Брикетирование в цветной и черной металлургии

Равич Б.М.

Металлургия, 1975 г.

Связующие вещества

В настоящее время процессы брикетирования концентратов железных руд, некоторых руд (концентратов) цветных металлов и рудно-топливных шихт осуществляют с введением и без введения связующих веществ.

Без введения связующих брикетируют руды и отходы промышленности, в состав которых входят компоненты, обладающие связующей способностью, или руды, подвергаемые очень тонкому измельчению с последующим прессованием при высоких давлениях. В практике брикетирования руд и рудно-топливных шихт наибольшее применение находят неорганические (минеральные) связующие вещества.

Только в последние годы разработаны и испытаны новые способы брикетирования руд с введением связующих веществ органического происхождения, а также методы брикетирования при сравнительно низких давлениях, без введения в шихту связующих веществ.

Получено и опробовано в промышленных условиях несколько новых комбинированных связующих веществ (сульфит-целлюлозные щелока и глина, аминопек и др.), при использовании которых экономится дефицитная часть основного связующего и повышается качество полученных брикетов.

При использовании некоторых видов связующих веществ для рудно-топлйвного и рудного брикетирования применение различных наполнителей, пластификаторов, поверхностноективных веществ и т. д. может заметно ускорить ход процесса цементации и улучшить качество полученных брикетов.

Связующие вещества для брикетирования руд (концентратов) черных и цветных металлов должны удовлетворять следующим основным требованиям;

1) обладать высокой цементирующей способностью с быстрым схватыванием;

2) не являться балластом в брикетах;

3) быть, по возможности, дешевыми и недефицитными;

4) не быть сложными в применении;

5) обеспечивать достаточную механическую  прочность, водоустойчивость и термоустойчивость брикетов;

6) не создавать вредных условий труда для обслуживающего персонала, т. е. отвечать санитарно-гигиеническим требованиям;

7) не вносить вредных примесей (золы, серы, фосфора и т. д.) в таких количествах, которые отразятся на качестве выплавляемого металла;

8) не снижать значительно содержание металла  в  брикетах;

9) не ухудшать .качества брикетов под воздействием высоких температур (до 1600°С) как в восстановительной, так и в окислительной средах;

10) не снижать восстановимости руды   в брикетах;

11) не ухудшать условий плавки брикетов, в частности, не увеличивать, расход флюсов.

Ниже описываются свойств  наиболее распространенных связующих веществ, условия их приготовления и особенности технологического использования для окускования руд (концентратов) в цветной и черной металлургии.

Чугунная стружка

Стружка и руда с участием электролита (соли и влаги) образуют гальванопары, в результате действия которых железо растворяется (разрушается) с образованием продуктов .коррозии. Скорость коррозии зависит от ряда следующих факторов—потенциала и электропроводности руды, перенапряжения водорода на катодных  участках, температуры, величины зерен руды и количества кислорода в воздухе, количества и концентрации электролитов, состава стружки и др. При образовании гальванопар стружка выполняет роль анода, а руда—кафда. Благодаря хорошей электропроводности руды при образовании гальванопар стружка-руда образуется большая катодная поверхность, что способствует растворению стружки. Наибольшей электропроводностью обладают магнитные железняки, поэтому при их брикетировании про-

Дукты коррозии хорошо цементируют руду и получаются прочные брикеты. При брикетировании «электропроводных гидратных руд коррозионные процессы протекают менее интенсивно вследствие наличия в самой стружке примесей (продукты коррозии, локализуясь около стружки, не пронизывают всей руды и почти не цементируют ее).

При одинаковом содержании стружки в шихте прочность брикетов тем больше чем мельче стружка, так как в этом случае образуется большее число коррозионных центров, а следовательно, руда лучше пронизывается продуктами коррозии.

Большое влияние на коррозионные процессы оказывает кислород воздуха, роль которого в процессах коррозии двоякая. С одной стороны, он, соединяясь с водородом, выделяющимся на катодных участках, деполяризует их, уменьшает перенапряжение и тем самым ускоряет процесс, другой — кислород, по мере перехода железа в раствор закисного железа, тормозит дальнейший его переход в ионную форму. Однако окисляя двухвалентное железо в трехвалентное, кислород способствует дальнейшему растворению железа. Необходимо отметить, что большое влияние на скорость коррозии и цементацию брикетов оказывают влажность и состав шихты, длительность приложения давления,   условия хранения и т.д.

При упрочнении брикетов с чугунной стружкой и электролитом на воздухе могут  происходить два вида электрохимической коррозии—атмосферная и в растворах электролитов.

Когда продукты коррозии прочно держатся на поверхности образцов, скорость коррозии может характеризоваться увеличением их массы.

При межкристаллической коррозии изменение массы невелико, а уменьшение электропроводности значительно, поэтому для характеристики скорости коррозии в этом случае можно пользоваться изменением электропроводности брикетов.

Рассмотрим основные теоретические положения атмосферной коррозии применительно к условиям цементации брикетов.

Атмосферная коррозия в значительной степени зависит от толщины и состава пленки электролита. Этот атмосферный электролит — пленка состоит из влаги, тазов и паров, поглощенных водой из окружающей атмосферы, частиц, механически загрязняющих атмосферу, и продуктов начальной коррозии. Основными примесями воздуха, ускоряющими атмосферную коррозию, являются продукты сгорания топлива, т. е. углекислота, окислы серы и мелкие частицы угля и золы.

Продукты коррозии железа (ржавчина) имеет различный химический состав и физические свойства, зависящие от состава исходных компонентов и условий, в которых протекает коррозия. Часто образуются такие соединения, как Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, Fe(OH), Fe₂0₃, Fe₃0₄*H₂0 и др.

Скорость коррозии железа не зависит от рН раствора, а только от доступа кислорода к продуктам коррозии. Если кислота является окислителем (например, HN0₃ и концентрированная H₂S0₄), то с повышением концентрации усиливаются ее пассивирующие свойства, а железо (чугунная стружка) в концентрированных окислительных кислотах устойчиво.

С повышением концентрации кислот, не обладающих окислительными свойствами (соляная, уксусная и др.), скорость коррозии возрастает, поэтому их в небольших количествах можно использовать для ускорения цементации брикетов с чугунной стружкой.

Таким образом, процесс цементации брикетов с чугунной стружкой при наличии складских помещений с необходимыми температурой и влажностью является управляемым. )

Необходимо отметить, что состав чугунной стружки непостоянен и зависит от состава чугуна, из которого она получается в виде отхода.