Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Для улучшения процесса окатывания и повышения прочности окатышей вводят различные связующие добавки. Некоторые из них способствуют получению более прочных сырых окатышей, сохраняющих свою форму при ударах во время транспортировки и не слипающихся между собой, другие повышают прочность окатышей после сушки или нагревания. Наиболее эффективна добавка веществ, повышающих влагоемкость и гидрофильность окатываемого материала.
Распространенной связующей добавкой в цветной металлургии является сульфит-целлюлозный щелок. По данным Г.Я. Лейзеровича, А.А. Орионова и В. С. Пыжова, добавка щелока при окатывании медно-цинкового сульфидного концентрата повышает прочность окатышей после сушки и обжига (табл. 7). Способ введения щелока — в твердом или жидком виде — безразличен. Переход с периодического процесса окатывания на непрерывный мало сказывался на гранулометрическом составе окатышей.
Недостатком щелока, наряду с его дороговизной, является трудность дробления и измельчения при доставке в твердом виде. Добавляемая с жидким щелоком вода иногда превышает оптимальную влажность окатывания и вызывает необходимость включения в технологическую схему дополнительной операции подсушки шихты перед окатыванием.
Присутствие сульфатов повышает прочность сырых и высушенных окатышей. При окатывании обожженных цинковых концентратов установлено, что в присутствии 2,25% S в сульфатной форме окатыши после высушивания практически не истирались; при 1,9% сульфатной серы истиралось 7% окатышей, при 0,65% сульфатной серы — 43%. На заводе «Нивенхейм» при содержании серы в огарке цинкового концентрата ниже 2% перед окатыванием вводили серную кислоту.
Л.С. Гецкин, А.Г. Батюк, П.П. Цыб и Г.Я. Лейзерович разработали способ сульфатизации пылей цветной металлургии, заключающийся в окатывании пылевидных материалов с крепкой серной кислотой и последующей термической обработкой окатышей в печи с кипящим слоем. Серную кислоту подают непосредственно на материал в чашу, где идет окатывание, что позволяет применять аппаратуру из обычной стали. Процесс окатывания сопровождается выделением значительного количества тепла за счет реакций сульфатизации, и окатыши нагреваются при этом до 140—160°.
При обжиге в кипящем слое сульфидных цинковых и медно-цинковых концентратов в уловленной пыли содержится много сульфатов. Поэтому добавка оборотной пыли из циклонов в шихту окатывания способствует упрочнению окатышей и позволяет снизить влажность концентратов до оптимальной без специальной подсушки. Влияние циклонной пыли на результаты окатывания медно-цинковой шихты видно из данных табл. 7, свидетельствующих, что пыль не только позволяет вести процесс без подсушки шихты, но и упрочняет подсушенные окатыши так же, как добавка сульфит-целлюлозного щелока.
Для получения крупных окатышей из медных концентратов А.А. Орионовым в Гинцветмете была применена добавка сульфата натрия и извести. При влажности 16—17%, добавке 6% сухого сульфата натрия и 3% сухогашеной извести получали окатыши диаметром 10—25 мм. Подсушенные при 120—140° до содержания влаги 1—3%. они оказывались достаточно прочными и при плавке доходили до фурм лабораторной шахтной печи, не рассыпаясь. По-видимому, прочность подсушенных окатышей обеспечивалась известью и образующимся гипсом, а нагретых — оплавлением сульфата натрия.
В черной металлургии наиболее широкое применение в качестве связующей добавки нашел бентонит — жирная пластичная глина, обладающая большой способностью к поглощению воды и состоящая из слоевых алюмосиликатов группы монтмориллонита (Аl2О3*4SiO2*nН2О) и бейделлита (Аl2О3*3SiO2*nН2О). За границей бентонит распространен в Канаде, Китае, США (в районе форта Бентон, откуда и название) и в других странах; месторождения бентонита имеются во многих районах России, в том числе в Грузии, на Украине, Северном Кавказе и т. д.
Бентонит вводят в шихту окатывания в виде водной суспензии при т:ж = 1:5 или 1:10. Суспензию приготовляют простым размачиванием глины в воде. Добавка 0,25% бентонита к железной руде заметно повышает сопротивление раздавливанию сырых, сухих и обожженных окатышей. Все крупные фабрики США, на которых идет окатывание таконитовых концентратов, применяют добавку 0,3—0,8% бентонита. Добавка 1,5—2% бентонита к пиритным огаркам позволяет получить из них прочные окатыши.
При окатывании железных руд успешно применяют и другие добавки, например окись кальция, хлористый кальций, хлористый натрий. Добавка хлористых солей, не влияя на прочность сырых окатышей, повышает сопротивление подсушенных окатышей раздавливанию и растрескиванию при быстром нагреве, а также улучшает их восстановимость.
При лабораторных опытах окатывания окисленных никелевых руд успешные результаты дали добавки алебастра или извести при условии предварительного измельчения руды. Введение в шихту до 10% коксика и до 4% пирита не уменьшало прочности окатышей.
По данным А.М. Парфенова, добавка коксика снижает прочность окатышей железных концентратов, а при содержании коксика свыше 6—7% сырые окатыши легко рассыпаются.
Как и при брикетировании, можно получать прочные окатыши введением Б шихту коксующихся углей и последующим нагреванием. Окатыши, подвергнутые коксованию, сохраняют прочность при высоких температурах. По данным К.А. Лешера, цинковый огарок, железные концентраты и титансодержащие окисленные минералы окатывали с коксующимся углем двумя способами. По так называемому окарб-способу уголь в шихту вводился в ограниченном количестве, необходимом только для последующего восстановления; по другому способу добавка угля была увеличенной, что обеспечивало получение более крупных и прочных окатышей.
По окарб-способу концентрат или огарок сперва подогревали до 480—600° в особой печи, затем смешивали с тонкоизмельченным углем и подвергали коксованию во вращающейся реторте с внешним подогревом, обеспечивающим размягчение угля. При крупности исходного цинкового огарка 97% класса —0,15 мм и содержании угля в шихте около 10% получали окатыши размером 1,5—2,5 мм.
При окатывании с избытком угля (25—40% и выше) материал крупностью -0,8 мм окатывался в продукт, содержавший 71,1% класса -38 +12,5 мм и 21,4% класса -12,5+3 мм; класс -3 мм возвращался обратно в процесс.
Как показал Л.М. Бочкарев, добавка к шихте окатывания окисленных никелевых руд 20—40% угля марки ПЖ с последующим коксованием в течение 15—30 мин. при 600—800° позволяла получать прочные окатыши.
В процессе окатывания можно получать многослойные окатыши. Так, например, на фабрике «Игл» окатыши из гематитовых флотационных концентратов покрывают слоем измельченного антрацита в количестве 4% от веса концентрата, что облегчает последующий их обжиг. Нанесение слоя антрацита производится на топ же чаше, где идет основное окатывание. Для этой цели по периферии чаши расположен кольцевой желоб, в который попадают готовые окатыши и антрацит.
По сообщению М.М. Лакерника, в новом агломерационном цехе завода «Реншер» (Швеция) подготовку свинцовой шихты для агломерации ведут трехкратным окатыванием в ряде последовательно расположенных барабанов. Сначала возврат с диаметром зерен около 15 мм окатывают с оборотной пылью. Полученные окатыши передают в следующий окатыватель, где к ним добавляют известняк в виде тонкоизмельченного продукта. Затем окатыши поступают в третий окатыватель, где их покрывают свинцовым концентратом. Каждый слой — пыли, известняка и концентрата — имеет толщину 1—3 мм.