» » Общие сведения о процессе брикетирования
02.06.2015

Окускование пылеватых руд и мелких концентратов перед металлургическим переделом необходимо для улучшения газопроницаемости шихты, загружаемой в шахтные печи, для получения зерен одинакового размера при обжиге в кипящем слое, для уменьшения выноса пыли и распыления при загрузке, а также в ряде других случаев. Окускование осуществляется методами брикетирования, окатывания, агломерации и комбинациями этих способов.
Брикетированием называется процесс прессования рыхлых и пылевидных материалов в куски геометрически правильной и однообразной формы.
Брикетирование получило широкое распространение для окускования угольной мелочи: в 1953 г. мировое производство угольных брикетов превышало 90 млн. т. В черной металлургии брикетирование в настоящее время не применяется, но в последние годы в ГДР успешно разрабатывается процесс получения рудо-угольных брикетов, пригодных для плавки в низкошахтных доменных печах. В цветной металлургии к брикетированию прибегают, когда агломерация непригодна, например при окусковании сырья, из которого нежелательно выжигать серу или углерод, при невозможности получения прочного агломерата и в некоторых других случаях.
Прочность брикетов может быть обусловлена либо действием сил молекулярного сцепления, возникающих в результате сближения поверхностей отдельных частиц материала при прессовании, либо действием связующих веществ или капиллярных сил жидкостей, обеспечивающих необходимое сцепление частиц.
Одним из основных факторов, влияющих на прочность брикетов, является давление прессования. Процесс прессования состоит из двух стадий: сначала происходит сжатие брикетируемого материала при нарастании давления до максимума, а затем, при снятии давления, готовый брикет снова несколько расширяется за счет остаточной упругости.
Работа, затрачиваемая на уплотнение материала при прессовании будет наименьшей в тех случаях, когда более крупные зерна укладываются между зернами меньшей крупности таким образом, что при сжатии не происходит раздавливания зерен. Деформация крупных зерен требует дополнительной работы и увеличенной длительности сжатия; для получения из крупных зерен брикетов такой же прочности, как из мелких, необходимо более высокое давление прессования.
Материалы, характеризующиеся высоким сопротивлением сжатию, обладают меньшей способностью к брикетированию; особенно плохо брикетируется смесь материалов, обладающих различной упругостью.
При одностороннем или неравномерном освобождении от давления после окончания прессования в брикете возникает перепад напряжений, который может вызвать снижение прочности или даже разрушение брикета. В связи с этим снимать давление следует по возможности одновременно и равномерно со всей поверхности брикета. Особенно важно постепенное снятие давления для материалов с высокой остаточной упругостью, которая часто лимитирует возможность повышения давления прессования.
Для каждого вила материала, в зависимости от его физико-механических свойств, опытным путем подбирают оптимальную величину давления и характеристику прессования — длительность сжатия и снятия давления. В соответствии с разнообразными свойствами материалов, подвергаемых брикетированию, и необходимостью осуществления производства различного масштаба созданы брикетные прессы разной конструкции.
По величине давления при прессовании различают брикетирование при низком давлении, равном 50/150 кг/см2, среднем давлении — в интервале 150/750 кг/см2, и высоком давлении — 750/1500 кг/см2 и выше.
Другими факторами, влияющими на процесс брикетирования, являются гранулометрический состав и влажность шихты. В общем случае брикеты получаются более прочными при высоком давлении и мел ком материале. При избытке влаги в процессе прессования происходит расслаивание и ослабляется прочность брикетов. Иногда переувлажненный материал прилипает к стенкам пресс-формы, и при снятии давления брикет разрывается на части. В некоторых случаях шихта с избытком влаги проникает в зазор между пуансоном и матрицей, что при водит к защемлению пуансона. В случае недостатка влаги получаются хрупкие брикеты, рассыпающиеся при ударе или падении. С повышением давления прессования оптимальная влажность брикетирования снижается.
По характеру связывания способы брикетирования руд и концентратов подразделяются на брикетирование без применения связующих веществ и брикетирование с применением неорганических или органических связующих веществ.
К числу неорганических связующих веществ относятся известь глины, хлористый кальций и др. К числу органических — пек, гудрои, смолы, уголь и ряд растворимых в воде органических соединений, являющихся отходами целлюлозной и пищевой промышленности — сульфит-целлюлозный щелок, меласса и т. п. Следует заметить, что для гидрофильных материалов, подвергаемых брикетированию, важное значение имеет смачиваемость их водой или раствором связующего, так как здесь действуют капиллярные силы. Гидрофобные материалы, ка» правило, обладают хорошей способностью сцепления с пеком, cмoлoй и аналогичными связующими.
Перед прессованием исходные материалы бывает необходимо подвергать подготовительным операциям; подсушке, дроблению, измельчению, перемешиванию со связующими и т. п. В простейшем случае сырые брикеты после прессования направляют непосредственно в металлургический передел, однако обычно их дополнительно упрочняют естественной или искусственной сушкой, обжигом различных видов, карбонизацией, пропариванием и т. п. Сочетание подготовительных операций с прессованием и упрочнением сырых брикетов образует технологические схемы брикетирования.