Алтыбаев Ж.М., Жантасов К.Т., Алтыбаев М.А.

 

ЮКГУ им. М.Ауезова, г.Шымкент, Казахстан

 

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ОФЛЮСОВАННОГО АГЛОМЕРАТА С УЛУЧШЕННЫМИ ПРОЧНОСТНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

Исследования по получению офлюсованного агломерата с улучшенными прочностными показателями                                        

                                                                                 

       Процесс получения элементарного желтого фосфора, являющегося основным сырьем для производства многих минеральных кислот, кормовых фосфатов и химических продуктов, связан с восстановлением природных фофатов в руднотермических печах.

В процессе добычи и подготовки товарных фосфоритов на площадке рудника скапливается 45-48% рудной мелочи, при транспортировке и обжиге фосфоритов в производстве фосфора образуется дополнительное количество мелочи. Поэтому общее количество некондиционной мелочи для производства фосфора составляет 55-60% от добытой рудной массы [1,2] в зависимости от геологического строения различных участков месторождения фосфоритов, их прочностных свойств и вещественного состава.

На фосфорных предприятиях, спроектированных для переработки кусковых фосфоритов, предусмотрена утилизация лишь небольшого количества фосфоритной мелочи. При этом мелкие фракции класса 0-5 мм, образующиеся в процессе добычи фосфатного сырья из недр, транспортировке и отсеянные при подготовке кусковой руды к технологическому переделу, непригодны для получения фосфора из-за нарушения газодинамического режима работы фосфорной печи и складируются в отвалохранилищах [3,4].

Для обеспечения необходимой газопроницаемости столба шихты и снижения вероятности спекания ее в фосфорной печи они должны быть предварительно превращены в кусковой материал с размером зерен не менее 5-10 мм. Окускованный продукт должен иметь достаточную механическую прочность, не образовывать мелочи при транспортировке к фосфорным цехам, при загрузке в печи, в ходе самой плавки, а также обладать хорошей степенью восстановимости. В нем не должно содержаться вредных примесей: влаги, карбонатов, смолистых веществ и др.

В связи с этим вовлечение в электротермию фосфора мелких фракций фосфатного сырья, добываемого на рудниках Каратау с целью более полного и рационального их использования, представляет важную экономическую и экологическую задачу.

Исходя из вышеприведенного, целью исследований в процессе агломерации было снижение топливно-энергетических затрат, исключение применения кварцитовой руды и одновременное получение офлюсованного агломерата, имеющего более улучшенные прочностные показатели и технологические свойства.

При этом в  процессе агломерации в качестве флюсующей добавки используется никель-кобальт содержащая руда и внутренние  вскрышные породы, образующиеся при добыче бурых углей.

   Для реализации предложенного способа шихтовую смесь, содержащую в мас.%:

фосфатное сырье                               55,0-67,0

возврат агломерата                                 14-16

никель-кобальтсодержащая руда              3-17

внутренние вскрышные породы                3-17

твердое топливо (коксовая мелочь)            3-5.

 смешивают, увлажняют производственной водой

или 30 %-ной суспензией коттрельного молока или сульфид-спиртовой бардой, являющейся отходом целлюлозно-бумажного производства, до влажности 6-8 %, окомковывают и загружают на паллеты агло­мерационной машины поверх 20 мм слоя «постели» из агломерата фракций 8-16 мм, высотой 200-220 мм, зажигают твёрдое топливо аглошихты газом теплоносителем, имеющим температуру 1250-1300 °С в течение 2 минут при разряжении под ко­лосниковой решёткой около 800 мм вод.столба. Химический состав никель-кобальтсодержащей руды приведен в таблице 1.

 

     Таблица 1

Месторождение

Содержание, в %

Ni0

СоО

Сг2О3

Fe203

А1203

Si02

СаО

MgO

Сcв

Кемпирсай

1,4

0,076

1,3

21,4

8,3

45,3

1,1

9,6

1,4

Экибастуз-Шидертинское

0,88

0,05

1,4

20,4

6,4

31,6

0,6

6

1,1

 

Химический состав отходов угледобычи (ВВП) (в %): Сг2О3 - до 0,1; Fe203- 2,6-11,9; A1203 - 6,5-9,5; Si02- 48-52; СаО - 0,5-2,5; MgO- 0,9-2,9; Ссв-25-35; К20- 0,4-0,7; Na20- 0,3-0,5; прочее до 100.

Спекание шихты после зажигания проводят при разряжении под колосниковой решёткой 800-1000 мм вод.столба в течение 35-45 минут. Полу­ченный спёк дробят до крупности менее 200 мм и охлаждают атмосферным воздухом. Охлаждённый спёк дробят вторично и выделяют годный агломерат класса 8-70 мм.

Механическую прочность годного агломерата определяют путём испытания его в стандартном ба­рабане по ГОСТ. Выход мелочи агломерата, опреде­ляемый по образованию класса материала менее 5 мм после испытания в стандартном барабане, составляет 24 %,.а удельная производительность по годному агломерату - 0,765 т/м2час.

Повышение прочности в процессе высокотемператтурного обжига происходит за счёт образования в системе «жидкое - твёрдое» алюмосиликатных и фос­форит-никель-кобальт-кальциевых соединений, кото­рые при охлаждении затвердевают, создавая трудно-разрушаемые связки между более крупными оплав­ленными частицами фосфатно-кремнистой мелочи.

К преимуществам предлагаемого способа можно отнести снижение температуры плавления на 100° С вследствие присутствия легкоплавких соединений, что приводит к снижению топливно-энергетических затрат на 10 %, увеличению пористости, а также позволяет улучшить тело- и массообмен в слое аглошихты.

 

Литература:

 

1.Будаев С.С, Липев Б.И., Чигрин СВ. Разработка техники и технологии брикетирования Канск-Ачинских бурых углей и освоения промышленного про­изводства топливных брикетов //Уголь. - 2000, № 9. - С. 64-67.

2.Пат. 2173697 Российская Федерация. Способ получения брикетов из бурых углей / Петрова Г.И., Худякова И.Г.;  опубл.20.09.2001, Бюл. № 15.-4с: ил.

3.Переработка фосфоритов Каратау./ Под. ред. М.Е.Позина, Б.А.Копылева, В.Н.Белова, В.А.Ершова. – Л.: Химия, 1975.-172 с.

4. Асипов А.А., Пауль Р.К.Кулямкин Л.Н., Сандт Ф.Ф. Химический состав товарной руды и рудной мелочи фосфоритов Каратау.// Фосфорная промышленность. – 1976, №2.