Головна → Статті
Сполучні для безвипалювального окускования руд і рудних концентратів
Кускування (окомкование), т. Е. Перетворення тонкодисперсних пилоподібних матеріалів в кускові (гранули, брикети, окатиші), є важливою технічною задачею, розв'язуваної в багатьох галузях народного господарства Чорне і кольорової металургії, хімічної промисловості та в цілому ряді інших галузей.
Найбільше значення процес окускования руд і рудних концентратів має для виробництва чавуну і сталі, т. Е. Для чорної металургії. Зростання виробництва чорних металів, зменшення запасів багатих руд, перехід до масової (неселективной) видобутку руди привели сучасну промисловість до необхідності використання бідних за змістом основного елемента (Fe) руд.
Процеси збагачення бідних руд зажадали збільшення тонкощі їх подрібнення, в результаті чого в техніці отримання металів відбулися відповідні зміни. Руди так званого глибокого збагачення дають концентрати, основна маса яких (понад 50%) містить частинки розміром менше 70 мкм. Зрозуміло, що використання такої сировини в доменній плавці (провідному процесі в технології отримання чавуну) можливо тільки при перетворенні тонкодисперсного порошкоподібного концентрату в шматки з певними розмірами і властивостями (огрудкуванні).
До способам окускования рудних концентратів відносять такі: брикетування - окускование рудної дрібниці і порошкового концентрату шляхом напівсухого пресування, в тому числі з використанням сполучних;
обливання - окускование рудних концентратів шляхом їх грануляції на спеціальних грануляційних установках, як правило, із застосуванням сполучних. В результаті обливання отримують так звані окатиші, їх піддають зміцнюючих випалу (обпалювальні окатиші) або добиваються необхідного рівня властивостей без високотемпературної обробки (безобжіговиє окатиші) за рахунок використання сполучних;
агломерація - окускование рудних концентратів за допомогою високотемпературного спікання в спеціальних агломераційних мішках.
Агломерація довгий час (до середини 1960-х років) була провідним процесом в огрудкуванні дрібних руд і концентратів. Потім швидкими темпами стали розвиватися методи обливання з подальшим зміцнюючих випалюванням окатишів, і до середини 1970-х років цей процес уже був широко поширений. Проте, сучасною тенденцією в даній проблемі слід вважати перехід від випалювальних методів зміцнення окатишів до безобжіговим (низькотемпературних). Застосування методів безвипалювального окативанія руд і концентратів дозволяє значно знизити паливо і енерговитрати на виробництво окатишів, зменшити капітальні витрати, поліпшити санітарно-гігієнічні умови праці, значно здешевити процес.
Металургійні властивості безвипалювальних окатишів порівнянні з властивостями випалювальних окатишів, виготовлення ж їх вигідніше економічно. Питання теоретичних і технологічних основ виробництва безвипалювальних окатишів складають в даний час предмет наукових, дослідно-промислових і промислових розробок як за кордоном, так і в нашій країні. Головною умовою реалізації процесу виробництва безвипалювальних окатишів є науково обґрунтований вибір сполучного, процес затвердіння якого забезпечує успіх всієї технології.
Отримання окускованного матеріалів шляхом безвипалювального окативанія є складним технічним завданням.
Складність її викликана наступними обставинами:
1. Строго обмежується хімічний склад переробляються концентратів за змістом другорядних і домішкових компонентів (S, P, Pb, As, Zn, Сі). Останнім часом до шкідливих домішок віднесли також Na і К, присутність яких веде в аномальному розбухання окатишів в ході відновлення. Ці обмеження не дозволяють використовувати в процесі виробництва для окускования цілі класи високоефективних сполучних, такі як фосфатні цементи і зв'язки, лужні зв'язки, що пов'язують на основі сульфатів і ін.
Загальні вимоги до сполучній для обливання залізно-рудних концентратів можуть бути сформульовані наступним чином. В'язка речовина має: забезпечувати високу міцність і хорошу атмосферостійкість окатишів, а також оптимальні технологічні параметри процесу обливання (технологічність процесу) і його економічність; же не бути хімічним баластом (не "разубожівающіх» вихідний концентрат); погіршувати металургійні властивості обкотишів, перш за все відновити події; не містити шкідливі домішки; же не бути дефіцитним.
Для брикетування були застосовані також такі варіанти в'яжучих композицій:
рідке скло (5%) з подальшим випалюванням брикетів при 400-500 ° С;
вапняно-кварцове сполучна (8-10%), що передбачає зволоження і пресування рудної дрібниці в брикет з подальшою гідротермальної обробкою при 1,0 МПа протягом 2-4 год;
зволоження рудної дрібниці вапняним молоком, пресування і коксування вуглекислим газом спочатку на холоді, а потім при 90-100 ° С;
додавання до рудної дрібниці 5-10% подрібненої чавунної стружки і зволоження 0,5-1% -ним розчином NaCl з наступним пресуванням;
введення до складу рудної дрібниці 1-2% рідкого скла, 1,5- 2,0% розчину СаС12 з наступним пресуванням і випалюванням при 400-500 ° С;
додавання до шихті каустического доломіту або магнезиту (3-5% MgO), зволоження хлоридами і пресування при 30- 50 Мпа і ін.
Процеси брикетування використовувалися в техніці, проте широкого застосування в чорній металургії не отримали через трудомісткість і дорожнечу процесу виготовлення брикетів. Широке практичне застосування в даний час має не брикетування, а обливання із застосуванням сполучних. Для виготовлення окатишів використовують барабанні або тарілчасті гранулятори. Окатиші мають округлу форму, більш стійкі до стирання, краще заповнюють обсяг печі, що забезпечує необхідну газопроникність шару, характеризуються високою міцністю. Слід зазначити, що основні ідеї, закладені в вибір і застосування в'яжучих речовин для окускования методом брикетування, були в подальшому розвинені при розробці в'яжучих систем для окускования методом обливання.
При виробництві безвипалювальних окатишів застосовують такі основні групи сполучних: цементні, карбонатного твердіння, гидротермального зміцнення, кристаллогидратной зміцнення.
Основні процеси окускования залізорудних концентратів методом обливання із застосуванням сполучних розглядаються нижче.
Окативаніе на цементній зв'язці (спосіб Гренколд). Цей спосіб запропонований в кінці шістдесятих років, запатентований і реалізований в промисловому масштабі фірмою «Гренгесберг» (Швеція). Він заснований на використанні в якості сполучного портландцементу або шлакопортландцементу. Для регулювання схоплювання і початкових етапів твердіння крім гіпсу застосовують такі добавки, як, наприклад, CaCl2, Na2S04, NaOH, Na2C03, FeCb і ін.
Процес зміцнення окатишів за цією технологією умовно розбивають на три періоди: індукційний (
10 ч), коли міцність окатишів незначна; швидке зміцнення (3-6 добу), при якому досягається 70% кінцевої міцності; остаточне зміцнення (триває кілька тижнів).
Процес зміцнення окатишів визначається природними процесами гідратації цементу при кімнатній температурі (20 ° С) і залежить від вмісту цементу, тонкощі його подрібнення, відносної вологості навколишнього середовища і виду добавок. Середня витрата портландцементу складає 8-12% в складі твердіє суміші. Температура навколишнього середовища за цією технологією не повинна бути підвищена, оскільки це може викликати висихання окатишів і видалення необхідної для гідратації цементу води, а пристрої для підтримки заданої високої відносної вологості не передбачені.
Виняток одного з можливих ускладнень - злипання грудок (гранул) твердіє суміші до досягнення ними помітною міцності (