СПОСОБ СУШКИ ТОНКОИЗМЕЛЬЧЕННОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА
PROCEDURE FOR DRYING FINE GRAIN IRON ORE CONCENTRATE

Изобретение относится к подготовке сырья в металлургической промышленности, а именно к подготовке и сушке железорудного концентрата, используемого в агломерационном производстве.
Известно, что на обогатительных фабриках широко применяются процессы, осуществляющиеся в водных средах (обогащение в тяжелых суспензиях, флотация и др.), в ходе которых в железорудный концентрат вводится значительное количество балласта - вода.
Поэтому заключительными операциями в процессах обогащения являются механическое и термическое обезвоживание продуктов обогащения, в первую очередь - железорудных концентратов.
Известны способы сушки агломерационного концентрата во вращающихся барабанах, включающие подачу концентрата во вращающийся слой через однородный поток горячих газов, формируемый предварительным перемешиванием центрального высокотемпературного потока продуктов горения с окружным потоком воздуха разбавления, и стабилизацию температурного потенциала по длине барабана (А.с. №1179073, кл. F27B 7/36, 1984).
Недостатки известных способов следующие. Получение однородного потока продуктов горения с относительно невысоким температурным потенциалом (до 1000°С). В таком потоке даже попадающие в него частицы отдают в газовую фазу только небольшую часть внешней влаги и практически полностью сохраняют гидратную влагу.
Известен способ работы печи барабанного типа для сушки мелкодисперсного концентрата, в котором топливовоздушную смесь подают на сжигание с коэффициентом избытка воздуха 0,60-0,95, а недостающий воздух вводят в барабан спутным потоком вокруг горящего факела топливовоздушной смеси и полученный двухслойный факел растягивают по оси барабана на длину 1,5…4,0 его диаметров посредством регулирования разрежения в свободном объеме барабана (А.с. №1679162, кл. F27B 7/36, опубл. 23.09.91, бюл. №35).
Основным и общим недостатком всех известных способов сушки концентратов является необходимость строительства громоздких и дорогостоящих сушильных установок барабанного типа.
Из уровня техники известен прием осуществления сушки, описанный в а.с. SU 1326623 А1, опубл. 30.07.1987. Сущность способа заключена в совершенствовании режима подготовки шихты, содержащей в качестве флюсующей и связующей добавки известь. Способ предусматривает изменение расхода дисперсного известняка фракции - 0,044 мм в шихту на 3,3-15% от исходного при изменении содержания активной СаО на каждые 0,5%.
В качестве наиболее близкого аналога взят способ осушения и частичного офлюсования железорудного концентрата (А.с. №132650, кл. С22В 1/00, опубл. 01.01.1960).
Особенность известного способа заключается в том, что с целью упрочнения концентрата, а следовательно, и улучшения условий его перевозки, железорудный концентрат пропускают через тарельчатый питатель непосредственно на уборочном конвейере и на конвейере подвергают осушению и частичному офлюсованию при помощи введения во влажный концентрат обожженной извести.
Недостатками известного способа осушения железорудного концентрата является то, что предложенным способом можно пользоваться для осушения малоувлажненных концентратов ( содержание влаги 5-8% ) и не достигается положительного эффекта при сильно увлажненном концентрате, например при его влажности 8-12%. Кроме того, смешивание компонентов производится прямо на уборочном конвейере, а этим не достигается хорошей эффективности удаления влаги.
Содержащаяся в железорудном концентрате гидратная влага заметно понижает эффективность последующих металлургических переделов и усложняет их осуществление. Поэтому значительное содержание гидратной влаги в железорудном концентрате обуславливает существенное ухудшение его качественных характеристик.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение затрат на подготовку агломерационной шихты.
Технический результат достигается при использовании способа сушки тонкоизмельченного железорудного концентрата, включающего смешивание увлажненного тонкоизмельченного железорудного концентрата влажностью 8-12% с негашеной известью крупностью до 10 мм в барабанном или роторном смесителе, при этом негашеную известь подают в смеситель в количестве 40-70 кг/т увлажненного концентрата с осуществлением последующей сушки полученной смеси в вагонах при транспортировании или в штабеле при складировании до достижения влажности 2,8% при подаче в смеситель извести 65 кг/т увлажненного концентрата, 3,0% - при подаче извести 50 кг/т увлажненного концентрата, 3,5% - при подаче 40 кг/т увлажненного концентрата, при этом размер частиц класса 0-0,074 мм в увлажненном концентрате составляет не менее 70%.
Предложенный способ поясняется следующим образом.
2
В связи с тем что концентрат имеет развитую поверхность (удельная поверхность до 5500 см/г ) и содержит много внутризерновой влаги, например, после фильтрации концентрат имеет влажность от 8 до 12%.
Такой концентрат не пригоден для транспортировки и бункерования.
Для дальнейшего использования этого увлажненного концентрата в качестве агломерационной шихты заявителем был предложен способ сушки тонкоизмельченного железорудного концентрата.
По массе увлажненного концентрата, определяемой при помощи автоматических конвейерных весов, из бункера дозируют необходимое количество негашеной извести. После этого концентрат перемешивают с известью в барабанном или роторном смесителе и затем по системе конвейеров направляют на склад, где при помощи штабелеукладчика шихту укладывают в штабель. Разработку сформированного штабеля, выдержанного на воздухе не менее двух суток, производят при помощи усреднительной машины. После этого шихту подвергают рыхлению в молотковых дробилках. Из специальных бункеров производят дозировку шихты и корректирующих добавок флюса и углеродоносителя, после чего полную шихту смешивают и готовят для спекания на агломашинах.
Кроме того, заявителем отрабатывался и другой вариант сушки тонкоизмельченного железорудного концентрата, а именно сразу же после смешивания в барабанном смесителе с негашеной известью увлажненный офлюсованный железорудный концентрат системой конвейеров транспортировался в ж.-д. вагоны и отправлялся потребителю. Химические процессы по связыванию влаги в тонкоизмельченном железорудном концентрате происходили непосредственно во время его транспортировки.
Заявителем заявки производились лабораторные исследования по подготовке шихты к спеканию из концентрата мокрой магнитной сепарации разной крупностью.
Расходы негашеной извести были получены опытным путем и обусловлены прочностью и восстановимостью спекаемого агломерата. При содержании извести, меньшем чем 40 кг/т увлажненного концентрата, не достигается необходимый эффект сушки концентрата, а именно снижение влажности до необходимой для агломерации влажности 2,5-3,5%.
Содержание же извести более чем 70 кг/т увлажненного концентрата приводит к снижению содержания железа в агломерационном концентрате на 3-8%, а также к увеличению себестоимости офлюсованного концентрата.
При опробовании заявленного способа заявителем было проведено 45 лабораторных опытов на пробе концентрата около 1 т. Средние показатели опытных партий приведены ниже в таблице №1.
Благодаря опытно-экспериментальным проработкам предлагаемого технического решения заявителем были определены оптимальные параметры крупности материалов и их нормативные расходы.
2
2
Крупность негашеной извести до 10 мм и размер частиц класса 0-0,074 мм в увлажненном концентрате не менее 70% обуславливает наиболее полное удаление влаги из концентрата при прохождении химической реакции с выделением тепла - СаО+НО=Са(ОН)+Q.
Офлюсованный известью агломерационный концентрат был следующего хим. состава ( средние показатели ):
Содерж. элем.
Fe
S
CaO
SiC<sub>2</sub>
Осн-ть
МgО
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Mn
Си
FeO
ппп
%
60,4
0,12
4,92
4,43
1,11
1,73
2,16
н/д
0,05
25,1
2,73
Гранулометрический состав аглоконцентрата имел такие показатели:
+ 1,0 мм
- 0,2%
- 1,0+0,074 мм
- 27,8%
0-0,074 мм
- 72,0%
Пример 1
Концентрат влажностью 10% перемешивали в роторном смесителе с известью крупностью 10 мм в количестве 50 кг/т увлажненного концентрата, при этом размер частиц класса 0-0,074 мм составлял 71%. Затем известкованный концентрат системой конвейеров транспортировали на склад, где выдерживали в штабеле в течение 2-х суток. После этого шихту подвергали рыхлению в молотковой дробилке и окомкованию в барабане. В результате обработки шихты по данному способу она становилась хорошо сыпучей и пригодной для транспортировки, бункерования и дозировки. Основность полученного аглоконцентрата составляла 1,11 ед.
Высушенный таким образом до 3,0% аглоконцентрат являлся хорошим материалом для спекания агломерата.
При спекании агломерата непосредственно на ОАО «ВГОК» использовались следующие шихтовые материалы (см. таблицу №2).
Пример 2
Концентрат влажностью 8% перемешивали в барабанном смесителе с негашеной известью крупностью 10 мм в количестве 40 кг/т увлажненного концентрата, при этом размер частиц класса 0-0,074 мм составлял 72%. Затем полученный известкованный концентрат системой конвейеров сразу же грузили в ж.-д. вагоны и отправляли потребителю. Химические процессы с выделением тепла и последующим удалением гидратной влаги из влажного концентрата происходили непосредственно в ж.-д. вагоне в процессе его транспортировки.
"Высокогорский горно-обогатительный комбинат" поставил опытную партию агломерационного концентрата в количестве 30 тыс.т на Челябинский мет. комбинат, где полученный концентрат использовался в агломерационном производстве для спекания агломерата. Доставленный в течении 40 час (в зимнее время ) концентрат имел влажность 3,3%, смерзаний железорудного концентрата не было и выгрузка из вагонов МПС происходила без осложнений.
Кроме того, данная шихта имела равномерный гранулометрический состав, была хорошо окомкована и имела высокую газопроницаемость, что позволило производить спекание ее в высоком слое.
2
Основность железорудного концентрата у потребителя составила СаО/SiO=1,09 ед. При производстве агломерата потребитель добавлял в шихту для спекания минимальное количество извести и известняка, что способствовало снижению себестоимости готового продукта.
Пример 3
Аналогично предыдущему примеру концентрат влажностью 12% перемешивали в барабанном смесителе с негашеной известью количестве 65 кг/т увлажненного концентрата крупностью до 10 мм. Размер частиц класса 0-0,074 мм составлял 75%. Погруженный в ж.-д. вагоны офлюсованный концентрат в количестве 9,5 тыс. т был направлен на Челябинский мет. комбинат. Прибывший (в зимнее время) через 45 час железорудный концентрат легко выгрузился из вагонов и имел влажность 2,8% и основность 1,27 ед. При спекании агломерата количество извести и известняка добавлялось в небольшом количестве.
Применение предложенного способа сушки увлажненного тонкоизмельченного железорудного концентрата обеспечивает следующие преимущества:
- возможность сокращения капитальных и эксплуатационных затрат на подготовку шихты к спеканию за счет исключения сушки переувлажненного тонкоизмельченного железорудного концентрата;
- возможность сокращения затрат на подготовку извести за счет применения извести более крупного помола, за время транспортировки железорудного концентрата происходит полное гашение извести, что повышает комкуемость концентрата при подготовке к агломерации и, соответственно, увеличивается производительность агломашин, кроме того, ввод извести сокращает расход сырого известняка на офлюсование агломерата и позволит снизить расход топлива при агломерации;
- возможность уменьшения вредных выбросов в окружающую среду за счет исключения пылевыбросов при сушке концентрата в барабанных установках.
Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.
Сопоставительный анализ заявляемого способа сушки аглоконцентрата и известных способов показывает преимущества предлагаемого технического решения.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".
Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, указанных в предлагаемом решении, по их функциональному назначению.
Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Таблица 1
Показатели опытно-экспериментальных опробований способа сушки тонкоизмельченного железорудного концентрата
Материалы, параметры
Ед. измере- ния
Влажность железорудного концентрата, %
8
10
12
Содержание извести
кг/т
40
50
65
Крупность извести
мм
0-5
5-10
5-10
Крупность частиц железорудного концентрата 0-0,074 мм
%
72
71
75
Основность железорудного концентрата, CaO/SiO<sub>2</sub>
ед.
1,09
1,11
1,27
Влажность офлюсованного железорудного концентрата
%
3,3
3,0
2,8
Таблица 2
Шихтовые материалы, используемые при спекании агломерата
№
Материалы, параметры
Ед. измерения
Влажность офлюсованного железорудного концентрата, %
3,0
3,5
3,8
1.
Состав шихты:
%
тонкоизмельченный железорудный концентрат
58,7
57,3
55,3
известняк
2,5
2,6
2,8
металлопродукт переработки шлаковых отвалов
7,5
6,5
5,9
железосодержащий материал (окалина, колошниковая пыль и др.)
13,7
12,9
14,3
известь (СаО акт. - 76%)
2,8
3,4
3,5
агловозврат
14,8
17,3
18,2
Итого:
100
100
100