Спосіб огрудкування залізорудних матеріалів

МКІ6 С22 В 1/242 СПОСІБ ОГРУДКУВАННЯ ЗАЛІЗОРУДНИХ МАТЕРІАЛІВ Винахід стосується підготовки залізорудних матеріалів та металургійного переділу, переважно виробництва залізорудних окатишів, і може бути використаний при отриманні залізорудних окатишів на фабриках огрудкування гірничо-збагачувальних комбінатів у чорній та кольоровій металургії. Відсутність на Україні родовищ бентоніту високої якості, які мають промислове значення, значна віддаленість родовиш постачальників-імпортерів від фабрик огрудкування, що веде до підвищення ціни на бентоніт у зв'язку з транспортними витратами, змушує вітчизняні фабрики огрудкування шукати шляхи зниження витрат бентоніту в шихті для виробництва окатишів [Юсфин Ю.С. и др. Интенсификация производства и улучшения качества окатышей- М: Металлургия, 1994.- С.39-45]. Необхідність часткового виводу бентонітових глин з технології підготовки залізорудної сировини обумовлюється також високим вмістом в них кремнезему, що призводить до розубоження шихти. Одним з шляхів зниження вмісту бентоніту є розробка способів огрудкування рудних матеріалів з використанням в шихті для виробництва окатишів поряд з мінеральними органічних добавок комплексної дії, що мають сполучні властивості, таких як полімери, відходи виробництва та ін. [Бережной Н.Н. и др. Производство железорудных окатышей.- М.: Недра, 1977; Меньковский М.А. и др. Связующие вещества в процессах окускования горных пород.- М: Недра, 1977, - С.47-175]. Відомим є спосіб огрудкування залізорудних матеріалів з використанням мінеральної та органічної добавок, що включає сушіння та подрібнення останніх, дозування та змішування компонентів шихти, огрудкування та термообробку окатишів, у якому як органічну добавку застосовують водорозчинні полімери на основі поліакриламіду в кількості 0,001-0,03 мас.% від залізорудного - матеріалу. При цьому сухий порошкоподібний полімер змішують з мінеральною добавкою - порошкоподібним бентонітом, потім після дозування та змішування з залізорудним концентратом направляють на огрудкування та термообробку [авт.свід.СРСР №1556544, МКІ С22 ВІ/244]. Активація бентоніту полімером, що є поверхнево-активною речовиною, дозволяє знизити витрати бентоніту та підвищити міцність отриманих окатишів за рахунок збільшення аутогезії часток. При цьому підвищується вміст заліза та зменшується вміст двоокису кремнію в окатишах. Проте рівень зниження витрат бентоніту та досягнуту міцність отриманих за даним способом окатишів неможливо вважати задовільною. Крім того, полімери є відносно дорогими матеріалами, що обмежує застосування способа на практиці. Відомим є спосіб огрудкування залізорудних матеріалів з використанням мінеральної та органічної добавок, який включає сушіння і подрібнення компонентів шихти, огрудкування та термообробку окатишів [авт.свід.СРСР №1548226, МКІ С22 ВІ/244 від 22.06.88]. У способі застосовують як органічну добавку рідкі лігносульфонати - відход паперової промисловості - сульфітноспиртова барда (ССБ) з вмістом сухого залишку 33%. Лігносульфонати подають безпосередньо на мінеральну добавку - вапняк, що надходить на подрібнення у млин з примусовою вентиляцією. Основні технологічні показники підготовки ССБ до огрудкування та одержання продукту такі: температура сушильного агента на вході у млин 400оС, а на виході з млину - 90оС; масова частка вологи в подрібненому матеріалі 0,2-0,5%, масова частка ССБ в подрібненому вапняку 11,4%. Підготовлена суміш ССБ з флюсом - вапняком та залізорудний концентрат з масовою часткою заліза 65,1% і вологи 9,5% дозують та змішують у барабанному змішувачі з лопатями. Підготовлену шихту огрудковують в огрудкувачі та випалюють за відомою методикою. Даний спосіб у порівнянні з аналогом дозволяє використовувати у шихті відносно дешеві відходи виробництва та знизити витрати бентоніту практично до нуля. Проте, через підвищену гігроскопічність ССБ, введення її у шихту призводить до збільшення робочої вологості, що погіршує огрудкування та знижує міцність окатишів Задачею винаходу є удосконалення відомого способу огрудкування залізорудних матеріалів із застосуванням мінеральної та органічної добавок, шляхом підбору недорогої органічної добавки з сильними зв'зуючими та активуючими властивостями, щоб знизити витрати бентоніту при збільшенні міцності одержуваних окатишів. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі огрудкування залізорудних матеріалів з використанням мінеральної та органічної добавок, що включає сушіння та подрібнення останніх, дозування та змішування компонентів шихти, огрудкування та термообробку окатишів, згідно з винаходом, як органічну добавку використовують барду мелясну післядріжджову випарену, яку сушать та подрібнюють разом з торфом та мінеральною добавкою. При цьому барду мелясну післядріжджову випарену сушать та подрібнюють разом з торфом та флюсовою добавкою (вапняком). Барда мелясна післядріжджова випарена є відходом спиртового виробництва і у теперішній час використовується, головним чином, у виробництві бетону та залізобетону, а також для отримання гранульованого органомінерального добрива (ТУ 10-0334798-14-97). Хімічний склад післядріжджової барди такий (%); сухі речовини 32-36, азот загальний 3,3-6,5, бетаїн 12,0-24,5, азот бетаїновий 1,44-2,95, колоїди 7-12, зола 33-50, у тому числі К+ 8-13,5; Na+ 2,8-4,5; Са2+ 1,06-4,7, амінокислоти 1,7-3,8. Барда мелясна післядріжджова випарена являє собою густу сиропоподібну рідину темнокоричньового кольору із запахом паленого цукру; рН 4,0; густина не менше 1150 кг/мЗ. Торф низинний (ТУ ДСТ УРСР 1959-85) має такі показники за складом: елементарний склад (% від органічної речовини): вуглець 53-62, водень 5-6,8, азот 1,9-3,5, сірка 0,2-0,5, кисень 25-40; груповий склад (% від органічної речовини): бітуми 1-9, водорозчинні вуглеводи та вуглеводи, що легко гідролізуються (полісахариди і моносахариди та ін.) 10-40, гумінові кислоти 25-50, целюлоза - до 10, лігнін 2-20. Рідка барда мелясна післядріжджова випарена, що містить значну кількість колоїдів, разом з вапняком та торфом, які характеризуються пористою гелеподібною структурою, сприяє створенню агрегатів, що змінюють свій фазово-дісперсний стан у водному середовищі. При подрібненні та сушінні шихти частки гелю зростаються, створюючи твердий каркас з великою питомою поверхнею. Сформована міцна просторова структура сприяє рівномірному поглинанню вологи матеріалом та рівномірному И випаровуванні при високих температурах. Поверхнево-активні речовини (ПАР), що містяться у барді (амінокислоти, які мають властивості амфолітних ПАР за рахунок функціональних груп -СООН і -NH2 , бетаїн), сприяє зниженню поверхневої енергії, внаслідок чого полегшується деформація та руйнування твердих часток шихти при її подрібненні. Дія ПАР торфу (водорозчинних полімерів з функціональними групами -ОН) та барди виявляється також у зменшенні внутрішніх напружень у просторовій коагуляційній структурі та поліпшенні адгезії між частками шихти за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії, зокрема через утворення водневих зв'язків. При термообробці окатишів торф та барда мелясна післядріжджова завдяки високому вмісту в них вуглецю, практично повністю вигоряють, збільшуючи поруватість окатишів. Таке підвищення поруватості сприятливо відбивається на швидкості видалення вологи під час сушіння окатишів без зниження їх міцності. Суть способу, що заявляється, пояснюється на прикладі конкретного виконання. Спосіб здійснювався на Північному гірничо-збагачувальному комбінаті в умовах та на обладнанні цеха випалу та огрудкування №1. Торф (ТУ ДСТ УРСР 1959-85) та рідку барду мелясну післядріжджову випарену з вмістом сухого залишку 32-36% (ТУ 10-0334798-14-97) подають безпосередньо на кусковий вапняк крупністю 7-0 мм, що надходить на подрібнення у млин ШБМ 370/850. Потім після дозування компоненти шихти направляють на змішування та огрудкування на чашові гранулятори. Термообробку (випал) сирих окатишів проводять на випалювальній конвеєрній машині. В таблиці наведена порівняльна характеристика та властивості окатишів за відомим способом та способом, що заявляється. Дані таблиці свідчать, що спосіб огрудкування залізорудних матеріалів, який заявляється, дозволяє: підвищити міцність випалених окатишів на 10-30 кг/окатиш; знизити витрати бентоніту на 30-60%. При цьому вміст заліза в окатишах збільшується, а вміст двоокису кремнію зменшується. № з/п Найменування показників Таблиця Заявлений спосіб Прототип База 1. Відхилення від бази База Середньодослідний Відхилення від бази Концентрат: 65,7 64,67 64,82 +0,15 вміст заліза, % вміст двоокису 9,02 8,85 8,70 0,15 кремнію, % вміст вологи у 9,76 10,37 10,3 0,07 концентраті, % 2. Питомі витрати: 17,05 4,6 -12,45 4,0 -1 + волога вага 108,42 101,83 6,59 + 5,3 0 1,3 бентоніту, кг/т 0 18,5 18,5 +0,7 0 0 1,4 + 1,4 вапняку, кг/т торфу, кг/т - барди 0,7 мелясної п і слядріжджової випареної, кг/т лігносульфонатів, кг/т * 3. 62,8 +0,4 59,61 60,08 +0,47 Випалені окатиші: вміст заліза, % 9,14 8,92 -0,22 9,01 вміст двоокису 0,58 0,57 0,01 + +0,03 0,15 кремнію, % 216 226 10,0 208 основність, од. міцність, кг/ок * - Лігносульфонати - ТУ Oil 13-0279121-01-80. Слід також відзначити, що у ході термообробки спостерігаються такі -ол поліпшення режиму роботи випалювальної машини: стабільність гранулометричного складу сирих окатишів підвищує газопроникність шару; рівномірний нагрів шару за висотою за рахунок тепла від горіння торфа з бардою мелясною; підвищення продуктивності випалювальної машини