Агломерат дрібної руди, що використовується в процесі агломерації, і спосіб одержання агломерату рудного дріб’язку

Реферат: Розкритий агломерат дрібної руди, що використовується в способі агломерації, при цьому агломерат дрібної руди утворений сумішшю дрібних частинок руди і агломеруючого агента, і при цьому частинки мають діаметри від 0,01 мм до 8,0 мм. Розкритий спосіб одержання агломерату рудного дріб'язку, що містить етапи використання дрібних частинок руди з гранулометрією нижче ніж 0,150 мм, змішування дрібних частинок руди з агломеруючим агентом силікатом натрію в співвідношенні від 0,5 до 5,0 мас. %, утворення мокрих частинок з діаметрами від 0,01 мм і 8,0 мм шляхом додавання води, і сушіння мокрих частинок при температурі, що змінюється від 100 °C до 150 °C, для утворення сухих частинок, які стійкі до механічних напружень і елементів. UA 107947 C2 (12) UA 107947 C2 UA 107947 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Опис Цей винахід запитує пріоритет згідно із заявкою на патент США з № 61/262005, поданою 17 листопада 2009 р., озаглавленою "Production Process of Ore Fine Agglomerates and Curing at Low Temperatures for Use with Sintering Industrial Process", яка у всій своїй повноті включена в даний опис за допомогою цього посилання. 1. Передумови винаходу Аспекти даного винаходу стосуються агломерату рудного дріб'язку, що використовуються в процесі агломерації, причому агломерат має діаметр від 0,01 мм до 8,0 мм, одержаний з природного рудного дріб'язку і силікату натрію, як основного агломерату і при низькій температурі отвердження. Аспекти цього винаходу також стосуються способу одержання агломератів рудного дріб'язку, що використовуються в процесі агломерації. 2. Матеріали, використані при експертизі заявки Відомі декілька технологій холодної агломерації руди в попередньому рівні техніки. Ці технології основані на агломерації рудного дріб'язку з використанням в основному цементів, мертелів, органічних агломеруючих речовин і карбонізованих залишків як агломеруючих агентів. У цих загальновизнаних способах агломерації використовуваний дріб'язок необхідно піддавати етапу подрібнення, для того, щоб він міг представляти відповідну гранулометрію для агломерації, причому цей типовий процес вимагає відповідного обладнання і енергії. Крім того, додають декілька взаємодіючих з цими агломеруючими, для того щоб прискорювати термоотвердження агломератів і поліпшувати їх механічні властивості. Застосування декількох агломеруючих і, крім того, добавок робить систему дозування складнішою, воно також перешкоджає зменшенню експлуатаційних витрат і контролю якості агломерату. Інші технології для агломерації осадів, відомі в попередньому рівні техніки і застосовувані на сталеливарному заводі й в металургійній промисловості, серед добавок для прискорення технологічної обробки агломератів використовують силікат натрію, однак в цьому випадку, одержані агломерати представляють діаметри більші 12 мм, і використовуються як металеве завантаження для відновних реакторів. Додатково, більшість цих процесів використовують брикетування, як типовий процес, тобто дрібні частинки, що використовуються в цих процесах, також потрібно піддавати етапу конформації, для того, щоб вони могли відображати відповідну гранулометрію для агломерації. Тому, звичайно, агломерати, що виходять з цих процесів, відомих в попередньому рівні техніки, представляють необхідність великого дозування агломератів (більше 10 %) і більшого часу для отвердження продукту (більше ніж 10 днів для періоду часу обробки). Крім того традиційно використовувані агломеруючі дорогі і становлять більше ніж 70 % експлуатаційних витрат по перетворенню дрібних частинок в агломерати, даючи в результаті високі виробничі витрати. Крім того, агломерати, що виходять з цих процесів, дають низьку міцність при контакті з водою, велике утворення дрібних частинок під час транспортування і обробки (низька механічна міцність), і велике утворення дрібних частинок через термічний шок всередині відновних реакторів. В основному, агломерований продукт представляє забруднення елементами, які є шкідливими для функціонування металургійних реакторів, крім високих витрат на перетворення. Низька стійкість при контакті з водою стосується того факту, що ці агломерати не є повністю нерозчинними, і їх слабкість до термічного шоку може стосуватися хімічної і фізичної стабільності агломерату. Спосіб одержання агломератів, що використовується в процесі агломерації з діаметром від 0,1 мм до 8,0 мм, одержаних з дрібних частинок руди і силікату натрію, як головний агломеруючий, і отвердженням при низькій температурі не згадується в попередньому рівні техніки. Суть винаходу Задачею даного винаходу є забезпечення агломерату рудного дріб'язку з діаметром від приблизно 0,1 мм до приблизно 8,0 мм і утворюваного з природного рудного дріб'язку і агломеруючого на основі силікату натрію, без необхідності етапу дроблення або будь-якого іншого тонкого подрібнення. Іншою задачею цього винаходу є забезпечення агломерату дрібної руди, який не вимагає високих температур для етапу обробки. Іншою задачею даного винаходу є забезпечення агломерату дрібної руди, який має низькі рівні забруднень Na2O, високу механічну міцність і високу міцність при контакті з водою. Також задачею цього винаходу є забезпечення способу одержання агломератів рудного дріб'язку, в якому не потрібний етап дроблення або будь-якого типу тонкого подрібнення. 1 UA 107947 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Також іншою задачею цього винаходу є спосіб виробництва агломератів рудного дріб'язку, який використовує тільки один тип агломеруючого агента на етапі змішування і короткий час для отвердження на етапі сушіння, що зменшує потребу в енергії і вартість виробництва. Тому, винахід полягає в агломераті дрібної руди, що використовується в процесі агломерації, які полягають в змішуванні природного рудного дріб'язку, пов'язаного з агломеруючим агентом, і має діаметр від приблизно 0,01 мм до приблизно 8,0 мм. Винахід також полягає в способі виробництва агломерату рудного дріб'язку, що складається з наступних етапів: (i) використання природної дрібної руди з гранулометрією нижче, ніж приблизно 0,150 мм; (ii) змішування природної дрібної руди з агломеруючим агентом в пропорції приблизно від 0,5 до 5,0 мас. % агломеруючого агента; (iii) гранулювання при змішуванні з дозованою добавкою води, що утворює агломерати з діаметром від приблизно 0,01 мм до 8,0 мм; і (iv) сушіння вологих агломератів при коливанні температури від приблизно 100 C до приблизно 150 C з утворенням сухих агломератів. Короткий опис креслень Даний винахід буде описаний детальніше ще нижче на основі прикладу здійснення, представленого на фігурах. Фігура показує: фіг. 1 - блок-схема способу виробництва агломерату рудного дріб'язку, цілі винаходу. Докладний опис винаходу Предметом даного винаходу є агломерат рудного дріб'язку, що використовується в процесах агломерації. Цей агломерат має діаметр від 0,01 мм і до 8,0 мм, який просто називається агломератом, і виходить із змішування природного рудного дріб'язку, який має гранулометрію менше ніж 0,150 мм, пов'язаної агломеруючим агентом, в процесі гранулювання, яке повинно бути перетворенням в котуни або іншим еквівалентним процесом. Як попередньо вказано, дрібні частинки руди, використані в утворенні цього агломерату є рудним дріб'язком, тобто частинками низької гранулометрії без вимоги дроблення або інших процедур тонкого подрібнення, для того, щоб одержати його в межах бажаного гранулометричного діапазону. Рудним дріб'язком, якого стосується цей винахід, є дріб'язок залізної руди, однак можуть бути використані інші мінерали, такі як марганець, нікель й інші. Агломеруючим агентом суміші з природним дріб'язком залізної руди є силікат натрію, доданий в інтервалі 0,5-2,5 мас. % в твердому стані (порошок) або 1,5-5,0 мас. % в рідкому стані. Тобто, цей силікат натрію може бути доданий і в твердому і в рідкому вигляді. Крім агломеруючого агента до суміші додають також добавку. Ці добавки складаються з крохмалю касави, доданого в інтервалі 0,5-1,0 мас. % і мікрокремнезему, доданому в інтервалі 0,3-1,0 мас. %. Призначенням добавок, доданих до силікату натрію, є поліпшення якості агломерату. У цьому значенні, крохмаль підвищує опір до утворення дрібних частинок шляхом стирання агломерату, наприклад, тертям під час обробки і транспортування, яке розчіплює дрібні частинки, і також мікрокремнезем може замінювати силікат натрію, без погіршення механічної міцності цього агломерату. Термоотвердження або сушіння агломерату, утвореного змішуванням природного рудного дріб'язку, агломеруючого агента і добавок, здійснюють при низькій температурі в інтервалі від 100 C до 150 C протягом 3-20 хвилин. Це сушіння може бути здійснене в обертовій печі і печі з рухомими решітками, або в горизонтальній печі для сушіння/гранулювання з псевдозрідженим шаром. Таким способом агломерат - предмет даного винаходу представляє швидке сушіння, яке не вимагає високих температур, даючи тому нижчу вартість енергії. Також метою даного винаходу є спосіб одержання агломератів рудного дріб'язку, що містить наступні етапи: (i) використання природного рудного дріб'язку з гранулометрією нижче ніж 0,150 мм; (ii) змішування природного рудного дріб'язку з агломеруючим агентом в пропорції від 0,5 до 5,0 мас. %; (iii) гранулювання при змішуванні з дозованою добавкою води, що утворює агломерати з діаметром від 0,01 мм до 8,0 мм; і (iv) сушіння вологих агломератів при температурі, що змінюється від 100 C до 150 C. Знайдено, що даний спосіб не включає в себе етап дрібного подрібнення (дроблення, брикетування, розтирання в порошок і т.д.), оскільки ці природні дрібні частинки мають відповідну гранулометрію для агломерації і одержання агломератів з діаметрами в бажаному інтервалі. 2 UA 107947 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Етап змішування здійснюють за допомогою міксера або може здійснюватися в горизонтальній печі для сушіння/гранулювання з псевдозрідженим шаром. У маршруті з міксером додають агломеруючий агент - силікат натрію в рідкому або твердому стані, а також додають добавки, що складаються з крохмалю касави в інтервалі 0,5-1,0 мас. % і мікрокремнезем в інтервалі 0,3-1,0 мас. %. Коли силікат натрію додають в твердому стані (порошок), то кількість змінюється від 0,5 до 2,5 мас. %. Коли додавання цього силікату натрію здійснюють в рідкому стані, то кількість змінюється від 1,5 до 5,0 мас. %. Ці компоненти змішують протягом періоду часу, який змінюється від 5 до 10 хвилин. Після завершення змішування дрібних частинок з силікатом натрію і добавками суміш піддають процесу гранулювання, який може бути перетворенням в котуни в обладнанні дискового типу або барабані для гранулювання або іншим еквівалентним процесом з дозованим додаванням води, що утворює агломерати діаметром від 0,01 мм до 8 мм. У маршруті з горизонтальною піччю для сушіння/гранулювання з псевдозрідженим шаром змішування здійснюють в тих же вищезазначених пропорціях, однак всередині реактора, який здійснює одночасно гранулювання і сушіння агломерату. Після етапу сушіння можна передбачати один етап просіювання для видалення не агломерованих дрібних частинок, і дрібні частинки можна повернути в процес на етапі гранулювання з метою підвищення виходу продукту в процесах агломерації. Після просіювання вибирають агломерати бажаного інтервалу розмірів, і призначають для продажу. Сушіння агломератів або термоотвердження можуть бути здійснені за допомогою обертової печі, печі з рухомими решітками або горизонтальної печі для сушіння/гранулювання з псевдозрідженим шаром в температурному інтервалі від 100 C до 150 C протягом 3-20 хвилин залежно від типу і розміру використовуваного реактора для сушіння. Знайдено, що на цьому етапі температури, необхідні для терморозрідження або сушіння агломерату, вважаються низькими при порівнянні з температурою, що використовується в способі попереднього рівня техніки. Після етапу сушіння має місце етап просіювання сухого агломерату. Це просіювання необхідне для регулювання кінцевого продукту. Агломерат, одержаний з цього процесу, представляє високу механічну міцність і в сухому, і у вологому станах. Ця висока міцність робить можливим транспортування на великі відстані і обробку до його кінцевого використання. Додатково до цього, цей агломерат не піддається будь-якому руйнуванню при вступанні в контакт з дощовою водою. У випадку залізної руди, застосування концентрованого дріб'язку дає агломерат з високими вмістами заліза і низькими вмістами SiO2, Al2O3 і Р. Випробування, здійснені як попередня агломерація, підтвердили, що продукт досягає чудових експлуатаційних характеристик зі значними вигодами для способу і якості агломерованого матеріалу, як, наприклад, підвищення продуктивності, зменшення питомої витрати палива, високої механічної міцності і т. д. Агломерати оцінювали по п'яти умовах, визначеним наступним чином: 1. У типовій суміші для агломерації замінювали 20 % дріб'язку з цієї суміші на 20 % агломерату-предмета цього винаходу, і потім здійснювали вимірювання результатів продуктивності, витрати палива і механічної міцності агломерованого кінцевого продукту. Одержаними вигодами були: підвищення продуктивності на 12 %, зменшення витрати палива на 30 % і підвищення на 15 % механічної міцності кінцевого продукту. 2. У типовій суміші для агломерації заміняли 13 % грубозернистої австралійської руди на 13 % агломерату даного винаходу, і потім здійснювали вимірювання результатів продуктивності, витрати палива і механічної міцності агломерованого кінцевого продукту. Одержані вигоди були: підвищення продуктивності на 9 %, зменшення витрати палива на 5 % і підвищення на 12 % механічної міцності кінцевого продукту. 3. У типовій суміші для агломерації заміняли 30 % грубозернистої австралійської руди на 13 % агломерату даного винаходу і потім здійснювали вимірювання результатів продуктивності, витрати палива і механічної міцності агломерованого кінцевого продукту. Одержані вигоди були: підвищення продуктивності на 12 %, зменшення витрати палива на 7,5 % і підвищення на 4 % механічної міцності кінцевого продукту. 4. У типовій суміші для агломерації заміняли 30 % грубозернистої руди з Vale з цієї суміші на 30 % агломерату даного винаходу і потім здійснювали вимірювання результатів продуктивності, витрати палива і механічної міцності агломерованого кінцевого продукту. Одержані вигоди були: підвищення продуктивності на 20 %, скорочення витрати палива на 4 % і підтримка механічної міцності кінцевого продукту. 3 UA 107947 C2 5 10 Таким чином, агломерат і спосіб одержання такого агломерату, предмета цього винаходу зводять до мінімуму, як правило, деякі проблеми обробки холодної агломерацією, що виявляються, такі як: необхідність великої дози агломеруючих; великого часу для отвердження продукту, низька міцність при контакті з водою, велике одержання дрібних частинок під час транспортування і обробки, велике одержання дрібних частинок в результаті термічного шоку і забруднення елементами, які є шкідливими при використанні продукту. Додатково до цього, як попередньо знайдено, спосіб цього винаходу зводить до мінімуму необхідність дозування декількох типів агломеруючих і, особливо, вимога дроблення для гранулометричної обробки руди. Тому, це дає в результаті велику спрощеність системи дозування агломеруючого і одержання рудного дріб'язку для етапу перетворення в котуни. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 1. Агломерат дрібної руди, що використовується в процесі агломерації, при цьому агломерат дрібної руди утворений сумішшю дрібних частинок руди і агломеруючого агента в кількості від приблизно 0,5 до приблизно 5 мас. %, і при цьому частинки мають діаметри від 0,01 мм до 8,0 мм. 2. Агломерат за п. 1, при цьому агломеруючий агент являє собою силікат натрію. 3. Агломерат за п. 2, в якому силікат натрію додають в твердому стані в кількості від приблизно 0,5 до приблизно 2,5 мас. %. 4. Агломерат за п. 2, при цьому силікат натрію додають в рідкому стані в кількості від приблизно 1,5 до приблизно 5,0 мас. %. 5. Агломерат за п. 1, що додатково містить добавки, утворені з крохмалю касави в інтервалі від приблизно 0,5 до приблизно 1,0 мас. % і мікрокремнезему в інтервалі від приблизно 0,3 до приблизно 1,0 мас. %. 6. Агломерат за п. 1, при цьому агломерат піддається процесу отвердження при температурах, що змінюються від приблизно 100 °C до приблизно 150 °C. 7. Спосіб одержання агломерату дрібної руди, який включає етапи: використання дрібних частинок руди з гранулометрією менше ніж 0,150 мм, змішування дрібних частинок руди з агломеруючим агентом силікатом натрію в кількості від приблизно 0,5 до приблизно 5 мас. %, утворення мокрих частинок з діаметрами від приблизно 0,01 мм і до приблизно 8,0 мм з додаванням води, і сушіння мокрих частинок при температурі, що змінюється від приблизно 100 °C до приблизно 150 °C, для утворення сухих частинок. 8. Спосіб за п. 7, при цьому агломеруючим агентом є силікат натрію в твердому стані в кількості від приблизно 0,5 до приблизно 2,5 мас. %. 9. Спосіб за п. 7, при цьому агломеруючим агентом є силікат натрію в рідкому стані в кількості від приблизно 1,5 до приблизно 5,0 мас. %. 10. Спосіб за п. 7, при цьому під час змішування додають добавку, що складається з крохмалю касави в інтервалі від приблизно 0,5 до приблизно 1,0 мас. % і мікрокремнезему в інтервалі від приблизно 0,3 до приблизно 1,0 мас. %. 11. Спосіб за п. 7, при цьому утворення мокрих частинок здійснюють з використанням диска, барабана для гранулювання або всередині горизонтальної печі для сушіння/гранулювання з псевдозрідженим шаром. 12. Спосіб за п. 7, який додатково включає просіювання сухих агломератів. 4 UA 107947 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5