RU2274666C1

RU2274666C1 - Method of production of briquettes out of dispersible materials

Info

Publication number: RU2274666C1
Application number: RU2004123271/02A
Authority: RU
Inventors: Евгени Павловна Роот (RU); Евгения Павловна Роот; Владимир Иосифович Гернер (RU); Владимир Иосифович Гернер; Антон Павлович Никифоров (RU); Антон Павлович Никифоров; Сергей Алексеевич Никифоров (RU); Сергей Алексеевич Никифоров; Марина Викторовна Никифорова (RU); Марина Викторовна Никифорова
Original assignee: Южно-Уральский государственный университет
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-04-20
Also published as: RU2004123271A

Abstract

FIELD: metallurgy; production of briquettes out of the dispersible materials formed at ferrosilicon crushing and its fractionation.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of metallurgy, in particular, to production of briquettes out of the dispersible materials formed at ferrosilicon crushing and its fractionation. The components of the mixture consisting mainly of the dispersible silicon-containing filler making the main part of the mixture, and also of the powdery binding component and the 10-30 % caustic soda water solution, are batched mixed together, pressed and hardened. In the capacity of the powdery binding component use the self- crumbling slag of the ferrochromium production taken in amount of 3-25 %. The caustic soda solution before its batching is heated up to the temperature of 30-100°C. The invention ensures an increased the briquettes strength, reduced duration of their hardening, decreased the losses of the active silicon in the briquettes, increased their miscibility in the molten metals and alloys.

EFFECT: the invention ensures an increased the briquettes strength, reduced duration of their hardening, decreased the losses of the active silicon in the briquettes, increased their miscibility in the molten metals and alloys.

1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится области металлургии, преимущественно к получению брикетов из дисперсных материалов, образующихся при дроблении ферросилиция и его фракционировании.The invention relates to the field of metallurgy, mainly to the production of briquettes from dispersed materials formed during the crushing of ferrosilicon and its fractionation.

Известен способ изготовления брикетов из порошкообразных отходов ферросилиция, включающих дозирование дисперсного ферросилиция, смешивание его с жидким стеклом, прессование полученной смеси, сушку и упрочнение брикетов (Федоренко Н.В. и др. Рациональное использование некондиционных и дисперсных фракций сплавов кремния. Производство стали и ферросплавов. Теория и практика. Юбилейный сборник научных трудов. - Челябинск, ЮУрГУ, 1998, с.152-165).A known method of manufacturing briquettes from powdered ferrosilicon waste, including dispensing dispersed ferrosilicon, mixing it with liquid glass, pressing the resulting mixture, drying and hardening the briquettes (Fedorenko N.V. et al. Rational use of substandard and dispersed fractions of silicon alloys. Steel and ferroalloy production Theory and practice. Anniversary collection of scientific works. - Chelyabinsk, SUSU, 1998, p.152-165).

Недостатками известного способа являются малая прочность брикетов, длительная их сушка, высокие потери активного кремния в брикетах, недостаточная растворимость брикетов в расплавленных металлах.The disadvantages of this method are the low strength of the briquettes, their long drying, high losses of active silicon in the briquettes, the insufficient solubility of the briquettes in molten metals.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения брикетов, включающий дозирование компонентов шихты, состоящей из дисперсных фракций кремнийсодержащих ферросплавов и связующего вещества, их перемешивание, прессование шихты, сушку и упрочнение брикетов, в котором в качестве связующего вещества используют сверхдисперсный кремнезем, получаемый в системах газоочистки при производстве кремнистых ферросплавов, в количестве 3-5% от массы шихты, а увлажнение шихты до 6-8% проводят в течение 120-180 секунд непосредственно перед прессованием 10-30% водным раствором каустической соды (RU, 2156814 С1, 19.10.1999).The closest in technical essence and the achieved result to the present invention is a method for producing briquettes, comprising dosing the components of the mixture, consisting of dispersed fractions of silicon-containing ferroalloys and a binder, mixing, pressing the mixture, drying and hardening the briquettes, in which ultrafine is used as a binder silica obtained in gas purification systems in the production of siliceous ferroalloys, in the amount of 3-5% of the mass of the charge, and the moisture of the charge up to 6-8% carried out for 120-180 seconds immediately before pressing a 10-30% aqueous solution of caustic soda (RU, 2156814 C1, 10/19/1999).

Недостатками данного способа являются: необходимость проведения операции длительной сушки брикетов для формирования требуемой их прочности; использование дефицитного дорогостоящего сверхдисперсного кремнезема, который в силу своей легковесности (160-200 кг/м³) при загрузке в смеситель сильно распыляется и ухудшает экологию окружающей среды, а при использовании вытяжной вентиляции имеют место большие его потери с уносом и энергозатраты на вентиляцию; применение избыточного от 6 до 8% количества высококонцентрированного (10-30%) щелочного раствора, который в присутствии сверхдисперсного кремнезема увеличивает потери активного кремния в брикетах ферросилиция, длительная растворимость брикетов в расплавленных металлах.The disadvantages of this method are: the need for long-term drying of briquettes to form their required strength; the use of scarce expensive ultrafine silica, which, due to its lightness (160-200 kg / m ³ ), when sprayed into the mixer, is highly atomized and degrades the environment, and when using exhaust ventilation there are large losses with entrainment and energy consumption for ventilation; the use of an excess of 6 to 8% of the amount of a highly concentrated (10-30%) alkaline solution, which in the presence of ultrafine silica increases the loss of active silicon in ferrosilicon briquettes, the long solubility of briquettes in molten metals.

Задачей изобретения является повышение прочности брикетов, сокращение времени их упрочнения, уменьшение потерь активного кремния в брикетах, повышение их растворимости в расплавленных металлах и сплавах, улучшение экологии окружающей среды.The objective of the invention is to increase the strength of briquettes, reduce the time of their hardening, reduce losses of active silicon in briquettes, increase their solubility in molten metals and alloys, improve the ecology of the environment.

Задача решается тем, что в способе получения брикетов из дисперсных материалов, включающем дозирование компонентов смеси, состоящей преимущественно из дисперсного кремнийсодержащего наполнителя (основная часть смеси), а также из порошкообразного компонента связующего и водного 10-30%-ного раствора каустической соды, их смешивание, прессование и упрочнение, согласно предлагаемому изобретению в качестве порошкообразного компонента связующего используют саморассыпающийся шлак феррохромового производства в количестве 3...25%, а раствор каустической соды перед дозированием нагревают до температур 30...100°С.The problem is solved in that in the method for producing briquettes from dispersed materials, comprising dosing the components of a mixture consisting mainly of dispersed silicon-containing filler (the main part of the mixture), as well as from the powdered component of a binder and aqueous 10-30% caustic soda solution, mixing them , pressing and hardening, according to the invention, as a powdery component of the binder, self-scattering slag of ferrochrome production is used in an amount of 3 ... 25%, and the solution kau cal soda before dosing is heated to temperatures of 30 ... 100 ° C.

Особенность изобретения состоит в том, что в качестве порошкообразного компонента связующего используется саморассыпающийся шлак феррохромового производства (ФШ) в количестве от 3-х до 25%, который при смешивании с горячим раствором каустической соды образует в брикетируемой смеси связующее вещество в виде коллоидных гидросиликатов сложного состава, проявляющее высокие связующие свойства и большую скорость упрочнения брикетов в процессе прессования и последующей воздухе. Эта особенность ФШ связана с его минералогическим и химическим составом.A feature of the invention is that as a powder component of the binder, self-dispersing slag of ferrochrome production (FS) is used in an amount of 3 to 25%, which when mixed with a hot solution of caustic soda forms a binder in the form of a briquetted mixture in the form of complex colloidal hydrosilicates exhibiting high binding properties and a high rate of hardening of briquettes in the process of pressing and subsequent air. This feature of FS is associated with its mineralogical and chemical composition.

Саморассыпающийся шлак образуется при производстве феррохрома и является порошкообразным отходом этого производства. В отличие от сверхдисперсного кремнезема, применяемого в известном способе, ФШ имеет гораздо больше насыпную массу (1100-1200 кг/м³) и не относится к сильно пылящим материалам. По химическому и минералогическому составу ФШ представляет собой двухкальциевый силикат: Ca₂SiO₄.Self-scattering slag is formed during the production of ferrochrome and is a powdery waste from this production. In contrast to the ultrafine silica used in the known method, FS has a much greater bulk density (1100-1200 kg / m ³ ) and does not apply to highly dusty materials. According to the chemical and mineralogical composition, FS is a dicalcium silicate: Ca ₂ SiO ₄ .

При взаимодействии с нагретым щелочным водным раствором каустической соды Ca₂SiO₄ в ФШ активно образует в связующей системе смеси гидросиликаты сложного состава, например тоберморит, ксонотлит, гиллебрандит, которые способствуют быстрому упрочнению брикетов.When interacting with a heated alkaline aqueous solution of caustic soda, Ca ₂ SiO ₄ in PS actively forms hydrosilicates of complex composition in the binder system, for example, tobermorite, xonotlite, and hillebrandite, which contribute to the rapid hardening of briquettes.

При этом активный кремний в дисперсном наполнителе не успевает взаимодействовать с водой и значительно сохраняется по отношению к исходному содержанию. Это связано с тем, что щелочной раствор, являющийся основным средством окисления кремния, при перемешивании и прессовании смеси с ФШ быстро переходит в прочно связанные кристаллизационные структуры гидросиликатов кальция. Проведенный химический анализ и расчет материального баланса показали, что при использовании в качестве связующего компонента смеси ФШ окисление кремния уменьшается в сравнении с прототипом более чем в 4 раза. При этом использование ФШ взамен сверхдисперсного кремнезема значительно улучшает экологические условия труда, так как ФШ при загрузке не выделяет пыли и не требует применения вытяжной вентиляции на пункте загрузки компонентов смеси в смеситель.At the same time, active silicon in the dispersed filler does not have time to interact with water and is significantly preserved with respect to the initial content. This is due to the fact that the alkaline solution, which is the main means of silicon oxidation, quickly mixes and presses the mixture with PS into strongly bonded crystallization structures of calcium hydrosilicates. The chemical analysis and calculation of the material balance showed that when FS mixture is used as a binder component, silicon oxidation decreases by more than 4 times in comparison with the prototype. Moreover, the use of FS instead of ultrafine silica significantly improves the environmental working conditions, since FS does not emit dust when loading and does not require the use of exhaust ventilation at the loading point of the mixture components in the mixer.

Заметное взаимодействие компонентов и упрочнение смеси начинается уже при содержании ФШ от 3%. Однако для некоторых инертных дисперсных наполнителей, например для отходов ферросилиция ФС20, ФС45 или ФС65 эффективное упрочнение брикетированных смесей достигается при его содержании около 25%.A noticeable interaction of the components and hardening of the mixture begins already at a FS content of 3%. However, for some inert dispersed fillers, for example, FS20, FS45, or FS65 ferrosilicon wastes, effective hardening of briquetted mixtures is achieved with its content of about 25%.

ФШ, являясь отвальным отходом производства, имеет низкую торговую цену (120 руб/т) и при расходе даже около 25% значительно снижает себестоимость брикетов в сравнении с брикетами на сверхдисперсном кремнеземе, имеющем цену 450$ США за 1 тонну. При этом использование ФШ для брикетирования, являющегося отвальным материалом, обеспечивает утилизацию промышленных отходов и улучшает экологию окружающей среды.FSH, being a dump waste of production, has a low trading price (120 rubles / ton) and at a cost of even about 25% it significantly reduces the cost of briquettes in comparison with briquettes on ultrafine silica, which has a price of $ 450 US per 1 ton. At the same time, the use of FS for briquetting, which is a dump material, ensures the utilization of industrial waste and improves the ecology of the environment.

Способ осуществляется следующим образом. Сначала готовят горячий раствор каустической соды с температурой в пределах 30-100°С. Смесь готовят в смесителях периодического или непрерывного действия. Сначала в смеситель загружают дисперсный наполнительный материал и смешивают с ФШ, затем в него добавляют горячий раствор каустической соды. После перемешивания смесь подают в пресс и уплотняют брикеты. Уплотненные брикеты после выгрузки из пресса выдерживаются на воздухе в течение 25-50 минут и затем подаются на упаковку. Поэтому не требуется длительная выдержка брикетов на воздухе для их упрочнения.The method is as follows. First, prepare a hot solution of caustic soda with a temperature in the range of 30-100 ° C. The mixture is prepared in batch or continuous mixers. First, dispersed filler material is loaded into the mixer and mixed with FS, then a hot solution of caustic soda is added to it. After mixing, the mixture is fed into a press and compacted briquettes. Sealed briquettes after unloading from the press are kept in the air for 25-50 minutes and then fed to the packaging. Therefore, long exposure of briquettes to air is not required for their hardening.

Испытания по примерам проводили при равных условиях. В качестве дисперсного наполнительного материала использовали циклонную пыль фракции 0,2-0,8 мм, образующуюся при дроблении ферросилиция марки ФС75, ФШ, поставляемый по ТУ 14-11108-95, и 25%-ный раствор каустической соды.The tests of the examples were carried out under equal conditions. As a dispersed filler material, 0.2–0.8 mm fraction cyclone dust formed during crushing of ferrosilicon grade FS75, FSh, supplied in accordance with TU 14-11108-95, and a 25% solution of caustic soda were used.

Смеси готовили в смесителе модели А 111. Для брикетирования смесей применили валковый брикетер модели «Спайдермаш» с удельным усилием прессования 50 МПа. Формование брикетов по времени составляло около 3-5 секунд при получении брикетов с размерами 25×45×65 мм.The mixtures were prepared in a mixer of model A 111. For briquetting mixtures, a Spidermash model roller briquette was used with a specific pressing force of 50 MPa. The formation of briquettes in time was about 3-5 seconds when receiving briquettes with sizes 25 × 45 × 65 mm.

Пример 1. В качестве дисперсного наполнителя использовали циклонную пыль ферросилиция ФС75 фракции 0,2-0,8 мм. ФШ использовали в количестве 2,5%, раствор каустической соды 25%-ной концентрации в количестве 10%. Температура нагрева щелочного раствора составляла 20°С.Example 1. As a dispersed filler used cyclone dust of ferrosilicon FS75 fraction 0.2-0.8 mm FS was used in an amount of 2.5%, a caustic soda solution of 25% concentration in an amount of 10%. The heating temperature of the alkaline solution was 20 ° C.

Пример 2. Для изготовления брикетов использовали наполнительный материал - циклонную пыль ферросилиция ФС75 фракции 0,2-0,8 мм.Example 2. For the manufacture of briquettes used filler material - cyclone dust of ferrosilicon FS75 fraction of 0.2-0.8 mm

Количество ФШ составляло 3%. Температура нагрева 25%-ного щелочного раствора доведена до 30°С с дозировкой в количестве 10%.The amount of FS was 3%. The heating temperature of a 25% alkaline solution was adjusted to 30 ° C with a dosage of 10%.

Пример 3. Наполнительный материал - циклонная пыль ФС 75 фракции 0,2-0,8 мм. Количество ФШ 25%. Температура нагрева 25%-го щелочного раствора 100°С при дозировке 10%.Example 3. The filling material is cyclone dust FS 75 fraction 0.2-0.8 mm The number of FS 25%. The heating temperature of a 25% alkaline solution of 100 ° C at a dosage of 10%.

Пример по прототипу. Наполнительный материал - циклонная пыль ФС 75 фракции 0,2-0,8 мм. Сверхдисперсный кремнезем 25%. Температура 25%-ного щелочного раствора 100°С при дозировке 10%. Результаты испытания представлены в табл.1.An example of a prototype. The filling material is FS 75 cyclone dust of a fraction of 0.2-0.8 mm. Superfine silica 25%. The temperature of a 25% alkaline solution of 100 ° C at a dosage of 10%. The test results are presented in table 1.

Таблица 4Table 4 ПримерыExamples ПараметрыOptions Прочность через 0,5 часа, МПаStrength after 0.5 hours, MPa Полное время упрочнения, мин.Total hardening time, min Потери кремния, %Loss of silicon,% Время растворения брикетов, мин.The dissolution time of the briquettes, min Пылевыделение, г/м³ Dust emission, g / m ³ Пример 1Example 1 1,321.32 4040 3,23.2 99 0,230.23 Пример 2Example 2 3,283.28 2222 1,41.4 55 0,180.18 Пример 3Example 3 4,264.26 1010 0,60.6 33 0,120.12 ПрототипPrototype 1,221.22 132132 7,87.8 5555 14,6514.65

Как видно в табл.1, при содержании в смеси ФШ менее 3% прочность брикетов была на уровне прочности брикетов, полученных известным способом. Но потери кремния оказались достаточно высокими (3,2%), хотя они и меньше почти в 2 раза, чем в брикетах, полученных по прототипу. Наилучшие результаты получены при содержании в смеси взамен сверхдисперсного кремнезема феррошлака от 3% и более. Однако применять в смеси феррошлак с содержанием более 25% нецелесообразно, так как с повышением содержания ФШ в готовых брикетах уменьшается общая доля исходного кремния, хотя его окисление существенно сокращается вплоть до 0,6%.As can be seen in table 1, when the content in the FS mixture is less than 3%, the strength of the briquettes was at the level of the strength of briquettes obtained in a known manner. But the loss of silicon was quite high (3.2%), although they are almost 2 times less than in briquettes obtained by the prototype. The best results were obtained when the content in the mixture instead of ultrafine silica ferroslag from 3% or more. However, it is not advisable to use ferroslag in a mixture with a content of more than 25%, since with an increase in the content of PS in finished briquettes, the total fraction of the initial silicon decreases, although its oxidation is significantly reduced up to 0.6%.

Как видно в табл., замена сверхдисперсного кремнезема на ФШ позволяет значительно повысить качество брикетов: повысить прочность почти в 4 раза, сократить время полного упрочнения почти в 3 раза, сократить потери кремния за счет окисления почти в 13 раз, сократить время растворения брикетов в расплавах почти в 18 раз и уменьшить пылевыделение в окружающую атмосферу почти в 100 раз. Полученные результаты испытания свидетельствую о высокой эффективности изобретения.As can be seen in the table, replacing ultrafine silica with FS can significantly improve the quality of briquettes: increase the strength by almost 4 times, reduce the time of complete hardening by almost 3 times, reduce the loss of silicon due to oxidation by almost 13 times, reduce the time of dissolution of briquettes in melts almost 18 times and reduce dust emission into the surrounding atmosphere by almost 100 times. The test results obtained indicate the high efficiency of the invention.

Промышленная применимость. Изобретение может быть применено для брикетирования отходов ферросплавов, таких как ферросилиция, силикокалыция, силикохрома, силикобария, ферросиликобария, ферромолибдена, а также дисперсных материалов, образующихся при обогащении и переработке исходных руд для черной и цветной металлургии.Industrial applicability. The invention can be applied to briquetting waste ferroalloys, such as ferrosilicon, silicocalysis, silicochrome, silicobarium, ferrosilicobarium, ferromolybdenum, as well as dispersed materials formed during the processing and processing of source ores for ferrous and non-ferrous metallurgy.

Claims

A method of producing briquettes from dispersed materials, including dosing the components of a mixture consisting mainly of dispersed silicon-containing filler - the main part of the mixture, as well as the powder component of a binder and aqueous 10-30% caustic soda solution, mixing, pressing and hardening, characterized in that as a powdery component of the binder, self-scattering slag of ferrochrome production is used in an amount of 3-25%, and a solution of caustic soda is heated before dosing to a temperature of 30-100 ° C.