Способ получения извести дляокускования мелкозернистыхматериалов
Союз Соеетскмк
Сецмалмстмчеекмк
Респубттттк
ОЛИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К kBTOP CROM V СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и1 808546 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 25.06.79 (2)) 2783524/22 022 е присоединением заявки М (5 I ) M. Кл.
С 2 В 1/00 (23) П риоритет—
ФЬвудврстквнньй камнткт
СССР ав денкт нзебрвтеннй н аткрытнй
Опубликовано 28.02.81. Бюллетень М 8
Дата опубликования описания ОЗ 03 81 ЬД) УДK 669.1.
:622.785.36 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. М. Борисов, Л. С. Агафонникова и М. Г. Бойко
1 .Московский ордена Трудового Красного Знамени
1 институт стали и сплавов (7() Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗВЕСТИ ДЛЯ ОКУСКОВАНИЯ
МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к подготовке рщ ья для преимущественного использова,ния в черной металлургии.
Известен способ получения активированной извести, в котором используется многооперационная схема: термическая обработка известняка с целью его декарбонизации, гидратация обожженной СаО водой и последующая сушка гидроксида кальция с получением вторичной Ca0(1).
Первичная *=СаО, образованная из исходного СаСО> обладает более низкой реакционной способностью, чем вторичная
СаО, подученная из Са(ОН) . Увеличение реакционной способности Р>- СаО обусловлено значительным ростом удельной поверхности оксида кальция, вследствие протекания реакции гидратации, сопровождающейся иэмельчением извести до
1-10 мкм.
ЭЭ
Однако при осуществлении известного способа необходима двукратная термическая обработка продукта, при этом на разложение карбоната и гидроксидас полу2 чением 1 кг СаО требуется 42,5 и
34,8 ккал тепла или около 60 и 50 г условного топлива соответственно, установка гасильного агрегата, кроме того, себестоимость вторичной окиси кальция в
1,7-1,8 раза превышает себестоимость
* =СаО.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому, результату является способ получения извести с низким содержанием воды и карбонатов, заключающийся в том, что известь с низким до 2% содержанием СаСО и влаги получают в обжиговых агрегатах путем ее обработки в процессе обжига при
500 С углекислым газом, охлаждают до
300 С в атмосфере, содержащей 20% CQ.
Получаемая при этом известь покрыта слоем СаСО, предотвращающим поглоще" М.
Недостатками известного технического решения являются черезмерные низкие скт рости протекания карбониэации СаО+СО, низкая водостойкость и реакционная crio608846 собность извести и высокая себестоимость готового продукта, обусловленная высоким расходом углекислоты.
Цель изобретения — повышение водо-, стойкости и реакционной способности извести в процессе окускования зернистых материалов, Поставленная цель достигается тем, что обожженный продукт обрабатывают газообразным окислителем, содержащим
40-904 кислорода, взятым в количестве 10-20% от веса обожженного продукта. .Сущность способа заключается в следуюшем . l 5
Обожженный .продукт обрабатывают кислородом или воздухом, обогащенным кислородом на заключительной стадии обжига или в процессе охлаждения, поддерживал температуру 20-300 С. о
При 20-300 С кислород вступает. во взаимодействие с СаО по реакции 2 Ca0+
+O>=2CaO<+39 ккал,с образованием перекиси кальция (СаО ) с выделением большого количества тепла, Кроме обожженной извести для получения перекиси кальция может быть использована гашеная известь, причем реакция 2 Са(ОН)1+0 =2 СаО + 2Н О протекает достаточно интенсивно при темпеза ратуре, равной или превышающей температуру начала диссоциации гидроксида.
Однако в обоих случаях скорость указанных реакций резко снижается при температуре, превышающей 300 С. Ограннчение верхнего предела температуры обусловлено тем, что разложение перекиси кальция начинается при 375 С и завершается при 4 5оС. Увеличение температуры выше 300 С сопровождается рееО ким снижением скорости прямой реакции, поэтому температурные условия образования перекиси кальция поддерживают в пределах 20-300оС.
Наряду с температурно-тепловым режимом кинетика образования перекиси во 4> многом определяется содержанием кислорода в газовой фазе, Как показали исследования, резкий скачок скорости реакции наблюдается при содержании кислорода в воздухе около 407 с постепенным ускоре- gp нием процесса по мере увеличения концентрации кислорода. Использование технического кислорода экономически оправдано при обработке оксида или гидроксида кальция, охлажденных до комнатной температуры.
В этих условиях pacxoi1 окислителя может быть снижен в два раза без ухудшения качества продукта, поскольку кислород используется только на образование Саб, а не на охлаждение обожженного продукта., При более высоких температурах обожженного продукта возрастает потребность в количестве охлаждающего агента, взаи модействие кислорода которого с оксидом или гидроксидом кальция сопровождается экзотермическим эффектом, превышающим. критические значения температуры начала диссоциации перекиси кальция.
Расход окислителя в зависимости от содержания в нем кислорода и температуры обожженного продукта необходимо поддерживать 10-20%. При этом содержанне перекиси кальция в готовом продукте, в зависимости от erо стeпeнн обжига, составляет 60-85%. Нижний предел расхода окислителя, содержащего 90-95% кислорода относится к охлажденному продукту, верхний — с содержанием О в гая зовой фазе около 507 — к нагретому.
Перекись кальция не разлагается и не реагирует с водой ни при каких условиях, кроме того, даже в присутствии воды
СаО не взаимодействует с углекислым. газом.
Таким образом, пассивацня активной
СаО осуществляется перекисью кальция, на разложение которой требуется в три раза меньше тепла, чем на разложение карбонатов.
Данный способ может быть использован как для производства крупнокусковой сталеплавильной извести, пассивированной перекисной оболочкой, предотвращающей развитие процессов карбоннзации и гидратации, так н для получения агломерационного мелкозернистого флюса с высоким содержанием перекиси.
Перекись кальция не растворяется в воде и сохраняет форму зерен, которые являются центрами (зародышами) окомкования компонентов шихты. При этом, располагаясь в центре гранул, перекись кальция в ходе спекания разлагается при
375-425 С с выделением значительного
0 (22,2% 0» ) количества активного кислорода (О,д), Поскольку температурный градиент между поверхностью и центром гранул крупностью 4-10 мм колеблется в пределах 200-280 С, диссоциация СаО пеО реноснтся в зону горения н верхнюю сгупень теплообмена зоны интенсивного нагрева. В этих условиях, являясь дополнительным источником кислорода, перекись кальция обеспечивает горение частиц топлива, закатанных внутрь гранул с од808846 новременным их послойным выгоранием на поверхности за счет кислорода просасываемого воздуха и способствует повышению степени использования топлива, скорости процесса, а также снижению содержания СО в отходящих газах.
С другой стропы, вследствие того, что заданная основность агломерата достигается в основном as счет СаО, входящей в состав перекиси, процессы об-, IO разования расплава преимущественно развививаются в центральных частях гранул с последующей пропиткой поверхностных слоев жидкой фазой. Выход расплава на поверхность гранулы означает, что ших 35 та во всем ее объеме прошла через жидкофазные превращения. В обычных условиях процесса расплав образуется на поверхности гранулы и постепенно распространяется к центральным областям, что вызывает гравитационный переток расплава в нижние слои, экранирование поверхности топливных частиц и их догорание в окружности жидкой фазы.
В отличие or рассмотренного механизма закатывания перекиси кальция, центр гранул обеспечивает горение топлива по всему обьему граиулы, исключает гравитационный переток жидкости и догарание топлива в расплавке в силу того, что поо- ледние порции жидкой фазы образуются на поверхности гранул и формирование манжет не оказывает вредного воздействия на процесс горения.
Организация двухслойного окомкования с использованием в качестве зародышей перекиси кальция может найти широкое применение и для производства высокопрочных офлюсованных окатышей.
Кроме того, введение перексидного флюса не требует увеличения расхода воды на окомкование и повышает сопротивление разрушению гранул в зоне переувлажнения.
Пример. 1)ля исследований используют известняк с общим содержанием
СаО 52,3. Обжиг известняка, охлажде-. ние и обработку продукта окислителем с различным содержанием кислорода осуществляют в шахтной печати обьемом
0,012 м®, в которую одновременно загружали 25 кг известняка крупностью
0,5-3 мм. Температура обжига 1000 С, О время — 30 мин.
Охлаждение окиси кальция от 300 С о до 20©С проводят азотом с последующей продувкой через cnal извести окислителя, концентрацию кислорода в котором поддерживают 20, 40 и 90%. Расход окислителя в зависимости от температуры охлажденной окиси кальция изменяют в интервале 5,15-30% от веса извести.
Время обработки окислителем 10 мин.
Содержание Са0 активного в извести составляет 90%.
Результаты исследований представлены в табл. 1.
of r
COI p)"
1 о с 3
1Q
O Ф
IQ о
ofo
С4 ( о
Cg
00 .
1Q о> о 1 о
11
I д и! а
I 1
Oll O
< е
ofo (1 "11
) о :
PI)
О3 Ф
oj o
Я (р о
Щ (О о"
Iщ й)5
oJ 4
I 1 )
OIP с9(of ra к
Ц щ
Ь
$ 5
L 5 о
OIO
o}o 808546 К о 3g Ф щ О о 808546 Таблица 2 Перекись кальция Са0,% еже обожженная CaO % Показатели Выход фракции 1,6 мм после рассева шихты,% 18 Центры окомкования Возврат Топливо Са01 Температура шихты, С 48,5 29,8 Скорость спекания, ммlмнн 36 Выход годного, % Удельная производительн ь, т/м2ч о Барабанная проба, % 1,48 1,83 10 ВНИИПИ Заказ 77/27 Тираж 692 Подписное филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Анализ данных показывает, что скорость процесса и полнота реакции образования перекиси определяется температурой исходной окиси кальция, содержанием кислорода в газовой фазе и расходом окисли геля. При обработке СаО воздухом (21% +) скорость и степень превращения в 22Ä5 раза ниже, чем при использовании окислителя, содержащего 40-90% кислорода. Оптимальные условия достигаются в диапазоне изменений температуры Са0-20-300 С, содержании кислорода о 40-90% и расходе окислителя в пределах 10-20%. Из табл . 2 видно, что введение флюса в виде СаО, при одинаковом качестве шихты (выход фракции 1,6 мм составля« ет 18% (позволяет увеличить скорость процесса более, чем на 12% (отн.), выход гоюого на 8% (отн.) и удельную производительность более, чем на 20% при значительном улучшении качества агломерата. Формула изобретения Способ получения извести для окуско.вания мелкозернистых материалов, включающий обжиг карбонатов, охлаждение, обработку обожженного продукта газообраз-, нымагентом, îrл ичающийся Йля оценки промышленной полезности предлагаемого способа проводят спекание шихты, содержащей 80% концентрата .КМА; 15% Ca+; 5% .коксовой мелочи и 5 25% (сверх 100%) возврата. Смешивание и окомкование шихты осуществляют в барабанном окомкователе диаметром SOO мм и длиной 1200 мм. Вре1Ф мя смешивания и окомкования 1-2 мин соответственно. Влажность шихты 8%. Высота спекаемого слоя 400 мм. В Результаты исследований приведены is в табл. 2. тем, что, с целью повышения водостойкости и реакционной способности извести, .обработку обожженного продукта осуществляют газообразным окислителем, содержащим 40-90% кислорода, взятым в количестве 10-20% or веса обожженного продукта. Источники информации, Sii принятые во внимание при экспертизе 1. Пащенко А. А. и др. Вяжущие материалы, Киев, "Вища школа, 1975, с. 214. 2. Заявка Японии N. 32-12.3998, М кл. 15 Г 221, опублик. 1977.