Разработка технологии получения плавиковошпатовых окатышей и брикетов безобжиговым методом Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

СЕМИНАР 23

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

Н

© Б.А. Кутлин, Н.Д. Щекотов,

А.Н. Храмов, Д. Баярсайхан,

Ц. Дагдан, 2001

УДК 622.7

Б.А. Кутлин, Н.Д. Щекотов, А.Н. Храмов,

Д. Баярсайхан, Ц. Дагдан

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАВИКОВОШПАТОВЫХ ОКАТЫШЕЙ

И БРИКЕТОВ БЕЗОБЖИГОВЫМ МЕТОЛОМ

большой пылевынос и выделение фтористого водорода в атмосферу.

С 1992 года фабрика стала производить окатыши по новой технологии, разработанной институтом «Механобр» совместно со специалистами Калангуйского ПШК. Окатыши подвергались низкотемпературному обжигу при температуре 300-350 °С. Из-за высокой себестоимости окатышей даже с применением низкотемпературного обжига с 1994 года фабрика окомкования Калангуйского ПШК не производит продукцию.

В 1998-99 годах на ГОКе Бор-

а всех фабриках бывшего СССР, перерабатывающих плавиковошпатовые руды, основным методом обогащения является флотационный. Флотационные концентраты вследствие малых размеров частиц не могут быть использованы в металлургии в качестве флюса и требуют окускования. Кусковой плавиковый шпат широко используется в сталеплавильном производстве для разжижения шлаков.

В настоящее время в России сложился дефицит металлургических сортов плавикового шпата, потребность в котором удовлетворяется на 40-60 % [1].

С целью расширения номенклатуры и объемов сбыта продукции на ГОКе Бор-Ундур (Монголия) в 2000 году организовано производство плавиковошпатовых окатышей и брикетов.

В России впервые в 1970 году была построена и запущена в эксплуатацию фабрика окомко-вания по производству плавиковошпатовых окатышей на Калан-гуйском ПШК с применением высокотемпературного обжига (1100-1200 °С) [2].

Основным недостатком используемой технологии является высокая себестоимость окатышей,

Ундур проводились исследовательские работы по изысканию наиболее эффективной технологии

получения окускованной плавиковошпатовой продукции

безобжиговым методом.

Исследования проводились в лаборатории обогатительной фабрики с последующим испытанием на промышленном оборудовании. В лаборатории накатывание окатышей производилось в чашках с плоским дном. В качестве связующих добавок использовались цемент, жидкое стекло, лигносульфонат. Каждое связующее применялось отдельно и в различных соотношениях между собой. Влажность исходного концентрата для накатывания окатышей колебалась от 1 до 15 %.При необходимости добавлялась вода.

Окатыши складывались в 3-4 слоя и сушились в естественных условиях при температуре 18-22 °С течение 20 суток. Ежедневно окатыши испытывались на прочность и при достижении требуемой прочности - на влагостойкость. При подборе связующего особое внимание уделялось пластичности окатышей.

-5%цемент+5%ЛСТ.

-10%цемент+5%ЛСТ.

-15%цемента+5%ЛСТ.

Время,сутки.

Рис. 1

Таблица 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КУСКОВОГО ПЛАВИКОВОГО ШПАТА И ПЛАВИКОВОШПАТОВЫХ ОКАТЫШЕЙ В ПРОЦЕССЕ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

Материал Количе- Расход Расход Массовая доля серы, % Толщи- Продолжи- Десульфура-

ство СаО в шпата Перед После В гото- на слоя тельность ция, %.

плавок, ковш, в ковш, выпус- выпус- вой шлака, обработки

шт. кг/пл. кг/пл ком ка стали мм на УКП, мин

Кусковой 12 902 253 0,014 0,015 0,009 130 55 36

плавиковый

шпат

Плавиково- шпатовые 7 897 202 0,016 0,014 0,007 107 81 50

окатыши

Таблица 2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КУСКОВОГО ПЛАВИКОВОГО ШПАТА И ПЛАВИКОШПАТОВЫХ ОКАТЫШЕЙ В ДСП

Материал. Кол-во плавок, шт. Расход СаО в печь, кг/пл. Расход СаF2 в печь, кг/пл. Массовая доля серы,%. Десуль- фура- ция,%.

После расплавления. Перед пуском.

Кусковой плави- 20 2800 360 0,021 0,016 24

ковый шпат.

Плавиковошпато- 8 3000 412 0,015 0,010 33

вые окатыши.

Оааёица 3

ОАдОЁйбАбй Ё1\|1й6А|ЁЁ 1ЁААЁЁ1А|0|Д6|Ай6 АОЁЁА61А А ¥N10 1Ё «ЙАААОЙбАЁй», г. хАОА'ПААО

Материал Кол-во плавок, шт Расход СаF2 в ковш, Расход СаF2 в УПК, Расход СаF2 всего, Анализ шлака, %.

тн/пл тн/пл тн/пл АІ2О3 SiO2 СаО MgO Р2О5 МпО FeO Основность

Кусковой Плавиковый шпат 10 0,400 0,2497 0,650 11,5 13,1 62,5 7,9 0,15 0,56 1,34 4,82

Плавиково- шпатовые брикеты. 10 0,400 0,1433 0,543 11,2 11,1 63,9 7,7 0,14 0,37 0,55 5,93

По результатам лабораторных исследований, что подтвердили и промышленные испытания, лучшие показатели получения окатышей без-обжиговым методом достигнуты на смеси связующих добавок цемента и лигносульфоната (рис. 1).

Окатыши, полученные из шихты с весовым соотношением: 10 % цемента + 5 % лигносульфоната + 85 % концентрата, на четвертые сутки сушки в естественных условиях при температуре 20-25 °С набирают прочность 150 кг/образец. Сырые окатыши после

накатывания выдерживают 10-15 сбрасываний с высоты 0,5 метра. Влажность высушенных окатышей до 2 %. При замачивании в воде окатыши не разлагаются и при повторной подсушке свои прочностные свойства не теряют, а наоборот, прочность увеличивается в среднем на 50 %.

Опыты по брикетированию концентратов проводились на лабораторных прессах различной конструкции с целью подбора вида и расхода связующего. Далее

испытания велись на промышленном прессе ПБ-9 производительностью до 5 т в час на навесках 400-1000 кг с наработкой опытной партии брикетов весом 60-120 т для отправки на металлургические заводы на технологические испытания.

Лучшие результаты получения брикетов достигнуты на прессе ПБ-9 с использованием в качестве связующего добавки лигносуль-фоната, с весовым соотношением в шихте 5 %. На рис. 2 показана

Рис. 2. Зависимость прочности окатышей от продолжительности сушки

зависимость набора прочности брикетов от времени сушки в естественных условиях

По результатам лабораторных и промышленных испытаний видно, что связующая добавка лигно-сульфонат является хорошим пластификатором.

В комбинации с цементом лиг-носульфонат снижает количество влаги необходимой для нормальной работы цемента на 20-24 %, повышает пластичность сырых окатышей. Прочность окатышей с использованием в качестве связующей добавки смеси лиг-носульфоната и цемента выше, чем с использованием одного цемента. Прочность брикетов на связующем лигносульфонате достаточная, но они обладают высокой гигроскопичностью, что требует упаковки при хранении и транспортировки. Достоинством является возможность получения брикетов с высоким содержанием СаР2= 90-92 %.

В 1999 году на Нижнетагильском и Челябинском металлургических комбинатах проведены ис-

Рис. 3. Схема цепи аппаратов цеха окомкования: 1 - бункера исходного концентрата и связующих добавок; 2 - ленточный питатель; 3 - шнековый питатель; 4 - ленточный конвейер; 5 - валковый смеситель; 6 - бегунный смеситель; 7 - валковый пресс ПБ-9; 8 - тарельчатый гранулятор; 9 -роликовый укладчик; 10 - сетчатые контейнера

пытания по использованию брикетов взамен кускового плавикового шпата, которые показали возможность замены кускового металлургического концентрата и лучшие технологические показатели при равных содержаниях фтористого кальция. Отмечены высокая жидкоподвиж-ность и скорость формирования шлаков, более интенсивное протекание процессов десульфурации и дефосфори-зации. Флюоритовые брикеты и окатыши имеют более равномерное распределение полезного компонента - фтористого кальция и вредных примесей по каждому отдельному образцу и в целом по

поставляемой партии. На складе сырья металлургических заводов исключается операция дробления плавиковошпатовых окатышей и брикетов из-за приемлемого гран-

состава.

Положительные результаты лабораторных и промышленных исследований получения плавиковошпатовых окатышей и брикетов безобжиговым методом, а также промышленные испытания оку-скованных концентратов на металлургических предприятиях России послужили основанием для строительства участка окомкова-ния на обогатительной фабрике ГОКа Бор-Ундур.

Со второго квартала 2000 года участок окомкования выпускает окускованную плавиковошпатовую продукцию согласно ТУ 1104176955-103-025-2000. Технология получения окускованной продукции является экологически чистой, позволяет полностью исключить выделение газообразных соединений фтора. На рис. 3 показана схема цепи аппаратов участка окускования. Сырые окатыши, брикеты подсушиваются в процессе выстойки в сетчатых контейне-

рах в естественных условиях в течение 4 суток и затем разгружаются в ангары для окончательной доводки до влажности 2 %. Сухие окатыши и брикеты подвергаются грохочению по классу 5 мм. Возврат -5 мм подаётся в приёмный бункер исходного концентрата. Фракция +5 мм является готовой продукцией.

В настоящее время продолжаются работы по совершенствованию технологии получения брикетов и окатышей.

Промышленная партия брикетов и окатышей прошла испыта-

ния на металлур-гических комбинатах в России: Орско-

Халиловском, Оскольском, АО «Северсталь» г. Череповец. Испытания подтвердили возможность применения плавиковошпатовых окатышей и брикетов взамен кусковых сортов концентрата. Результаты испытаний окатышей на Орско - Халиловском МК приведены в табл. 1, 2. Результаты испытаний плавиковошпатовых брикетов в ЭСПЦ МК «Северсталь», г. Череповец приведены в табл. 3.

В зависимости от требований потребителей участок окомкова-

ния может производить плавиковошпатовые окатыши и брикеты с содержанием СаР2 от 55 % до 92 %, влажностью до 2 %, прочностью на раздавливание не менее 60 кг/образец, крупностью от 5 до 150 мм.

Освоенная технология получения окускованной плавиковошпатовой продукции на обогатительной фабрике ГОКа Бор-Ундур позволяет сократить природный дефицит металлургических сортов плавикового шпата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коплус А.В. «Минерально-сырьевая база мира и России: состояние, освоение и перспективы разви-

тия.Плавиковый шпат». -М:, 2000г.

2. Ёддёё^ А.А. Е апбїйб їа їеойеїашее їеааееїаї0їаоїайо епбшобабїа. - Аїбше ё^бїбiабёї^^ї-а^аёё6ё^anёёё а£>ёёа6аш, И?а. ІААО, № 6, 2000.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

ІС Кутлин Б.А., Щекотов Н.Д., Храмов А.Н., Баярсайхан Д., Дагдан Ц. — СО «Монголросцветмет», Монголия.

и