Сырые окатыши содержат внутри в капиллярах воду в свободном виде и адсорбционно связанную, а также воду в составе кристаллогидратов и гидратов. Адсорбци-онно связанная вода полностью удаляется лишь при температуре 103 — 130 °С, вода кристаллогидратов >200 °С. Скорость протекания процесса сушки зависит как от температуры, так и от скорости движения газа-теплоносителя через слой окатышей. При контакте сырого окатыша с горячим газом первый покрывается «паровой рубашкой», которая затрудняет дальнейший их контакт. Чтобы процесс сушки протекал в турбулентном режиме, когда осуществляется интенсивное удаление пара с поверхности материала, требуется наличие высоких скоростей газа в каналах между окатышами. Однако в первую минуту от начала процесса испарения эта скорость ограничена явлением разреза окатышей под воздействием пара, образующегося в капиллярах (избыточное давление пара в них может достигать 26 — 33 кПа). Поэтому скорость газа обычно не должна превышать 10 — 30 м/с, причем эта величина зависит от структуры материала окатышей. Продолжительность процесса сушки, обычно равная 20 — 40 мин и более, для разных видов окатышей различна, причем чем меньше частицы исходной пыли, из которой изготовлены окатыши, а значит, и тоньше капилляры в окатышах, тем длительнее процесс сушки. Как отмечалось, в шихту окатышей зачастую добавляют бентонит, состоящий из очень мелких частиц и благодаря этому повышающий термическую прочность высушенных окатышей; он создает ячеистую структуру, сохраняющуюся при испарении воды. Однако, бентонит повышает концентрацию адсорбционно связанной воды, а с ней и продолжительность процесса сушки. Так, при добавке в шихту 5 % (по массе) бентонита продолжительность конвективной сушки возрастает более чем в 3 раза.

    Интенсивность процесса сушки окатышей в слое падает в направлении движения газового потока вследствие понижения его температуры. При этом окатыши, расположенные внутри и в конце слоя, могут не высушивать­ся, а наоборот, переувлажняются, поглощая влагу, выделившуюся в предыдущих горизонтах. Для устранения этого явления и связанного с ним расплющивания переув­лажненных окатышей газ-теплоноситель обычно на пер­вом этапе (в течение 60 — 70% продолжительности про­цесса) продувают через слой снизу вверх, а в оставшийся период — в обратную сторону; при таком способе веде­ния процесса повышается также прочность сухих окаты­шей. Заметим, что в процессе сушки, во-первых, проис­ходит уменьшение объема окатышей на 1 — 3%, во-вто­рых, содержащееся в них железо доокисляется: магнетит переходит в гематит. Этот процесс начинается при тем­пературе выше 200 °С и за время сушки высушивается третья часть массы окатышей. Такой переход положите­льно сказывается на последующем обжиге, так как при замене магнетита гематитом повышается скорость спека­ния материала окатышей. Добавим, что сухие безобжиго­вые окатыши должны выдерживать пять сбрасываний с высоты 20 см и раздавливающее усилие в 136 Н, а ока­тыши, предназначенные для последующей термической обработки, 36 Н.

Упрочнение окатышей продолжается и в процессе об­жига, который осуществляют при температуре 1200—1300 °С. Получающиеся при этом окатыши выдер­живают усилие на сжатие, равное 2 — 3,5 кН.

   Окомкование влажной пыли производят в барабан­ных или чашевых окомкователях. Если шихта нестабиль­на по составу и влажности, то предпочтение отдают первым. В барабанном окомкователе шихта движется под воздействием силы тяжести вдоль оси барабана (ци­линдра) от одного его конца к другому, что обеспечивает­ся наклоном оси барабана к горизонтали, равным 4 — 6°. Перекатывание материала по цилиндру происходит за счет его вращения; угловая скорость обычно равна 7 — 11 об/мин.

   Чашевые окомкователи имеют форму чаши, ось которой наклонена к вертикали на 40 — 60 град. Диаметр чаши обычно равен 5 — 6, высота борта (цилиндра) 0,8 м. Чаша вращается вокруг своей оси с угловой скоростью 6 — 8 об/мин. При этом материал пересыпается по цилиндру и днищу чаши, в результате чего формируются окатыши.

   Термообработку окатышей преимущественно осуществляют на конвейерных обжиговых машинах, а также в шахтных печах и в комбинированных установках, где сочетаются  движущаяся колошниковая решетка, трубчатая печь и кольцевой охладитель.

   Конвейерная обжиговая машина содержит обжиговые тележки, на которые загружают окатыши, привод и рельсовый путь для движения тележек, разгрузочное устройство, газовоздушные камеры и укрытие. Обработка сырых окатышей производится продуктами сжигания топлива — природного газа или мазута (удельный расход тепла 10 — 50 — 1260 МДж/т), охлаждение  — атмосферным воздухом. Скорость движения обжиговых тележек регулируется в зависимости от материала окатышей и их влажности от 0,5 до 6,7 м/мин.

      В некоторых случаях из пыли изготавливают брикеты путем ее прессования. Брикетирование — это процесс прессования рыхлых и пылевидных материалов в куски — брикеты, одинаковые по размерам, массе и форме. Измельченную руду, увлажненную до 8—10% или с добавкой различных вяжущих веществ, прессуют в брикеты, которые затем сушат и спекают. Способ брикетирования обладает рядом недостатков, основными из которых являются низкая производительность установок для брикетирования и пониженное содержание железа в брикетах в результате добавок к руде связующих компонентов.

Процесс ведут как без применения связующих, так и с их использованием. В качестве добавок служат: сульфитно-спиртовая барда, известь, жидкое стекло, цементит, каменноугольные пеки и смолы (отходы   коксохимического производства). При брикетировании без добавок шихту нагревают до 450 — 550 °С и прессуют в горячем состоянии, при наличии добавок нагрев не производят. В качестве прессового оборудования используют различные установки: валковые, рычажные и другие прессы.

   Валковый пресс состоит из питателя и двух параллельно расположенных валков, на которые надеты ячеистые бандажи. При вращении валков с противоположно направленными угловыми скоростями в ячейках из поступающего сверху материала формируются брикеты. В рычажном прессе брикет формуют в полости между двумя подвижными поршнями.

   Существуют наиболее перспективные аппараты подготовки шламов к утилизации. К группе аппаратов по обезвоживанию шламов относятся разработанные в нашей стране радиальные отстойники с камерой флокуляции, а также открытые гидроциклоны. При обработке сточных вод положительно зарекомендовали себя также процессы тонкослойного отстаивания, магнитной и электрической коагуляции и т. д. К усовершенствованной смесительной технике следует отнести противоточные смесители интенсивного действия, обеспечивающие высокую эффективность смешивания; они удобны в обслуживании и к ним легок доступ в процессе ремонтов. Более интенсивное перемешивание позволяет уменьшить массу добавки связующего — бентонита, жидкого стекла, извести, целлюлозной связки, отходов коксохимического производства и пр. Перспективным является также применение дозирующих конвейерных весов непрерывного действия в сочетании с вычислительной техникой.

Следует также подчеркнуть, что исследования, косвенно связанные с вопросами утилизации шламов, а именно исследования в области стабилизации оборотной воды, направлены на ликвидацию отложений в водопроводах и на борьбу с их коррозией: перспективным в этом отношении является применение синтезированных высокомолекулярных соединений, позволяющих вести процесс стабилизации состава воды путем использования неболь­ших доз реактивов в автоматическом режиме их подачи.

   Список литературы:

1.      Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии: Учебное пособие для вузов/Черепанов К.А., Черныш Г.И..- М.:Металлургия, 1994.224 с.

2.      Утилизация пылей и шламов в черной металлургии. Толочко А.И., Славин В.И. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990.-152 с.