В настоящее время все большую актуальность имеют вопросы, связанные с прямым восстановлением железа. Одним из наиболее современных и перспективных процессов получения качественного металлургического сырья является процесс производства брикетов на установке HYL-III.Отличительной чертой его по сравнению с традиционными процессами является замена охлаждения металлизованных окатышей в печи их горячим брикетированием.

Под шахтной печью размещаются брикетировочные прессы и оборудование для разделения брикетов с последующим их охлаждением и выдачей на тракты отгрузки готовой продукции.

Восстановление окатышей в HYL-III происходит в реакторе − это шахтная печь диаметром 5,5 м и высотой 35 м. Верхняя часть реактора − это свод, далее цилиндрическая зона восстановления, переходящая в нижнюю коническую секцию − транспортную зону. Окатыши самотеком направляется вниз противотоком восстановительному газу и, отдавая ему кислород, окисленные окатыши превращаются в металлизованные. Горячий восстановительный газ (температура ≈ 920 °С) из газонагревателя, поступает в реактор через фурмы, которые направляют газ противоточно окатышам. После зоны восстановления металлизованные окатыши попадают в транспортную зону. Эта секция представляет собой гладкую металлическую поверхность, чтобы сделать возможным свободное продвижение окатышей. Данная зона имеет наружную водоохладительную рубашку, для предотвращения перегрева металла в этой части, так как он не футерован.

Очень важным при этом является процесс управления сходом шихты, от которого зависит не только производительность, но и качество восстановленного продукта.

Одной из причин неравномерного схода горячей шихты является слипание ее или образование так называемых “заторов” на выходе из печи.

Во время работы HYL-III в транспортную зону снизу подают природный газ, который является источником науглероживания металлизованных окатышей и хладоагентом. Развитие большого эндотермического эффекта зависит от температуры газа и максимальный эндотермический эффект реализуется в верхней половине конуса. Для выяснения причин плохого схода шихты нами был проведен анализ литературных источников по этой теме. Выяснено, что одной из причин, препятствующих неравномерному сходу окатышей, является слипание или зависание их в транспортной зоне. Нами была сконструирована холодная модель реактора, на которой определяли зависимость скорости схода шихты от расхода газа. (рис.1)

На модели было соблюдено геометрическое подобие. Так как удельный расход газа на HYL-III изменяется в пределах (4,24-11,2) ∙ 10 м³/кг, то все расчеты и опыты проводили соблюдая эти пределы. Также расчеты и эксперимент проводились при отношении диаметра выпускного отверстия к диаметру дисперсной среды >10, порозность слоя на образце и модели была одинаковая.

Рис. 1. Устройство для определения газодинамических параметров
при продувке плотного слоя

1- корпус, внутри которого находятся окатыши; 2- нагнетатель; 3- расходомер;