ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальные и теоретические исследования процессов обжига окатышей при использовании твердого топлива из "Топливо Кн2" При подготовке к промышленным исследованиям во ВНИИМТ были проведены экспериментальные и теоретические исследования особенностей процессов обжига окатышей при использовании твердого топлива. Эти исследования нашли обобщение в [9.7]. Здесь мы остановимся лишь на кратком изложении, результатов этих работ. [c.243] В окислительных условиях относительная пористость образцов тем больше, чем глубже находится углерод в окатыше, что объясняется интенсивным выделением газов. При увеличении содержания углерода относительная пористость возрастает, так как большие объемы образца освобождаются от топлива. В безокислительных условиях уплотняющее действие углерода в большей мере проявляется при равномерном распределении углерода в объеме, т.е. в условиях максимально большего контакта с оксидами железа. При увеличении содержания углерода относительная пористость уменьшается, интенсифицируются процессы спекания за счет образования легкоплавких соединений. [c.244] Анализ изменения содержания оксида железа в обожженных брикетах, в зависимости от внешних условий и места ввода твердого топлива в образцы, выявил следующее. В окислительных условиях обжига наименьшее содержание оксида железа наблюдается при вводе его на поверхность образца. В этом случае топливо в большей степени работает как источник тепла. Более высокие значения оксида железа получаются при вводе топлива в центр брикета. [c.244] Это обусловлено тем, что наличие углерода в центре, куда затруднен доступ кислорода, ведет к интенсивному восстановлению оксидов. При добавке углерода потребность в доставке кислорода внутрь брикетов возрастает в несколько раз. Так, при окислении брикета с добавкой в него 1 % углерода, ему необходимо для окисления примерно в два раза больше кислорода, чем в образец без топлива, а при добавке 3 % углерода — в 4 раза. Естественно, что даже в отсутствии дополнительных препятствий диффузии кислорода вглубь брикета, наличие углерода в образце ведет к повышению содержания оксида железа при постоянной концентрации кислорода среды. [c.244] В безокислительных условиях зависимость содержания оксида железа от способа ввода углерода имеет другую картину наибольшее ее содержание наблюдали при равномерном распределении углерода и наименьшее — при его вводе на поверхность брикета. Такая зависимость содержания РеО от способа ввода углерода обусловлена тем, что в этом случае концентрация углерода в одном месте ведет к уменьшению поверхности его контактов с оксидами железа, к уменьшению его восстановительного потенциала. Причем сопоставление настоящих данных, полученных в различных условиях, показывает, что подача углерода в шихту перед окомкованием будет увеличивать содержание конечной РеО тем сильнее, чем ниже содержание кислорода в горновых газах. [c.244] Равномерное распределение топлива в окатышах. Наиболее технологичным с точки зрения производственных возможностей является ввод топлива в шихту, поступающую на окомкование. В связи с этим провели подробный анализ поведения твердого топлива при обжиге окатышей, допустив, что оно распределено в массе окатышей равномерно. Обжиг осуществляли в атмосфере аргона при различных скоростях нагрева до температуры 1300 °С. [c.244] В качестве твердого топлива использовали тощий уголь Краснобродского разреза и газовый уголь марки Г Кузбасса двух фракций 0-0,1 и 0Ч),5 мм (доля фракций 0,1 мм не менее 60 %). Химический состав тощего и газового углей в опытах был, соответственно % Ж = 0,65/3,5 А = 13,5/4,9 V = 11,0/42,1 = 0,36/0,3 = = 90,5/84,9 = 3,6/5,8 О = 2,9/0 = 2,5/0. [c.245] Исходные образцы готовили прессованием концентрата с топливом в количестве от 0,5 до 3,0 % (по углероду). Уголь подавали в различные участки образцов в центр, на поверхность, и равномерно распределяли по объему. Кроме брикетов, провели сравнительный обжиг образцов в специальных тиглях, где влиянием газа-теплоносителя можно пренебречь. Во избежание разрушения образцов процесс сушки вели при температуре 150 °С. Обжиг образцов в среде аргона и воздуха проводили при скоростях нагрева 100, 200, 400 град/мин до температур 750, 1000, 1300 °С с последующей изотермической выдержкой и без нее. [c.245] Охлаждение образцов проводили воздухом или аргоном со скоростью 100 град/мин, а также водой. В период нагрева, вьщержки и охлаждения фиксировали изменение массы, а после обжига определили химический состав и конечную пористость (Е ) образцов. [c.245] В результате исследований было выявлено влияние на процессы обжига концентрации углерода в образце, скорости нагрева, вида твердого топлива, крупности топлива, что позволило ориентироваться для вьщачи рекомендаций по промышленным испытаниям. [c.245] Температурные режимы обжига. Значительное внимание было уделено экспериментальным исследованиям температурных режимов обжига. Это обусловлено тем, что наряду с технологическими факторами, на показатели обжига окатышей оказывают влияние и теплотехнические, и, в первую очередь, температурные режимы. [c.245] В результате исследований были получены следующие основные результаты. [c.245] Установлено, что на выгорание углерода оказывает влияние не только уровень температур, но и продолжительность обработки образцов при температурах выше температуры воспламенения. Так, для температуры 900 °С это время составляло при скорости нагрева 100 град/мин 90-120 с, а при скорости нагрева 200 град/мин — вдвое меньше. [c.245] Повышение скорости нагрева приводит к усилению роли топлива как восстановителя. При желании увеличить количество закиси железа в окатышах скорость нагрева следует повышать. При необходимости замены дефицитного топлива на уголь целесообразно устанавливать плавный режим нагрева. При этом эквивалент замены может быть меньшим в связи с благоприятными условиями горения топлива внутри образцов и с меньшими потерями тепла. [c.245] Добавка твердого топлива в шихту, в отличие от обычной термообработки, обусловливает спекание с увеличением конечной пористости образцов. При этом в зависимости от температуры обжига и количества углерода в щихте, это увеличение происходит тем сильнее, чем ниже температура обжига. Нарастание конечной пористости брикетов при содержании твердого топлива более 1,5 % свидетельствует о разрыхляющей его роли при газификации. [c.246] Отмечено влияние скорости нагрева образцов и продолжительности изотермической выдержки на изменение относительной пористости образцов. При повышении скоростей нагрева относительная пористость брикета увеличивается, что можно объяснить интенсивным выделением газов из брикета в период обжига, юзгда процессы спекания еще не получили достаточного развития. Наличие изотермической выдержки при температуре 1300 °С усиливает процесс спекания. При этом пористость образцов при увеличении скоростей нагрева изменяется незначительно. [c.246] В начальный период нагрева, в период высоких скоростей убьши углерода, когда процессы спекания не получили развития, пористость образца увеличивается. Причем более интенсивно увеличивается пористость образцов с углями мелкой фракции (0-0,1 мм). По данным А. Л. Ефимова, это объясняется большим разбуханием, повышенным расходованием мелких частиц топлива в начальный период нагрева, и интенсивным выходом газообразных продуктов. При дальнейшем нагревании относительная пористость, достигнув максимального значения, начинает уменьшаться, происходит усадка образца, связанная со спеканием. [c.246] Использование тощего угля, имеющего меньшее количество летучих, характеризуется меньшим значением максимальной относительной пористости, поэтому после спекания наименьшую относительную пористость имели образцы с тощим углем фракции 0-0,5 мм. Наибольший расход топлива в процессе и большую относительную пористость имели брикеты с газовым углем фракции 0-0,1 мм. [c.246] При нагревании и последующем охлаждении образцов расход углей падает по мере уменьшения количества топлива в брикете по времени. Начальный период характерен высоким расходом углей, причем именно в этот период их величины для различных углей существенно отличаются. Разница в степени расходования крупных и мелких частиц топлива обусловлена, главным образом, изменяющейся величиной поверхности частиц. Газовый уголь отличается от тощего большей реакционной способностью, что и обусловливает его высокие степени расходования. [c.246] В соответствии с изменениями расхода твердого топлива изменяется и химический состав образцов. При увеличении расхода топлива окатыши получаются менее окисленные. При уменьшении фракции угля до 0-0,1 мм количество закиси железа в брикетах увеличивается. Мелкие частицы обладают повышенной восстановительной способностью, так как суммарная поверхность реагирования мелких частиц выше, чем у крупных. Кроме того, взаимодействие крупных фракций сопровождается интенсивным газовыделением. В месте нахождения частиц угля происходит образование крупных пор, через которые затем диффундирует кислород внутрь окатыша. [c.246] Вернуться к основной статье