УДК 662.74

Абсеитов Е.Т.к.т.н., Қизат Рахат – магистр, ст. преподаватель

Казахский Агротехнический университет им. С. Сейфуллина г.Астана

ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДА ГРАНУЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ КЛИНКЕРА ВАЛЬЦЕВАНИЯ

В металлургии, как в черной, так и цветной, в качестве топлива и восстановителя широко используются уголь и кокс. Образующаяся при обогащении и подготовке углей к коксованию, а также в процессе их коксования мелочь накапливается в отвалах, загрязняя окружающую среду, так как современные металлургические агрегаты приспособлены к использованию, как правило, только кусковых материалов.

Чтобы вовлечь в производство угольную и коксовую мелочь, ее необходимо окусковывать. Одним из методов окускования является гранулирование - процесс получения гранул (окатышей), основанный на свойстве увлажненных тонкоизмельченных частиц образовывать комки большей или меньшей крупности, которым путем окатыванием в специальных аппаратах придается необходимый размер и форма, а последующими операциями - сушкой или обжигом повышенная прочность.

В качестве связующего при гранулировании используют материалы органического происхождения – каменноугольный и торфяной пеки,

продукты отработки сульфит-целлюлозного щелока (сульфитно-спиртовая барда – далее - ССБ), нефтяной битум, мазут, а также неорганического - жидкое стекло.

Окускованные материалы должны обладать достаточной механической прочностью, требуемой пористостью, атмосферо- и термоустойчивостью.

Образующиеся при переработке клинкера вельцевания углеродсодержащие продукты - угольный флотационный концентрат (далее-УФК) и угольный продукт отсадки (далее-УПО) содержат более 50% углерода, однако непосредственное использование их в качестве металлургического топлива и восстановителя без предварительной подготовки затруднено.

Угольный флотационный концентрат представлен фракцией 1-0 мм, в которой содержание класса < 0,1мм составляет более 70%, а угольный продукт отсадки, неоднородный по ситовому составу, содержит около 60% фракции 3-0 мм, в которой около 27% фракции 1-0 мм.

Проведены исследования по получению окускованного материала из данных углеродсодержащих продуктов методом гранулирования.

Проба угольного флотационного концентрата однородна, содержание фракции < 0,1мм достаточно для гранулирования, тогда как угольный продукт отсадки пришлось дополнительно измельчать. Данные технического анализа для УФК: W_a=1,2 %, А^d =38,2%, V^d=6,0 % и для УПО: W_a=1,5 %, А^d =40,7 %, V^d=5,4%.

Гранулирование проводили на лабораторном чашевом грануляторе, диаметр чаши 300 мм, угол наклона 45⁰, скорость вращения 45 об/мин, время гранулирования 5-6 мин. В качестве связующего использовали: сульфит-спиртовую барду (r=1,045 г/см³), жидкое стекло (r=1,05 г/см³).

Гранулы подвергались сушке на воздухе (в течение 1-х и 3-х суток) и термообработке при 105 и 220⁰С (4 часа). Для всех гранул (сырых, высушенных на воздухе, термообработанных) определяли влажность, пористость, прочность на удар и сжатие, истираемость.

Установлено, что из угольных концентратов УФК и УПО методом гранулирования с применением в качестве связующего сульфитно-спиртовой барды (ССБ) и жидкого стекла можно получить окускованный материал различного гранулометрического состава.

Для исследования были использованы гранулы диаметром 10 –12 мм. Гранулы обладали достаточной пористостью: 42,0 % и 30,0 % - сырые; 49,0 % и 32,0 % - высушенные на воздухе (связующее ССБ); 51,0 % и 30,0 % - сырые; 50,0 % и 38,0 % - высушенные на воздухе (связующее жидкое стекло) для угольных концентратов УФК и УПО соответственно. Оптимальное значение пористости получено уже после сушки гранул в течение суток.

В процессе сушки значительно повышается прочность гранул: для УФК (в среднем) с 0,95 до 17,25 кг/гранулу (связующее ССБ) и с 1,2 до 5,1 кг/гранулу (связующее жидкое стекло); для УПО - с 0,14 до 8,2 кг/гранулу (связующее ССБ) и с 1,4 до 4,4 кг/гранулу (связующее жидкое стекло).

Оптимальное значение прочности получено после сушки гранул в течение 3-х суток. Как видно из полученных данных гранулы из угольного флотационного концентрата характеризуются большими значениями пористости и прочности по сравнению с угольным концентратом отсадки.

Для гранул, высушенных на воздухе в течение 3-х суток и обладающих лучшими прочностными свойствами, определили такие параметры как истираемость, прочность на удар, водоустойчивость.

Установлено, что истираемость сухих гранул угольного флотационного концентрата и угольного продукта отсадки незначительна и составила 0,2 и 0,8% (связующее ССБ); 5,6 и 4,7% (связующее жидкое стекло) соответственно.

Прочность гранул на удар (в среднем): для сырых 2-3, для высушенных 2-4 сбрасывания с высоты 1,5 м. Гранулы водонестойкие, в воде разрушаются в течение 5-10 минут.

При термообработке сырых гранул, полученных из угольного флотационного концентрата и угольного продукта отсадки, также наблюдается повышение прочности гранул на сжатие, которое оставило 5,0 и 5,5; 3,2 и 9,2 кг/гранулу (связующее ССБ, 105 и 220⁰С); 7,6 и 4,2; и 4,0 кг/гранулу (связующее жидкое стекло, 105 и 220⁰С) соответственно. Прочность гранул на удар равна 2-3 сбрасываниям.

Термообработанные гранулы водонестойкие, в воде также разрушаются в течение 5-10 минут.

Таким образом, проведенные исследования показали принципиальную возможность получения окускованного материала из угольного флотационного концентрата и угольного продукта отсадки методом гранулирования с использованием в качестве связующего сульфитно-спиртовой барды и жидкого стекла.

Список литературы:

1. Сысков К.И., Машенков О.Н. Термоокислительное коксование углей. - М.: Металлургия, 1997.-154 с.

2. Равич Б.М. Брикетирование руд.- М.: Недра, 2007.-183 с.

3. Лурье Л.А. Ископаемые угли и технология их брикетирования. - Профиздат,1994.-172 с.