комплексное связующее для производства железорудных окатышей

Формула изобретения

1. Комплексное связующее для производства железорудных окатышей, содержащее бентонит, натрийсодержащее соединение и водорастворимый полимер, отличающееся тем, что водорастворимый полимер введен как самостоятельное связующее и в его качестве используют полимер с вязкостью от 5000 до 200000 мПас при концентрации 2% по Брукфильду и скоростью растворения в воде, не превышающей 15 мин, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Натрийсодержащее соединение 0,1-6,0

Водорастворимый полимер 0,1-3,0

Бентонит Остальное

2. Комплексное связующее по п.1, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют эфиры целлюлозы и крахмала при том же соотношении ингредиентов.

3. Комплексное связующее по п.1, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют полисахариды при том же соотношении ингредиентов.

4. Комплексное связующее по п.1, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют полиметакриламиды при том же соотношении ингредиентов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подготовки руд к металлургическому переделу, в частности к связующим добавкам, используемым для получения железорудных окатышей на фабриках окомкования.

Известна связующая добавка для окомкования руд и концентратов (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1063850, МПК С 22 В 1/242 от 13.05.82., опубл. в бюл. №48 30.12.83, авт. Сомова Т.Н., Салыкин А.А., Балес А.Б., Миньков В.А., Сопина В.Е., Безменова Л.В.) - аналог, включающая бентонит и активатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения связующих свойств бентонита и содержания металла в окомкованном сырье, в качестве активатора она содержит водорастворимый полимер-сополимер малеината глицерина и акриламида при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Полимер-сополимер малеината

глицерина и акриламида 0,1-0,5

Бентонит Остальное

Недостатки этого изобретения: низкие прочностные свойства окатышей, полимер-сополимер малеината глицерина и акриламида обладает низкой скоростью растворения в воде и остается инертной массой.

Известна связующая добавка для окомкования железорудного материала (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №648626, МПК С 22 В 1/243 от 18.03.75., опубл. в бюл. №7 25.02.79, авт. Салыкин А.А., Гриценко А.А., Балес А.А.) - аналог, содержащая бентонит и соду, отличающаяся тем, что, с целью улучшения связующих свойств бентонита и снижения расхода соды, она дополнительно содержит полиметакриламид типа метаса при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Сода 5-1

Полиметакриламид типа метаса 0,5-0,1

Бентонит Остальное

Недостатки: низкие прочностные свойства сырых окатышей, увеличение их пластичности с ростом количества мелких окатышей в качестве отходов, невысокие металлургические свойства окатышей.

Наиболее близким техническим решением является связующая добавка для окомкования рудного концентрата (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №899690, МПК С 22 В 1/243 от 05.05.80., опубл. в бюл. №3 23.01.82, Балес А.А., авт. Салыкин А.А., Литяева З.А., Балес А.В.) - прототип, содержащая бентонит, соду и пластификатор, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода вводимого активатора - соды и повышения металла в сырье, она в качестве пластификатора содержит водорастворимый сополимер метакриловой кислоты и метилметакрилата мол.м. 400-800 тысяч углеродных единиц с содержанием кислоты более 75% при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Сода 3,5-1

Сополимер метакриловой кислоты

и метилметакрилата 0,05-0,4

Бентонит Остальное

Недостатки: низкие прочностные свойства сырых окатышей, увеличение их пластичности с ростом количества мелких окатышей в качестве отходов, невысокие металлургические свойства окатышей.

Технический результат: повышение прочностных свойств сырых окатышей, обеспечение полного соответствия скорости формирования связующих свойств композиции скорости технологического процесса на фабриках окомкования, снижение расхода связующего, повышение металлургических свойств окатышей, содержания железа в окатышах, обеспечение лучших условий плавки, снижение денежных и трудовых затрат

Технический результат достигается за счет того, что:

1. Комплексное связующее для производства железорудных окатышей, содержащее бентонит, натрийсодержащее соединение и водорастворимый полимер, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют полимер с вязкостью от 5000 до 200000 мПас при концентрации 2% по Брукфильду и скоростью растворения в воде, не превышающей 15 мин, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Натрийсодержащее соединение 0,1-6,0

Водорастворимый полимер 0,1-3,0

Бентонит Остальное

2. Комплексное связующее по п.1, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют эфиры целлюлозы и крахмала при том же соотношении ингредиентов.

3. Комплексное связующее по п.1, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют полисахариды при том же соотношении ингредиентов.

4. Комплексное связующее по п.1, отличающееся тем, что в качестве водорастворимого полимера используют полиметакриламиды при том же соотношении ингредиентов.

Полимер, используемый в качестве пластификатора в аналогах, не улучшает связующие свойства добавки, а только снижает расход соды. При этом уменьшаются прочностные свойства сырых окатышей, увеличивается их пластичность, что приводит к увеличению количества мелких окатышей (отходы). Используемый полимер не обладает высокой вязкостью и большой скоростью растворения, которые необходимы для полимера, используемого в качестве связующего. Он не успевает раствориться в течение технологического цикла формирования окатышей на фабриках окомкования, длящегося 30 мин. Такой полимер становится инертной массой. Использование полимеров в известных аналогах при обжиге сырых окатышей, когда они быстро попадают в условия высокой температуры, не обеспечивает необходимую им прочность. Снижает температуру “шока”.

В заявляемой композиции водорастворимый полимер выступает в качестве второго самостоятельного связующего, которое обладает высокими вязкостью и скоростью растворения, чего нет в аналогах. Так, производные метилцеллюлозы представляют собой неионный эфир, полученный взаимодействием целлюлозы с метилхлоридом, окисью этилена и/или окисью пропилена, для промышленного использования. Степень замещения от 1.40 до 1.95, соответствующая содержанию метилоксида 24-32%.

Эти производные метилцеллюлозы имеют следующие функциональные свойства: водоудерживающее, загущающее, адгезионное, связующее, пленкообразующее. Следовательно, они представляют собой самостоятельное связующее. Их вязкостные показатели по Брукфильду (2%-ный раствор) лежат в диапазоне от 5000 до 200000 мПас. По внешнему виду это белые порошки с размерами зерен менее 200 мкм и скоростью растворения в воде до 15 мин.

Скорость формирования связующих свойств заявляемой композиции соответствует скорости технологического процесса формирования окатышей. В результате ее использования снижается расход количества связующего и повышается содержание железа в окатышах и, как следствие этого, снизятся денежные и трудовые затраты. Водорастворимый полимер, включенный в состав композиции, выгорает полностью при обжиге, увеличивая основность обожженных окатышей, их пористость (все газы свободно проходят), улучшает технологический процесс плавки. В известных аналогах полимеры используются в качестве пластификатора или активатора, а бентонит - в качестве единственного связующего, и добавки к нему лишь улучшают его свойства. В заявляемом изобретении ингредиент - водорастворимый полимер - эфиры целлюлозы и крахмала, полисахариды, полиметакриламиды и др. - является самостоятельным связующим веществом, а для улучшения характеристик бентонита и умягчения воды добавляют ингредиент - натрийсодержащее соединение (кальцинированная сода, едкий натр, тринатрийфосфат и др.). Используемые водорастворимые полимеры - эфиры целлюлозы и крахмала, полисахариды, полиметакриламиды и др. - в качестве связующего удовлетворяют условиям скорости технологического процесса формирования окатышей. Основными требованиями к водорастворимым полимерам являются высокая вязкость от 5000 до 200000 мПас при концентрации 2% по Брукфильду; высокая скорость растворения в воде, не превышающая 15 мин.

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипами, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что применение комплексного связующего для производства железорудных окатышей повысит прочностные свойства сырых окатышей, обеспечит полное соответствие скорости формирования связующих свойств композиции скорости технологического процесса на фабриках окомкования, снизит расход связующего, повысит металлургические свойства окатышей, содержание железа в них, обеспечит лучшие условия плавки, снизит денежные и трудовые затраты.

Вышеуказанные преимущества отсутствуют в аналогах. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию “технический уровень”.

Заявляемое комплексное связующее для производства железорудных окатышей обладает новыми свойствами, которые отсутствуют в аналогах, следовательно соответствует критерию изобретения “новизна”.

В заявляемом изобретении комплексное связующее для производства железорудных окатышей приготавливается следующим образом: ингредиенты берут в следующем соотношении, мас.%:

Кальцинированная сода 0,10-6,0

Метилцеллюлоза 0,10-3,0

Бентонит Остальное

Бентонитовую глину сушат до влажности 4-6% и измельчают до фракции менее 0,074 мм. В получившийся бентопорошок добавляют кальцинированную соду и метилцеллюлозу и тщательно перемешивают в смесителе до гомогенного состояния. Полученную композицию дозируют с концентратом. Шихту перемешивают и окомковывают в барабанном или тарельчатом окомкователе, затем полученные сырые окатыши испытываются на прочность и обжигаются на обжиговой машине при установленном температурном режиме.

Примеры. Для технологической проверки сущности заявляемого изобретения были проведены лабораторные испытания на Михайловском ГОКе и Оскольском электрометаллургическом комбинате. В качестве первого связующего использовалась щелочно-земельная бентонитовая глина Киевской свиты палеогена (воронежский бентонит) с химическим составом, приведенным в таблице 1. Для оценки качества предлагаемой композиции было использовано признанное в настоящее время лучшее связующее - греческий активированный щелочной бентонит с химическим составом по таблице 1. В таблице 1 приведены также химические составы пяти типов композиций комплексного связующего заявляемого изобретения.

В таблице 2 приведены примеры получения заявляемого комплексного связующего для производства железорудных окатышей.

В каждом примере заявляемое комплексное связующее для производства железорудных окатышей готовится следующим образом: бентонитовую глину сушат до влажности 4-6% и измельчают до фракции менее 0,074 мм. В получившийся бентопорошок добавляют кальцинированную соду и метилцеллюлозу и тщательно перемешивают в смесителе до гомогенного состояния. Полученную композицию дозируют с концентратом. Шихту перемешивают и окомковывают в барабанном или тарельчатом окомкователе, затем полученные сырые окатыши испытываются на прочность и обжигаются на обжиговой машине при установленном температурном режиме.

Полученные сырые окатыши испытывались на прочность (см. табл.3).

Механические и химические характеристики окатышей определялись согласно техническим требованиям и ГОСТам на данный вид сырья. Результаты экспериментов приведены в таблице 4, из которых следует, что предлагаемое комплексное связующее обладает новыми более высокими связующими свойствами, чем эталонное, и окатыши, изготовленные с ее применением, также имеют более высокую прочность в сыром, сухом и обожженном состоянии и содержат больший процент железа по отношению к эталону.

Проведенная технологическая проверка заявляемого изобретения позволяет сделать следующие выводы:

Комплексное связующее для производства железорудных окатышей, изготовленное по примерам 4, 5, имеет более низкие показатели качества. Наилучшие показатели продукта проявляются при использовании ингредиентов в примерах 1, 2, 3.

Сравнение таблиц 2 и 3 показывает, что существует корреляционная зависимость между процентным содержанием водорастворимого полимера (метилцеллюлоза) определенной вязкости и прочностью сырых и сухих окатышей, что позволяет для каждого типа концентрата и его влажности подбирать оптимальный вид водорастворимого полимера.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить прочностные свойства сырых окатышей, обеспечить полное соответствие скорости формирования связующих свойств композиции скорости технологического процесса на фабриках окомкования, снизить расход связующего, повысить содержание железа в окатышах, обеспечить лучшие условия плавки, снизить денежные и трудовые затраты.

Годовая экономия за счет применения комплексного связующего составляет более 250 млн.руб.