IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Повышение эффективности использования и развития минерально-сырьевой базы бентонитовых глин в России является актуальной проблемой. Основной потребитель бентонита - металлургическая промышленность. Жесткая конкуренция на рынке железорудного сырья, особенно окатышей, вынуждает предприятия сокращать издержки производства и уделять повышенное внимание качеству своей продукции. В России отсутствуют месторождения высококачественного бентонита, но современные методы обогащения позволяют улучшить качество бедных бентонитовых глин с доведением их свойств до уровня бентонита высокого качества [1].

Проблема постепенного истощения ресурсов качественного бентонита, традиционного связующего при производстве железорудных окатышей, приводит к постоянному снижению его качества, росту дефицитности и удорожанию.

В последнее время наибольший интерес представляет рассмотрение связующих веществ, применение которых позволило бы существенно сократить потребление природных ресурсов. При этом связующая добавка должна удовлетворять различным технологическим и экономическим требованиям, а также обеспечивать получение высококачественных окатышей с меньшим содержанием в них пустой породы.

К сырым окатышам предъявляются следующие требования:

Окатыши должны иметь: достаточную первоначальную прочность не менее 0,8 кг/ок и числом сбрасывания с высоты 500 мм на резиновую плиту не менее 6 раз, чтобы в процессе транспортировки их к обжиговой машине они не разрушились; наличие класса 0―5 мм должно быть не более 3,0 %, для обеспечения наилучшей газопроницаемости слоя в процессе термообработки; гранулометрический состав сырых окатышей должен быть однородным, средний размер их должен быть в пределах ― 14+12 мм, для неофлюсованных окатышей класс +18 мм не более 12,0 %, для офлюсованных класс +16 мм не более 3,0 % [2].

На основе обзора научно-исследовательской литературы выявлено, что ресурсосберегающие технологии при производстве окатышей основываются на следующих направлениях:

1.Повышение комкуемости шихты;

2.Повышение связующих свойств шихты;

3.Повышение прочности окатышей.

Практически во всех этим направлениях играет одну из ведущих ролей бентонит.

К бентонитам относят тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 70% из минералов группы смектита (монтмориллонита, бейделита, нонтронита, сапонита и гекторита), которые обладают высокой связующей способностью.

По химическому составу бентонитовые глины характеризуются повышенным содержанием кремнезема (46-48%) и глинозема (10-15%). Кроме этих компонентов в бентонитовых глинах содержится 6-7% оксида магния, до 8% оксида кальция и связанной воды.

Цель данной работы – улучшить качество связующей добавки в составе шихты при производстве окатышей.

Для этого решено было разработать методику, связанную с активацией бедной бентонитовой глины. Главным компонентом, необходимым для активации бентонита, является кальцинированная сода.

«Сухую» активацию осуществляют путем механического перемешивания соды с бентонитом в определенной пропорции. Активация в этом случае происходит за счет естественной влажности самого бентонита.

Методика активации бентонитовой глины:

- На бентонитовую глину сверху насыпаем кальцинированную соду в определенном процентном соотношении;

- Далее сбрызгиваем смесь водой, тщательно перемешиваем и оставляем настаиваться на определенный срок (7 суток);

- Определяем реологические свойства смеси: пластичность, набухаемость;

- Добавляем реагент из расчета 10, 15, 20, 25, 30% по отношению к массе бентонита. Измельчаем в бентопорошок;

- Определяем реологию: пластичность, набухаемость;

- Окомковываем, определяем комкуемость, свойства сырых окатышей.

Используя данную методику, ожидается выявление такого необходимого содержания кальцинированной соды и реагента для активации бентонитовой глины, при котором прочностные свойства железорудных окатышей будут удовлетворять требованиям по стандарту организаций.

В лабораториях кафедры металлургии и металловедения СТИ НИТУ «МИСиС» были проведены эксперименты с применением данной методики.

Использовалась бентонитовая глина Воронежского месторождения с первоначальным содержанием монтмориллонита 40%. Глину предварительно высушили и измельчили в лабораторном дисковом истирателе до фракции 0,063мм.

Следующим этапом была насыпана кальцинированная сода поверх измельченной глины. В смесь добавили дистиллированной воды и тщательно перемешали. Полученная масса настаивалась 7 дней при нормальных условиях. После выдержки смесь высушивали в сушильном шкафу при температуре 70 ⁰C и измельчили в истирателе.

Полученный бентопорошок был использован в качестве связующего компонента при получении сырых железорудных окатышей с добавлением реагента – полимера К-1 в разном процентном содержании по отношению к массе бентонита.

Шихта для железорудных окатышей состояла из железорудного концентрата (99,3%), активированного содой бентонита (0,7%) и реагента – полимера К-1 (10, 20, 30, 40, 50% от массы бентонита соответственно). Шихта засыпалась в лабораторный чашевый окомкователь и окомковывалась определенное время. Полученные окатыши в дальнейшем были разделены на фракции -10мм, +5мм. По выходу годного класса окатышей была выявлена их комкуемость (см. рис. 1).

Рисунок – 1. Гистограмма комкуемости шихты от процентного содержания реагента по отношению к массе бентонита

Из гистограммы видно, что наилучшей комкующей способностью обладают шихта в которой содержание реагента от массы бентонита 30%.

Сырые окатыши подвергались испытаниям на прочность. На рисунке 2 показана гистограмма зависимости процентного содержания реагента от массы бентонита на прочность сырых окатышей, проверенной на специальной установке. По результатам экспериментов выявлено наилучшее значение прочности по содержанию в шихте 20% полимерного реагента по отношению к массе бентонита.

Рисунок – 2. Гистограмма зависимости прочности на сжатие от процентного содержания реагента по отношению к массе бентонита

Сырые железорудные окатыши также подвергались испытаниям прочности на удар. Окатыши сбрасывались на резиновый настил с высоты 50 см. здесь наилучшие показатели у окатышей, в шихте которых содержание реагента от массы бентонита составляло 20% (рис. 3).

Рисунок – 3. Гистограмма зависимости прочности на удар от процентного содержания реагента

Вывод.

По результатам проведенных экспериментов можно сделать вывод, что наилучшими прочностными свойствами обладают окатыши, в составе шихты которых имеется полимера К-1 - 20% от массового содержания активированного содой бентонита. Однако, комкуемость выше в случае, когда полимерного реагента в составе шихты 30% от массы бентонита. Это можно объяснить тем, что большее количество полимера способствует скорейшему зародышеобразованию, тем самым увеличивая процент годного класса окатышей.

Список литературы:

1. Вайнштейн Роман Михайлович. Исследование и разработка технологии производства железорудных окатышей с целью замены бентонита органическим связующим : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 : Москва, 2004 124 c. РГБ ОД, 61:04-5/3692

2. Фомин А.Н., Салькова Е.С. РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРЫХ ОКАТЫШЕЙ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. VI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6. URL: sibac.info/archive/technic/6.pdf (дата обращения: 16.02.2017)

Код для цитирования: Скопировать