CC BY
29
© В.Б. Кусков, Я.В. Кускова, 2015
УДК 667.622: 622.788
В.Б. Кусков, Я.В. Кускова
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
Б нашей стране большинство железных руд бедные и они нуждаются в обогащении. Одним из исключений является Яковлев-ское месторождение богатых железных руд. Руда рыхлая и содержит большое количество мелких фракций. Б настоящее время руда используется как сырье для агломерации. Но наиболее экономичный и экологически чистый метод окускования этой руды - «холодное» брикетирование. Кроме того, на месторождении встречается так называемый «красковый» сорт руды, являющийся прекрасным сырьем для производства красных железоокисных пигментов. Стоимость полученного природного железоокисного пигмента примерно в 2 раза ниже по сравнению с применяемыми синтетическими пигментами. Разработана технологическая схема комплексной переработки богатой железной руды. Первоначально производится предварительный рассев руды на классы различной крупности. Крупные классы используется как металлургическое сырье. Мелкий класс направляется на брикетирование. Для производства пигмента весь красковый сорт руды дробится и рассеивается на два класса. Крупный класс используется как металлургическое сырье. Мелкий класс направляется на производство пигмента. Материал подвергают магнитной сепарации. Ключевые слова: богатые железные руды, комплексное использование, безотходная технология, брикетирование, «холодное» брикетирование, железорудные брикеты, связующее, красные желе-зоокисные пигменты.
Как известно железные руды в основном используются как сырье для производства чугуна и стали. В нашей стране большинство железных руд бедные и они нуждаются в предварительном обогащении. Одним из исключений является Яковлевское месторождение, которое находится в Белгородском железорудном районе КМА. В добываемой руде содержится более 60 % железа. Руды Яковлевского месторождения
имеют две основные разновидности: преимущественно желез-нослюдковая и железнослюдково-мартитовая; преимущественно мартит-гидрогематитовая. Руда рыхлая и содержит большое количество мелких фракций.
В настоящее время руда используется как сырье для агломерации. Альтернативой агломерации может стать брикетирование. Такой процесс существенно дешевле, чем агломерация, кроме того он наносит минимальный вред окружающей среде в отличие от агломерации. Подвергать же руду окомкова-нию нерационально, т.к. окомкование предполагает тонкое измельчание окомковываемого продукта и обжиг сырых окатышей. Брикетирование материалов может осуществляться с предварительным нагревом исходного сырья (горячее брикетирование) и без него (холодное брикетирование). В промышленности используют брикетирование, как без связующих веществ, так и со связующими, это зависит от типа перерабатываемого сырья. Соответственно, для прессования применяют оборудование различных конструкций. Одними из самых распространенных аппаратов для брикетирования являются вальцовые пресса [1, 2].
Кроме того, на месторождении встречается так называемый «красковый» сорт руды (гидрогетито-гидрогематитовая руда). В своем развитии эти руды тесно связаны с мартит-гидрогематитовыми рудами, образуя среди них не выдержанные по мощности и протяженности прослои и пачки. Как показали исследования, эта руда является прекрасным сырьем для производства красных железоокисных пигментов.
Аналитические оценки развития мирового рынка производства железоокисного пигмента характеризуют устойчивый рост его потребления. Россия в большой степени импортирует пигмент. В настоящее время в основном производят и используют синтетический красный железоокисный пигмент. Стоимость полученного природного железоокисного пигмента примерно в 2 раза ниже по сравнению с применяемыми синтетическими пигментами.
Разработанная по результатам исследований технологическая схема [3-8], комплексной переработки руды (рис. 1) включат предварительную рудоподготовку. Рудоподготовка включат предварительный рассев руды, додрабливание крупного класса
^Исндаиру» ГрЗНТ-ЕЫЕ -И +КЭ
Дровини
Гроягезое
Рис. 1. Технологическая схема переработки руды
руды, повторный рассев подрешетного и дробленого продуктов. В ходе этого рассева выделяется крупный класс, использующийся как сырье для металлургического производства. Такая схема является энергосберегающей, т.к. как в ней
реализуется принцип «не дробить ничего лишнего». По действующей в настоящее время на Яковлевском руднике схеме вся добытая руда дробится до 10 мм и отправляется на агломерацию. Т.е. сначала крупность материала сокращают, а потом опять спекают в более крупные куски, что вряд ли рационально.
Мелкий класс направляется на брикетирование. Причем используется так называемое «холодное» брикетирование, когда полученные брикеты не нагревают до высоких температур. Такой способ окускования для данного вида сырья представляется более рациональным и энергосберегающим, т.к. и при агломерации и при окомковании материал нагревается до высоких температур, затем остывает, а в доменной печи опять нагревается. В цехе брикетирования мелкий класс, полученный в ходе рудоподготовки, смешивается со связующим веществом, затем полученная шихта прессуется. Также в операцию смешения подаются непигментные фракции, получающиеся в цехе по производству пигментов. Получившиеся сырые брикеты подвергаются грохочению и некондиционные по крупности брикеты возвращаются в операцию смешения. Кондиционные по крупности брикеты сушатся и также поступают на грохочение, где также выделяются некондиционные по крупности брикеты, возвращающиеся в операцию смешения. Кондиционные по крупности сухие брикеты складируются и отгружаются потребителю. В качестве связующих были испытаны различные вещества. Наилучшие результаты были получены с применением в качестве связующего вещества мелассы, карбоксиметилцеллю-лозы, цемента. Режим и температура сушки подбирались под конкретное связующее.
Кроме того, кроме «обычного» прессования (на вальцовых прессах) было испытано шнековое прессование - экструзия. Сущность этого метода заключается в формовании посредством экструдера изделий различной длины за счет про-давливания материала через формующую головку (фильеру) с каналом (каналами) необходимого профиля. В последнее время экструдерные прессы все шире стали применяться в различных отраслях промышленности: химической, пищевой, дерево- и углеперерабатывающей и ряде других. Технологическая схема с применением экструдеров практически ничем
не отличается от схемы с вальцовыми прессами. В этой схеме вместо вальцового пресса стоит экструдер.
Рудные залежи Яковлевского месторождения имеют сложное внутреннее строение, характеризующееся чередованием пачек и слоев руд, имеющих различный минеральный состав. Поэтому получение сырья, отвечающего требованиям пригодности для производства пигментов, обеспечивается использованием накопительного склада при цехе производства пигмента, обеспечивающего запас сырья на 25 дней работы цеха.
Для производства пигмента весь красковый сорт руды дробится до - 10 , рассеивается по классу 5 мм. Класс + 5 мм используется как металлургическое сырье, а класс - 5 поступает на магнитную сепарацию. Магнитная фракция используется как металлургическое сырье. Немагнитная фракция измельчается в мельнице тонкого измельчения и подвергается классификации включающей основное, перечистное и контрольное гидроциклонирование. Пески основного и контрольного гид-роциклонирования направляются на металлургическую переработку. Пески перечистного гидроциклонирования возвращаются в основное гидроциклонирование, а слив сгущается, сушится и поступает в накопительные бункера. Затем готовый пигмент затаривается и отгружается потребителю. По совокупности свойств полученный из руд природный железоокис-ный пигмент не имеет аналогов, т.к. он относительно дешев, а по основным качественным показателям, соответствует лучшим образцам синтетических красных железоокисных пигментов. По некоторым параметрам пигмент превосходит синтетические аналоги. Пигмент может применяться для изготовления лакокрасочной продукции, антикоррозионных грунтовок, подложек, сухих смесей, стенной штукатурки на основе цемента, окрашивания изделий из бетона (кровельная черепица, цветная напольная плитка, тротуарная плитка), для окрашивания каучуковых смесей, резин, кожи, изготовления красок, применяемых в судостроительной промышленноси, стекла, стеклотары, керамики, полирующих средств, в пищевой промышленности. В настоящее время ведутся проектные работы по созданию цеха по производству пигмента. Производительность первой очереди 25000 тонн пигмента в год.
Âûâîabi
Разработана технология комплексной энергосберегающей безотходной переработки богатой железной руды позволяющая получить высококачественное конкурентоспособное сырье для металлургической промышленности и весьма востребованный и также конкурентоспособный красный железоокисный пигмент, используемый в лакокрасочной и других отраслях промышленности.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Равич Б.М. Брикетирование руд / - М.: Недра, 1982. - 183 с.
2. Лурье Л.А Брикетирование в металлургии / - М.: Металлургия, 1963. - 324 с.
3. Кусков В.Б. Брикетирование железорудного сырья для металлургической промышленности. /Кусков В.Б., Корнев А.В., Сухомлинов Д.В. // Записки горного института. 2013 г, т. 202. С. 111-114.
4. Кусков В.Б. Подготовка железосодержащих материалов к металлургической переработке. / В.Б. Кусков, А.В. Корнев, Я.В. Кускова // Обогащение руд. № 5, 2011 г., с. 38 - 40.
5. V.B. Kuskov Briquettes for metallurgical industry / V.B. Kuskov, A.V. Kornev // CIS Iron and Steel Review, 2011, P. 6 - 7.
6. Кусков В.Б. Способ окускования металлосодержащего рудного материала. / Кусков В.Б., Черемисина О.В., Кускова Я.В., Корнев А.В. // Патент № 2467079, опубл. 20.11.12, бюл. № 32.
7. Бижанов А.М. Опыт применения брикетов экструзии (брэксов) для выплавки ферросиликомарганца / А.М. Бижанов, Г.С. Подгородецкий, И.Ф. Ку-рунов, В.Я. Дашевский, Г.А. Фарнасов // Металлург. 2013. - № 2. - С. 44-49.
8. Бижанов А.М. Исследование механической прочности брэкса. Часть 1 / А.М. Бижанов, И.Ф. Курунов, Н.М. Дуров, Д.В. Нуштаев, С.В. Рыжов // Металлург. 2012. — № 7. — С. 32-35. ИШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Кусков Вадим Борисович — кандидат технических наук, доцент, opikvb@mail.ru, Кускова Яна Вадимовна — кандидат технических наук, ассистент, yana.kuskova@gmail.com,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 667.622: 622.788
DEVELOPMENT OF WASTELESS TECHNOLOGY OF COMPLEX PROCESSING OF HIGH GRADE IRON ORE
Kuskov Vadim Borisovich, associate professor, opikvb@mail.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia,
Kuskova Yana Vadimovna, assistant professor, yana.kuskova@gmail.com, National mineral resources university «University of Mines», Russia.
Iron ore is mainly used as raw material for iron and steel production. In our country most of the iron ores are poor and they need concentration. One exception is Yakovlevsky deposit. Ore contains a large number of small factions. Currently, ore is used as a raw material for agglomeration. Except for agglomeration of iron ores used pelletizing. But the most economical and environmentally friendly method of sintering ore - «cold» briquetting. There is «paint» grade ore at the deposit. The «paint» grade of ore is an excellent raw material for production of red iron oxide pigments. Iron oxide pigment is a product with a significantly higher value than iron ore concentrate. Russia imports largely pigment. Currently mainly produced and used synthetic red iron oxide pigment. The price received for natural iron oxide pigment is about 2 times lower in comparison with the applied synthetic pigments. Technological flowsheet of complex processing of high-grade iron ore was designed. The flowsheet includes two workshops: workshop production of briquettes and workshop production of pigments. For the production of briquettes produced a preliminary screening of ore to classes of different sizes. Coarse classes are used as metallurgical raw materials. Small class goes for briquetting. For the production of pigment paint grade of ore screening to two classes of different sizes. The coarse class is used as metallurgical raw materials. Small class is directed to the production of pigment. The material is subjected to magnetic separation. The magnetic fraction is used as a component of the charge of briquettes. Non-magnetic product is ground and classified in several stages. Overflow is sent to briquetting. Underflow is condensed, dried and transported into the collection hopper. Then, the finished pigment then is loaded and shipped to the consumer. Technology of complex wasteless processing of high-grade iron ore was designed. The technology allows obtaining high-quality competitive product for iron and steel industry and in addition producing very high demand and competitive red iron oxide pigment.
Key words: high grade iron ores, complex use, wasteless processing, briquetting, «cold» briquetting, iron ore briquettes, binder, iron oxide pigments.
REFERENCES
1. Ravich B.M. Briketirovanie rud (Briquetting of ores). Moscow: Nedra, 1982. 183 p.
2. Lur'e L.A. Briketirovanie v metallurgii (Briquetting in metallurgy). Moscow: Metallur-gija, 1963. 324 p.
3. Kuskov V.B. Briketirovanie zhelezorudnogo syrja dlja metallurgicheskoj pro-myshlennosti (Briquettes for metallurgical industry) /Kuskov V.B., Kornev A.V., Suhomlinov D.V. // Zapiski gornogo instituta. 2013 g, t. 202. pp. 111-114.
4. Kuskov V.B. Podgotovka zhelezosoderzhashhih materialov k metallurgicheskoj per-erabotke (Preparation of iron-containing materials to metallurgical processing ) / V.B. Kuskov, A.V. Kornev, Ja.V. Kuskova // Obogashhenie rud. No 5, 2011, pp. 38 - 40.
5. V.B. Kuskov Briquettes for metallurgical industry / V.B. Kuskov, A.V. Kornev // CIS Iron and Steel Review, 2011, P. 6 - 7.
6. Kuskov V.B. Sposob okuskovanija metallosoderzhashhego rudnogo materiala (Method of clotting of metal contain ore material) / Kuskov V.B., Cheremisina O.V., Kuskova Ja.V., Kornev A.V. // Patent No 2467079, opubl. 20.11.12, bjul. No 32.
7. Bizhanov A.M. Opyt primenenija briketov jekstruzii (brjeksov) dlja vyplavki ferrosilikomarganca (Experience of using briquettes extrusion (BREX) for smelting ferrosili-comanganese) / A.M. Bizhanov, G.S. Podgorodeckij, I.F. Kurunov, V.Ja. Dashevskij, G.A. Farnasov // Metallurg. 2013. No 2. pp. 44-49.
8. Bizhanov A.M. Issledovanie mehanicheskojprochnosti brjeksa (Investigation of mechanical strengh of BREX). Chast' 1 / A.M. Bizhanov, I.F. Kurunov, N.M. Durov, D.V. Nushtaev, S.V. Ryzhov // Metallurg. 2012. No 7. pp. 32-35.
