Способ аморфизации негашеной извести

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при известковании руд и концентратов в технологических потоках при агломерации и обжиге окатышей. Негашеную известь, содержащую частицы менее 0,5 мм, смешивают с дроблеными флюсами в течение 2,5 - 5 мин. Количество извести в смеси с флюсами устанавливают по формуле т„ 1/R-W1/3V(o-3)-1/X2 1/3UAe т„ - содержание извести в смеси,%; Р(оз) 0,25 - -0,3 (по массе) - содержание класса 0-3 мм в сырых флюсах, доли; W 1 - 5 - влажность сырых флюсов, %; R 0,02 - 0,05 - коэффициент размерности; г - интервал времени от окончания дробления сырых флюсов до начала смешивания с известью, максимум которого не должен превышать 24 - 28 ч. Приготовленная таким способом смесь является средством для профилактики руд и концентратов от смерзания и повышения их сыпучести для устойчивой работы технологических транспортных потоков. 1 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ы)з С 22 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

Ы

Д 3

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768155/02 (22) 11.12.89 (46) 07.04.92. Бюл. %13 (71) Липецкий политехнический институт (72) Г.В.Коршиков, M,А.Хайков, Н.С.Иноземцев, В.М.Долгополов, А.А.Алехин, С.А.Тиховидов, В.Е.Хребто, P.Á. Юсупов и

М.Е.Полушкин (53) 669.1:622.788.36 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1643622, кл. С 22 В 1/00, 27.11.89, (54) СПОСОБ АМОРФИЗАЦИИ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при известковании руд и концентратов в технологических потоках при агломерации и обжиге окатышей. Негашеную известь, содержащую частицы менее 0,5 мм, смеИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при иэвестковании руд и концентратов в технологических потоках при агломерации и обжиге окатышей..

Известны способы аморфизации извести путем совместного измельчения с кварцевым песком или путем введения в мельницы при измельчении извести определенного количества воды в виде смеси ее паров с воздухом, или в тонкораспыленном капельно-жидком состоянии.

Недостатки этих способов заключаются в том, что добавка кремнезема снижает металлургическую ценность извести, так как уменьшает ее флюсующую способность, а

>5lJ<, 1724708 А1 шивают с дроблеными флюсами в течение

2,5 — 5 мин. Количество извести в смеси с флюсами устанавлв>вают по формуле

mg 1Я W /3.P(03} 1/7 1/2 + " / где m содержание извести в смеси,7ь; Рр-з} « 0,25—

-0,3 (no массе) — содержание класса 0-3 мм всырыхфлюсах, доли; W-1 — 5 — влажность сырых флюсов, }ь; R = 0,02 — 0,05 — коэффициент размерности; t — - интервал времени от окончания дробления сырых флюсов до начала смешивания с известью, максимум которого не должен превышать 24 — 28 ч.

Приготовленная таким способом смесь является средством для профилактики руд и концентратов от смерзания и повышения их сыпучести для устойчивой работы технологических транспортных потоков. 1 табл. гашение водой снижает ее способность к профилактике руды и концентрата от смерзания.

Наиболее близким по технической сущности является способ, заключающийся в том, что известь измельчают в дробильном устройстве ударного действия вместе с окисленной железной рудой сырыми флюсами (известняком и доломитом при любом соотношении). Массовое соотношение материалов в смеси составляет 1:(3 — 5):(10—

5) соответственно: известь, руда и флюсы, Численные значения расходных коэффициентов устанавливают исходя из условий, чтобы количество свободной гигроскопической воды в смеси в 2,0 — 3 5 раза превышало теоретически необходимое для гашения

1724708

10

55 извести, а количество рудных частиц класса

0 — 0,1 мм было не менее, чем в 1 2 раза больше количества частиц извести таких же размеров. Режим измельчения задают показателем степени измельчения! - 15 — 20 и содержанием класса 0-1,0 мм в измельченной смеси 20 — 55$.

Недостатком известного способа является то, что нейтрализация активности извести происходит как за счет аморфизации поверхности частиц извести, так и за счет химической реакции гашения CaO+ Н20= Са(ОН)2. Более того, в способе явление аморфизации имеет месю в начальной стадии совместного измельчения за счет взаимодействия частиц окисленной железной руды (крупностью меньше 100 мкм) и извести. Окончательная же нейтрализация происходит путем гашения за счет свободной гигроскопической воды, которую вносят руды и флюсы. Приготовленная таким способом смесь не пригодна в качестве средства для профилактики руд и концентратов от смерзания и повышения их сыпучести для устойчивой работы технологических транспортных потоков на фабриках по производству агломерата и окатышей.

Целью изобретения является улучшение санитарно-гигиенических условий при использовании извести в технологических процессах окомкования железных руд и концентратов, а также в целях профилактики от смерзания.

Способ осуществляется следующим образом.

Негашеную известь, содержащую мелкие частицы, способные к витанию при перегрузках (-0,5 мм), вводят в поток флюсов.

B качестве флюсов используют известняк, доломит или их смесь в любом соотношении по массе. Крупность флюсов регламентируют содержанием класса 0 — 3 мм. При отсутствии частиц этих размеров аморфизации извести не происходит.

После ввода извести материалы смешивают в смесителях, обеспечивающих не менее, чем 2,5 — 5,0-минутное непрерывное перемешивание негашеной: извести и флюсов. Смешанные известь и флюсы используют по назначению в тех же целях, для которых предназначается известь: профилактика железной руды и концентратов против смерзания, интенсификация процесса спекания агломерационной шихты, в качестве связующего материала при окомковании на фабриках по производству окатышей.

Соотношение между известью и флюсами устанавливают путем расчета по формуле

1 1 1 ви- — „Р(о-з> W a ° (1 . 1) где ви — содержание извести в смеси, В

Р(о — a> — содержание класса 0 — 3 мм в флюсах, доли (по массе);

W — влажность флюсов, ; — интервал по времени от окончания дробления флюсов до начала смешивания их с известью, ч;.

К вЂ” коэффициент размерности, равный

0,020 — 0,050.

Указанная формула выведена на основании экспериментальных исследований по изучению поверхностных свойств горных пород с целью прогнозирования и управления явлением аутогезии. Применительно к извести аутогезия обусловливается свойствами минералов кальцита (СаСОз) и доломита (Са.МЯ(СОз)2) сохранять на поверхности частиц электрическое поле. Электрические заряды на поверхности частиц возникают при дроблении. Напряженность электрического поля на поверхности частиц зависит от физических свойств горных пород и способа дробления. Это явление учитывается коэффициентом К. Для известняков и доломитов (горные породы с коэффициентом твердости по Протодьяконову 6 — 12) при дроблении в агрегатах ударного действия (короткоконусные и молотковые дробилки)

К = 0,020 — 0,050.

На соотношение между известью и флюсами оказывает влияние влажность флюсов, время после дробления и содержание класса 0 — 3 мм. Увлажнение снижает аморфизирующую способность флюсов, Кроме того, вода сама является активным аморфизатором извести за счет химической реакции гашения. Это сложное влияние воды нашло отражение в виде степенной зависимости m = f<(W ") счетко выраженными граничными значениями, равными 1,0 и 50, Нижний предел по влажности (W = 1,0%) обусловлен резким изменением реологических свойств флюсов, при W< 1,0 силы внутреннего трения превышают сжимающие усилия, возникающие при механическом перемешивании. В результате этого контактирование частиц извести с частицами флюсов ослабляется, а эффективность аморфизации извести снижается.

Верхний граничный предел по влажности (W = 5,0 ) продиктован усилением развития химической реакции гашения извести за счет свободной гигроскопической воды.

В этом случае известь теряет способность к обезвоживанию руды и концентрата и ста1724708 новится малоэффективным средством для профилактики от смерзания.

Электическая напряженность поверхности частиц известняка и доломита снижается по мере того, как отодвигается время смешивания после окончания дробления.

Максимальная напряженность свойственна только что обновившимся поверхностям частиц, на которых скапливается большое количество электрических зарядов. С временем эти заряды исчезают и частицы изве; стняка и доломита теряют способность притягивать частицы извести, Влияние временного фактора т выражено в виде зависимости ви- f2(P), где и = — — —.

1 1

2 3

Интервал показателя степени и отражает колеблемость физических свойств флюсов, например их структурные и текстурные характеристики, и способ дробления. Зна1 1 чения и, равные — — — применимы для

2 3 большинства месторождений известняков и доломитов, используемых в черной металлургии при дроблении в агрегатах ударного действия, например короткоконусных и молотковых дробилках.

Для параметра т имеется верхнее граничное значение, равное 24 — 28 ч. За пределами этого временного интервала электрическая напряженность на поверхности частиц известняка и доломита резко ослабевает и аморфизация извести за счет электрических сил притяжения практически прекращается.

Требования по крупности к флюсам регламентируют содержание класса 0 — 3 мм, выражаемое в виде сомножителя P(o — 3).

Эффективность аморфизации прямо пропорциональна количеству частиц класса

0 — 3 мм в флюсах. Аморфизации не происходит, если в флюсах отсутствуют частицы меньше 3 мм. Минимальный предел по количеству этого класса равен 25—

30 (P(o-з) = 0,25 — 0,30). Эффективность аморфизации возрастает по мере увеличения содержания в флюсах класса 0 — 3 мм и достигает максимума при P(o — з) = 1,0.

Требования к извести регламентируют два параметра: вид извести — негашеная и крупность — обязательное наличие частиц меньше 0,5 мм . Указанные параметры являются обязательным условием аморфизации извести: явление аморфизации развивается на поверхности частиц извести и обусловливается поверхностными свойствами частиц извести и флюсов. Крупная комовая известь аморфизации не подзергается.

Другим условием, обеспечивающим реализацию способа аморфизации извести, 5

20

50

40 является продолжительность непрерывного смешивания извести и дробленых флюсов.

Регламентируемое способом время смешивания, равное 2,5 — 5,0 мин, установлено опытным путем. Это минимально необходимое время. Эффективность а мо рти з à ции извести резко снижается, если продолжительность смешивания меньше указанных величин, Увеличение продолжительности непрерывного смешивания свыше 5 мин положительного эффекта не оказывает.

Таким образом, признаками способа аморфизации извести являются следующие параметры: качество извести: негашеная, содержащая частицы меньше 0;5 мм; качество флюсов:

Р(о — 3) М,25 — 0,30 (по массе);

5,0 WÛ,О ; т< 24 — 28 ч; режим смешивания: непрерывное механическое перемешивание в течение 2,5—

5,0 мин.

Указанные параметры составляют технологию предлагаемого способа. B отличие от известного по предлагаемому способу аморфизацию негашеной извести осуществляют путем смешивания с химически нейтральными основными горными породами— известняком и/или доломитом. Количественное соотношение между известью и флюсами устанавливают по формуле, учитывающей структуру и текстуру известняка и/или доломита, их гранулометрический состав, влажность и время после окончания дробления. Режим смешивания задают как непрерывное механическое перемешивание в течение 2 5 — 5 0 мин.

Исходные материалы. -Негашеная известь, полученная путем обжига в шахтных печах, печах кипящего слоя и во вращающихся печах известняков Студеновского и

Агаповского месторождений; степень декарбонизации — 0,90 — 0,92; C30ca = 80,5—

82,5 . Известняки и доломиты Агаповского, Студеновского и Данковского месторождений. Окисленная железная руда Стойленского месторождения (Feog = 54,6 ;

А120з = 1,5 ).

Аморфизация по известному способу, Аморфизацию негашеной извести осуществляют путем совместного измельчения в молотковой дробилке смеси состава, :

Известь 10,0

Окисленная железная руда

Известняк

1724708

10

В относительных единицах соотношение компонентов составляет 1:3 .6. Количество рудных частиц меньше 0,1 мм, в 2,0 раза превышает количество частиц извести таких же размеров, а количество свободной гигроскопической воды в 2,4 раза больше, чем это необходимо для полного гашения по реакции СаО+ HzO = Са(ОН)2.

Аморфизация по предлагаемому способу. Негашеную известь крупностью от 0- 10 до 0 — 40 мм добавляют к флюсам и смешивают в лабораторном классификаторе шнекового типа (диаметр спирали 400 мм, длина 2,5 м). Содержание класса 0- 0,5 мм в извести колеблется в пределах 22 — 58 (минимум приходился на известь с печей кипящего слоя, максимум — на известь с в ра ща ющихся печей). В качестве фл юсов используют известняк, доломит и смеси известняка с доломитом в соотношении соответственно (по массе): 1:3; 1:1; 3:1.

Крупность флюсов изменяют путем варьирования соотношения (по массе) классов 03 и 3 — 25 MM.

Показатель эффективности аморфизации извести.

Эффективность аморфизации извести оценивалась двумя величинами: критической скоростью воздушной струи (акр), под действием которой начинается интенсивный унос частиц испытуемой смеси с поверхности; содержанием извести в пыли, выносимой воздушной струей с поверхности испытуемой смеси.

Воздушная струя подводится к поверхности смеси через трубку с соплом d = 3 мм (в месте истечения струи), под углом 90 .

Расстояние между соплом и поверхностью смеси 100 мм.

Содержание извести в выносимой пыли выражают в виде отношения (CaO)"св/(CaO)"се, где (СаО)"св — содержание

CaOcs в извести, ; (СаО)"ce — содержание

C30cg в пыли, Чем выше это отношение и меньше в р, тем ниже степень аморфизации извести.

В результате исследования установлено, что обе измеряемые величины взаимосвязаны: при ар 1,3 — 1,5 м/с в выносимой пыли содержится более половины извести; при вк 1,5 м/с содержание извести в выносимой пыли составляет 10—

15, Это служит основанием считать, что при Wp 1,5 м/с реализуемые параметры опыта отвечают условию аморфизации извести.

Результаты исследований по апробированию предлагаемых параметров способа аморфизации извести представлены в таблице.

Опыт 1 — базовый, все остальные опыты показывают влияние регламентируемых параметров на эффективность аморфизации извести.

Не удовлетворяют условию аморфизации извести опыты 5 — 7, 12, 13, 15 и 25. В опытах 5 и 6 низкая эффективность аморфизации извести обусловлена тем, что содержание извести в смеси с флюсами не соответствует расчетным значениям: в опыте 5- меньше минимально допустимого предела, а в опыте 6 — больше. В результате величина критической скорости акр-1,3 м/с, а в выносимой пыли содержится до 80 извести.

Опыт 7 не удовлетворяет требованию аморфизации извести по причине того, что продолжительность смешивания меньше регламентируемой величины: 2 мин вместо

2,5 мин по предлагаемому способу.

В опытах 12 и 13 низкая эффективность аморфизации обусловливается недостаточным количеством мелких частиц (0-.3 мм) в флюсах; P(o-з) равно 0,20 и 0,25, что меньше, чем требуется по условиям предлагаемого способа.

Опыт 15 не удовлетворяет условию по причине низкой влажности флюсов: W = 0,9 (минимальный уровень 1,0 ).

Низкая эффективность аморфизации извести в опыте 25 вызвана превышением времени выдержки дробленых флюсов: по условиям предлагаемого способа это время не должно быть больше 24 — 28 ч.

Наибольшая эффективность аморфизации извести достигнута в опытах 18 и 19. B этих опытах влажность флюсов составляет

5,0 и 5,5 Повышение влажности флюсов способствует усилению аморфизации извести, но при этом происходит ее гашение и вследствие этого снижается ее эффективность как средства против смерзания руд и концентратов. В базовом опыте также достигнута высокая степень аморфизации извести, но зто в результате влаги флюсов и железной руды.

В опытах 26 и 27 показана эффективность предлагаемого способа при использовании в качестве флюсов известняка (опыт

26) и доломита (опыт 27). Параметры этих опытов аналогичны опыту 3, где используется смесь известняка и доломита в соотношении 1:1. Результаты исследований показали полную идентичность этих материалов по отношению аморфизации извести.

Таким образом, лабораторные исследования подтвердили эффективность предла1724708

10 гаемых параметров способа аморфизации извести.

Формула изобретения

Способ аморфизации негашеной извести, включащий механическое смешивание ее с дроблеными сырыми флюсами, а именно с известняком и/или доломитом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения санитарно-гигиенических условий при использовании извести в технологических процессах окомкования железных руд и концентратов, известь, содержащую частицы меньше 0,5 мм, смешивают с флюсами в течение 2,5 — 5,0 мин, причем количество извести в смеси поддерживают в соотношении, устанавливаемом по формуле п1и- R W Р(оз)

1/3, 1 (1 1) I

Т 2 3

5 где m> — содержание извести в смеси, ;

Р(о — 3>М,25 — 0,3 (по массе) — содержание класса 0 — 3 мм в сырых флюсах, доли;

W - 1,0 — 5,0 — влажность сырых флюсов, ф;

10 R - 0,02 — 0,05 — коэффициент размерности; — интервал времени от окончания дробления сырых флюсов.до начала смешивания с известью, максимум которого не

15. должен превышать 24 — 28 ч.

Критерии эФФективности регламентируемые параметры

Опыт

Продолжи" тельность смешивания мин ч > кр > и/с

Содержание извести в пыли, доли

Фактическое расчетное

6,0

0,5 3,0

0>5 3 0

0,5 30

0,5 3,0

0,5 3,0

0,5 3,0

0>5 3>0

0,5 3.0

0,5 3,0

О 3 3.0

0,25 3,0

0,20 3,0

1,0 3,0

0>5 0 9

0,5 1,0

0,5 1,5

0>5 5,0

0,5 5,5

0 5 3,0

0,5 3,0

05 30

05 30

0,5 3,0

0,5 3,0

0>5 3,0

0,5 3,0

Составитель Л. Шашенков

Техред M.Mîðãeíòàë . Корректор Н. Ревская

Редактор Л. Гратилло

Заказ 1151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 г 14,4-36,о

14,4-36,0

4 14,4"36 О

14,4-36,0

6 14,4-36,0

7 14,4-36,о

8 14,4-36,о

14,4-36,о

10 14,4-36,0

11 8,64-21,60

12 7,20- 18,0

13 5,76-14,4

14 28,8-72,0

15 9,65-24,12

1.6 10,0-25>0

17 11,5-28,75

18 17, 1-42, 75

19 17,7-44,25

20 6,45-21,0

21 4, 5-16, 7

22 3,2-13,2

23 . 2>9"12,5

24 2,7-11,9

25 2,6-11,5

26 14, -36,0

27 14,4-36,0

14,4

25,2

36,0

13,4

37,0

25,2

25,2

25,2

25,2

15,12

12>60 l0,08

7г,o

16 9

17,5

20, 12

29,9

30,97

13,7

10>5

8,2

7,7

7,3

7,05

25,2

25,2

3,0

3,0

3,0

3>0

3,0

2,0

2,5

5,0

6,0 3,0

3,0

3,0

3>0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

20 г4

28

3,5 . 1,0

1,8 0,6

1,8 0,2

1,8 0,2

0.8

1,3 о,8

1,3 о,8

1,6 0,2

1,8 0,1

1,8 0,1

1,5 0,5

1,3 о,8

0,9

1,8 0,2

0,9 0,8

0,4

1,6 0,3 г,г 0,1

2,5 0,2

1,6 0,3

1,6 0,3

1,6 0>3

1,6 О 3

1>5 0,4

0,8 0 9

1,8 0,2

1,8 0,2