RU2031154C1

RU2031154C1 - Binder for manufacture of iron ore pellets

Info

Publication number: RU2031154C1
Authority: RU
Inventors: Н.С. Иванов; А.Т. Калашников; А.П. Поддубный; Б.Г. Виничук; С.А. Требуков; А.В. Кононыхин; В.Е. Мальцева; А.Г. Серкин; Г.С. Лихачев
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: the additive is nontronite and the ratio of the ingredients is as follows (wt %): 20-80 bentonite and 80-20 nontronite. EFFECT: improved metallurgical properties of pellets and saved amount of bentonite. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области подготовки руд к металлургическому переделу, в частности к связующим добавкам, используемым для получения железорудных окатышей на фабрике окомкования. The invention relates to the field of preparation of ores for metallurgical processing, in particular to binder additives used to obtain iron ore pellets in a pelletizing factory.

В уровне применяемой техники известно использование смеси для окомкования железорудных концентратов, состоящей из 1-5% бентонита и 95-99% огнеупорной глины [1]. Недостатком известного технического решения является высокое содержание шлакообразующих окислов, приводящих к разубоживанию окатышей по железу, и более низкая связующая способность смеси из-за применения большого количества огнеупорной глины. In the level of technology used, it is known to use a mixture for pelletizing iron ore concentrates, consisting of 1-5% bentonite and 95-99% refractory clay [1]. A disadvantage of the known technical solution is the high content of slag-forming oxides, leading to dilution of the pellets in the iron, and lower binding ability of the mixture due to the use of a large amount of refractory clay.

Известно применение связующего для окомкования состоящего из смеси бентонита и палыгорскитовой глины [3]. Состав смеси-прототипа следующий, мас.% : бентонитовая глина 50-95, палыгорскитовая глина 5-50. Недостатками известного технического решения является снижение содержания железа и ухудшение металлургических свойств окатышей за счет ввода в них балластных - кремнезема, глинозема и вредных - окислы щелочных металлов - примесей. Добавка такой смеси в железорудные концентраты с повышенным содержанием кремнезема (более 4%) практически не дает положительных результатов. It is known to use a binder for pelletizing consisting of a mixture of bentonite and palygorskite clay [3]. The composition of the prototype mixture is as follows, wt.%: Bentonite clay 50-95, palygorskite clay 5-50. The disadvantages of the known technical solution is to reduce the iron content and the deterioration of the metallurgical properties of the pellets due to the introduction of ballast - silica, alumina and harmful - alkali metal oxides - impurities. The addition of such a mixture to iron ore concentrates with a high silica content (more than 4%) practically does not give positive results.

При создании изобретения решалась задача по улучшению металлургических свойств окатышей и экономии бентонита. When creating the invention, the problem was solved to improve the metallurgical properties of pellets and save bentonite.

Такой технический результат достигается при использовании совокупности существенных признаков, характеризующих предлагаемое связующее. This technical result is achieved using a combination of essential features that characterize the proposed binder.

Согласно изобретению, предлагается связующее для производства окатышей, включающее смесь бентонита и добавки, причем в качестве добавки используют нонтронит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: бентонит 80-20; нонтронит 20-80. According to the invention, a binder for the production of pellets is provided, comprising a mixture of bentonite and an additive, and non-nitron is used as an additive in the following ratio of ingredients, wt.%: Bentonite 80-20; nontronite 20-80.

Обзор известных связующих комплексного состава, используемых для производства окатышей, показал, что введенные в заявляемую связующую смесь вещества порознь известны в науке и технике [1]. Однако применение бентонита, в котором содержится до 60% кремнезема, приводит к разубоживанию шихты по содержанию железа. Кроме того, металлургические свойства обожженных окатышей с этой добавкой по холодной и горячей прочности не отвечают оптимальным характеристикам для доменного процесса. Следует отметить, что в качестве связующего практически на всех отечественных фабриках используется уникальный дорогостоящий щелочной бентонит Даш-Сахалинского месторождения, которое находится на значительном удалении от потребителей (Азербайджан), что связано со значительными транспортными расходами и, главное, большие потребности в бентоните, только черной металлургии около 1 млн. т в год, привели к истощению месторождения. A review of the known binders of a complex composition used for the production of pellets showed that the substances introduced into the inventive binder mixture are separately known in science and technology [1]. However, the use of bentonite, which contains up to 60% silica, leads to dilution of the charge in terms of iron content. In addition, the metallurgical properties of fired pellets with this additive for cold and hot strength do not meet the optimal characteristics for the blast furnace process. It should be noted that a unique expensive alkaline bentonite of the Dash-Sakhalinskoye deposit, which is located at a considerable distance from consumers (Azerbaijan), is used as a binder in almost all domestic factories, which is associated with significant transportation costs and, most importantly, large bentonite needs, only black metallurgy about 1 million tons per year, led to the depletion of the field.

Использование в качестве добавки отдельно нонтронита, который по своим связующим свойствам уступает бентониту для сохранения механических свойств сырых окатышей, требует повышенного его расхода в шихту в 1,5-2,5 раза больше, чем бентонита. Тем самым сводится к нулевому эффекту одно из основных положительных свойств нонтронита, как связующей добавки - высокое содержание железа. The use of separately nontronite as an additive, which is inferior to bentonite in its binding properties to preserve the mechanical properties of raw pellets, requires an increase in its consumption in the charge 1.5-2.5 times more than bentonite. Thus, one of the main positive properties of nontronite, as a binding additive, is its zero effect — a high iron content.

Применение же нонтронита в связующей композиции совместно с бентонитом обеспечивает свойства, позволяющие повысить связующие способности добавки, существенно улучшить металлургические свойства окатышей и при этом практически вдвое сократить расход дефицитного щелочного бентонита. The use of nontronite in the binder composition together with bentonite provides properties that increase the binding ability of the additive, significantly improve the metallurgical properties of the pellets and at the same time almost halve the consumption of scarce alkaline bentonite.

Для достижения нужной прочности сырых и сухих окатышей в технологии проводят двух-, трехкратное увеличение расхода бентонита, что приводит к разубоживанию по железу. Механическая смесь бентонита с нонтронитом способствует устранению указанных технологических трудностей, так как во-первых, в шихту вводится количество смеси, необходимое для достижения ее высокой степени однородности, и при этом не происходит разубоживание по железу, потому что нонтронитовая глина - железосодержащая добавки (железа 20-30%) и, во-вторых, нонтронит сам обладает определенными связующими свойствами. В процессе дальнейшей обработки окатышей - высокотемпературного упрочняющего обжига бентонито-нонтронитовая смесь способствует более интенсивному упрочнению контактов железорудных частиц за счет разного повышения диффузионной подвижности катионов, связанной с изменениями физико-химических свойств, образующихся с помощью нонтронита расплавов. To achieve the required strength of raw and dry pellets in technology, a two-, three-fold increase in the consumption of bentonite is carried out, which leads to dilution of iron. The mechanical mixture of bentonite with nontronite helps to eliminate the indicated technological difficulties, since, firstly, the amount of mixture required to achieve its high degree of homogeneity is introduced into the mixture, and iron dilution does not occur, because nontronite clay is an iron-containing additive (iron 20 -30%) and, secondly, nontronite itself has certain binding properties. In the process of further processing of the pellets - high-temperature hardening firing, the bentonite-nontronite mixture contributes to a more intensive hardening of the contacts of iron ore particles due to different increases in the diffusion mobility of cations associated with changes in the physicochemical properties formed by the use of nontronite melts.

Катионы никеля, хрома, марганца, содержащиеся в образовавшейся после расплава связок, стабилизируют кристаллическую решетку железорудного материала при окислительном обжиге, а это положительно сказывается на последующем восстановлении окатышей в доменных печах. The cations of nickel, chromium, manganese contained in the bonds formed after the melt stabilize the crystal lattice of iron ore material during oxidative roasting, and this positively affects the subsequent reduction of pellets in blast furnaces.

Для технологической проверки сущности заявляемого решения были подготовлены связующие смеси с различным соотношением бентонита и нонтронита, а также испытаны отдельно взятые компоненты в сопоставлении с прототипом. Химический состав материалов приведен в табл. 1. Полученные смеси использовали для получения железорудных окатышей на тарельчатом грануляторе (диаметр тарели - 1 м). В шихте применяли железорудный концентрат Лебединского ГОКа со следующими характеристиками: сод. Fe_общ. - 68,6%, Н₂О - 10,2% , SiО₂ - 4,76, класс - 0,044 мм - 95,1, FeО - 29,47. В качестве эталонной добавки применяли признанное на настоящее время лучшее связующее сырье - бентонит Даш-Сахалинского месторождения (Азербайджан).For technological verification of the essence of the proposed solution, binder mixtures with different ratios of bentonite and nontronite were prepared, as well as individual components were tested in comparison with the prototype. The chemical composition of the materials is given in table. 1. The resulting mixture was used to obtain iron ore pellets on a plate granulator (plate diameter - 1 m). The iron ore concentrate of Lebedinsky GOK with the following characteristics was used in the charge: soda. Fe _commonly - 68.6%, Н ₂ О - 10.2%, SiО ₂ - 4.76, class - 0.044 mm - 95.1, FeО - 29.47. The currently recognized best binder raw material - bentonite of the Dash-Sakhalin deposit (Azerbaijan) was used as a reference additive.

Компоненты смесей в комковом состоянии перемешивали в указанных пропорциях (табл. 2), затем сушили при температуре 105^оС и измельчали до содержания 92-94% фракции 0,074 мм.The components in the mixtures stirred Komkova state indicated proportions (Table. 2) and then dried at 105 ^{° C} and ground to a content of 92-94% fraction 0.074 mm.

Полученную измельченную связующую добавку дозировали в количестве 1,2% от массы концентрата. Шихту тщательно перемешивали в лопастном смесителе и окомковывали. Полученные сырые окатыши обжигали на фабрике окомкования Лебединского ГОКа на обжиговой машине ОК-306 в вертикальных пробниках в одинаковых условиях при установленном температурном режиме. The resulting crushed binder additive was dosed in an amount of 1.2% by weight of the concentrate. The mixture was thoroughly mixed in a paddle mixer and pelletized. The obtained raw pellets were fired at the pelletizing factory of Lebedinsky GOK on an OK-306 firing machine in vertical probes under the same conditions at the established temperature conditions.

Металлургические свойства полученных обожженных окатышей определяли согласно технических требований и ГОСТов на данный вид металлургического сырья. The metallurgical properties of the obtained calcined pellets were determined according to technical requirements and GOSTs for this type of metallurgical raw material.

Результаты экспериментов приведены в табл. 2. The experimental results are given in table. 2.

В результате проведенных технологических испытаний установлено, что предлагаемая связующая смесь, состоящая на 20-80% и 80-20% нонтронита, обладает более высокой связующей способностью по сравнению с базовым вариантом (состав1, табл. 2) и прототипом (составы 10 и 11, табл. 2). При изменении указанного соотношения бентонит - нонтронит в смеси связующего окатыши получаются с меньшими прочностными характеристиками как в сыром, так и в обожженном виде (составы 2, 8, 9). As a result of technological tests, it was found that the proposed binder mixture, consisting of 20-80% and 80-20% of nontronite, has a higher binding ability compared to the basic version (composition 1, table 2) and prototype (compositions 10 and 11, table 2). By changing the specified ratio of bentonite - nontronite in a mixture of binder pellets are obtained with lower strength characteristics both in raw and in fired form (compositions 2, 8, 9).

Таким образом, из табл. 1 и 2 следует, что предлагаемая связующая смесь придает окатышам оптимальные прочностные характеристики, позволяет получить окатыши с более высокими металлургическими свойствами по содержанию мелочи и железа в готовой продукции, холодной прочности, прочности на удар и истирание. Thus, from the table. 1 and 2 it follows that the proposed binder mixture gives the pellets optimal strength characteristics, allows to obtain pellets with higher metallurgical properties in terms of fines and iron in the finished product, cold strength, impact and abrasion resistance.

Улучшение металлургических свойств окатышей подтверждается испытаниями в промышленных условиях горячей прочности окатышей, прочности при восстановлении и степени металлизации на Оскольском электрометаллургическом комбинате по технологии "Мидрекс". The improvement of the metallurgical properties of the pellets is confirmed by tests in industrial conditions of the hot strength of the pellets, the strength during recovery and the degree of metallization at the Oskol Electrometallurgical Combine using the Midrex technology.

Сравнительный анализ окатышей, изготовленных с применением предложенной связующей добавкой, проводили с окатышами, произведенными на Лебединском ГОКе, т. е. 1,2% бентонита и окатышами, изготовленными со связующим по прототипу. Среднее значение результатов трех параллельных опытов приведено в табл. 3. A comparative analysis of the pellets made using the proposed binder additive was carried out with pellets made at Lebedinsky GOK, i.e., 1.2% bentonite and pellets made with a binder according to the prototype. The average value of the results of three parallel experiments is given in table. 3.

Улучшение характеристик металлизованных окатышей с предложенной смесью и поведение при восстановлении объясняется тем, что смесь бентонита с нонтронитом способствует тому, чтобы в контактных зонах гематитовых зерен образовались кроме легкоплавких соединений на основе алюмосиликатов еще и твердые растворы на основе алюмосиликатов, стабилизируемые примесями никеля, марганца, магния и, возможно, хрома, которые снижают влияние разупрочнения при х _→ y переходе при восстановлении. The improvement in the characteristics of metallized pellets with the proposed mixture and the recovery behavior are explained by the fact that the mixture of bentonite with nontronite also contributes to the formation of solid solutions based on aluminosilicates, stabilized by impurities of nickel, manganese, magnesium, in the contact zones of hematite grains and, possibly, chromium, which reduce the effect of softening during the x _ → y transition during reduction.

Использование заявляемого изобретения позволит:
- повысить качество железорудных окатышей за счет оптимизации физико-химических свойств связующей смеси;
- снизить разубоживающее влияние связующей добавки за счет применения нонтронита, содержание железа в котором находится от 15 до 30%;
- создать новую сырьевую базу связующих добавок на основе недефицитных дешевых нонтронитовых глин;
- значительно сократить расход бентонита;
- улучшить экологию в районе месторождений никелевого и хромового сырья.Using the claimed invention will allow:
- improve the quality of iron ore pellets by optimizing the physicochemical properties of the binder mixture;
- reduce the diluting effect of the binder additive through the use of nontronite, the iron content of which is from 15 to 30%;
- to create a new raw material base of binders based on non-scarce cheap non -ronitic clays;
- significantly reduce the consumption of bentonite;
- improve the environment in the area of deposits of nickel and chromium raw materials.

Claims

Binder for the production of iron ore pellets, comprising a mixture of bentonite and additives, characterized in that as an additive it contains nontronite in the following ratio of ingredients, wt.%:
Bentonite - 20 - 80
Nontronit - 80 - 20