Способ подготовки шлама для агло-мерации

 

-* "-""" О П И С А Н И Е

< 1804703

Соцмалмстическик

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

S, /б=" «» (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.79 (21) 2749989/22«02 (51)М. Кл.

С 22 В 1/00 с присоединением заявки J%—

Гооударстеанный комитет

СССР (23) П риоритет

sa делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.02.81. Бюллетень Ле 6 (53) УДК 669.1:

: 622,788..36(088.8) Дата опубликования описания 18.02 81

А...П. „Шикас,.

;.(;- ., г; J 3

1 скепо,,; (72) Авторы изобретения

Г. Л. Гурский, А. 3. Крыжевский, А. А.

E. Я. Стольберг и П. И. Маджа

Днепровский металлургический завод им. (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШЛАМА

ДЛЯ АГЛОМЕРАЦИИ

Изобретение относится к окускованию металлургического сырья и может быть использовано при утилизации мелкодис перснык отходов металлургического производства — шламов, путем ик спекания совместно с агломерационной шихтой.

При добавке в агломерационную шихту металлургических шламов снижаются основные технологические показатели агломерационного производства: производитель10 ность, прочность и однородность вещественного и механического составов агломерата. Это вызвано характерным для шламов узким классом крупности частицпреимущественным { 75-90%) содержанием зерен размером от 100 до 200 мк и отсутствием глинистых частиц (менее

1 мк), способнык при увлажнении связы- вать грубодисперсные зерна. Высокая

rl влажность (20-25%) шлама и монодисперсность частиц ухудшает его смешивание с компонентами агломерационной шихты, а отсутствие глинистых частиц способствует снижению прочности скомкованных гранул.

Отсутствие в шламах пылеватых частиц закономерно и объясняется тем, что вместе с носителем пыли в первую очередь теряются наиболее мелкие и легкие частицы, которые способны при увлажнении коагулировать. Так, например, и шламак черной металлургии содержание частиц менее 74 мк колеблется от 0,2 до

1,0%, а менее 40 мк нет вообще.

Известен способ подготовки шлама для агломерации путем ввода в него обожженной извести, предварите».ьно активированной горячей водой или паром с получением шламоизвестковой смеси в соотношении соответственно 3,5-2,0: 1 (1).

Обожженная известь при гашении образует гидрат окиси кальция, который способен коагулировать и, находясь на час ицах шлама, связывать ик в флокулы.

Для достижения положительного эффекта необходимо равномерное смешивание, в;:аж» ного шлама с тонкодисперсной известью.

804703

Этому препятствует высокая коагулиру ющая способность извести, частицы которой, отбирая влагу от шлама, в первую очередь сливаются друг с другом, образуя известковые комка.. Для использования извести .в качестве коагулятора ее необходимо смешивать с сухим шлемом и после этого. равномерно увлажнять готовую смесь. Однако сушка шлама требует дополнительнык затрат и, как показывают расчеты, экономически не выгодна. Идеальный коагулятор для влажного шлама должен приобретать коагулирующие свойства лишь после смешивания, а для улучшения последнего - .быть грубодисперсным

Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности и достигаемому ре-зультату является способ подготовки агломерационной шихты, в которую вводят в количестве 100 -150 arly готового продукта предварительно подготовленную коагулированную смесь осветленных шламов с влажностью 12-15% с возвратом фракции менее З мм в соотношении соответ С:твенно 10:1-1,5. Коагуляцию частиц шлама осуществляют путем его послойной укладки с возвратом и последующей выцержки j2).

Недостатком известного способа является то, что в процессе выделения возвра. та осуществляют отсос пыли, поэтому в нем не остается мелкодисперсных частиц, саособнык к коагуляции. Кроме того, возврат представляет собой сплавх эние зерна шихты, поверхность которой под действием воды не разрушается и на ней не образуются коллоицные частицы, способные к коагуляции. Ввиду того, что количество возврата в агломерационном производстве постоянно уменьшается, количество шламов (по той же причине) неизменно увеличивается, что приводит к диспропорции предусмотренного известным способом отношения вводимого в смесь шлама и возврата.

Послойная укладка шлама и возврата способствует усрецнению этих компонентов в макрообъемах, несоизмеримых по порядку величин с объемами флокул. образуемых при коагуляции частиц. При этом контакт частиц в сравнении с другими способами смешивания минимальный. Не» обкодимо также производить дополнительное обезвоживание шлама, имеющего влажность 12-257о. Кроме того, используется гранулометрический состав компонентов смеси для интенсификации коагуляции частиц, что особенно важно при узком фракционном составе шлама.

Положительный эффект в известном способе цостигается не за счет коагуляции шлама, а за счет его усреднения с более сухим компонентом агломерацион- ной шикты - возвратом, т. е. за счет обезвоживания шлама.

Цель изобретения - утилизация, повышение степени коагуляции и улучшение газойроницаемости шихты.

1О Поставленная цель достигается тем, что шлам подвергают сначала смешиванию с цопиэернистым компонентом с коллоидным состоянием поверхности зерен в, например, гематитовой руде в соотношении, пропорциональном отношению величин их удельных поверхностей соответственно

1:0,25 - 1,6, причем удельную поверхность шлама определяют для фракции в пределак 100-200 мк, а компонентаза этим пределом, а затем подвергают выдержке go влажности, превышающей .максимальную молекулярную вла оемкость на 1-57.

Предлагаемый способ основан на эффекте Ребиндера. При увлажнении твердой поверхности в результате проникновения молекул воды в вершины микротрещин снижается прочность твердого вещества и облегчается механическое д спергирование. Исследование компонентов агломе« рационной шикты с точки зрения способ-; ности к разрушению поверкностей влажнык зерен без внешнего механического воздействия показали, что одним иэ материалов с коллоидным состоянием поверх35 ности зерен является гематитовая pyga.

Ее смачивание водой приводит к самопроизвольному диспергированию поверхности зерен с образованием на ник пленки коллоидных частиц. Наличие ксалоидов можно

40 наблюдать визуально в процессе промывки зерен руды по красной окраске смыва. Окраска воды наблюдается уже при выдержке руды во влажномсостоянии в течение одного часа. Остальные изученные компо45 ненты (известняк, магнетитовый концентрат, коксик, антрацитовый штыб) не проявляют заметных признаков самопроизвольного разрушения поверхности зерен даже при выдержке материале в воде в течение нескольких месяцев.

Выявленная способность гематитовой руды образовывать на поверхности зерен коллоидные пленки при смачивании позволяет испольэовать это явление для раз55 работки способа коагуляции частиц шлама, являющегосй (с точки зрения коагуляции) инертным материалом. Б прецлаraeMoM способе коагуляцию смеси осу5 ществляют созданием условий для преиму щественного образования в ней точек контакта между поверхностями разного размера частиц шлама к коагулирующего компонента — гематитовой руды. Это достигают пбдбором состава смеси ио удельной поверхности разных Nttt каждого компонента фракций. Благодаря такому подбору спектр крупностк разнородных по вещественному составу частиц в смеси расширяется пропорционально их по» верхности: крупные частицы действуют на мелкие, как зародыши коагуляцки, способ ствуя увеличению скорости коагуляции в

400-500 раэ по сравнению со скоростью коагуляции однородных по крупности частиц.

В зависимости от соотношения в гемвтитовой руде мелких (менее. 100 мк) и крупных (от 200 до 10000 мк) фракций для досткжения более плотной упаковки частиц, и увеличении точек контакта между ними предусмотрено. поддерживать разное количество гематитовой руды в смеси, увеличивая ее содержание с увеличеикем в ней мелочи.

Наличие в коагулируюшей смеси 1-5% свободной воды облегчает диспергированке поверхности зерен. Образовавшаяся на " .

-tàñòèöàê гематитовой руды коллоидная пленка гкдрвтируется, при этом продукты диссоциации связывают разнородные поверхности контактирующих частиц шлама и руды, образуя фпокулы, преимущественным центром которых служат зерна руды.

Выдержка смеси в течение 2-5 еут. способствует полному завершению диспергироввния поверхности рудных зерен к коагуляцию с ними частиц шлама, связанных коллоиднымк частицами руды. Для ускорения коагуляции смеси прэдусмотре» но изменение рН водной вытяжки из впаянного материала путем добавок небольшого (0,5-1,0). количества извести.

Бла годаря at peãàììîìó состоянию смеси, цостигвемому ковгуляиией шлама на зернах руды, улучшается смешивание шлама с остальными кемпонентаык вгломерационной шихты. Прк окомковании arpera» ты, являясь зароцышвмк гранул, улучаа ют грансостав окомкованной шихты. Для инертного наполнителя учитывается по» верхность частиц размером от 100 до

200 мк, для коагулирующего компонен» та - менее 100 и более 200 мк. Аре порционально отношению .величин ttosepttкостей указанных фракций определяют объемное или весовое содержание компонектов в смеси, которое соответствует

804703 6 преимущественному количеству точек контакта между частицами разной. природы и крупности.

Подготовку компонентов смеси осуS цествляют следующим образом.

Иэ компонентов atë лерационной ших ты выбирают попизернистый материал с к коплоидным состоянием поверхности зерен путем измерения содержания коллоидt0 ных частиц в водной вытяжке каждого компонента. Для этого иэ нввески материала (1003300 г), крупностью менее

1 мм, на сите с размером отверстий

40 мк вымывают мелкие частицы. Промытую пробу заливают водой, покрывая цоверхность материала, к после 3-5 ч выдержки отсасыввют воду, в которой выпариванием определяют содержание твердого остатка. В качестве активно

20 коагулирующего компонента выбирают тот материал, в котором тверцого остатка больше (обычно твердого остатка в зернистом материале с конлоидным соотношением поверхнастк зерен содержится

И 0,3-1,2%). Затем измеряют или расчи тывают по известному гркнсоставу удельную поверхность шлама фракции 100200 мк и выбранного компонента, в котором поверхность фракции 100-200 мк

30 исключают. Дпя гемвтитовой руды при верхнем пределе круцностк ее зерен

10 мм (10000 мк) удельную поверхность опрецеляют в фрак:,ик менее 100мк и от 200 до 10000 мк. При снижении

З верхнеге цредэл&. крупности ко&гулирую щего компонента соответственно уменьшается размер верхнего предела фракции, в которой определяют удельную поверх» ность.

Лоэкрование осуществляют исходя иэ состава смеси, определенного по удельной поверкностк црекмущественных (100

200 мк) фракций шлама. Дпя этого расчитывают необходимый расход компонентов ковгулкрующей смеси, исхоця кэ условия, что на 1 ч. поверхности шлама фракции 100-200 мк должно приходиться

0,25 1,6 ч. поверхности выбранного компонента фракции менее 100 и бопее

200 мк.

П р к м е р . В агломерационную шихту вводят шлам металлургического производства, гранулометрический состав ко торого приведен в табл. 1.

На основании измерения содержания

И холлоидных частиц в материалах кэ arI ломерационной шкхты в качестве коагулирующего,компонента выбрана гематитовая руда, которая характеризуется грану7 лометрическим составом, привеценным в табл. 2. .Поверхность сферических частиц, находящихся в епинш е объема материала, равен, см /см:

5 6С1

МА д ° гце С - объемное содержание 1-й фракции;

<Ц - средний циаметр 0й фракции.

Определяют . экспериментально или с помощью таба. 1 расчитывают ynewûóþ поверхность преимущественных (от 100 до 200 мк) фракций шлама ($пр ), йрецставленных g и 8+ сиъ :И 3:

5 "-6(-й.а — }à (. . } д) <4 О,334 О,433

ЙР of 3 4 Оу4 12 Р Щ7

Аналогично, с помощью табл. 2, рас-читывают удельйую поверхность гематитовой руды фракции меньше 100 и больше 200 мк, т. е. исключая интервал крупности преимущественных фракций шла- ма, см /сад:

=б Я вЂ”." -(- -}- — )=6 ЗО,ЯЪ-{ + с„ с с г оmv р ц„. g (о,о я.

Определяют объемный состав смеси.(количество объемов руды приходящихся. на единицу объема шлама) при ооотноше нии удельных поверхностей выбранных фракций руды и шлама соответственно

1,6: 1;0:

* WP

А6 5 s,e. зао й9,6

4,6:4- Вр а+ л

В цанном примере верхний предел соотношения (1,6) соответствует ввоцу на

804703 8 единицу объема шлама 3,6 объемов гема титовой руды.

Аналогично опрецеляют состав смеси цля нижнего прецела (0,25: 1,0): о,зв.мо

0>15 }1 ж4

14 Таким образом, для приведенных граиулометрических составов шлама и гематитовой руды составляют смесь в пределах.соотношения соответственно l:0,563,6.

tS Вначале выбирают верхний предел рас хода гематитовой руды в смеси, после чего, уменьшая ее соцержание в указанных прецелах, определяют технико-экономичес«ие показатели процесса,спекания и, на

24 основании этого, принимают рациональный состав смеси. Соотношение между содержанием компонентов в смеси изменяют при. изменении крупности шлама и коагулирующего компонента.

23 Смешивание компонентов производят в смесителях или перелапачиванием íà рудном дворе, после чего смесь складируют и выдерживают в течение 2»S сут для завершения коагуляции, которую ускоряют

З4 небольшими (до 1%) добавками извести.

Подготовленную смесь дозируют в шихту в качестве отдельного компонента.

Преимущества предлагаемого способа перед.известкыйи заключаются. в том, ЗФ что улучшается смешивание агломерационной шихты за счет коагуляции шлама на зарнак одного из ее компонентов; образовавшиеся при коагуляции фпокулы способствуют интенсивному озернению

44 шихты и,. благодаря этому, повышается газопропипвемость слоя; равйомерное распределение шлама в объеме спекающей» ся шихти уменьшает соцержание мелочи и крупных кусков в готовом агломерате и стабилизирует их вещественный состав,, о о о о ъф

О о о о

О о о о

СЧ

1 о о о

О

О

О

Щ

° 4

CO

Ф»

О о. Ф о

О

63 н о

®. о о

804703

Щ ЙФ

Ф Ф 53 и Ь

ФОФ

Р » Р

Ф

LQ о

О

Я

О о ф»

С4 о о

О о

С4 о о

Щ

0) 4

О Ф

Щ

Щ о

Ф. о

3О

804703

Таблица 2

Фракция, мк

74«

-100

140.

140-200

200-280

280-400

-560

Средний .диаметр частиц, см 0,0037 0,0087 0,012 0,017 0,024 0,034

0,048

Обозначение среднего диа» 6,, метра частиц

Содержание и фракции, дол. ед.

0,045 0,035 0,027 0,073 0,052 О, 032

0,084

Обозначение содержания

j -й фракции С., Продолжение табл. 2

2600-3000

860-1000

5000-7000

7000-10000

3000-5000

Фракция, мк

10000

Средний диаметр частиц, см

0,078 .0,150 0,250 0,400 0,600 0,850 1,25

Содержание и фракции, дол. ед.

0,080

0,151 0,130 0,040 0,068 0,112 0,071

Обозначение содсржания

4 «й фракции

С С

Формула изобретения !

Способ подготовки .шлама для агломерации, включающий предварительное усреднение его с компонентом тиМы и последующуювыдержку, отл и чаю щ и йс- я тем, что, с целью повышения степе-.

Обозначение, среднего диаметра частиц ни коагуляции и улучшения гаэопроницае« мости шикты, шлем подвергают сначала

S, смешиванию с попиэернистым компонен« том с коллоидним состоянием поверхности зерен в соотношении, пропорциональном отношению величин их удельных поверхностей соответственно 1:0,25 - 1,6,.

804703 причем уцельную поверхность шлака опрецеляют цля фракции в прецелах 100200 мк; а компонента - эа етик пределом, а затем подвергают выдержке до влажности, превышающей максимальную молекулярную влагоемкость на 15%.

14

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свицетельство СССР

М 590351, кл. С 22 В 1/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

И 420670, кл. С 22 Р 1/00, 1972.

Составитель Л. Шашенков

Редактор С. Тараненко Техред: А.Бабииен Корректор O.Бнлал

Заказ 10822/41 Тираж 692 Подписное

ВНИИПИ Государственно-о комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород. ул. Проектная,. 4