ОСНОВЫ АГЛОМЕРАЦИИ. ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Г азопроницаемость шихты

са спекания, пока зона горения не дойдет до колосниковой ре­шетки. Замечено, что чем значительнее изменение вакуума в хо­де процесса спекания по сравнению с начальным его значением, тем активнее протекает процесс спекания и выше производитель­ность машины.

Незначительное снижение вакуума к концу спекания харак­теризует вялый ход и неустойчивые результаты спекания. Вялый ход процесса спекания отличается низкой температурой отходя­щих газов, которая косвенно может служить показателем газо­проницаемости шихты. Таким образом, начальная газопрони­цаемость слоя шихты является важным фактором для оценки качества шихты и условий ее подготовки. Зная начальную газо­проницаемость, можно правильно выбрать вакуумный режим и даже предвидеть результаты спекания.

Сопротивление слоя шихты возрастает пропорционально вы­соте слоя и соответственно этому изменяется общая газопрони­цаемость. Для сохранения постоянного количества просасывае­мого воздуха через увеличенный слой шихты необходимо изме­нять вакуумный режим установки. Это изменение практически пропорционально высоте слоя, что позволяет регулировать ко­личество просасываемого через слой шихты воздуха путем изме­нения высоты слоя шихты в пределах допускаемых характери­стикой эксгаустера.

Для определения начальной газопроницаемости шихты мож­но пользоваться прибором, изображенном на рис. 18.

Прибор состоит из стеклянного цилиндра /, в дне которого имеется трубка 2, вставляемая в бутыль 3, наполненную водой. Бутыль имеет внизу трубку с краном 4, через которую выливает­ся вода, благодаря этому в стеклянном цилиндре / создается вакуум.

Вакуум необходимо поддерживать постоянным в продолжение всего опыта, а также и в опытах с другими шихтами, целью ко­торых является определение их сравнительной газопроницаемо­сти. Для проведения определения испытуемая шихта уклады­вается в цилиндр I на сетку, расположенную на некотором рас­стоянии от дна цилиндра, после чего с помощью крана устанав­ливается сток воды с постоянным расходом. Количество возду­ха, прошедшего через шихту, считается равным количеству вы­текшей воды из бутыли 3. При проведении опытов в одном и том же цилиндре, площадь сечения которого постоянна, при по­стоянном вакууме и в течение одного и того же времени газо­проницаемость будет определяться объемом вытекшей воды.

Одним из основных факторов, влияющих на газопроницае­мость шихты, является крупность зерен и их взаимное располо­жение в шихте.

5 А. М Парфенов

Математическое исследование влияния крупности зерен сме­си и отдельных составляющих ее на газопроницаемость не пред­ставляется возможным. Даже в случае укладки шаров одина­

нового диаметра в различных комбинациях объем пустот возмо­жно определить только экспериментально. Изучению этого вопро­са посвящено большое количество рабо% в одной из которых

[25] рассматривается пять возможных случаев укладки шаров одинакового размера. Каждому случаю укладки соответствует «координационное число», которое равно числу точек соприкос­новения каждого шара с соседним.

После укладки шаров тем или иным способом, т. е. с тем или иным координационным числом, пустоты между ними заполня­лись водой. Объем пустот принимали равным объему заполнив­шей их воды.

Ниже приводятся объемы пустот, замеренные указанным спо­собом для пяти случаев укладки шаров одинакового размера:

Объем пустот в единице

объема шаров. . . . 0,66 0,476 0,395 0,302 0,259

Координационное число 46 8 10 12

Большинство естественных укладок дает объем пустот, рав­ный или близкий к величине 39%, что характеризуется коорди­национным числом, равным 8. Укладка с координационным чис­лом 12 самопроизвольно не образуется и получается только при точной укладке каждого отдельного шарика. На рис. 19 представ­лены случаи укладки шаров при различных координационных числах, заимствованные из цитируемой выше работы.

Законы укладки шаров различных размеров значительно сложнее укладки шаров одинакового радиуса, так как свобод­ные пространства между крупными шарами будут заполняться мелкими шарами. В идеальном случае, при бесконечно умень­шающихся последовательно размерах шаров, можно предста­вить случай сплошного заполнения пространства, занятого смесью, когда вес единицы насыпного материала будет равнять­ся объемному весу сплошного тела, — случай максимально плотной, но не реальной укладки. Мало реальным является и случай укладки с координационным числом 4, когда каждый шар соприкасается с четырьмя другими шарами, расположен­ными по углам тетраэдра, образуя 66% пустот, — структурно малоустойчивое состояние.

Контакт между воздухом и слоем шихты, представляющий зернистый материал различной крупности при кажущейся про­стоте явлений, в действительности подчиняется сложным физи­ческим законам. Сопротивление потоку просасываемого возду­ха возрастает с уменьшением крупности материала вследствие уменьшения сечения каналов, по которым проходит воздух или газ между зернами шихты. Объем пустот, свободных для про­хождения воздуха, не столько зависит от размера зерен, сколь­ко от их укладки, т. е. от взаимного расположения и ориенти­ровки зерен по отношению друг к другу.

Влияние поверхности зерен и их крупности на порозность шихты 69