CC BY
25
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА
Том 196 1969
ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ВЛАЖНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ В ПРОЦЕССЕ СУШКИ
В. М. ВИТЮГИН, Т. Г. ЛЕОНТЬЕВА
Сушка железорудных окатышей должна быть оптимизирована так, чтобы обеспечить максимальную скорость процесса при сохранении высокой механической прочности и термостойкости сухого продукта. Основным препятствием для интенсификации сушки является растрескивание окатышей, снижающее их механическую прочность и полное, взрывооб-разное разрушение — «шок», в результате которого образуется мелочь. При этом резко снижается газопроницаемость слоя, и, как следствие, производительность процесса сушки и отжига и качество готовых окатышей.
Анализ состояния окатышей в зоне сушки по высоте слоя на промышленных ленточных обжиговых машинах показывает, что при начальном равномерном содержании влаги наблюдается ее перераспределение с переувлажнением нижних и средних слоев. В зонах переувлажнения в первый период сушки происходит трещинообразование в структуре окатышей. В производственных условиях это явление наблюдается в зоне трех первых камер сушки. Во втором периоде сушки, в последних камерах, наблюдается взрывообразное разрушение окатышей на мелкие частички — «шок».
Для выяснения причин разрушения окатышей было проведено несколько серий опытов. Окатыши крупностью 15—20 мм изготавливали из производственной шихты Соколовско-Сарбайского горнообогатительного комбината (ССГОК) следующего состава: железорудный концентрат — 91%, бентонит — 1 %, известняк — 8 %.
Высушиванию подвергали как одиночные окатыши, так и слой окатышей толщиной 100 мм в муфельной печи, нагретой до определенной температуры. Время выдержки окатышей в печи составляло во всех опытах 7 минут. Температурный интервал для ориентировочных опытов — 100°С, для корректировочных — 20°С.
Для выяснения влияния газовой фазы на трещинообразование и «шок» окатышей окомкование проводили на дистиллированной воде,, технической—вс-'допроводной и воде, насыщенной СО2. Основные результаты сведены в табл. 1.
Сырые железорудные окатыши представляют собой трехфазную систему: твердое — жидкое — газ. Твердая часть окатышей является типичным поликапиллярнопористым телом, способным удерживать воду
молекулярными и капиллярными силами. Газовая фаза— паровоздушная смесь.
Характер взаимодействия фаз определяет механические термические свойства окатышей. Последние находятся в функциональной зцви-
Таблица 1
Результаты наблюдений за разрушением окатышей при сушке
Темпе- Одиночные окатыши Слой окатышей
ратура сушки °С дистиллированная вода техническая вода вода, насыщенная СОг дистиллированная вода техническая вода вода, насыщенная С02
300 — — — трещины трещины трещины
500 — трещины трещины трещины трещины
600 — трещины трещины трещины трещи иы трещины
620 /трещины трещины шок трещины 1 трещины шок
680 трещины шок шок трещины шок шок
700 трещины шок шок трещины / шок шок
800 трещины шок шок трещины шок шок
симости от показателей максимальной молекулярной влагоемкости (\Уммв ) максимальной капиллярной влагоемкости (\Vmkb ), рабочей влажности окатышей (\Vonx.), и как следствие от показателя комкуе-мости
^ \Vmmb
\Vmkb — \Уммв
В процессе суШки окатышей в первую очередь происходит испарение капиллярной влаги, сопровождающееся бурным, но, как правило поверхностным парообразозанием. С повышением температуры периферийные слои удерживаемой молекулярными силами воды постепенно переходят в капиллярно связанную воду, удаление которой, очевидно, является основной причиной образования трещин. Из приведенных в таблице данных видно, что трещинообразование в структуре окатышей наблюдается как при сушке единичных окатышей, так и их слоя. При сушке окатышей в слое температура трещинообразования ниже; к тому же трещины возникают преимущественно на окатышах, находящихся в зоне переувлажнения. Это можно объяснить тем, что в случае переувлажнения окатышей происходит размывка, ослабление контактов, а в конечном счете разрушение структуры. «Шок» наступает в конце второго периода сушки как результат удаления молекулярно связанной воды. Особо опасным является наличие в структуре сырых окатышей защемленного воздуха. В случае закупорки отдельных пор, возникающей при усадке, удаление паровоздушной смеси из окатыша происходит взрывообразно и вызывает полное разрушение структуры — «шок».
Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы.
1. Трещинообразование наступает при сравнительно невысоких температурах в начале процесса сушки, очевидно, в период удаления капиллярной воды. Процесс образования трещин усиливается при перераспределении влаги в процессе нагрева слоя окатышей.
2. «Шок» наступает при значительно более высоких температурах сушки после образования трещин, когда происходит испарение молеку-лярно связанной воды.
3. Наличие защемленной газообразной фазы способствует интенсивному разрушению окатышей при сушке.
