Конструкции современных тарельчатых и барабанных окомкователей для производства окатышей
Выполнили: ст. группы ММ-121
Матинин И В.
Горемыкин Е. И.
Проверил: к.т.н., Доцент Павловец В. М.
Новокузнецк 2014
Введение
В металлургии пользуются термином “окомкование”, в производстве удобрений и строительных материалов — “грануляция”. По смыслу первый термин представляется нам шире второго, более конкретного по содержанию, поскольку гранулы в представлении многих — это сфероидные образования.Поэтому предлагается считать грануляцией процесс окомкования, продукт которого получают в форме, близкой к сферической.
Известно значительное количество способов агрегирования дисперсных материалов, однако наиболее распространенным из них является метод грануляции скатыванием. В частности, производство железорудных окатышей в стране, осуществляемое подобным образом, исчисляется десятками миллионов тонн в год. От прочих способов окатывание на вращающихся поверхностях отличается высокими показателями по продуктивности и экономичности. Для его осуществления обычно применяют один из двух типов устройств грануляторов — барабанный или тарельчатый. Отличаясь конструктивно, оба упомянутых устройства работают по одному принципу и имеют практически одинаковую подготовку шихты перед грануляцией. Технология окомкования на них включает в себя следующие операции: подготовка компонентов и их дозирование, смешение и увлажнение смеси, получение гранулированного продукта; упрочнение гранул термически или гидратационно; отгрузка и складирование.
Использование тарельчатого гранулятора в сравнении с барабанным снижает продуктивность процесса, но обеспечивает получение гранул необходимого размера и более прочных. Однако тарельчатые грануляторы металлоемки, громоздки и более сложны по конструкции, чем барабанные.
В процессе грануляции увлажненный до рыхло-сыпучего состояния материал при участии физических явлений, возникающих на разделе жидкой и твердой фаз, агрегируется в рыхлые комочки. Последние, благодаря взаимному воздействию, а также центробежным силам, уплотняются и теряют избыточную воду, образующую пленку на поверхности гранулы, которая, в свою очередь, адсорбирует порцию шихты и таким образом наращивает свой объем. По указанной причине гранулы имеют в разрезе четко выраженную слоистую структуру. При окомковании на тарели укрупнение гранул сопровождается их перемещением в поверхностные горизонты. При достижении “критического” размера гранулы, вытесняемые шихтой, постоянно поступающей на тарель, пересыпаются через ее борт и поступают на упрочнение. Обычно прочность сырцовых гранул составляет 1—5 Н. Она обеспечивается главным образом за счет склеивания твердых частиц шихты водными пленками и теряется при высушивании. В случае высокой дисперсности материала высушенные гранулы способны сохранять достаточно высокую прочность, причиной которой являются так называемые “контактно-конденсационные” силы межмолекулярного притяжения, уровень которых пропорционален дисперсности шихты. Производительность процесса, наряду с физико-химическими характеристиками материала и его дисперсностью, определяется также конструкцией гранулятора и режимом его работы.
Барабанные окомкователи тарельчатые и чашевые для производства окатышей
По своему устройству барабанный гранулятор аналогичен барабанным сушилкам, широко применяемым в различных отраслях промышленности. Это — наклонная труба с установленными внутри скребками и форсунками для распыления воды. При вращении барабана материал, окомковываясь, перемещается от высокого загрузочного конца в сторону низкого разгрузочного. Недостатком данных устройств считается полифракционный состав продукта, поэтому при производстве рудных окатышей они обычно доукомплектовываются грохотами, которые позволяют выделить нужную монофракцию, а мелкая, некондиционная фракция возвращается на укрупнение. При окомковании отходов на складирование, в случае когда нет необходимости добиваться максимальной вместимости хранилища, использование барабанного гранулятора будет вполне оправданным. Кроме упомянутых, существует еще ряд конструкций гранулирующих устройств.
На современных фабриках производство сырых окатышей ведется в барабанных окомкователях, тарельчатых (или чашевых) типов. Барабанные окомкователи для производства окатышей представляют собой цилиндрический барабан с гладкой внутренней поверхностью, который устанавливают под углом к горизонту (до 8—9°), вращающийся на катках (частота вращения 7—11 мин-1)
Зародыши окатышей при движении в барабане под действием силы тяжести и центробежной силы прижимаются к поверхности барабана. При этом на них накатывается слой концентрата мелкой фракции. Размеры промышленных барабанных окомкователей достаточно велики: диаметр 3 м и более, длина до 14 м. Производительность таких окомкователей по сырым окатышам составляет более 90—100 т/ч. За барабаном устанавливают механический грохот, отсеивающий окатыши мелкой фракции (как правило, <6—8 мм). Иногда грохот совмещают с барабанным окомкователем в его разгрузочной части. Мелкая фракция, или циркуляционная нагрузка, составляющая 150—400% (по отношению к кондиционной фракции окатышей), специальным транспортером возвращается в загрузочное отверстие барабана. Использование циркуляционной нагрузки имеет большое значение для окомкования, так как в барабан подается большое количество зародышей (мелких окатышей), служащих центрами окомкования. Этим обеспечивается высокая стабильность работы барабанных окомкователей, что является их несомненным преимуществом. Для равномерной выгрузки материала из барабана в его разгрузочной части имеются специальные спиралевидные вырезы. Предохранение внутренней поверхности барабана от абразивного воздействия комкуемым материалом и обеспечение условий для его перекатывания осуществляются гарнисажем (футеровкой), т. е. защитным слоем изт этого же материала. Нормальный ход окомкования обеспечивается при оптимальном слое гарнисажа барабанных окомкователей. Обрушение гарнисажа приводит к повышенному выходу некондиционных фракций. Для контроля толщины гарнисажа предусмотрены специальные очистные устройства (ножи), которые, кроме того, служат для создания на поверхности гарнисажа определенной шероховатости, улучшающей качество окомкования. Чашевые, или тарельчатые, барабанные окомкователи для производства окатышей представляют собой наклонно установленный (под углом 45—60°) диск с бортом. Исходная шихта, загружаемая во вращающуюся чашу, заклинивается между бортом и днищем и поднимается на некоторую высоту. Скатываясь по наклонному днищу, зародыши накатывают на себя слой тонкого концентрата, превращаясь в частицы шарообразной формы. Учитывая, что частицы больших размера и массы при вращении тарели могут подниматься на большую высоту по борту, высота борта регулирует конечный размер сырых окатышей.