СПОСОБ ОКУСКОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ПРОДУКТОВ
AGGLOMERATION METHOD OF CRUSHED PRODUCTS

Изобретение относится к области металлургии и строительного материаловедения, в частности окускованию измельченных продуктов и может быть использовано при получении гранул и брикетов из смеси концентратов черных и цветных металлов и флюсов перед плавкой.
Для уменьшения пылевыноса при плавке порошкообразного металлургического сырья, особенно в печах шахтного типа, проводят его укрупнение - грануляцию и брикетирование. Полученные гранулы и брикеты должны быть достаточно прочными, не разрушаться при дальнейшей переработке, а слой такого материала обладать необходимой газопроницаемостью. Шихта для скатывания должна быть определенной влажности (6-12%), а для получения более прочных окатышей в шихту вводят связующие (сульфит-целлюлозный щелок, известь, жидкое стекло, лигносульфонат, патоку и пр.). При брикетировании рудных материалов, например сульфидных медных концентратов в шихту вводят известь - пушонку, трепел, лигносульфонат. Для упрочнения брикеты пропаривают в автоклавах при температуре 175 С в течение 5-6 часов. (Процессы и аппараты цветной металлургии. С.С. Набойченко и др., Екатеринбург 1997). Наиболее прочные брикеты получают при использовании в качестве связующего лигносульфонатов. Основным недостатком известных способов является недостаточная прочность брикетов и повышенные затраты на брикетирование, в частности на весьма дорогой лигносульфонат, на пропарку и сушку.
Наиболее близким по технической сути является способ брикетирования флотационных концентратов, включающий перемешивание концентратов с комбинированным связующим, включающим патоку, негашеную известь и воду, которые предварительно смешивают в течение 1-5 минут при весовом соотношении 0,8-1,2:1:0,2. Влажность исходного концентрата должна быть до 12%, а количество связующего 2-6% от массы концентрата (патент РФ №2268314, 20.01.2006).
Комбинированное связующее на основе патоки и извести позволяет получить брикеты высокой влагостойкости и прочности. Вместе с тем, относительно высокая стоимость патоки ограничивает ее применение, а восстановительный характер этого связующего нежелателен для плавки сульфидных концентратов. Технология брикетирования, включающая несколько стадий, весьма длительна, также может быть упрощена.
Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков и на обеспечение технического результата - повышение прочности брикетов, а также упрощение и удешевление технологии.
Указанный технический результат достигается при использовании способа окускования флотационных концентратов черных и цветных металлов перед плавкой, в котором на перемешивание подают сухое комбинированное связующее и концентрат с влажностью до 20%, при этом комбинированное связующее содержит негашеную известь и лигносульфонат в соотношении 1÷5:1, а сушку брикетов производят с использованием СВЧ-энергии в течение 1-5 минут.
Изобретение имеет три отличительные особенности.
1. Неизбежными стадиями получения сульфидных концентратов являются собственно флотация, сгущение, фильтрование и сушка. Влажность кеков фильтрования определяется способом фильтрования, составляет 15-30% при использовании вакуум-фильтров и 8-15% при использовании фильтр-прессов. Сушкой влажность концентратов доводят до 5-7%.
Известь в случае приготовления брикетов для плавки концентратов выполняет двоякую роль - способствует получению легкоплавкого шлака и является связующим для получения брикетов. В известном способе прототипа используют негашеную известь, которую смешивают с патокой и водой. При этом происходит гидратация (гашение):
2
2
СаО+HO=Са(ОН).
Полученную суспензию смешивают с концентратом указанной влажности (5-7%), брикетируют, сушат и после этого плавят.
В предлагаемом способе предложено проводить смешение сухого связующего на основе негашеной извести с концентратом повышенной влажности, тем самым сократить затраты на стадии фильтрования и сушки. Расчеты и практическая проверка показали, что влаги, содержащейся в кеке фильтрования (до 20%) более чем достаточно для полной гидратации того количества извести, которое требуется при получении качественных брикетов. При гашении извести, сопровождающей смешение влажного кека и сухого связующего, выделяется известное количество тепла (~14 кКал/моль), температура смеси поднимается и последующее формирование брикетов протекает на качественно ином уровне. Прочность брикетов в результате улучшается. Таким образом при меньших затратах на фильтрование, исключении сушки исходного концентрата получают более качественные брикеты.
2
2
2. Известно, что при использовании в качестве связующего только лигносульфоната качество получаемых брикетов высокое, но сам по себе лигносульфонат для последующей плавки является балластным компонентом. С этой точки зрения его частичная замена на известь, являющейся полезным флюсом, целесообразна. Исследованиями установлено, что известь в связке с лигносульфонатом образует длинномолекулярные относительно пластичные структуры, включающие дигидрат сульфата кальция CaSO·2HO, которые армируют брикет и также повышают их качество. При этом до определенных пропорций замена лигносульфоната известью не снижает прочности брикетов. Лучшие результаты достигаются при соотношении извести и лигносульфоната от 1:1 до 5:1.
3. Обработка брикетов на стадии сушки в СВЧ-электромагнитном поле способствует снижению диффузионных затруднений во влажной массе, формированию развитой армирующей структуры связки в объеме брикета и ускоряет их окончательную сушку. Продолжительность обработки СВЧ-энергией составляет 1 -5 минут.
Реализация предложенного способа рассмотрена в следующих примерах:
2
Брикетированию подвергали медный сульфидный концентрат, содержащий 18,5% Cu; 35,5% Fe; 4,3% Zn; 40,7% S; 4,0% SiO. С учетом исходной влажности 5,5% тщательным перемешиванием с водой влажность концентрата доводили до заданного значения, в т.ч. до состояния кека, не подвершегося сушке. В заданной пропорции смешивали сухую негашеную техническую известь (активность 92%) и сухой лигносульфонат (ЛСТ). Навески влажного концентрата и связующего в пропорции, обеспечивающей содержание СаО в шихте 5%, смешивали в шнековом смесителе, смесь брикетировали при давлении 40 МПа, брикеты обрабатывали с использованием СВЧ-энергии в лабораторной установке. При необходимости до полной готовности брикеты досушивали естественным путем и испытывали на прочность по известной методике - давили под прессом и фиксировали давление, при котором брикет разрушался. Для сравнения проведен опыт по способу прототипа, в котором концентрат с влажностью 10% смешивали со связующим на основе патоки и негашеной извести.
Результаты приведены в таблице.
№ опыта
Влажность концентрата, %
Соотношение СаО:ЛСТ в связующем
Продолжительность обработки в СВЧ-установке, мин
Давление разрушения, МПа
1
5
0,5:1
0,5
2,3
2
7
1:1
1
6,9
3
10
2:1
1,5
8,3
4
15
4:1
2
9,0
5
20
5:1
5
9,3
6
25
6:1
10
5,4
7
прототип
7,2
Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения дает возможность повысить прочность брикетов, сократить затраты и упростить технологию исключением операции сушки концентратов перед брикетированием.