Способ обработки мелкоизмельченной руды и установка для его осуществления

21 13/00, 27 15/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕЛКОИЗМЕЛЬЧЕННОЙ РУДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(73) Патентообладатели Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ , Брифер Интернациональ ЛТД (ВВ)(57) 1. Способ обработки мелкоизмельченной руды, при котором мелкоизмельченную руду высушивают при помощи горячего сушильного газа, который после прохождения через частицы руды очищают от вовлеченных пылевидных частиц руды, собирают эти частицы и примешивают к высушенной мелкоизмельченной руде, отличающийся тем, что сушку осуществляют методом вихревого слоя при одновременном просеивании продувкой мелкоизмельченной руды, причем сушильный газ пропускают через мелкоизмельченную руду с образованием вихревого слоя, скорость сушильного газа фиксируют на уровне, при котором происходит вовлечение им пылевидных частиц, имеющих размеры меньше заранее определенных, а пылевидные частицы отделяют, собирают и примешивают к высушенной мелкоизмельченной руде в дозированных количествах. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высушенную мелкоизмельченную руду после выхода из вихревого слоя собирают и смешивают в дозированных количествах с пылевидными частицами, подаваемыми в дозированных количествах. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что высушенную мелкоизмельченную руду смешивают с 1 3288 1 пылевидными частицами при количественном соотношении от 9010 до 7030, предпочтительно от 8020 до 85 15. 4. Способ по любому или нескольким из пп. 1-3, отличающийся тем, что при смешивании высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами поддерживают их постоянное заранее определенное количественное соотношение. 5. Способ по любому или нескольким из пп. 1-4, отличающийся тем, что смешивание высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами осуществляют при поддержании постоянного общего количества в единицу времени. 6. Способ по любому или нескольким из пп. 1-5, отличающийся тем, что скорость сушильного газа фиксируют на уровне, при котором происходит вовлечение пылевидных частиц, размеры которых не превышают 200 мкм, предпочтительно менее 150 мкм. 7. Установка для обработки мелкоизмельченной руды, содержащая сушилку для мелкоизмельченной руды, включающую устройство подачи сушильного газа, отличающаяся тем, что сушилка выполнена в виде сушилки вихревого слоя, а также содержит устройство очистки сушильного газа, оборудованное специально под указанную сушилку и включающее сепарирующее устройство, отделяющее от сушильного газа пылевидные частицы, вовлеченные сушильным газом, коллектор, собирающий отделенные пылевидные частицы, и смесительное устройство для смешивания высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами, отделенными от сушильного газа, до заранее определенного количественного соотношения. 8. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что последовательно после сушилки вихревого слоя установлен коллектор для сбора высушенной мелкоизмельченной руды. 9. Установка по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что последовательно после коллектора для сбора пылевидных частиц установлены дозирующие конвейерные весы для пылевидных частиц. 10. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что последовательно после коллектора для сбора мелкоизмельченной руды установлены дозирующие конвейерные весы для мелкоизмельченной руды. 11. Установка по любому или нескольким из пп. 7-10, отличающаяся тем, что сушилка вихревого слоя оснащена горелкой для газа, предпочтительно природного, предназначенной для выработки сушильного газа. Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам и установкам подготовки руды для дальнейшего ее прямого восстановления в псевдоожиженном слое. Известно, что прямое восстановление металла из руды во взвешенном слое имеет определенные трудности, если в руде содержится избыточное количество пылевидных частиц, в частности частиц, размеры которых составляют менее 150 мкм. Слишком большое количество таких пылевидных частиц в мелкоизмельченной руде может привести к серьезным нарушениям процесса при дальнейшей переработке, вызываемым,например, засорением трубопроводов, циклонов или образованием отложений в реакционных емкостях. Такие нарушения могут возникнуть и тогда, когда хотя содержание пылевидных частиц в руде находится в допустимых пределах, но их распределение в мелкоизмельченной руде является крайне неравномерным. Следовательно, могут встречаться максимальные содержания пылевидных частиц, значительно превышающие количества, которые допустимы для переработки без нарушений процесса, такие максимальные количества могут составлять до 50 . Известен способ обработки мелкоизмельченной руды, включающий сушку в вихревом слое с помощью горячего сушильного газа, подаваемого со скоростью, обеспечивающей захват газом пылевидных частиц,имеющих размеры менее заранее заданных (менее 0,2 мм), очистку газа с отделением захваченных частиц 1. Выносимые частицы смешивают с мелочью, уловленной в газе от восстановительного реактора, брикетируют с получением микротаблеток со средним размером 1,5 мм. Полученные таблетки направляют вместе с мелкоизмельченной и высушенной рудой в реактор-восстановитель. Способ осуществляется в установке, содержащей сушилку в виде реактора-подогревателя псевдоожиженного слоя, содержащую узлы подачи сушильного газа и отделения от сушильного газа захваченных пылевидных частиц. Недостаток известного решения заключается в том, что процесс является дорогостоящим, что связано с большими затратами на гранулирование и соответствующие узлы установки. 3288 1 Известен способ сушки сульфидных руд в вихревом слое. В этом процессе весь объем твердых веществ подается на газовую очистку вместе с выходным газом из сушки в вихревом слое через трубопровод, причем твердые вещества, отделенные при очистке, примешиваются к ранее отделенным твердым веществам без учета их зернистости. Таким образом, здесь не применяется просеивание продувкой 2. Известно также тонкое измельчение рудных оксидов и дальнейшее просеивание полученного порошка продувкой восстановительным газом. Более грубый порошок железа, остающийся при просеивании, возвращается на операцию тонкого измельчения, и, таким образом, на операцию восстановления металла попадают только равномерно измельченные порошкообразные частицы руды 3. Известен способ регулирования распределения размеров частиц и концентрирования мелких частиц в зонах реакции вихревого слоя. В этом способе концентрация мелких частиц от 5 до 60 вес.сохраняется в вихревом слое путем удаления мелких частиц заранее определенного диапазона размеров из вихревого слоя и возврата их обратно в вихревой слой при циркуляции в заданных количествах. Важным здесь является противодействие обогащению мелкими частицами, содержащимися в реакционной зоне вихревого слоя из-за образования новых мелких частиц, происходящего из-за трения в этой зоне. Следовательно, этот способ не имеете отношения к предварительной обработке руды, а осуществляется непосредственно при восстановлении из нее металла 4. Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ обработки мелкоизмельченной руды, при котором мелкоизмельченную руду высушивают при помощи горячего сушильного газа, который после прохождения через частицы руды очищают от вовлеченных пылевидных частиц руды, собирают эти частицы и примешивают к высушенной мелкоизмельченной руде 5. Данный способ не исключает сильного колебания содержания пылевидных частиц и не обеспечивает приблизительно постоянного содержания пылевидных частиц в руде, подвергающейся дальнейшей обработке. Технической задачей изобретения является снижение затрат на процесс обработки мелкоизмельченной железной руды при одновременном исключении нарушений процесса при дальнейшей ее переработке, связанных с большим количеством пылевидных частиц, присутствующих в руде. В частности, должно быть исключено сильное колебание содержания пылевидных частиц и обеспечено приблизительно постоянное содержание пылевидных частиц в руде, подвергающейся дальнейшей обработке, размеры которых не должны превышать заранее определенного предела, причем наиболее желательно устранить сброс пылевидной руды,если это вообще возможно для решения этой задачи. Данная задача решается способом обработки мелкоизмельченной руды, при котором мелкоизмельченную руду высушивают при помощи горячего сушильного газа, который после прохождения через частицы руды очищают от вовлеченных пылевидных частиц руды, собирают эти частицы и примешивают к высушенной мелкоизмельченной руде, при этом сушку осуществляют методом вихревого слоя при одновременном просеивании продувкой мелкоизмельченной руды, причем сушильный газ пропускают через мелкоизмельченную руду с образованием вихревого слоя, скорость сушильного газа фиксируют на уровне, при котором происходит вовлечение им пылевидных частиц, имеющих размеры меньше заранее определенных, а пылевидные частицы отделяют, собирают и примешивают к высушенной мелкоизмельченной руде в дозированных количествах. Высушенную мелкоизмельченную руду после выхода из вихревого слоя также собирают и смешивают в дозированных количествах с пылевидными частицами, подаваемыми в дозированных количествах. В предпочтительном варианте высушенную мелкоизмельченную руду смешивают с пылевидными частицами при количественном соотношении от 9010 до 7030, предпочтительно от 8020 до 8515. При смешивании высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами поддерживают их постоянное заранее определенное количественное соотношение. Смешивание высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами осуществляют при поддержании постоянного общего количества в единицу времени. Скорость сушильного газа фиксируют на уровне, при котором происходит вовлечение пылевидных частиц, размеры которых не превышают 200 мкм, предпочтительно менее 150 мкм. Другим объектом изобретения является установка для обработки мелкоизмельченной руды, содержащая сушилку для мелкоизмельченной руды, включающую устройство подачи сушильного газа. Сушилка выполнена в виде сушилки вихревого слоя, а также содержит устройство очистки сушильного газа, оборудованное специально под указанную сушилку и включающее сепарирующее устройство, отделяющее от сушильного газа пылевидные частицы, вовлеченные сушильным газом, коллектор, собирающий отделенные пылевидные частицы, и смесительное устройство для смешивания высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами, отделенными от сушильного газа, до заранее определенного количественного соотношения. В предпочтительном варианте коллектор для сбора высушенной мелкоизмельченной руды установлен последовательно после сушилки вихревого слоя. Последовательно после коллектора для сбора пылевидных частиц установлены дозирующие конвейерные весы для пылевидных частиц. 3 3288 1 Последовательно после коллектора для сбора мелкоизмельченной руды установлены дозирующие конвейерные весы для мелкоизмельченной руды. Сушилка вихревого слоя оснащена горелкой для газа, предпочтительно природного, предназначенной для выработки сушильного газа. Скорость сушильного газа в сушилке поддерживают на уровне, обеспечивающем захват практически всех пылевидных частиц, имеющих размер менее заранее заданных определенных размеров, отделенные от газа пылевидные частицы собирают и примешивают к высушенной пылевидной руде в дозированном количестве,выбираемом исходя из условия поддержания постоянного содержания пылевидных частиц в обработанном материале. Собирая пылевидные частицы руды, можно уловить и сбалансировать временно возникающий избыток пылевидных частиц, и в то же время собираемые частицы могут быть добавлены к руде в процессе восстановления металла в случае, если в сушке участвует меньшее количество пылевидных частиц, чем количество, приемлемое для дальнейшего процесса переработки, или в случае, если в сушке участвует меньшее количество пылевидных частиц, чем предназначалось для дальнейшей переработки, такой как прямое восстановление металла из руды. Полученное таким образом равновесие позволяет свести до минимума или совсем исключить пылевидную часть руды, требующую складирования. Собирая высушенную мелкоизмельченную руду после отвода из вихревого слоя и смешивая в дозированных количествах с пылевидными частицами руды, подаваемыми в дозированных количествах, обеспечивают получение равномерного потока высушенных пылевидных частиц, вводимого в высушенную мелкоизмельченную руду. Преимуществом данного изобретения является то, что смешивание высушенной мелкоизмельченной руды с пылевидными частицами осуществляют при соблюдении постоянного заранее определенного количественного соотношения, при поддержании постоянного общего количества в единицу времени. Ниже изобретение поясняется более подробно на примере выполнения, показанном на чертеже и соответствующем предпочтительному осуществлению изобретения. Устройство, согласно изобретению, включает накопитель 1 для мелкоизмельченной руды 2, которая, например, используется для производства губчатого железа путем прямого восстановления восстановительным газом. Из накопителя 1 мелкоизмельченная руда 2 попадает через дозирующий конвейер 3, оборудованный весами 4, в вихревую сушилку 5, оснащенную газовой горелкой 6 для выработки сушильного газа 7. Газовая горелка 6 работает на природном газе 8. Сушильный газ 7, образующийся при сгорании природного газа 8,подается во внутреннее пространство 9 вихревой сушки 5 через распределительную решетку 10, снабженную множеством фурм 11, причем сушильный газ 7 проходит через фурмы распределительной решетки 10 с предварительно заданной скоростью. Скорость сушильного газа 7 может быть доведена до желаемой величины путем регулирования газовой горелки 6. Сушильный газ 7 подается в верхнюю часть вихревой сушилки 5 через отводящий трубопровод 12 в устройство для очистки сушильного газа 13 в виде циклонного сепаратора. В циклонном сепараторе 13 происходит отделение пылевидных частиц руды 14, вовлеченных сушильным газом 7, после чего пылевидные частицы передаются из циклонного сепаратора 13 в коллектор 16 через передающий трубопровод 15. Мелкоизмельченная руда 17, высушенная в сушилке 5 и освобожденная от пылевидных частиц, через передающий трубопровод 18 попадет в коллектор 19 и оттуда передается через дозирующие конвейерные весы 20 в смесительное устройство 21 для смешивания высушенной мелкоизмельченной руды 17 с предварительно определенным количеством пылевидных частиц 14, подаваемых в смесительное устройство 21 через дозирующие конвейерные весы 22. Смесительное устройство 21 представляет собой конвейер, который питает дозирующие конвейерные весы 20, 22. Установка действует следующим образом. В вихревой сушилке 5 вихревой слой образуется при подаче сушильного газа 7 через фурмы 11 распределительной решетки 10 и поднимается с заданной скоростью во внутреннюю часть сушилки, мелкие частицы, такие как пылевидные частицы 14, имеющие размеры меньше заданного предела, захватываются сушильным газом 14. Предельный размер частиц зависит от скорости потока сушильного газа 14. Скорость потока сушильного газа 14 выбирается таким образом, чтобы все пылевидные частицы 14 с размерами менее приблизительно 150 мкм выносились вместе с сушильным газом. Эти пылевидные частицы 14 отделяются в циклонном сепараторе 13 и подаются в коллектор 16. При помощи двух дозирующих конвейерных весов 20, 22 подача высушенной мелкоизмельченной руды 17 и высушенных пылевидных частиц руды 14 регулируется таким образом, что обеспечивается (предпочтительное) соотношение между количеством высушенной мелкоизмельченной руды 17 и высушенных пылевидных частиц 14, варьируемое примерно от 8020 до 8515, при этом общее количество смеси руды 23, образованной высушенной мелкоизмельченной рудой 17 и пылевидными частицами 14, поддерживается постоянным. Если появляется избыточное количество пылевидных частиц 14, порция их может быть передана в место сброса отходов или в следующий коллектор 24 для промежуточного хранения через отводной трубопровод 25, причем собранные пылевидные частицы 14 в дальнейшем примешиваются к высушенной мелкоизмель 4 3288 1 ченной руде 17, как это показано прерывистой линией 26, в том случае, если непросеянная руда 2, подаваемая в сушилку 5, содержит пониженное количество пылевидных частиц 14. Смесь руды 23, покидающая конвейер 21 при постоянном количестве и постоянном количественном соотношении мелкоизмельченной руды 17 и пылевидных частиц 14 в единицу времени, далее поступает на установку прямого восстановления металла согласно 5,082,251 или ЕР-А-0571358, или ЕР-В-0010627 с целью производства губчатого железа. Способ, согласно изобретению, обеспечивает протекание процессов прямого восстановления металла без каких-либо проблем, так как нарушения процесса, которые могли быть вызваны случайными избыточными количествами пылевидных частиц руды 14, устранены. В табл. 1 перечислены мелкоизмельченные руды -, имеющие различное содержание пылевидных частиц (размеры частиц 150 мкм). Таблица 1 Мелкоизмельченная руда Содержание пылевидных частиц,18 Эти мелкоизмельченные руды применялись в вихревой сушилке 5 в количествах (т/ч), указанных в табл. 2, для производства 70 т/ч брикетированного губчатого железа (табл. 2). Содержание воды, отделенной сушильным газом 7, также показано в табл. 2. Количество пылевидных частиц 14 (размером менее 150 мкм),приведенное в табл. 2, было вынесено сушильным газом 7 и отделено в циклонном сепараторе 13. Таблица 2 Мелкоизмельченная руЗагрузка, т/ч Содержание воды, т/ч Количество пылевидда ных частиц, т/ч 113 6,65 21,0 Каждая мелкоизмельченная руда (-) 17 в количестве 86,1 т/ч смешивалась в виде высушенной и освобожденной от пылевидных частиц 14 руды с 18,9 т/ч пылевидных частиц 14 (смесь руды 23 в количестве 105 т/ч) и подвергалась прямому восстановлению, как описано в ЕР-А-0571358 подача углерода 0,7 т/ч отделенный кислород 26,6 т/ч потери при зажигании 4,2 т/ч отделенная пыль 2,1 т/ч . Было получено 72,1 т/ч губчатого железа. Потери при брикетировании составили 2,1 т/ч, так что губчатого железа в брикетах осталось 70 т/ч. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.