RU2631771C1

RU2631771C1 - Method for producing pellets

Info

Publication number: RU2631771C1
Application number: RU2016113483A
Authority: RU
Inventors: Александр Семенович Вусихис; Владимир Сергеевич Гуляков; Дмитрий Захарович Кудинов
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-09-26

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes preparation of a mass of magnesia materials and a binding agent, formation, and subsequent drying of the obtained pellets. An organomineral binder made of water and peat mixture is used as the binder agent, in proportion (3-3.9)/1. The ratio of components, wt %: magnesia materials, 80-85; binding agent, 15-20. The waste of talc basic flotation (TBF) is used as magnesian material or semi-product of talc (SPT), or burnt magnesite (BM), or serpentinite, or brucite.

EFFECT: invention makes it possible to expand the range of the raw base and preserve the binding properties of the product for a long period of time with simplification of its manufacturing technology.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии черных металлов, в частности к получению безобжиговых окатышей из материалов, добавляемых в сталеплавильный шлак для повышения его рафинировочных свойств.The invention relates to the metallurgy of ferrous metals, in particular the production of non-calcined pellets from materials added to steelmaking slag to increase its refining properties.

В сталеплавильном производстве в качестве флюса часто используются материалы, являющиеся отходами других переделов (шлаки, шламы, хвосты обогащения), находящиеся преимущественно в мелкодисперсном состоянии, с крупностью частиц менее 1 мм. Для снижения потерь данных продуктов при засыпке их в печь, требуется их окускование. В металлургии применяются следующие способы окускования: агломерация, брикетирование и получение безобжиговых окатышей. Последний метод наиболее эффективен при получении материалов, применяемых в сталеплавильном производстве.In steelmaking, fluxes are often used materials that are waste from other processes (slag, sludge, tailings), which are mainly in a finely divided state, with a particle size of less than 1 mm. To reduce the loss of these products when filling them in the furnace, they require agglomeration. In metallurgy, the following sintering methods are used: sintering, briquetting and obtaining non-calcined pellets. The latter method is most effective in obtaining materials used in steelmaking.

Известно большое количество различных способов получения безобжиговых окатышей, в которых в качестве вяжущих применяют различные неорганические соединения (цементы, силикаты щелочных и щелочноземельных металлов, металлургические шлаки, негашеную известь и т.п.) (Лотош В.Е. Безобжиговое окускование тонкодисперсных материалов и мелочи полезных ископаемых. Екатеринбург: ИД "Филантроп", 2009. - 525 с.). Общим недостатком всех этих методов является то, что при внесении таких окатышей в расплав увеличивается количество шлака в плавке за счет дополнительного количества пустой породы вяжущих, что удорожает процесс производства металла за счет увеличения энергетических затрат.A large number of different methods are known for the preparation of non-calcined pellets, in which various inorganic compounds (cements, silicates of alkali and alkaline earth metals, metallurgical slag, quicklime, etc.) are used as binders (Lotosh V.E. Annealing-free agglomeration of finely dispersed materials and fines minerals Ekaterinburg: Publishing House "Philanthropist", 2009. - 525 p.). A common drawback of all these methods is that when such pellets are introduced into the melt, the amount of slag in the smelting increases due to the additional amount of waste rock binders, which makes the metal production process more expensive due to increased energy costs.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения окатышей плавикового шпата, включающий приготовление массы для формования с использованием связующего, формование и последующую сушку полученных окатышей, в качестве связующего (вяжущего) используют водный коллоидный раствор натрий-карбоксиметилцеллюлозы, сушку окатышей проводят сначала на воздухе или в токе нагретого воздуха до упрочнения поверхностного слоя, а затем при температуре 110-300°С в течение 1-4 часов при следующем соотношении компонентов в получаемых окатышах, мас. %: Натрий-карбоксиметилцеллюлоза - 1-4 Флюоритовый концентрат - остальное (патент RU 2224803, МПК С22В 1/244, опубл. 27.02.2004).The closest technical solution selected for the prototype is a method for producing pellets of fluorspar, which includes preparing the mass for molding using a binder, molding and subsequent drying of the obtained pellets, an aqueous colloidal solution of sodium carboxymethyl cellulose is used as a binder (binder), the pellets are dried first in air or in a stream of heated air to harden the surface layer, and then at a temperature of 110-300 ° C for 1-4 hours with the following ratio of components in the resulting pellet, wt. %: Sodium carboxymethyl cellulose - 1-4 Fluorite concentrate - the rest (patent RU 2224803, IPC С22В 1/244, publ. 02.27.2004).

Недостатком данного способа является сложность получения вяжущего. Карбоксиметилцеллюлозу получают в результате реакции монохлоруксусной кислоты с алкилцеллюлозой, которую, в свою очередь, получают из целлюлозы и каустической соды.The disadvantage of this method is the difficulty of obtaining a binder. Carboxymethyl cellulose is obtained by the reaction of monochloracetic acid with alkyl cellulose, which, in turn, is obtained from cellulose and caustic soda.

Задача изобретения заключается в расширении сырьевой базы.The objective of the invention is to expand the resource base.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в сохранении вяжущих свойств продукта в течение длительного времени при упрощении технологии его изготовления.The technical result achieved by the claimed invention is to maintain the astringent properties of the product for a long time while simplifying its manufacturing technology.

Технический результат достигается тем, что в способе получения окатышей путем приготовления массы из основного компонента и вяжущего, формирование, последующую сушку полученных окатышей, где в качестве вяжущего используют органоминеральное вяжущее из смеси воды и торфа, в пропорции (3-3,9)/1, в соотношении компонентов, мас. %: основной компонент - 80-85; вяжущее - 15-20, а в качестве основного компонента используют магнезиальные материалы: или отходы основной флотации талька (ООФ), или полупродукт талька (ППТ), или обожженный магнезит (ОМ), или серпентинит, или брусит.The technical result is achieved by the fact that in the method of producing pellets by preparing the mass from the main component and the binder, the formation, subsequent drying of the obtained pellets, where an organomineral binder from a mixture of water and peat is used as a binder, in a ratio of (3-3.9) / 1 , in the ratio of components, wt. %: main component - 80-85; the binder is 15-20, and magnesian materials are used as the main component: either waste of the main flotation of talc (OOF), or an intermediate of talc (PPT), or calcined magnesite (OM), or serpentinite, or brucite.

Заявленное соотношение торфа и воды в пределах (3-3,9)/1 способствует такому истечению торфяной смеси в диспергаторе, которое обеспечивает быстрый ее нагрев. Процесс диспергирования торфяной смеси, осуществляемый в кавитационном аппарате до температуры от 80 до 90°С, и охлаждение полученной смеси до комнатной температуры приводит к получению вяжущего, представляющего собой коллоидную систему с размером частиц 2×10^-4-2×10^-6. Визуально - это желеобразная «паста в оболочке», которая будучи охлажденной до комнатной температуры представляет собой структурированный органоминеральный готовый к применению продукт. Между пастой и стенками емкости визуально определяется наличие неиспаряемой жидкости неисследованной природы, которая, по-видимому, создает на поверхности продукта пленку, защищающую продукт от воздействия кислородсодержащей среды и обеспечивает сохранение вяжущих свойств в течение длительного времени.The claimed ratio of peat and water in the range of (3-3.9) / 1 contributes to the expiration of the peat mixture in the dispersant, which ensures its rapid heating. The process of dispersing the peat mixture, carried out in a cavitation apparatus to a temperature of from 80 to 90 ° C, and cooling the resulting mixture to room temperature results in a binder, which is a colloidal system with a particle size of 2 × 10 ^-4 -2 × 10 ^-6 . Visually, it is a jelly-like "paste in a shell", which, when cooled to room temperature, is a structured organomineral ready-to-use product. Between the paste and the walls of the container, the presence of an unevaporated liquid of an unexplored nature is visually determined, which, apparently, creates a film on the surface of the product that protects the product from exposure to an oxygen-containing medium and ensures the preservation of astringent properties for a long time.

Использование в качестве основного компонента магнезиального материала: отхода основной флотации талька (ООФ), или полупродукта талька (ППТ), или обожженного магнезита (ОМ), или серпентинит, или брусит позволяет вводить в сталеплавильный шлак дополнительное количество оксида магния, что обеспечивает повышение стойкости футеровки во время плавки.Use as a main component of magnesian material: waste of the main flotation of talc (OOF), or an intermediate of talc (PPT), or calcined magnesite (OM), or serpentinite, or brucite, allows additional magnesium oxide to be introduced into steelmaking slag, which increases the lining resistance during melting.

Сведений об известности данных отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений не обнаружено. На основании этого сделан вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".Information about the fame of these distinguishing features in the totality of the signs of known technical solutions was not found. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Для доказательства соответствия заявляемого технического решения критерию "промышленная применимость" приводим примеры выполнения способа.To prove the compliance of the claimed technical solution to the criterion of "industrial applicability" we give examples of the method.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Для изготовления окатышей были использованы следующие материалы: отходы основной флотации талька (ООФ) крупностью менее 0,63 мм, полупродукт талька (ППТ) крупностью менее 0,1 мм, обожженный магнезит (ОМ) крупностью менее 0,1 мм. В качестве вяжущего использовали суспензию, изготовленную механохимическим способом из смеси воды и торфа (В), описанную выше.For the manufacture of pellets, the following materials were used: waste of the main flotation of talc (OOF) with a particle size of less than 0.63 mm, an intermediate of talcum powder (PPT) with a particle size of less than 0.1 mm, calcined magnesite (OM) with a particle size of less than 0.1 mm. The binder used was a suspension prepared mechanochemically from a mixture of water and peat (B) described above.

Предварительно часть сырых отходов основной флотации (ООФ_с) обжигалась при температуре 750°С в течение двух часов во вращающейся обжиговой печи с целью декарбонизации. В результате был получен обожженный продукт (ООФ_о).Preliminarily, part of the crude waste from the main flotation (OOF _s ) was calcined at a temperature of 750 ° C for two hours in a rotary kiln for the purpose of decarbonization. The result was a calcined product (OOF _about).

Химический состав исходных материалов представлен в таблице 1.The chemical composition of the starting materials is presented in table 1.

Смешение и первичное увлажнение шихты проводили на барабанном смесителе в водопадном режиме движения шихты.Mixing and primary moistening of the mixture was carried out on a drum mixer in a waterfall mode of movement of the mixture.

Для окомкования использовали тарельчатый гранулятор. Размер сырых окатышей 10-25 мм. Составы окатышей представлены в таблице 2.A pellet granulator was used for pelletizing. The size of the raw pellets is 10-25 mm. The composition of the pellets are presented in table 2.

Сырые окатыши должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы не разрушиться при транспортировке к сушильным агрегатам и загрузке в них.Raw pellets should have sufficient mechanical strength so as not to deteriorate when transported to and loaded into drying units.

Механические свойства сырых окатышей определяются испытаниями на удар и раздавливание.The mechanical properties of raw pellets are determined by impact and crushing tests.

Прочность на удар характеризуется количеством падений окатышей с определенной высоты на стальную плиту до их разрушения или максимальной высотой, при падении с которой окатыши разрушаются.Impact strength is characterized by the number of pellets falling from a certain height onto a steel plate before they are destroyed or by the maximum height when the pellets fall when they fall.

Для определения прочности на удар сырых окатышей, изготовленных в рамках выполнения данной работы, использовали следующую методику. Окатыш сбрасывали с высоты 300 мм на стальную плиту. Контролировали количество падений, которое выдерживает окатыш без разрушения. Для более точного определения данного параметра использовали 20 окатышей. Показатели испытаний суммировали и определяли среднюю величину.To determine the impact strength of raw pellets made as part of this work, the following methodology was used. The pellet was dropped from a height of 300 mm onto a steel plate. The number of drops that the pellet withstands without breaking was controlled. To more accurately determine this parameter, 20 pellets were used. The test indicators were summarized and the average value was determined.

Принято, что при испытании сырые окатыши должны выдерживать не менее 15 сбрасываний.It is accepted that during the test, raw pellets must withstand at least 15 drops.

Испытания на раздавливание проводят путем сжатия окатышей с целью определения усилия, при котором окатыши деформируются или разрушаются.Crush tests are carried out by compressing the pellets in order to determine the force at which the pellets are deformed or broken.

Для определения прочности на раздавливание сырых окатышей, изготовленных в рамках выполнения данной работы, использовали следующую методику.To determine the crushing strength of raw pellets made as part of this work, the following methodology was used.

Окатыш помещали в рабочую зону пресса и определяли усилие, при котором окатыш разрушался. Для эксперимента использовали 20 окатышей. Фиксировали усилие, необходимое для разрушения каждого окатыша, и находили среднеарифметическое значение.The pellet was placed in the working area of the press and the force at which the pellet was destroyed was determined. For the experiment, 20 pellets were used. The force required to destroy each pellet was recorded, and the arithmetic mean value was found.

После получения окатышей в тарельчатом грануляторе они сушились при температуре выше 105°С. Конечная влажность окатышей менее 1,5%.After receiving the pellets in a dish-shaped granulator, they were dried at a temperature above 105 ° C. The final moisture content of the pellets is less than 1.5%.

Для оценки механических свойств сухих окатышей определяли прочность на раздавливание и проводили испытания по ГОСТ 15137-81. Испытания включают загрузку 15 кг окатышей в барабан диаметром 1 м, снабженный лопатками, вращение барабана со скоростью 40 об/мин в течение 10 минут, рассев полученного материала на фракции, характеризующие прочность (+5 мм) и истираемость (-0,5 мм). Результаты испытаний представлены в таблице 2.To assess the mechanical properties of dry pellets, crushing strength was determined and tests were performed according to GOST 15137-81. Tests include loading 15 kg of pellets into a drum 1 m in diameter equipped with blades, rotating the drum at a speed of 40 rpm for 10 minutes, sieving the material obtained into fractions characterizing strength (+5 mm) and abrasion (-0.5 mm) . The test results are presented in table 2.

Таким образом, из представленных в таблице данных, видно, что при содержании вяжущих 15-20% от общего количества шихты число сбрасываний сырых окатышей составляет 8-10 раз, прочность на раздавливание 10-16 Н/ок, прочность высушенных окатышей 70-105 Н/ок при разрушаемости 70-75%. При содержании вяжущих менее 15% как сырые, так и обожженные окатыши обладают недостаточной прочностью. При содержании вяжущих более 20% шихта обладает излишней пластичностью и вследствие этого при окомковании окатыши слипаются в гроздья.Thus, from the data presented in the table, it can be seen that when the binder content is 15-20% of the total charge, the number of drops of raw pellets is 8-10 times, the crushing strength is 10-16 N / ok, the strength of the dried pellets 70-105 N / ok with destructible 70-75%. With a binder content of less than 15%, both raw and calcined pellets have insufficient strength. When the content of binders is more than 20%, the mixture has excessive ductility and, as a result, when pelletizing, the pellets stick together in clusters.

Прочностные показатели окатышей, полученных в ходе выполнения работы, достаточны для применения их в сталеплавильных процессах.The strength characteristics of the pellets obtained in the course of the work are sufficient for their use in steelmaking processes.

Кроме того, используемое в составе вяжущего из смеси воды и торфа является более доступным в получении, а использование в качестве основного компонента магнезиальных материалов: или отходов основной флотации талька (ООФ), или полупродукта талька (ППТ), или обожженного магнезита (ОМ), или серпентинита, или брусита расширяет сырьевую базу, за счет недефицитных материалов.In addition, the water and peat used in the binder from the mixture is more affordable to obtain, and use as the main component of magnesia materials: either waste of the main flotation of talc (OOF), or an intermediate of talc (PPT), or calcined magnesite (OM), or serpentinite, or brucite expands the raw material base, due to non-deficient materials.

Claims

1. A method of producing pellets, including the preparation of the mass from the main component and the binder, the formation, subsequent drying of the obtained pellets, characterized in that magnesia materials are used as the main component, and an organomineral binder from a mixture of water and peat is used as the binder in the proportion ( 3-3.9) / 1 in the following ratio of components, wt. %:

main component 80-85 astringent 15-20

2. The method according to p. 1, characterized in that as the main magnesia material, either waste of the main flotation of talc (OOF), or an intermediate of talc (PPT), or calcined magnesite (OM), or serpentinite, or brucite is used.