Окатыванием (грануляцией) называется операция укрупнения мелких фракций руд, концентратов и порошков, при которой материал скатывается в шаровидные почти геометрически правильные прочные окатыши (гранулы), сохраняющие свою форму и размеры при дальнейшей переработке.
Преимуществом процесса является более высокая производительность при меньших капитальных и эксплуатационных затратах.
Технологическая схема окатывания включает следующие три операции:
подготовку материалов к окатыванию,
собственно окатывание
упрочнение сырых гранул.
Первая операция предусматривает измельчение исходных материалов (в случае необходимости), подготовку их по гранулометрическому составу, увлажнение или подсушку и тщательное перемешивание компонентов шихты.
Решающее влияние на результаты окатывания оказывает влажность исходной шихты. Оптимальная влажность при окатывании колеблется в пределах 6—12 %. Для получения более прочных окатышей иногда в шихту вводят связующие добавки. В цветной металлургии для этих целей чаще всего используют сульфитцеллюлозный щелок, сульфат натрия и известь.
Окатывание осуществляют в барабанных или чашевых (тарельчатых) грануляторах.
Окатывание в барабанных грануляторах происходит следующим образом. При вращении барабана материал поднимается по образующей благодаря трению и частично за счет центробежной силы, пока не достигнет поверхности слоя, а затем скатывается вниз под действиемсилы тяжести. При качении окатыши «наматывают» на себя тонкие классы, растут и постепенно продвигаются по барабану в сторону разгрузки.
Основным недостатком барабанных грануляторов является неоднородность окатышей по размеру. Это происходит вследствие того, что вблизи разгрузочного конца гранулы почти не растут из-за отсутствия свежей шихты. Поэтому барабанные грануляторы вытесняются в настоящее время чашевыми.
Чашевый гранулятор представляет собой тарель диаметром до 5,5 м с бортами высотой до 0,9 м, вращающуюся со скоростью около 4—7 об/мин. Угол наклона чаши (тарелки) может изменяться от 35 до 55°.
При окатывании на чаше отдельные окатыши
поднимаются вместе с вращающейся тарелью на некоторую высоту, а затем
скатываются по поверхности слоя свежего материала под углом естественного
откоса. Чем крупнее окатыши, тем на меньшее расстояние они поднимаются и тем
быстрее скатываются и пересыпаются через борт тарели по мере поступления новых
порций исходной шихты. Таким образом, наиболее крупные гранулы циркулируют по
небольшой траектории, а наиболее мелкие — по всей площади тарели, многократно
соприкасаясь со свежим материалом. В результате этого наклонная чаша выдает
более равномерные окатыши, чем барабанный гранулятор.
Производительность чашевых грануляторов и крупность образующихся окатышей при
прочих равных условиях зависят от скорости вращения тарели, угла ее наклона и
высоты бортов. Во всех случаях увеличение продолжительности окатывания приводит
к получению более крупных окатышей и снижению относительной производительности
гранулятора.
Прочность сырых окатышей после грануляции обычно
мала. Однако она может быть увеличена уменьшением содержания в них влаги,
которую удаляют обычно искусственной сушкой при температурах выше 100 °С. В ряде
случаев для упрочнения окатышей прибегают к прокалке (обжигу) при температуре до
1000 °С и выше.