Способ брикетирования флотационных флюоритовых концентратов

Изобретение относится к области окускования измельченных продуктов, в частности флотационных флюоритовых концентратов. Флотационный флюоритовый концентрат перемешивают с комбинированным связующим и прессуют смесь при нормальной комнатной температуре. В качестве комбинированного связующего используют патоку, негашеную известь крупностью - 0,15 мм, воду, которые предварительно перемешивают в определенной емкости в течение 1-5 мин при весовом соотношении 0,8-1,2:1:0,2. Влажность исходного флотационного концентрата составляет до 12%, а количество комбинированного связующего составляет 2-6% от массы концентрата. Изобретение позволит получить брикеты высокой влагостойкости и избежать разрушения брикетов при их хранении. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области окускования измельченных продуктов, в частности флотационных флюоритовых концентратов, и может быть использовано при брикетировании порошковых продуктов.

Известен ряд способов получения окускованного материала из флотационного флюоритового концентрата. Например, на Калангуйском плавикошпатовом комбинате окускование флюоритового флотационного концентрата осуществлялось способом окомкования шихты, состоящей из флотоконцентрата и бентонита, с последующим обжигом при температуре 1000-1050°С и охлаждением. Известно применение вместо бентонита технических лигносульфонатов. В авт.свид. СССР №845318 "Способ гранулирования плавикового шпата" предложен способ окомкования с использованием в качестве связующего смеси низкомодульного жидкого стекла и соды в соотношении 5:1 с последующим обжигом гранул при температуре 780-820°С. В работе [Schedel A. "Stahl und Eisen", 1963, №83, s.207-217] указывается на возможность производства окатышей из флюоритового концентрата с использованием в качестве связующего силиката натрия. Окатыши, получаемые в дисковых грануляторах, обжигались при температуре 370-400°С.

Основным недостатком отмеченных способов скатывания флотационных флюоритовых концентратов являлись высокие энергетические затраты и тяжелые санитарно-гигиенические условия труда, поэтому в настоящее время эти методы практически не используются. Не менее энергоемким является метод термического расплавления флюоритового концентрата при температуре до 1300°С с последующим охлаждением расплава, предложенный в работе А.М.Шевякова (отчет МНТУ "Оптоэлектроннаучприбор", авт. А.М.Шевяков, Л., 1990 г.).

Более прогрессивным является метод бестемпературного брикетирования флотационных флюоритовых концентратов с добавками связующих. Так в патенте Франции 22666.71, опубликованном в журнале "Изобретения за рубежом" №23 5.12.1973 г., предлагается использовать в качеству связующих веществ силикат натрия (1-6 вес.%) и шлакопортландцемент (1-5 вес.%) или известковошлаковый цемент (1-5 вес.%). В патенте США 3871869 "Способ прессования брикетов из порошковых веществ, в частности, из мелкозернистого флюорита", опубл. в "Изобр. за рубежом", вып.21, №8, 1975 г. в качестве связующих предлагается использовать смесь меляссы (патока) (0,5-6 вес.%) и цемент (0,6-5 вес.%). В исследованиях по брикетированию флюоритового флотационного концентрата месторождения Бурундур (Монголия), выполненных в институте металлургической керамики (г.Братислава), в качестве связующих использовались следующие вещества: сухие остатки сульфитно-спиртовой барды, жидкое стекло (силикат натрия), бентонит, известковое молоко, портландцемент, гексаметилцеллюлоза. Давление при прессовании составляло (порядка 50-60 МПа), лучшие результаты получены с жидким стеклом при его расходе 60 кг на тонну концентрата (Буландр И. Отчет об опытном производстве флюоритовых брикетов на заводе Витошов (предприятие Рудные шахты, Есеник), осуществленном в августе-сентябре 1989 г., Прага. Интергео, 1990 г.). Аналогичные результаты были получены при использовании в качестве связующего жидкого стекла в работах института Сибцветметниипроект (отчет "Доработка технологического регламента и технологии брикетирования флюоритовых концентратов Ярославского ГОКа". В.И.Адамович, Э.А.Кочеткова, С.Н.Киселева. Сибцветметниипроект. Красноярск, 1991 г.).

Главными недостатками метода брикетирования с использованием жидкого стекла, цементов является относительно высокая стоимость этих продуктов, а также наличие в их составе оксида кремния, содержание которого лимитируется во флюоритовых брикетах. Кроме того, брикеты, полученные с жидким стеклом, требуют для своего упрочения низкотемпературной сушки при 150-200°С. Ряд связующих аналогичного типа приведены в работе Л.Б.Хорошавина, И.И.Овчинникова и др. (Цветная металлургия, №12, с.39-42, 2002 г.).

Известен ряд способов брикетирования флотационных концентратов плавикового шпата, в которых в качестве связующих используется смесь извести-пушонки (гашеной извести) и меляссы (патоки), взятых на основе сухого веса в соотношении 1:1, с последующим прессованием брикетов (патент США 4139587 13.02.1979 г., С 22 В 1/08, С 21 С 7/00, книга "Брикетирование руд", Равич Б.М., М.: Недра, 1982, с.63-64).

Недостатком этих способов является недостаточная прочность брикетов в условиях многократных перегрузок и восприимчивость к воздействию влаги.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения брикетов из тонко измельченного плавикового шпата, включающий смешение тонкозернистого концентрата с комбинированным связующим, в качестве которого используется смесь извести-пушонки и меляссы (патоки), взятых на основе сухого веса в соотношении 1:1, последующее прессование смеси при нормальной (комнатной) температуре, причем меляссу подают на смешение в нагретом до 50°С состоянии, а содержание твердого в ней составляет 58-70%. Смесь извести-пушонки и меляссы вводится в количестве 5-11% от массы концентрата, полученные брикеты затем выдерживаются в естественных условиях (патент РФ 2205235 от 2003.05.27). Недостатком данного способа брикетирования является необходимость использования сухого флотационного концентрата, получающегося в результате дорогостоящей сушки после фильтрации. Применение в качестве связующего извести-пушонки (гашеная известь) является обязательным условием этого способа брикетирования. В то же время многие обогатительные фабрики (в том числе и ОАО "Ярославский ГОК") выпускают для собственных потребностей негашеную известь (СаО). Однако применение негашеной извести в известных способах брикетирования в присутствии меляссы (и без нее) приводит к разрушению брикетов при их хранении из-за перехода негашеной извести в карбонат кальция.

Кроме того, высокий расход связующих (5-10% от массы флотационного концентрата) приводит к удорожанию брикетов, стоимость которых не должна превышать стоимости кускового флюоритового концентрата (так, стоимость ФК-75 в настоящее время не превышает 65-70 долл. США за 1 т).

Поставленная цель - получение брикетов из тонкозернистого флюоритового концентрата в предлагаемом изобретении достигается тем, что в отличие от известного способа получения брикетов из тонко измельченного плавикового шпата, включающего смешение тонкозернистого концентрата с комбинированным связующим, состоящим из смеси извести-пушонки и нагретой до 50°С меляссы (в которой содержание твердого составляет 58-70%), взятых на основе сухого веса в соотношении 1:1, и последующее прессование при нормальной (комнатной) температуре, используется в качестве связующего патока, негашеная известь крупностью - 0,15 мм, предварительно перемешанных в течение 1-5 мин в отдельной емкости при подаче в связующее воды в массовом соотношении 0,8-1,2:1:0,2, при этом влажность исходного флотационного концентрата может быть до 12%.

Оптимальный расход заранее подготовленной смеси негашеной извести, патоки и воды, составляющей 2-6% к массе концентрата, и соотношение по массе в смеси патоки к негашеной извести и воде 1:1:0,2, а также влажность исходного концентрата 0,1-12% были установлены предварительными исследованиями (табл.1). Время перемешивания связующих - негашеной извести, патоки и воды выбрано также экспериментально. При влажности исходного флюоритового концентрата свыше 12% происходит разрушение брикетов из-за залипания ячеек пресса. После прессования брикеты выдерживаются для дозревания в течение 4-5 суток.

Предварительное перемешивание негашеной извести, патоки и воды в соотношении 0,8-1,2:1:0,2, по-видимому, приводит к образованию соединений типа:

что позволяет избежать разрушения брикетов при их хранении, увеличивает устойчивость брикетов к действию влаги.

Изобретение поясняется следующим примером.

Исходный флотационный флюоритовый концентрат, полученный на ОАО "Ярославский ГОК", содержит 90-92% CaF₂ и имеет крупность 100% кл. - 50 микрон. Для нужд черной металлургии необходимы брикеты крупностью свыше 25 мм, которые должны иметь сопротивление на раздавливание свыше 80 кгс на брикет, выдерживать свыше 8 падений на бетонный пол до разрушения. Желательно, чтобы брикеты были влагостойки в период перевозки к потребителю. Для этого концентрат, содержащий от 12% влаги (кек фильтра) до 0% влаги (высушенный концентрат), смешивался со смесью связующих: негашеной известью активностью 60-70% производства ОАО "Ярославский ГОК", предварительно измельченной до крупности - 0,15 мм, патокой и водой, приготовленных в отдельном смесителе при перемешивании в течение 1-5 мин, а затем направлялся на непрерывное прессование вальцовым прессом. Результаты этих исследований приведены в табл.1. Полученные в оптимальном режиме брикеты из флотационного флюоритового концентрата были изучены потенциальным потребителем ОАО "Челябинский завод "Мечел", который выдал положительное заключение на этот вид продукции.

Следует отметить более высокую влагостойкость брикетов, полученных по предлагаемому методу брикетирования по сравнению с прототипом, т.к. они сохраняют форму при хранении в воде в течение 24 часов.

Таблица 1 Качество флюоритовых брикетов, полученных при различных способах подготовки флотационных флюоритовых концентратов к брикетированию
№ п/п	Давление прессования, МПа	Состав шихты, %	Качество флюоритовых брикетов (после 5 суток дозревания)
		флотационный флюоритовый концентрат	Вода (влага концентрата)	Смесь (патока: известь, вода по твердому)	Отдельная подача	сопротивление раздавливанию, кгс/брикет	Количество падений брикета на бетонный пол (2,0 м) до разрушения	Устойчивость в воде (24 часа хранения)
Негашеная известь	Патока
1.	20	100	0,1	2(1,2:1:0,2)	-	-	100	12	сохраняет форму
	20	100	0,1	3(1,2:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	20	100	0,1	6(1.2:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	20	100	0,1	-	2	4	разрушение брикетов	сохраняет форму
							через 1 час
2.	60	100	0,1	2(1,2:1:0,2)	-	-	105	14	сохраняет форму
	60	100	0,1	3(1,2:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет

№ п/п	Давление прессования, МПа	Состав шихты, %	Качество флюоритовых брикетов (после 5 суток дозревания)
		флотационный флюоритовый концентрат	Вода (влага концентрата)	Смесь (патока: известь, вода по твердому)	Отдельная подача	сопротивление раздавливанию, кгс/брикет	Количество падений брикета на бетонный пол (2,0 м) до разрушения	Устойчивость в воде (24 часа хранения)
Негашеная известь	Патока
	60	100	0,1	6(1,2:1:0,2)	-	-	125	<20	форму сохраняет
	60	100	0,1	-	2	4	разрушение брикетов через 1 час	форму сохраняет форму
3.	20	100	0,1	2(1,2:1:0,2)	-	-	100	12	сохраняет форму
	20	100	0,1	3(1:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	20	100	0,1	6(1:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	20	100	0,1	-	2	3	разрушение брикетов через 1 час	сохраняет форму
4.	20	100	0,1	3(0,8:1:0,2)	-	-	110	12	сохраняет форму
	20	100	0.1	6(0,8:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	60	100	0,1	6(0,8:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	60	100	0,1	-	2	2,5	разрушение брикетов через 1 час	сохраняет форму
5.	20	100	8	3(1,2:1:0,2)	-	-	110	12	сохраняет форму
	20	100	8	6(1,2:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	20	100	8	-	2	4	100	8	сохраняет форму
6.	20	100	12	3(1,2:1:0,2)	-	-	110	12	сохраняет форму
	20	100	12	6(1,2:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	60	100	12	3(1,2:1:0,2)	-	-	110	15	сохраняет форму
	60	100	12	6(1,2:1:0,2)	-	-	125	<20	сохраняет форму
	60	100	12	-	2	4	100	8	сохраняет форму
7.	20	100	14,0	3(1,2:1)	-	-	разрушение при брикетировании
	60	100	14,0	6(1,2:1)	-	-	разрушение при брикетировании
	60	100	14	-	2	4	разрушение при брикетировании

Способ брикетирования флотационного флюоритового концентрата, включающий перемешивание флотационного концентрата с комбинированным связующим, содержащим в качестве одного из компонентов патоку, и последующее прессование смеси при комнатной температуре, отличающийся тем, что комбинированное связующее содержит патоку, негашеную известь крупностью 0,15 мм и воду при весовом соотношении 0,8-1,2:1:0,2, которые предварительно перемешивают в течение 1-5 мин, при этом влажность исходного флотационного концентрата составляет до 12%, а количество комбинированного связующего составляет 2-6% от массы концентрата.