СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ ПЛАВИКОВОГО ШПАТА Российский патент 2003 года по МПК C22B1/242 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам подготовки руд и концентратов к плавке, и может быть использовано на предприятиях, производящих брикеты плавикового шпата.

Плавиковый шпат (флюорит) добавляется в шлак в сталеплавильном конвертере для придания шлаку большей жидкотекучести. В прошлом его добавляли в виде кускового плавикового шпата. Однако в последнее время крупнозернистый плавиковый шпат становится дефицитным материалом. Подача мелкозернистого плавикового шпата в конвертер технически трудно осуществима, так как он выносится с газовым потоком из конвертера, в результате чего степень его использования сильно снижается.

Для возможности использования тонкоизмельченных концентратов в металлургических процессах требуется их специальная подготовка - агломерация, окомкование, брикетирование. Известен способ получения окатышей плавикового шпата, включающий смешивание концентрата со связующим и обжиг окатышей при 950-980^oС, причем в качестве связующего используют пыли алюминиевого производства [авт.св. СССР 979512, кл. С 22 В 1/243, 1982].

Основным недостатком известного способа являются высокие эксплуатационные затраты на обжиг и низкая прочность окатышей. Кроме того, обжиг приводит к загрязнению атмосферы выделяющимися газами и пылью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения брикетов плавикового шпата, включающий смешивание мелкозернистого концентрата с комбинированным связующим, в качестве которого используется смесь извести-пушонки и меляссы, взятых на основе сухого веса в соотношении 1:1, последующее прессование смеси при нормальной (комнатной) температуре и упрочнение брикетов путем выдержки в естественных условия [Равич Б. М. Брикетирование руд. - М.: Недра, 1982, с. 63-64].

Недостатком известного способа является недостаточная прочность брикетов в условиях длительной транспортировки и многократных перегрузок.

Заявляемый способ позволяет получить брикеты плавикового шпата такой прочности, чтобы не разваливаться при транспортировочных нагрузках, и обладающие хорошей стойкостью к воздействию влаги при хранении под открытым небом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения брикетов плавикового шпата, включающем смешивание мелкозернистого концентрата с комбинированным связующим, в качестве которого используется смесь извести-пушонки и меляссы, взятых на основе сухого веса в соотношении 1: 1, последующее прессование смеси при нормальной (комнатной) температуре и упрочнение брикетов путем выдержки в естественных условиях, согласно предлагаемому изобретению меляссу подают на смешивание в нагретом до 50^oС состоянии, а содержание твердого в ней составляет 58-70%. Смесь извести-пушонки и меляссы вводится в количестве 5-11 мас.% концентрата, известь-пушонка подается на смешивание в сухом виде, а формирование брикета ведут с удельным давлением прессования 180-220 т/м².

Сущность изобретения заключается в следующем.

Известно раздельное использование извести-пушонки и меляссы (патоки) в качестве связующих материалов для плавикового шпата. Однако их совместное использование в данном контексте ведет к более удовлетворительным результатам.

Известь является вяжущим веществом, состоящим преимущественно из окиси кальция и окиси магния. Процесс естественного твердения извести, превращающий ее в цементирующий материал, заключается в кристаллизации гидрата оксида кальция и карбонизации его атмосферной углекислотой. Последняя вступает в химическое соединение с гидратом окиси кальция, образуя карбонат кальция. Процесс естественной карбонизации (на воздухе) протекает медленно вследствие малой концентрации (около 0,04%) углекислоты в воздухе и образования на твердеющем брикете корки карбоната кальция, препятствующей диффузии углекислоты в его внутреннюю часть. Процесс карбонизации может быть ускорен введением в шихту для брикетирования катализаторов - поверхностно-активных веществ.

Мелясса (патока) - отход сахарного производства - используется в составе комбинированного связующего в качестве цементирующей или упрочняющей добавки при брикетировании рудного сырья. Сущность воздействия меляссы как катализатора заключается в ускорении реакции образования карбонатов кальция благодаря образованию с сахаридом промежуточного коллоидного комплекса.

Исходная прочность полученных по предлагаемому изобретению брикетов достаточна высока и позволяет отказаться от продолжительного периода сушки. Это позволяет исключить промежуточное складирование. Полученные брикеты можно удовлетворительно хранит под открытым небом, так как они обладают хорошей стойкостью по отношению к влаге.

Экспериментально было установлено, что лишь соблюдение всей совокупности режимных условий процесса, обозначенных выше, позволяет получить брикеты плавикового шпата, обладающие механическими и физико-химическими свойствами, соответствующими требованиям плавикового шпата по ГОСТ 7618-70 для использования в металлургической промышленности.

Так, экспериментально было установлено, что содержание твердого в меляссе, подаваемой на смешивание, составляет 58-70%, так как именно при этих значениях, а также при одновременном подогреве ее до 50^o достигается оптимальная вязкость, которая является функцией процента твердых частиц (удельного веса) и температуры, что повышает клеящую способность связующего и приводит к наилучшему обволакиванию частиц шихты, подаваемой на смешивание, а повышение прочности сцепления между ними создает прочный каркас брикета при его формировании.

Также установлено, что количество каждого из компонентов комбинированного связующего, подаваемых на смешивание (5-11% от веса концентрата), и их соотношение между собой на основе сухого веса (1:1) являются оптимальными с точки зрения достижения высокого качества целевого продукта.

При расходе связующих более 11% от веса концентрата брикеты становятся более влагоустойчивыми, но при этом растет себестоимость брикетирования. При использовании менее 5% связующих брикеты становятся менее влагоустойчивыми и менее прочными.

Установленный диапазон удельного давления при прессовании (180-220 т/м²) позволяет получить брикеты необходимой прочности. При давлении менее 180 т/м² только что полученные брикеты не имеют прочности, необходимой для дальнейшей их обработки (рассыпаются), а давление более 220 т/м нецелесообразно с точки зрения удорожания процесса. Кроме того, на поверхности брикетов образуются трещины.

Известь-пушонка подается на смешивание в сухом виде, так как подача ее в виде раствора увеличивает влажность брикетов, что приводит к резкому снижению их прочности.

Ниже приведен пример, подтверждающий возможность осуществления заявляемого изобретения.

Пример.

Шихта, подаваемая на смеситель, состоит из флюоритового концентрата крупностью 90% класса - 44 мкм с содержанием флюорита 83%, и комбинированного связующего: извести-пушонки и патоки, находящихся в соотношении 1:1 и подающихся в количестве 5% от веса концентрата. Исходный концентрат содержит влаги 0,0%, известь-пушонка подается в сухом виде, а содержание твердого в патоке 70%. При дозировке патока подогревается до 50^oС и поступает по трубам из расходного чана и дозатора в смеситель. Смеситель в течение 15 мин тщательно перемешивает смесь и подает ее на прессование. Пресс работает при давлении 220 т/м². Сушка полученных брикетов после прессования происходит естественным путем при их складировании.

Результаты влияния количества связующего и условий окускования на физико-механические свойства брикетов приведены в таблице. Переменными величинами, оцененными в течение серии опытов, являются сила раздавливания и подверженность воздействию воды. Приведена сила раздавливания брикетов сразу после изготовления, через 3 ч, 24 ч и 48 ч. Под водным воздействием понимается количество влаги ( вес.%), которое поглощает брикет при его выдерживании в воде в течение часа.

Из данных таблицы видно, что лучшие по механической прочности и водоустойчивости брикеты получаются при введении комбинированного связующего, состоящего из смеси извести-пушонки и меляссы, в количестве 5-11 мас.% концентрата, при содержании твердого в меляссе 58-70% и формировании брикета с удельным давлением прессования 180-220 т/м².

Таким образом, заявляемый способ позволяет получать без обжига прочные влагоустойчивые брикеты плавикового шпата, соответствующие требованиям, предъявляемым к рудным брикетам для нужд цветной и черной металлургии.

Изобретение относится к металлургии, в частности к подготовке руд и концентратов к плавке при изготовлении брикетов плавикового шпата. Способ получения брикетов плавикового шпата включает смешивание мелкозернистого концентрата с комбинированным связующим, последующее прессование смеси при нормальной (комнатной) температуре и упрочнение брикетов путем выдержки их в естественных условиях. Комбинированное связующее состоит из смеси извести-пушонки и меляссы с содержанием твердого 58-70%, вводимых в количестве 5-11 мас.% концентрата при соотношении извести-пушонки и меляссы на основе сухого веса 1:1. Мелясса предварительно нагрета до 50^oС, а известь-пушонка подается на смешивание в сухом виде, удельное давление прессования 180-220 т/м². Реализация изобретения позволит получить без обжига прочные влагоустойчивые брикеты плавикового шпата, отвечающие требованиям металлургической промышленности и имеющие прочность, достаточную для транспортировки без их разрушения, и обладающие хорошей стойкостью к воздействию влаги при хранении под открытым небом. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения брикетов плавикового шпата, включающий смешивание мелкозернистого концентрата с комбинированным связующим, в качестве которого используют смесь извести-пушонки и меляссы, взятых на основе сухого веса в соотношении 1: 1, последующее прессование смеси при нормальной температуре и упрочнение брикетов путем выдержки в естественных условиях, отличающийся тем, что меляссу подают на смешивание в нагретом до 50^oС состоянии, а содержание твердого в ней составляет 58-70%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь извести-пушонки и меляссы вводится в количестве 5-11 мас. % концентрата. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что известь-пушонка подается на смешивание в сухом виде. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование брикета ведут с удельным давлением прессования 180-220 т/м².