Máquina tostadora : una unidad metalúrgica para la producción de gránulos . En la actualidad, por regla general, están en funcionamiento máquinas tostadoras de tipo transportador .
La primera máquina de cocción industrial con una superficie de 93,7 m 2 se lanzó en los EE . UU. en la fábrica de Silver Bay en 1955 [1] . El tostado de los gránulos se llevó a cabo quemando combustible sólido enrollado sobre su superficie. Actualmente, el tratamiento térmico de los pellets crudos se realiza mediante los productos de combustión de los combustibles líquidos y gaseosos [2] . En la URSS , el trabajo en la creación de máquinas transportadoras de tostado comenzó a fines de la década de 1950. El trabajo experimental se llevó a cabo en las plantas piloto del GOK de Sokolovsko-Sarbaisky ( Rudny , Kazajstán ) y del GOK central ( Krivoy Rog , Ucrania ) [3] .
El inicio de la producción industrial de gránulos de mineral de hierro oxidado en la URSS debe considerarse el 26 de mayo de 1964, cuando se construyó la primera máquina de calcinación OK-2-108 con un área de trabajo de 108 m 2 y una capacidad de 700 mil toneladas de gránulos calcinados por año se puso en producción en el GOK de Sokolovsko-Sarbaisky [4 ] .
Los términos de referencia para el diseño de la primera tostadora fueron emitidos por el Instituto Mekhanobr ( Leningrado ). En Uralmashzavod , en el departamento de diseño de ingeniería de minas y altos hornos, encabezado por el diseñador jefe V.R. Kubachek, a fines de los años cincuenta del siglo XX, se comenzó a trabajar en el diseño de la primera máquina tostadora. Al jefe del grupo, M. Kh. Fastovsky, se le confió la gestión del diseño. El diseño fue difícil, ya que no había experiencia en la creación de tales máquinas que operaran en condiciones de alta temperatura. En 1959, se diseñó la primera máquina OK-1-108 con un conjunto de equipos para hacer gránulos verdes. El financiamiento de la obra estuvo a cargo de la planta KMaruda . Pero la primera máquina diseñada no se publicó debido a la finalización de la financiación [4] .
En 1960, el Instituto Gipronickel solicitó la posibilidad de crear máquinas tostadoras para endurecer el tostado de gránulos de concentrados de níquel de la planta Pechenganickel, Zapolyarny, región de Murmansk. Sobre la base de la máquina tostadora OK-1-108, se diseñaron en poco tiempo máquinas tostadoras OK-1-72 con un área de trabajo de 72 m 2 y una capacidad de 310 mil toneladas de pellets por año. Además, se diseñaron peletizadores de cuenco con un diámetro de cuenco de 5,5 m. En Uralmashzavod se fabricaron dos máquinas tostadoras OK-1-72 y cuatro peletizadores de cuenco en 1962-1963, pero se ensamblaron y pusieron en producción solo en 1965 debido a la indisponibilidad de las estructuras de los edificios [5] .
En 1961, la planta de procesamiento y minería de Sokolovsko-Sarbai ordenó el diseño y la fabricación de una tostadora OK-2-108 modernizada. En 1961-1963 se diseñaron y fabricaron dos máquinas de este tipo, y la primera de ellas se lanzó al mercado el 26 de mayo de 1964 [6] .
De 1962 a 1970, Uralmash produjo 24 máquinas tostadoras con un área de 108 m 2 , 48 peletizadoras de tambor y 52 peletizadoras de tazón con un diámetro de 5,5 m [6] .
Simultáneamente con la puesta en marcha de las tostadoras, se mejoró la tecnología de tostado de pellets. Los institutos trabajaron en él: Mekhanobr (Leningrado), Uralmekhanobr , VNIIMT , Mekhanobrchermet ( Krivoy Rog ), empresa Uralenergochermet. Para aumentar la eficiencia de la producción de pellets tostados, fue necesario mejorar el esquema térmico de la tostadora. De acuerdo con el esquema térmico mejorado desarrollado por Uralenergochermet, Uralmashzavod diseñó la máquina tostadora de segunda generación OK-1-306 con un área de 306 m 2 y una capacidad de 2,15 millones de toneladas de gránulos por año. El diseño de esta máquina se basó en nuevas soluciones técnicas que permiten aprovechar mejor el calor de los gases de proceso debido a su recirculación. Tales máquinas tostadoras se fabricaron en 1973-1977 en Uralmashzavod y se entregaron: 2 máquinas a la Planta de procesamiento y minería del norte , 4 máquinas a la Planta de procesamiento y minería Lebedinsky [6] .
En 1972 se diseña la tostadora OK-1-520 de tercera generación, con una superficie de 520 m 2 y una capacidad de 3,1 millones de toneladas de pellets al año. Se introdujeron nuevas soluciones técnicas en el diseño de esta máquina, lo que permitió aumentar significativamente su confiabilidad y eficiencia. Se fabricaron dos máquinas tostadoras OK-1-520 en Uralmashzavod, se entregaron al GOK de Mikhailovsky y se pusieron en producción industrial en 1976-1977. Junto a las máquinas se fabricaron 13 peletizadoras de tambor y 4 cribas para pellets tostados [6] .
En 1978, utilizando nuevos materiales resistentes al calor, se diseñó la tostadora OK-2-520/536 para Kostomuksha GOK con un área de trabajo de 536 m 2 , con una capacidad de alrededor de 3,0 millones de toneladas por año de gránulos tostados oxidados de minerales de hierro agrio. En 1982-84, Uralmashzavod fabricó tres tostadoras OK-2-520/536. En los mismos años fueron montados y puestos en producción industrial [7] .
En 1978, los diseñadores de Uralmashzavod desarrollaron un proyecto para la tostadora más grande OK-1-780/810 con un área de trabajo de 810 m 2 y una capacidad de 5-6 millones de toneladas de gránulos tostados por año. Pero debido a la falta de pedidos, el proyecto no se llevó a cabo [7] .
En 1984 se diseñó una tostadora OK-3-520/536 con un área de trabajo de 536 m 2 para tostar pellets a partir de fosforitas del yacimiento de Karatau. Esta máquina fue ordenada por el Ministerio de Fertilizantes Minerales. Se suponía que iba a fabricar tres tostadoras para la planta química de Karatau . Una máquina se fabricó en 1985 y se puso en producción comercial en 1989. Pero debido a la falta de demanda de gránulos de fosforita, se detuvo la producción [7] .
En 1985, se completaron los diseños de las máquinas tostadoras OK-1-228 con un área de trabajo de 228 m 2 , diseñadas para reemplazar las máquinas tostadoras OK-6-108 de la Planta de Minería y Procesamiento de Kachkanar . Cuatro de estas máquinas se fabricaron en Uralmashzavod entre 1986 y 1990 y se pusieron en producción industrial entre 1987 y 1993. En 1989, las tostadoras OK - 1-324 /336Ts con un área de trabajo de 336 m 2 fueron diseñadas para reemplazar las tostadoras con un área de 278,25 m 2 de la Planta de Minería y Procesamiento del Norte. Uralmash produjo dos tostadoras OK-1-324/336T. Una de ellas fue ensamblada y puesta en producción en 1995, la segunda máquina no fue instalada por falta de financiamiento [7] .
En 1986, se completó el diseño de la tostadora OK-1-560/576, con un área de trabajo de 576 m 2 , para la planta de extracción y procesamiento de minerales oxidados Krivorozhsky . Para la fabricación de máquinas, los dibujos de Uralmashzavod fueron trasladados a Rumanía . Allí se fabricaron tres máquinas, dos de ellas se montaron en Dolinsk , pero la instalación no se completó por falta de financiación [8] .
En 1990-1994 Se diseñaron tostadoras OK-1-120GS, con un área de trabajo de 120 m 2 , para tecnología libre de residuos para el procesamiento de esquisto bituminoso de la asociación de producción " Leningradslanets "; OK-1-108D con un área de trabajo de 108 m 2 , destinado a tostar gránulos de minerales de cromo del depósito Donskoy, Khromtau ; OK-1-315L con un área de trabajo de 315 m 2 . Todos ellos no se hicieron [8] .
La máquina transportadora tiene un diseño similar a las máquinas de sinterización de tipo cinta , pero está adaptada para operar a temperaturas más altas. Los gases de escape no son aspirados por un extractor, como en la aglomeración , sino por varios. De acuerdo con la tecnología del proceso de cocción, para un mejor uso del calor, la máquina se divide en zonas tecnológicas, cubiertas desde arriba por secciones especiales del hogar. El régimen térmico en cada tramo se establece, por regla general, independientemente del régimen de los demás tramos. Los gases de cada zona son aspirados por extractores de humo separados. Normalmente, una máquina transportadora consta de las siguientes zonas: secado (una o dos secciones), precalentamiento, cocción (una a tres secciones), recuperación y enfriamiento.
El esquema de flujo de gas adoptado para la mayoría de las máquinas de tostado con transportador prevé la inversión del portador de calor en la zona de secado, la instalación de dos zonas de enfriamiento y un flujo directo desde la primera zona de enfriamiento a las zonas de calentamiento, cocción y recuperación. El aire caliente procedente de la campana de la segunda zona de enfriamiento se suministra a la primera zona de enfriamiento para aspirarlo de arriba hacia abajo y, en su caso, a los quemadores de las zonas de secado, calentamiento, tostado y recuperación [9] .
El combustible gaseoso o líquido se utiliza para calentar hasta la temperatura de cocción en máquinas transportadoras. La combustión se puede realizar tanto en el lecho de pellets como sobre él. A lo largo, la máquina se divide en zonas de secado, calentamiento, cocción y enfriamiento. Los quemadores suelen instalarse encima de las zonas de secado, precalentamiento y cocción.
La recuperación se lleva a cabo de tal forma que el aire frío que sopla el ventilador pasa desde abajo a través de la zona de enfriamiento, donde se calienta a aproximadamente 400 °C, y luego es impulsado hacia las zonas de calentamiento y cocción por el siguiente ventilador. En estas zonas, el aire es aspirado a través de la capa desde arriba y liberado a la atmósfera. Dado que la distribución de temperaturas a lo largo de la altura de la capa de gránulos crudos es irregular y la condensación de vapor de agua de la fase gaseosa puede ocurrir por encima de las primeras cámaras. Los gránulos encharcados tienen poca resistencia, se deforman y destruyen, es decir, empeoran la permeabilidad a los gases de la capa y, en consecuencia, la calidad de los gránulos. En este caso, se organiza una zona de presecado en la tostadora.
Cuando la altura del lecho de gránulos es de 300 a 500 mm, por regla general, el secado se lleva a cabo durante 4 a 7 min a temperaturas de 175 a 400 °C con un flujo de gas suministrado desde abajo. El consumo de gas para el secado es de 90-120 m 3 /m 2 . Si el secado se lleva a cabo mediante un flujo de gas suministrado desde arriba, la temperatura de secado se mantiene a un nivel de 150-340 ° C.
A medida que aumenta el diámetro de la pastilla, aumenta su masa térmica, por lo que, en las mismas condiciones de calentamiento, las pastillas de mayor tamaño tienen una mayor diferencia de temperatura en la sección transversal y una temperatura media de la masa más baja. Con una breve exposición de los gránulos a la temperatura de cocción óptima, se forma un campo de temperatura desigual, que es la razón del grado desigual de finalización del proceso de endurecimiento. La mejora de la calidad de los gránulos a un volumen de producción constante se logra distribuyendo el material en la cinta: el tamaño de los gránulos debe disminuir desde la capa superior hasta la inferior.
La productividad de las cintas de cocción depende del tamaño del área de succión, del tipo de material procesado y oscila entre 1500 y 6000 toneladas/día. [diez]
De acuerdo con el principio de operación y diseño agregado, se distinguen los siguientes tipos de tostadoras:
Dependiendo de los detalles de la producción, el complejo de una máquina tostadora de tipo transportador puede incluir
El equipo para peletizar ( granuladores ), por regla general, se coloca en un área separada.
La parte más costosa y más pesada de la máquina transportadora son los carros de cocción (paletas), que constituyen el 60-70% de su masa y están hechos de aceros aleados resistentes al calor . La estabilidad de un palet limita su anchura y, en consecuencia, el área de la máquina. El problema de la resistencia de los palets se resuelve creando un carro con un cuerpo compuesto, dividido por altura en 2-3 partes, y utilizando una plataforma inferior y lateral de pellets horneados. Las parrillas de los carros de tiro están hechas de hierro fundido , aceros al carbono, aceros al cromo-níquel de alta aleación (25-30% Cr 3-15% Ni) [11] .
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