Способ окомкования железорудного материала

 

Изобретение относится к подготовке железорудных материалов к металлургическому переделу, преимущественно к производству железорудных окатышей, и может быть использовано при получении сырых железорудных окатышей с применением в качестве связующего водорастворимых полимеров на основе полиакриламида. Цель изобретения - повышение качества сырых гранул. В качестве связующего при получении сырых гранул используют водорастворимые высокомолекулярные полимеры в количестве 0,001-0,3 мас.% от железорудного материала, причем полимеры наносят на материал в виде сухого порошка или эмульсии типа вода в масле. В число полимеров входят гомополимеры, сополимеры, тройные и четвертные сополимеры. Способ предусматривает добавку к железорудному материалу неорганических солей в виде водного раствора в количестве 0,001-0,5 мас.% для экономии полимеров. В состав неорганических солей входят щелочь, карбонаты, галогениды и фосфаты щелочных металлов. Кроме того, для приготовления эмульсии используют различные нефтепродукты, минеральные масла и парафиновые углеводороды, а также поверхностно-активные вещества. 11 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) -(51)5 С 22 В 1/244

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н flATEHTV (" -" й04,Я

1 ."ЯАЯ !-

Я(4 а.мида.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4027643/23-02 (22) 21 ° 05.86 (31) 736237 (32) 21.05.85 (3a) Us (46) 23.01.90. Бюл. Ф 3 (71) Юнион Карбид Корпорейшн (US) (72) Мейер Роберт Роузен и Лоуренс

Марлин (US) (53) 669.1:622.708.36(088.8) (56) Патент США - 4452940, кл. 524/801, 1984.

Металлургическая и горнорудная промышленность. Научно-технический и производственный сборник, 1972, 9 3,, статья Юдин Н.Н. Использование поверхностно-активных веществ при окомковании железорудных концентратов. Докучаев П.Н., Витюгин В.N., с, 5-7. (54) СПОСОБ ОКОМКОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к подготовке железорудных материалов к металлургическому переделу, преимущественно к производству железорудных окатышей, и может быть испольИзобретение относится к подготовке железорудных материалов к металлургическому переделу, преимущественно к производству желеэорудных обожженных окатышей, и может быть использовано при получении сырых железорудных окатышей с применением в качестве связующего водорастворимых полимеров на основе полиакрилзовано при получении сырых железорудных окатышей с применением в качестве связующего водорастворимых полимеров на основе полиакриламида.

Цель изобретения — повышение качества сырых гранул. В качестве связующего при получении сырых гранул используют водорастворимые высокомолекулярные полимеры в количестве

0,001-0,3 мас.7 от железорудного материала, причем полимеры наносят на материал в виде сухого порошка

11 11 или эмульсии типа вода в масле

В число полимеров входят гомополимеры, сополимеры, тройные и четвертные сополимеры. Способ предусматривает добавку к железорудному материалу неорганических солей в виде водного раствора в количестве 0,0010,5 мас.7. для экономии полимеров.

В состав неорганических солей входят щелочь, карбонаты, галогениды и фосфаты щелочных металлов. Кроме того, для приготовления эмульсии используют различные нефтепродукты, минеральные масла и парафиновые углеводороды, а также поверхностноактивные вещества. 11 з.п. ф-лы.

Цель изобретения — повышение качества сырых гранул.

В качестве связующего при получении сырых гранул железорудного материала используют растворимые в воде высокомолекулярные полимеры в количестве 0,001-0,3 мас.7 от железорудного материала. Эти полимеры наносят на железорудный материал в

1538902

8 сн,-с

С=О

NHg

83 сн;с

40

-С-О-Ц б; виде сухого порошка нли в виде эмульсии типа "вода в масле".

В число полимеров входят растворимые в воде гомополимеры, сополимеры, тройные сополимеры и четверные сополимеры. В системе эмульсии типа "вода в масле" выбранный полимер получают в результате процесса полимеризации соответствующего мономера в эмульсии исходных веществ типа "вода в масле". Полимеры могут быть анионными, катионными, амфотерными или неионными, Желательным является использование полимеров с высоким молекулярным весом, которые отличаются высокой характеристической вязкостью. В число пригодных для предлагаемого изобретения полимеров входят синтетические виниловые полимеры и прочие полимеры, отличающиеся от производных природных целлюлозных продуктов, таких как карбоксиметилцеллюлоза, гидроксигде R,R „ и R — независимо друг от друга атом водорода или метильный радикал;

R+ г — ион щелочного металла, например ион калия К или нат+ рия Na

R4 — группа -OR где

R > С < алкильная группа, либо группа где В -С вЂ” алкильная группа, либо

-С-С-Я

7 где R7 - метильная или бутильная группа, фенильный радикал либо за5

20 метилцеллюлоза, а также другие про-< изводные целлюлозы.

В число растворимых в воде полимеров попадают полимеры на основе полиакриламида, а также те полимеры, которые полимеризуются при добавлении акриловых или винильных мономеров в раствор, содержащий свободные радикалы. Обычно такие полимеры содержат ионные функциональные группы, такие как карбонильная группа, сульфамидная группа или четвертичные аммониевые группы. Полимеры могут быть получены из ненасыщенных мономеров, имеющих двойные связи этиленового типа„ в число которых входят акриламид, акриловая кислота и метакриламид. Можно использовать также соли щелочных металлов или соли аммония указанных полимеров.

Полимеры имеют следующую общую формулу

I мещенный фенильный радикал, либо группа -CN, либо группа

I где а лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах 30-60%,b лежит в пределах 5-90% предпочтительно в пределах 30-60%, с лежит в пределах 20%, при том условии, что а + Ь + с = 100%, à d представляет собой целое число, лежащее в пределах

1000-500000.

В некоторых условиях алкоксильные или ацилоксигруппы в полимере могут быть частично гидролизованы в соответствующие спиртовые группы, в результате чего получают четверной со-. полимер следующей общей формулы

1538902

8 сн;с(C=0

1 жн где с лежит в пределах 0,2-20Х, а е ,лежит в пределах 0,1-20Х.

Предпочтительные сополимеры следующей общей формулы

I, где К4 — группа -ORq или группа -О-.-Я„, П

Н

ОН2-С—

1 с=О

О р .9

Й что Е + я 100%, à d представляет собой целое число в пределах 1000500000. где R+ — ион щелочного металла, а

+ + 25 например ион натрия Na или К+, à f лежит в пределах 5-90Х, предпочтительно в пределах 30 -60%, g лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах 30-60Х при том условии, Предпочтительные тройные сополимеры следующей общей формулы

Н сн,-cl

С-0

l Н2

Н ! сн -c—

С=О

1

СН2-С

) О

2 7

30-60%, h лежит в пределах 0,2-20%

40 ри том условиив что f + g + h100%. где Rz — ион натрия Na или ион ка- лия K+,К.. — метильный, этильный или бутильный радикал, а f лежит в пределах 5-90%,.предпочтительно в пре, делах 30-60% g лежит в пределах 5-90%, предпочтительно в пределах

Предпочтительные четверные сополимеры следующей формулы

45 (R(сн,-с—

С=О

f О+

R3 сн,-сОН е

Я2 сн,-с—

О

55

В число прочих растворимых в во,де полимеров входят полимеры, полученные при гомополимеризации и сополимеризации одного или большего числа из следующих растворимых в воде мономеров: акриловой и метакриловой кислоты, солей акриловой или метакриловой кислоты общей формулы

l сн -с—

С--О

NHg

Rt1 сн,-cl

С=О

Я%

I.

Н

Н-С—

C--0

w, Ц

-СН -СRq

-СН,-С

ОН

1538902 талла (например, атом калия или натрия), аммонийная группа или заме5

Яц О

1, Ъ

Bgg где R> — атом водорода или метильная группа, а R> — атом водорода, атом щелочного металла (например, натрия или калия), аммонийная группа, заме щенная аммонийная группа общей формулы К„11К„ I lR„t ИЛ", где R,R < и R<< независимо друг

1 ( от друга выбираются из ряда, состоящего из атома водорода и алкйльных групп, содержащих 1-18 атомов углерода (может оказаться .необходимьп|

1 контролировать число и длину групп с длинной алкильной цепью для того, чтобы иметь уверенность в том, что

1 мономер будет водорастворимым) .

Например алкильных групп, содержа-, ших 1-3 атома углерода, ароматических групп, например бензильной группы, или оксиалкильных групп, содержащих 1-3 атома углерода, например триэтаноламинной группы, или их смесей; акриламида и метакриламида и их производных, включая акриламидные и метакриламидные мономеры общей формулы

I где Р— атом водорода или метиль (Ъ ная группа, R — атом водорода или (4.

R метильная или этильная группа, атом водорода, метильная группа, этильная группа или группа общеи формулы -R SO Х, где R< — двухвалентная алкиленовая, фениленовая или циклоалкиленовая углеводородная группа,- содержащая 1-13 атомов углерода, и предпочтительно алкиленовая группа, содержащая 2-8 атомов углерода, циклоалкиленовая группа„ содержащая 6-8 атомов углерода, или фениленовая группа и наиболее предпочтительно группа

-с(сн ) -сн -, -сн сн -, -сн (сн ) сн - Н

/ X

СН>

Х - одновалентный катион, например атом водорода, атом щелочного ме25

5G

55 щенная BMMoHHAilBH группа общей формулы Rö l " e > <6 19 независимо друг от друга выбираются из ряда, состоящего из атома водорода, алкильной группы, содержащей

1-18 атомов углерода (может оказаться необходимым контролировать число и длину цепи групп с длинной алкильной цепью для того, чтобы иметь уверенность в том, что мономер будет водорастворимым), например алкильных групп, содержащих

1-3 атомов углерода, ароматических групп, например бензильной группы, или оксиалкильных групп, содержащих

1-3 атомов углерода, например триэтаноламиновой группы, или их смесей, а также подобных им соединений, Неорганические соли в количестве

0 001 О, 5 мас. могут быть дополнительно доба.влены к концентрату железной руды перед осуществлением обработки его в гранулировочном барабане главным образом для того, чтобы увеличить прочность на сжатие гранул в сухом состоянии. Неорганические соли можно добавлять как до, так после или в процессе добавления сухого или эмульгированного полимера. Полимеры сами по себе, в отсутствие неорганических солей, увеличивают прочность сухих гранул при испытаниях на сжатие, однако не в той же самой степени, что неорI ганические соли.

В число неорганических солей, пригодных для использования, входят следующие соли щелочных металлов: карбонаты, галогениды или фосфаты, а также щелочи. В качестве конкретных примеров неорганических солей можно принести карбонат натрия Na CO» кар" бонат кальция СаСО, метафосфат натрия (Na)„, где п имеет значение, равное 2 или более, хлористый натрий (NaC1), а также смеси указанных солей . Для улучшения прочности гранул при испытаниях на сжатие могут быть добавлены и другие — неорганические соли. Кроме того, неорганические соли могут быть добавлены в виде смесей друг с другом в форме порошков или эмульсий. По мере повышения концентрации неорганической соли в концентрате минеральной руды увеличивается и механическая прочность

1538902

55 на сжатие у образующихся при этом гранул.

Предпочтительными гидрофобными жидкостями, которые используют в указанных эмульсионных системах, являются парафиновые углеводороды изо-структуры. В качестве примера пригодных для осуществления :способа парафиновых углеводородов изо-структуры можно привести продукт, поставляемый фирмой "Эксон Корпорейшн" (торговое обозначение "Изопар" M).

В число прочих гидрофобных жидкостей, используемых в качестве внешней фазы в эмульсионных системах, входят бензол, ксилол, толуол, минеральные масла, керосины, нефть, парафиновые углеводороды, а также смеси указанных жидкостей. 20

В случае наиболее предпочтительного варианта осуществления способа, который предусматривает применение полимерной связующей системы в виде эмульсии типа "вода в масле", для 25 получения эмульсии используют два поверхностно-активных вещества. Первый поверхностно-активный агент применяют для образования эмульсионной системы типа 1вода в масле1 . После 30 образования эмульсии типа "вода в масле" добавляют второй поверхностно-активный агент. Второй поверхностно-активный агент представляет собой растворимый в воде обращающий эмульсию агент, который очевидно дает

35 возможность для обращения эмульсии

11 11 типа вода в масле в эмульсию типа

II 11 масло в воде в результате контактирования ее с природной влагой, со- 40 держащейся в концентрате железной руды, или с добавленной к указанному концентрату влагой. При образовании эмульсии типа "вода в масле полиI мер выводится из внутренней водной фазы и появляется на поверхности

45 концентрата железной руды. Подобное появление полимера на поверхности концентрата железной руды дает возможность для быстрого связывания полимера с концентратом. Можно использовать также эмульсии, которые не содержат обращающих поверхностноактивных агентов.

Поверхностно-активные агенты, пригодные для использования для получения эмульсий обычно представляют собой растворимые в масле агенты, имеющие значение гидрофильно-лиофильного баланса (ГЛБ) в пределах

1-10, а предпочтительно — в пределах

2-6. Подобные поверхностно-активные агенты обычно обозначаются как агенты типа "вода в масле". В число подходящих поверхностно-активных агентов входят сложные эфиры кислот, например сорбитанмонолаурат, сорбитанмоностеарат, сорбитанмоноолеат, сорбитантриолеат, моно- и диглицериды, например моно- и диглицериды, получаемые в результате глицеролиза пищевых жиров, полиоксиэтилированные сложные эфиры жирных кислот, например (4)-полиоксиэтилированный сорбитанионостеарат, полиоксиэтилированные линейные спирты, например

"Терпитол 15-S-3" и "Тергитол-25-L-3", поставляемые фирмой "Юнион Карбайд

Корпорейшн", сложные эфиры полиоксиэтиленсорбитола, например полиоксиэтиленсорбитоловые производные пчелиного воска, полиоксиэтилированные спирты, например (2)-полиоксиэтилированный цетиловый эфир, а также IIOдобные перечисленные вещества.

В число растворимых в воде обращающих эмульсию поверхностно-активных веществ, которые могут быть использованы, входят полиоксиэтиленалкилфенол, полиоксиэтилен (10) цетиловый эфир, полиоксиэтиленалкилароматические эфиры, производные четвертичного аммония, олеат натрия, N-цетил-N-этилморфолинэтосульфат, лаурилсульфат натрия, продукты конденсации тяжелых жирных кислот с окисью этилена, например продукты реакции олеинового спирта с 10 звеньями окиси этилена; продукты конденсации алкилфенолов и окиси этилена, например продукты реакции изооктилфенола с 12 звеньями окиси этилена; продукты конденсации аминов тяжелых жирных кислот с 5 или большим количеством звеньев окиси этилена; продукты конденсации окиси этилена с частичными сложными эфирами полигидроспиртов тяжелых жирных кислот, а также их внутренние ангидриды (маннитовый ангидрид, называемый маннитан, и сорбитовый ангидрид, называемый сорбитан) .

Предпочтительными поверхностно-актинными агентами являются этоксилированные нонилфенолы, этоксилированные фенолформальдегидные смолы, а также подобные им соединения.

1S38902

5

Преимущества использования эмуль сии типа "вода в масле" при получении гранул заключаются в том, что количество воды, добавляемой к концентрату железной руды, значительно уменьшается по сравнению с количеством, требуемым для введения полимера в виде водного раствора, что в свою очередь приводит к экономии энергии при обжиге гранул. Аналогичным образом гидро@обная жидкость или масло в обращенной эмульсии типа "вода в масле" требует некоторых затрат энергии при осуществлении операции обжига. Выгорание капель масла из внутренней части гранул увеличивает нористость гранул примерно таким же образом, каким это происходит при сгорании органического связующего или полимера во внутренней части гранул. Подобное увеличение пористости улучшает выделение водяного пара из гранул и уменьшает степень воздействия резкого повышения температуры в процессе обжига гранул.

Ф

Дополнительные преимущества, которые достигаются при использовании для введения полимерного связующего в концентрат минеральной руды при операции гранулирования эмульсионной системы типа "вода в масле", заключаются в уменьшении времени контактирования, требуемого для достаточного смешивания полимерног0 связующего с концентратом железной руды. Время контактированкя полимера после того, как эмул -сия распылена на концентрате железнсй руды, долно быть лишь достаточным для активирования полимера на поверхности концентрата железной руды. Бремя контактирования может меняться в зависимости от используемой эмульсионной системы и от концентрации полимерного связующего в эмуг:;ьсионной системе, а также от общего количества полимерного связующего, распыляемого на концентрат. В предпочтительном варианте осуществления способа, согласно настоящему изобретению, достаточное время, необходимое для смешивания системы полимерного связующего с концентратом железной руды, достигается при распылении эмульсии типа "вода в масле" на концентрат железной руды непосредственно перед тем местом, в котором концентрат попадает в гранулировочный барабан.

Нанесение эмульсии типа "вода в масле" на концентрат минеральной руды в месте его обработки осуществляется в результате распыления эмульсии на концентрат руды посредством любой аппаратуры для распыления обычного типа. Неорганические соли разбрызгивают через вибробункер или посредством других средств диспергирования на поверхность концентрата железной руды и полученную композицию транспортируют по конвейеру в нанравленин гранулировочного барабана. В альтернативном варианте соль можно подавать в виде водных растворов, содержащих 5-40% твердого продукта в зависимости от растворимости неорганической соли. Активация полимера на поверхности концентрата железной руды осуществляется быстро и, поскольку полимеры равномерно распылены или смешаны с концентратом железной руды, время„ необходимое для достижения достаточной для начала образования гранул степени смешения, равно примерно одной минуте или менее.

Предлагаемое изобретение включает также применение для обработки концентрата минеральной руды связующих полимерных систем в форме сухих порошков. В этом варианте осуществления способа, сухие порошкообразные полимеры смешивают вместе и допол" нительно с сухой неорганической солью. Образующуюся при этом порошкообразную композицию распыляют на поверхность концентрата железной руды в процессе поступления концентрата по конвейеру, в гранулировочном барабане смешивают порошок с концентратом железной руды. По истечении достаточного времени контактирования с влагой, содержащейся в концентрате железной руды, полимеры адсорбируются на поверхности концентрата. Соответствующее время контактирования может быть совсем непродолжительным, но часто оно лежит в пределах от 1 мин до 3 ч или б олее,,того. Дальнейшее. смешивание происходит в пределах гранулировочного барабана ° Использование пред-. лагаемого способа с применением сухого порошка полимера устраняет не обходимость в оборудовании для рас1538902

14

Ri сн,-с -о

Ц,йЗ

Сн,-с

R сн,-с

C-0 н2 сн;сR

-сн,-с

RI1

СН -С—

C=0

1 .0

Я с-е пыпения эмульсии. В предлагаемое изобретение включается также нанесение порошкообразных связующих на ,концентрат железной руды совместно с нанесением неорганической соли в виде водного раствора.

Формула изобретения

1.. Способ окомкования железорудного материала, включающий смешивание указанного материала с водорастворимыми полимерами на основе полигде R R и R3 — независимо друг от друга атом водорода или метильный радикал;

R — ион щелочного метал2. ла, например, ион натрия Na или ка+ лия К

Ry — группа -OR, где R -С - алкильная группа, либо группа общей формулы

-С-Q-Й6. где R -С вЂ” алкильная группа, либо груп6 . В па общей формулы -О-С-R, где R — метильная либо бутильная группа, . фенильный радикал, либо замещенный где Rg — группа -ORq или группа

-С-C-К

7 где с лежит в пределах 0,2-20Х, а е лежит в пределах 0,1-20%. акриламида, окомкование смеси с получением сырых гранул и их упрочняющий обжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сырых гранул, указанные полимеры в количестве 0,001-0,3 мас.Х от железорудного материала наносят на материал в виде сухого порошка или в виде эмульсии типа "вода в масле". !

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что полимеры имеют следующую общую формулу фенильный радикал, либо группа CN, 25 .либо группа

ЭО где а лежит в пределах 5-90Х предпочтительно в пределах 30-60Х, Ь лежит в пределах 5-90%, предпочтитель- . но в пределах 30-60Х, с лежит в пределах до 20Х при том условии, что сумма а + Ъ + с 100Х, à 1 представляет собой целое число, лежащее в пределах 1000-500000.

3. Способ по п. 2, .о т л и ч аю шийся тем, что полимеры пред40 ставляют собой четверные сополимеры следующей общей формулы

4. Способ по п. 3, о т л и ч аю шийся тем, что полимеры состоят из мономерных звеньев акриламида, акрилата натрия, винилаце;тата и смесей указанных мономеров.

15

1538902

Составитель Г.Шепелев

Редактор С. Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 176 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

5. Способ по п. 1, о т л и ч а ю« шийся тем, что полимер состоит из мономерных звеньев акриламида и метакриламида и их .производных общей формулы где R, — атом водорода или метильная группа;

R + - атом водорода, метильная группа или этильная группа;

R < — ат ом водорода, метильная

Ю группа, этильная группа, или группа -R -80 Я, где R - двухвалентная углеводородная группа с С1 С13

Х вЂ” одновалентный катион.

6. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью эконо мии полимеров, к железнорудному ма, териалу .добавляют неорганическую, соль..

7 ° Способ по п. 6, о т л и ч аю шийся тем, что неорганическую соль добавляют в количестве 0Ä001-, 0,5 мас. .

8. Способ по пп. 6 и 7, о т л ич а ю шийся тем, что неорганическую соль добавляют в виде водного раствора.

9. Способ по п. 8, о т л и ч а юшийся тем, что неорганическая соль представляет собой щелочь или карбонаты, галогениды и фосфаты ще10 лочных металлов. !

10. Способпоп. 9, отличаю шийся тем, что неорганическая соль представляет собой карбонат натрия, карбонат кальция, хлористый натрий, метафосфат натрия и смеси этих солей.

i1. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что эмульсия типа

>0 "вода в масле" содержит в виде масляной фазы бензол, ксилол, толуол, минеральные масла, керосины, парафиновые углеводороды, нефтепродукты, изопар N." или смеси указанных про25 дуктов.

12. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что эмульсия содержит обращающий ее поверхностноактивный агент.