Способ окомкования железорудного материала Советский патент 1990 года по МПК C22B1/244 

Изобретение относится к подготовке железорудных материалов к металлургическому переделу, преимущественно к производству железорудных обожженных окатышей, и может быть использовано при получении сырых железорудных окатышей с применением в качестве связующего водорастворимых полимеров на основе полиакрил- амида.

Цель изобретения - повышение качества сырых гранул.

В качестве связующего при получении сырых гранул железорудного материала используют растворимые в воде высокомолекулярные полимеры в количестве 0,001-0,3 мас.% от железорудного материала. Эти полимеры наносят на железорудный материал в

и

виде сухого порошка или в виде эмульсии типа вода в масле.

В число полимеров входят растворимые в воде гомополимеры, сополимеры, тройные сополимеры и четверные сополимеры. В системе эмульсии типа вода в масле выбранный полимер получают в результате процесса полимеризации соответствующего мономера в эмульсии исходных веществ типа вода в масле. Полимеры могут быть анионными, катионными, амфо- терными или неионными. Желательным является использование полимеров с высоким молекулярным весом, которые отличаются высокой характеристической вязкостью. В число пригодных для предлагаемого изобретения полимеров входят синтетические виниловые полимеры и прочие полимеры, отличающиеся от производных природных целлюлозных продуктов, таких как карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиметилцеллюлоза, а также другие про-г изводные целлюлозы.

В число растворимых в воде полимеров попадают полимеры на основе полиакриламида, а также те полимеры, которые полимеризуются при добавлении акриловых или винильных мономеров в раствор, содержащий

свободные радикалы. Обычно такие полимеры содержат ионные функциональные группы, такие как карбонильная группа, сульфамидная группа или четвертичные аммониевые

5 группы. Полимеры могут быть получены из ненасыщенных мономеров, имеющих двойные связи этиленового типа., в число которых входят акриламид, акриловая кислота и метакриламид.

0 Можно использовать также соли щелочных металлов или соли аммония указанных полимеров. Р Полимеры имеют следующую общую формулу

Изобретение относится к подготовке железорудных материалов к металлургическому переделу, преимущественно к производству железорудных окатышей, и может быть использовано при получении сырых железорудных окатышей с применением в качестве связующего водорастворимых полимеров на основе полиакриламида. Цель изобретения - повышение качества сырых гранул. В качестве связующего при получении сырых гранул используют водорастворимые высокомолекулярные полимеры в количестве 0,001-0,3 мас.% от железорудного материала, причем полимеры наносят на материал в виде сухого порошка или эмульсии типа вода в масле. В число полимеров входят гомополимеры, сополимеры, тройные и четвертные сополимеры. Способ предусматривает добавку к железорудному материалу неорганических солей в виде водного раствора в количестве 0,001-0,5 мас.% для экономии полимеров. В состав неорганических солей входят щелочь, карбонаты, галогениды и фосфаты щелочных металлов. Кроме того, для приготовления эмульсии используют различные нефтепродукты, минеральные масла и парафиновые углеводороды, а также поверхностно-активные вещества. 11 з.п. ф-лы.

- СН-зг

R,R и R, - независимо друг от друга атом водорода или метильный радикал;

Rt - ион щелочного металла, например ион калия К+ или натрия

R4 - группа -OR5, где Rj-Cj - алкильная группа, либо группа

О

II

-C-Q-R6,

- алкильная группа, либо

О

II

-С- С-F{«7

R7 - метальная или бутильная па, фенильный радикал либо за35 ,

i

мещенный фенильный радикал, либо

группа -CN, либо группа

где а лежит в пределах 5-90%, пред- почтительно в пределах JO-60%,b лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах 30-60%, с лежит в пределах 20%, при том условии, что а + b + с 100%, adпредставляет собой целое число, лежащее в пределах

ЮОО-500000.

В некоторых условиях алкрксильные или ацилоксигруппы в полимере могут быть частично гидролизованы в соответствующие спиртовые группы, в результате чего получают четверной сополимер следующей общей формулы

, где R + - группа -OR5 или группа

-0-C-R7

о

где RЈ - ион щелочного металла, например ион натрия На или К+, a f лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах 30 -60%, g лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах 30-60% при том условии,

где RЈ - ион натрия Na или ион калия K%R - метильный, этильный или бутильный радикал, a f лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пре- {делах 30-60%, g лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах

В число прочих растворимых в во- .де полимеров входят полимеры, полученные при гомополимеризации и со- полимеризации одного или большего

где с лежит в пределах 0,2-20%, а е ,лежит в пределах 0,1-20%.

Предпочтительные сополимеры следующей общей формулы

что f + g 100%, a d представляет собой целое число в пределах 1000- 500000.

30

Предпочтительные тройные сополимеры следующей общей формулы

30-60%, h лежит в пределах 0,2-20%, 40 при том условии, что f + g + h 100%.

Предпочтительные четверные сополимеры следующей формулы

45

числа из следующих растворимых в воде мономеров: акриловой и метакри- ловой кислоты, солей акриловой или метакриловой кислоты общей формулы

R8 О

1° II

CH2 C-O-04R9

где R8 - атом водорода или метильная группа, a Rg - атом водорода, атом щелочного металла (например, натрия или калия), аммонийная группа, замещенная аммонийная группа общей формулы

UjlR,, I U,,l

ни

где R)0 ,R и и К,2 независимо друг от друга выбираются из ряда, состоящего из атома водорода и алкйльных групп, содержащих 1-18 атомов углерода (может оказаться необходимым контролировать число и длину групп с длинной алкильной цепью для того, чтобы иметь уверенность в том, что мономер будет водорастворимым). Например алкйльных групп, содержа- ших 1-3 атома углерода, ароматических групп, например бензильной группы, или оксиалкильных групп, содержащих 1-3 атома углерода, например триэтаиоламинной группы, или их смесей; акриламида и метакриламида и их производных, включая акриламид- ные и метакриламидные мономеры общей формулы

м

снг о-с-кп14 RIS

где К)г - атом водорода или мэтиль- ная группа, - атом водорода или метильная или этильная группа, R15 - атом водорода, метильная группа, этильная группа или группа общей формулы -R)4S05X, где R,g - двухвалентная алкиленовая, фениленовая или циклоалкиленовая углеводородная группа,-содержащая 1-13 атомов углерода, и предпочтительно алкиленовая группа, содержащая 2-8 атомов углерода, циклоалкиленовая группа, содержащая 6-8 атомов углерода, или фениленовая группа и наиболее предпочтительно группа -(XCHj -CHi-, ,

o

-сн(снэ)йснй- зд

-О-9СН3

X - одновалентный катион, например атом водорода, атом щелочного ме5

0

талла (например, атом калия или натрия) , аммонийная группа или замещенная аммонийная группа общей формулы

/R,T/ /R,a/ /R,g /NH. где R,T ,R,e ,R,9 независимо друг от друга выбираются чз ряда, состоящего из атома водорода, алкильной группы, содержащей 1-18 атомов углерода (может ока0 заться необходимым контролировать число и длину цепи групп с длинной алкильной цепью для того, чтобы иметь уверенность в том, что мономер будет водорастворимым), напри5 мер алкйльных групп, содержащих 1-3 атомов углерода, ароматических групп, например бензильной группы, или оксиалкильных групп, содержащих 1-3 атомов углерода, например три0 этаноламиновой группы, или их смесей, а также подобных им соединений

Неорганические соли в количестве °0,001-0,5 мас.% могут быть дополнительно добавлены к концентрату железной руды перед осуществлением обработки его в гранулировочном барабане главным образом для того, чтобы увеличить прочность на сжатие гранул в сухом состоянии. Неорганические соли, можно добавлять как до, так после или в процессе добавления сухого или эмульгированного полимера. Полимеры ссами по себе, в отсутствие неорганических солей,

5 увеличивают прочность сухих гранул при испытаниях на сжатие, однако не в той же самой степени, что неорганические соли.

В число неорганических солей, при0 годных для использования,входят следующие соли щелочных металлов: карбонаты, галогениды или фосфаты, а также щелочи. В качестве конкретных примеров неорганических солей можно

5 привести карбонат натрия , карбонат кальция СаС03, метафосфат натрия ()п, где п имеет значение, равное 2 или более, хлористый натри (NaCl), а также смеси указанных соQ лей. Для улучшения прочности гранул при испытаниях на сжатие могут быть добавлены и другие - неорганические соли. Кроме того, неорганические соли могут быть добавлены в виде

5 смесей друг с другом в форме порошков или эмульсий. По мере повышения концентрации неорганической соли в концентрате минеральной руды увеличивается и механическая прочность

на сжатие у образующихся при этом гранул.

Предпочтительными гидрофобными жидкостями, которые используют в указанных эмульсионных системах, являются парафиновые углеводороды изо-структуры. В качестве примера пригодных для осуществления способа парафиновых углеводородов изо-структуры можно привести продукт, поставляемый фирмой Эксон Корпорейшн (торговое обозначение Изопар М). В число прочих гидрофобных жидкостей, используемых в качестве внешней фазы в эмульсионных системах, входят бензол, ксилол, толуол, минеральные масла, керосины, нефть, парафиновые углеводороды, а также смеси указанных жидкостей.

В случае наиболее предпочтительного варианта осуществления способа, который предусматривает применение полимерной связующей системы в виде эмульсии типа вода в масле, для

вода в масле масло в воде в результате

типа it

получения эмульсии используют два поверхностно-активных вещества. Первый поверхностно-активный агент применяют для образования эмульсионной системы типа вода в масле. После образования эмульсии типа вода в масле добавляют второй поверхностно-активный агент. Второй поверхностно-активный агент представляет собой растворимый в воде обращающий эмульсию агент, который очевидно дает возможность для обращения эмульсии

в эмульсию типа контактирования ее с природной влагой, содержащейся в концентрате железной руды, или с добавленной к указанному концентрату влагой. При образовании эмульсии типа вода в масле полимер выводится из внутренней водной фазы и появляется на поверхности концентрата железной руды. Подобное появление полимера на поверхности концентрата железной руды дает возможность для быстрого связывания полимера с концентратом. Можно использовать также эмульсии, которые не содержат обращающих поверхностно- активных агентов.

I

Поверхностно-активные агенты, пригодные для использования для получения эмульсий обычно представляют собой растворимые в масле агенты, имеющие значение гидрофильно-лио

38902Ю

фильного баланса (ГЛБ) в пределах 1-10, а предпочтительно - в пределах 2-6. Подобные поверхностно-активные агенты обычно обозначаются как агенты типа вода в масле. В число подходящих поверхностно-активных агентов входят сложные эфиры кислот, например сорбитанмонолаурат, сорбиJQ танмоностеарат, сорбитанмоноолеат, сорбитантриолеат, моно- и диглице- риды, например моно- и диглицериды, получаемые в результате глицеролиза пищевых жиров, полиоксиэтилпрован15 ные сложные эфиры жирных кислот, например (4)-полиоксиэтилированный сорбитанионостеарат, полиоксиэтили- рованные линейные спирты, например Терпитол 15-S-3 и Тергитол-25-Ь-3,

20 поставляемые фирмой Юнион Карбайд Корпорейшн, сложные эфиры полиокси- этиленсорбитола, например полиокси- этиленсорбитоловые производные пчелиного воска, полиоксиэтилированные

25 спирты, например (2)-полиоксиэтили- рованный цетиловый эфир, а также подобные перечисленные вещества.

0

5

0

5

0

5

В число растворимых в воде обращающих эмульсию поверхностно-активных веществ, которые могут быть использованы, входят полиоксиэтилен- алкилфенол, полиоксиэтилен (10) цетиловый эфир, полиоксиэтиленалкил- ароматические эфиры, производные четвертичного аммония, олеат натрия, М-цетил-Н-э тилморфолинэтосульфат, лаурилсульфат натрия, продукты конденсации тяжелых жирных кислот с окисью этилена, например продукты реакции олеинового спирта с 10 звеньями окиси гэтилена; продукты конденсации алкилфенолов и окиси этилена, например продукты реакции изооктилфенола с 12 звеньями окиси этилена; продукты конденсации аминов тяжелых жирных кислот с 5 или большим количеством звеньев окиси этилена; продукты конденсации окиси этилена с частичными сложными эфирами полигидроспиртов тяжелых жирных кислот, а также их внутренние ангидриды (маннитовый ангидрид, называемый маннитан, и сорбитовый ангидрид, называемый сорбитан). Предпочтительными поверхностно-активными агентами являются этоксили- ,рованные нонилфенолы, этоксилирован- ные фенолформальдегидные смолы, а также подобные им соединения.

Преимущества использования эмуль - сии типа вода в масле при получении гранул заключаются в том, что количество воды, добавляемой к концентрату железной руды, значительно уменьшается по сравнению с количеством, требуемым для введения полимера в виде водного раствора что в свою очередь приводит к экономии энергии при обжиге гранул. Аналогичным образом гидрофобная жидкость или масло в обращенной эмульсии типа вода в масле требует некоторых затрат энергии при осуществлении операции обжига. Выгорание капель масла из внутренней части гранул увеличивает пористость гранул примерно таким же образом, каким это происходит при сгорании органического связующего или полимера во |внутренней части гранул. Подобное (увеличение пористости улучшает выделение водяного пара из гранул и уменьшает степень воздействия резкого повышения температуры в процессе обжига гранул.

Дополнительные преимущества, которые достигаются при использование для введения полимерного связующего в концентрат минеральной руды при операции гранулирований эмульсионной системы типа вода в масле, заключаются з уменьшении времени контактирования, требуемого для достаточного смешивания полимерного связующего с концентратом железной руды. Время контактирования полимера после того, как эмульсия распылена на концентрате железкой руды долно быть лишь достаточным для активирования полимера на поверхности концентрата железной руды. Бремя контактирования может меняться в зависимости от используемой эмульсионной системы и от концентрации полимерного связующего в эмульсионной системе., а также от общего количества полимерного связующего, распыляемого на концентрат, В предпочтительном варианте осуществления способа, согласно настоящему изобретению, достаточное время, необходимое для смешивания системы полимерного связующего с концентратом железной руды, достигается при распылении эмульсии типа вода п масле на концентрат железной руды непосредственно перед тем местом, в котором концентрат попадает в гранулиро- вочньш барабан.

Нанесение эмульсии типа вода в

масле на концентрат минеральной руды в месте его обработки осуществляется в результате распыления эмульсии на концентрат руды посредством любой аппаратуры для распыления обычного типа. Неорганические соли разбрызгивают через вибробункер или посредством других средств диспергирования на поверхность концентрата железной руды и полученную ком5 позицию транспортируют по конвейеру в направлении гранулировочного барабана. В альтернативном варианте соль можно подавать в виде водных растворов, содержащих 5-40% твердо0 го продукта в зависимости от растворимости неорганической соли. Активация полимера на поверхности концентрата железной руды осуществляется быстро и, поскольку полиме5 ры равномерно распылены или смешаны с концентратом железной руды, время,, необходимое для достижения достаточной для качала образования гранул степени смешения, равно примерно од-

0 ной минуте или менее.

Предлагаемое изобретение включает также применение для обработки концентрата минеральной руды связующих полимерных систем в форме сухих по-

5 рошкоВс В этом варианте осуществления способа, сухие порошкообразные полимеры смешивают вместе и дополнительно с сухой неорганической солью. Образующуюся при этом порош0 кообразную композицию распыляют на поверхность концентрата железной руды в процессе поступления концентрата по конвейеру, в гранулировоч- ном барабане смешивают порошок с кон-

5 центратом железной руды. По истечении достаточного времени контактирования с влагой, содержащейся в концентрате железной руды, полимеры адсорбируются на поверхности

п концентрата. Соответствующее время контактирования может быть совсем непродолжительным, но часто оно лежит ь пределах от 1 мин до 3 ч или более,того. Дальнейшее смешивание

5 происходит в пределах гранулировочного барабана. Использование предлагаемого способа с применением сухого порошка полимера устраняет не- обходимость в оборудовании для распыпения эмульсии. В предлагаемое изобретение включается также нанесение порошкообразных связующих на .концентрат железной руды совместно с нанесением неорганической соли в виде водного раствора.

Формула изобретения

R:

R4

где R,R и R3 - независимо друг от друга атом водорода или метильный радикал;

-ион щелочного металла, например, ион натрия N3 или калия

-группа -OR5,

где R5-Cj- алкильная группа, либо группа общей формулы

О

и

-00-R6

где Rfe-C6 - алкильная группа,либо група общей формулы -0-C-RT , где RT - метильная либо бутильная группа, фенильный радикал, либо замещенный

где R4 - группа -OR5 или группа

О

II

-C-C-R7

где с лежит в пределах 0,2-20%, а лежит в пределах 0,1-20%.

акриламида, окомкование смеси с получением сырых гранул и их упрочняющий обжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сырых гранул, указанные полимеры в количестве 0,001-0,3 мас.% от железорудного материала наносят на материал в виде сухого порошка или в

виде эмульсии типа вода в масле.

i

Jb

d

фенильный радикал, либо группа CN, 25 .либо группа

где а лежит в пределах 5-90%, пред- , почтительно в пределах 30-60%, b лежит в пределах 5-90%, предпочтитель- . но в пределах 30-60%, с лежит в пределах до 20%, при том условии, что сумма а + b + с 100%, a d представляет собой целое число, лежащее в пределах 1000-500000.

СНгЫ

RK

атом водорода или метиль- ная группа;

где R

о

R,+ - атом водорода, метильная

R

5

где R

16

группа или этильная группа;

водорода, метильная щ группа, этильная группа,

или группа -R #,

-двухвалентная углеводородная группа с С.,-С13 ,

X - одновалентный катион. 20

соль. .25

0

ю щ вода

в масле содержит в виде масляной фазы бензол, ксилол, толуол, минеральные масла, керосины, парафиновые углеводороды, нефтепродукты, изопар № или смеси указанных продуктов.

12.Способ по п. 1, отличающийся тем, что эмульсия содержит обращающий ее поверхностно- активный агент.