Сравнительный анализ методов брикетирования железорудного сырья

Проведён анализ современных методов окускования железорудного сырья различными методами брикетирования. Представлены сравнительные показатели распространенных технологий производства брикетов для доменного производства.

Ключевые слова: брикетирование, окускование, прессование, доменная печь, связующее, жёсткая вакуумная экструзия.

Металлургия, на сегодняшний день, не представляется без технологий, связанных с окускованием железорудного сырья, будь то агломерация или производство окатышей. Шлам, аспирационная и колошниковая пыль, окалина прокатного цеха содержат в себе достаточное количество окислов железа и могут выступать в роли сырья для доменных печей. Все они представлены в виде сыпучих материалов различных фракций. Для предания смеси из вышеперечисленных компонентов необходимой формы и размеров используются методы брикетирования. Готовые брикеты должны хорошо восстанавливаться, обладать высокой прочностью и нести в себе небольшое количество пустой породы. Данная технология позволяет вернуть в цикл побочные продукты основных металлургических переделов, тем самым решая вопрос их складирования и хранения.

В начале прошлого века для брикетирование железорудных материалов использовались валковые прессы. Прессование происходило между двумя валками, закреплёнными на станине. В каждом из валов было выточено углубление, соответствующее полуформе конечного брикета. Они располагались симметрично относительно углубления противоположного вала. Прессование происходило в зазоре под давлением до 150 МПа. Производительность таких агрегатов достигала 50 тонн в час. Проблема брикетов, изготовленных таким образом, заключается в увеличении объёма брикета после снятия с них напряжения, что приводит к образованию трещин. Из-за краткосрочного сдавливания материала возможна запрессовка воздуха в объём брикета и образование пустот, которые пагубно влияют на конечную прочность продукта. Расположение ячеек не позволяет запрессовывать весь поступающий материал, в результате чего, до 30 % шихты возвращается в цикл производства. Помимо всего прочего, шихта для изготовления брикетов данным способом должна содержать не более 10 % влаги, а следовательно, требуются дополнительные участки для подсушивания материала.

В 70-х годах XX века широкое распространение получил метод вибропрессования. Известно, что вибрация с частотой свыше 50 Гц способствует снижению внутреннего трения между частицами, повышая при этом плотность и однородность массы, следовательно, такой метод требует меньшего давления для прессования материала. Брикетирование происходит в пресс-формах квадратного либо прямоугольного сечения. Период прессования занимает не более 30 секунд, а производительность достигает 30 тонн в час, в зависимости от размера брикета. В качестве связующего вещества используется цемент в количестве 10–15 % по массе исходной смеси. Для достижения необходимой прочности брикеты подвергаются обработке в пропарочной камере на протяжении ~полутора суток. При использовании брикетах на металлургических производствах наблюдалось кострение в периоды загрузки доменных печей. Низкая производительность, необходимость тепловой обработки и высокая стоимость оборудования не позволили обеспечить данному методу конкурентоспособность на рынке окускования железосодержащих материалов.

В конце прошлого века успешно была предпринята попытка производства брикетов с помощью метода жесткой вакуумной экструзии, хорошо известного в керамической отрасли. Смесь из железосодержащих материалов, бентонита и цемента подавалась в вакуум-камеру, а после в экструдер. После прохождения смеси через экструзионную фильеру образовывались цилиндрические брикеты, не требующие дальнейшей термической обработки. В результате перетирки и экструзии материала, происходило его усреднение по химическому и фракционному составу, наблюдалась высокая плотность и однородность брикета. Влажность смеси находилась в пределах 12–18 %, а следовательно, не требовалось дополнительных участков подсушивания материала. После 48 часов вылёживания в штабелях брикеты обладали достаточной механической прочностью в совокупности с небольшим содержанием цемента в составе. Технология не получила широкого распространения в то время, но на данный момент интерес к ней сильно возрос.

Данные сравнительного анализа исследуемых технологий брикетирования сведены в таблицу.

Таблица 1

Показатели технологий брикетирования

Литература:

1. Равич Б. М. Брикетирование руд / — М.: Недра, 1982. С. 183.
2. Кусков В. Б. Брикетирование железорудного сырья для металлургической промышленности. /Кусков В. Б., Корнев А. В., Сухомлинов Д. В. // Записки горного института. 2013 г, т. 202. С. 111–114.
3. Бижанов А. М. Исследование механической прочности брэкса. Часть 1 / А. М. Бижанов, И. Ф. Курунов, Н. М. Дуров, Д. В. Нуштаев, С. В. Рыжов // Металлург. 2012. — № 7. — С. 32–35.