» » Брикетирование со связующими добавками
02.06.2015

В качестве неорганических связующих, повышающих прочность брикетов, предложены различные пластичные вещества, цементы и другие материалы, применяемые в строительном деле. Однако практическое применение в металлургии получили только такие добавки, которые, наряду с упрочнением брикетов, полезны сами по себе в качестве флюсов. В цветной металлургии наибольшее распространение получили добавки извести и трепела с известью.
Процессы брикетирования с неорганическими связующими рассмотрены ниже на примерах брикетных фабрик Медногорского комбината и фабрик для получения рудо-угольных брикетов из железных руд ГДР.
На Медногорском комбинате мелочь медных пиритных руд подвергается брикетированию по двум схемам: старая схема предусматривает введение в шихту сухогашеной извести, новая — так называемая силикатная схема — добавку трепела и извести и операцию пропарки в автоклавах.
На старой брикетной фабрике рудная мелочь класса — 6 мм смешивается с 5% извести — пушонки и увлажняется до 6—7%. Прессование ведется под давлением 200—250 кг/см2. Брикеты имеют форму кирпича размером 150х130х60 мм. С прессов брикеты снимают вручную, укладывают в штабеля в закрытом помещении и выдерживают в течение 7—10 суток для упрочнения. В процессе воздушной сушки происходит самонагревание брикетов: на вторые и третьи сутки температура повышается до 65—70°, затем начинает постепенно снижаться и достигает на седьмые сутки 50°, а на десятые — 30—40°. Повышение прочности брикетов при хранении происходит главным образом за счет реакций образования гипса и отчасти, карбоната кальция. Гипс образуется в результате взаимодействия гидроокиси кальция с сульфатами меди и железа; карбонизация извести идет за счет углекислоты воздуха; одновременно происходит подсушка брикетов, содержание влаги с 5—6 снижается до 1—2%. Прочность брикетов после хранения достигает 130—160 кг/см2, однако декрептация их приводит к образованию в шахтной печи большого количества мелочи. В качестве другого недостатка метода следует указать на громоздкость производства, обусловленную необходимостью длительного хранения брикетов.
Исследованиями Г.И. Дамской, Н.Ш. Беркмана и Б.И. Скачкова было установлено, что прочность брикетов, изготовленных с 6% извести-пушонки, может быть значительно повышена искусственной карбонизацией. Процесс твердения под действием углекислоты идет по реакции Са (ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О. Карбонизацию вели отходящими газами известково-обжигательных печей со средним содержанием 17% СО2; в газах, выходивших из карбонизационной камеры, содержалось 14,3% СО2; давление в камере было 8 мм вод. ст. Длительность карбонизации при комнатной температуре составляла 25—30 час. При прессовании под давлением 200 кг/см2 карбонизация в указанных условиях повышала прочность брикетов с 91 до 173 кг/м2; при прессовании под давлением 400 кг/м2 — со 145 до 326 кг/м2.
Брикетирование со связующими добавками

Новая брикетная фабрика Медногорского комбината работает по силикатной схеме, разработанной в Гинцветмете (рис. 19). В качестве связующего применяют трепел — природный аморфный кремнезем и сухогашеную известь, которые при пропаривании образуют гидросиликат кальция (2CaО*SiО2*2Н2О). Механизм взаимодействия их заключается в том, что высокодисперсный трепел, обладающий значительной адсорбционной способностью и химической активностью, сорбирует известь из раствора с образованием гидросиликата кальция. Скорость реакции зависит от температуры, длительности контакта и концентрации извести в растворе, который в насыщенном состоянии содержит СаО всего 1,2 г/л. В автоклаве процесс ускоряется по сравнению с комнатной температурой и атмосферным давлением в десятки раз. Исследованиями Г.И. Дамской и Н.Ш. Беркмана было установлено, что по мере повышения доли трепала прочность брикетов возрастает; оптимальное соотношение расхода извести и трепела равно (0,5/0,6) : 1.
Как уже упоминалось, в последние годы снова усилилось внимание к разработке способов брикетирования железной руды с углем. Особенно заинтересованы в получении рудо-угольных брикетов в ГДР, где очень мало коксующихся углей. Опытные плавки рудо-угольных брикетов в низкошахтных доменных печах дали положительные результаты на заводе «Макс Хютте».
По данным К. Зейберлиха, были приготовлены брикеты из шихты, включающей 52% бедной железной руды, 43% извести и 5% коксика; влажность брикетов 15%. Взамен извести в качестве связующего был частично использован ацетиленовый ил, являющийся отходом химического производства. Брикетирование вели на вальцовых прессах. Полученные брикеты карбонизировали продувкой отходящими газами из кауперов доменной печи при температуре 120—150° в течение 30— 120 мин. Было замечено, что карбонизация сырых брикетов при повышенной температуре проходит более интенсивно только после удаления основной массы влаги. Увеличение содержания коксика в шихте снижало прочность брикетов. При повышении содержания железа в руде и давления прессования расход извести уменьшался. Наиболее прочные брикеты — с сопротивлением сжатию 210 кг/м2 — получались при тонком помоле руды до класса -1 мм; повышение крупности руды до -5 мм снижало прочность брикетов до 170 кг/м2. При нагревании брикеты не растрескивались; до 400° их прочность возрастала, при более высокой температуре — снижалась.
Брикетирование со связующими добавками

Добавка органических связующих — сульфит-целлюлозного щелока и некоторых отходов пищевой промышленности — приводит к образованию сахаратов кальция и повышает прочность сырых брикетов. В качестве примера приведем результаты исследований и промышленных испытаний по брикетированию сульфидных медно-никелевых концентратов при среднем и высоком давлении, проведенных г.И. Дамской и Н.Ш. Беркманом.
Из рис. 20 видно, что при введении 2—3% сухого щелока (марки БТ с содержанием 64% органического остатка), давлении прессования 300—400 кг/м2 и подсущке брикетов в течение 2 час. при 150° можно получать прочные брикеты с сопротивлением сжатию, превышающим 200 кг/м2 выход класса —10 мм при сбрасывании этих брикетов не превышал 1—2,5%, потери при истирании 1,7—4,9%. Снижение расхода щелока до 1,5% и давления прессования до 200 кг/м2 понижало прочность брикетов до 111 кг/м2. Как видно из рис. 21, оптимальная влажность шихты при прессовании под давлением 400 кг/м2 составляет около 6%.
Промышленные испытания по брикетированию этого материала на кольцевом прессе производительностью 6 т/час, развивавшем давление 800—1000 кг/м2, показали возможность получения очень прочных брикетов с сопротивлением сжатию до 460—520 кг/м2. Испытания были проведены с добавкой жидкого щелока — сульфитно-спиртовой барды; расход барды в пересчете на сухой щелок был завышен и составлял 5,0—5,5%. Необходимость снижения влаги до оптимального содержания 2—3% вынуждала подогревать шихту до 70—80°; при этом искусственная сушка брикетов после прессования оказалась ненужной — брикеты упрочнялись досушиванием на воздухе в течение 1—2 суток. Существенным недостатком применения сульфит-целлюлозного щелока в качестве связующего оказалась неустойчивость получаемых брикетов по отношению к влаге.
Известны примеры брикетирования цинковых концентратов с коксующимся углем.
Следует отметить, что при получении цинка в вертикальных ретортах брикетирование огарка с углем имеет преимущества перед агломерацией: восстановление цинка идет полнее, а прочность нагретых в реторте брикетов выше прочности агломерата.