Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ ИЗ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к подготовке металлосодержащего сырья к металлургической переработке, в частности к брикетированию руд и концентратов руд черных металлов.

Известен «Способ окускования мелкодисперсных железосодержащих материалов для металлургического передела с использованием органического связующего» (патент RU №2272848, опубл. 27.03.2006), в котором окусковывают измельченные железосодержащие материалы. В качестве железосодержащего материала используют железорудный концентрат, железную руду, шламы металлургического производства, измельченную окалину и другие мелкодисперсные железосодержащие материалы. По крайней мере, один железосодержащий материал и связующее смешивают, осуществляют агрегирование смеси и упрочнение полученных агрегатов. В качестве связующего материала используют синтетический сополимер акриламида и акрилата натрия, в котором мольная доля акрилата натрия может составлять от 0,5 до 99,5%, молекулярная масса в диапазоне от 1·10⁴ до 2·10⁷. Дозировка синтетического сополимера акриламида и акрилата натрия составляет от 0,02 до 0,10 кг на тонну железосодержащего материала. Сополимер акриламида и акрилата натрия может быть использован в виде сухого порошка, раствора, эмульсии, суспензии или аэрозоля, в чистом виде или в смеси с дополнительным материалом.

Недостатками способа являются сложность получения окускованных материалов и сравнительно высокая стоимость получаемого продукта.

Известен «Способ получения брикетов из мелкодисперсных оксидов металлов» (патент RU №2198940, опубл. 20.02.2003), в котором для получения брикетов, предназначенных для восстановления тепловой обработкой в газовой атмосфере, производят смешение оксидов металлов с водным раствором жидкого стекла и гидрофобными жидкими углеводородами с температурой кипения выше 300°С и последующее прессование.

Недостатками способа являются сложность его осуществления, разубоживание брикетов по содержанию полезных компонентов.

Известен «Способ получения брикетов» (патент RU №2203334, опубликован 27.04.2003), принятый за прототип, включающий смешение мелкозернистого полидисперсного материала с жидким стеклом и брикетирование смеси под давлением, отличающийся тем, что на смешение подают нагретый мелкозернистый полидисперсный материал и нагретое или не нагретое жидкое стекло, после смешения смесь перед брикетированием перемешивают в условиях, обеспечивающих испарение влаги с поверхности и охлаждение ее до заданной температуры.

Недостатки способа заключаются в сложной технологии их изготовления, сравнительно низкой прочности брикетов и их разубоженности по полезному компоненту.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления брикетов при повышении прочности, влагостойкости брикетов и снижении разубоживания по металлу в брикете.

Технический результат достигается тем, что в способе получения брикетов, включающем смешение полидисперсного материала со связующим, брикетирование смеси под давлением в качестве полидисперсного материала используют полидисперсные руды черных металлов и/или концентраты руд черных металлов, а в качестве связующего используют раствор карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 1-3 мас.% и в количестве, обеспечивающем получение смеси с влажностью 7-14%, с добавлением бентонита в количестве 0,2-1% от массы полидисперсного материала.

Полученные брикеты могут обжигаться при температуре 900-1300°С.

Использование в качестве связующего раствора карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 1-3 мас.% и в количестве, обеспечивающем получение смеси с влажностью 7-14%, с добавлением бентонита в количестве 0,2-1% от массы полидисперсного материала обеспечивает получение прочных и мало разубоженных по содержанию полезного компонента (металла) брикетов. Использование карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией менее 1 мас.% ведет к снижению прочности брикетов, концентрация выше 3 мас.% не повышает прочности брикетов. Количество бентонита менее 0,2% ведет к снижению прочности брикета, количество более 1% не повышает прочности брикета, а содержание полезного компонента в брикете понижается.

Влажность брикетируемой смеси в пределах 7-14% способствует равномерному перемешиванию всех компонентов, формированию прочных структурных связей и лучшему формованию брикетов, что увеличивает прочность брикетов. Влажность смеси менее 7% затрудняет перемешивание компонентов шихты, влажность шихты более 14% избыточна, снижает формуемость смеси, понижает прочность полученных брикетов.

Обжиг брикетов при температуре 900-1300°С позволяет получить очень прочные и влагостойкие брикеты. Обжиг при температуре меньше 900°С не позволяет существенно повысить прочность и влагостойкость брикета. Обжиг при температуре больше 1300°С не повышает прочности и влагостойкости брикетов.

Способ осуществляют следующим образом. Разрушенные полидисперсные руды черных металлов и/или концентраты руд черных металлов смешивают с бентонитом в количестве 0,2-1% от массы полидисперсного материала в стандартном смесителе, например, барабанном. Раствор карбоксиметилцеллюлозы получают, например, в лопастном смесителе. Полученную смесь повторно смешивают с раствором карбоксиметилцеллюлозы с концентрацией 1-3 мас.% и в количестве, обеспечивающем получение смеси с влажностью 7-14% в барабанном или тарельчатом смесителе. Далее, из полученной шихты формируют на вальцовом прессе под давлением 40-45 МПа брикеты, которые затем нагревают для удаления влаги или обжигают при температуре 900-1300°С.

Пример 1. Брикеты изготавливались из мартитовой руды крупностью -10+0мм, связующее 1,2% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,2% бентонита. Средняя влажность брикетируемой смеси 8%, давление прессования 40,0 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 6,9 МПа.

Брикеты изготавливались из мартитовой руды крупностью -10+0мм, связующее 1,2% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,6% бентонита, средняя влажность брикетируемой смеси 7,8%; давление прессования 41,0 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 7,7 МПа.

Брикеты изготавливались из мартитовой руды крупностью -10+0мм; связующее 1,2% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 1,0% бентонита; средняя влажность брикетируемой смеси 10,2%; давление прессования 41,0 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 9,4 МПа.

Брикеты изготавливались из мартитовой руды крупностью -10+0мм; связующее 2,3% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,5% бентонита; средняя влажность брикета 9,5%; давление прессования 41,0 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 9,5 МПа.

Пример 2. Брикеты изготавливались из мартит-гидрогематитовой руда (-10+0 мм). Связующее 1,5% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,4% бентонита; средняя влажность брикетируемой смеси 12,2%; давление прессования 40,0 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 11,1 МПа.

Брикеты изготавливались из мартит-гидрогематитовой руда (-10+0 мм). Связующее 3,0% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,4% бентонита; средняя влажность брикетируемой смеси 10,0%; давление прессования 40,0 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 11,2 МПа.

Пример 3. Брикеты изготавливались из мартит-гидрогематитовой руды (-10+0 мм). Связующее 1,5% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,4% бентонита; средняя влажность брикетируемой смеси 10,1%; давление прессования 41,0 МПа. Брикеты обжигались. При температуре обжига 900°С прочностью на одноосное сжатие 28,6 МПа, 1000°С - 34,8 МПа, 1100°С - 39,3 МПа, 1200°С - 43,9 МПа, 1300°С - 42,4 МПа. Брикеты не разрушались после суточного пребывания в воде.

Пример 4. Брикеты изготавливались из хромитового концентрата крупностью -3+0 мм. Связующее 1,2% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,4% бентонита; средняя влажность брикетируемой смеси 9,3%; давление прессования 44,5 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 6,1 МПа.

Брикеты изготавливались из хромитового концентраты крупностью -3+0 мм. Связующее 1,2% раствор карбоксиметилцеллюлозы и 0,6% бентонита; средняя влажность брикетируемой смеси 9,8%; давление прессования 44,8 МПа. При этом получены брикеты со средней прочностью на одноосное сжатие 7,2 МПа.

При изготовлении брикетов из мартитовой руды с содержанием железа 65 масс.%, разубоживание по металлу (снижение его содержания в брикете) составляло: при количестве бентонита 1% - 0,65%; при количестве бентонита 0,6% - 0,39%; при количестве бентонита 0,4% - 0,26% и при количестве бентонита 0,2% - 0,13%.

Снижение содержания железа в брикете из-за добавления карбоксиметилцеллюлозы незначительное, т.к. карбоксиметилцеллюлоза выгорает в ходе металлургической переработки брикетов.

Таким образом, способ позволяет получить прочные и влагостойкие брикеты по простой технологии изготовления брикетов при снижении разубоживания по металлу в брикете.