Композиция связующего для агломерации мелкодисперсных минералов и способ окатывания с её использованием

Настоящее изобретение относится к связующему для окатывания мелких минеральных частиц, содержащему а) по меньшей мере, одно коллоидное вещество, которое создает силы когезии на минеральных частицах, образующих окатыши, и b) по меньшей мере, один синтетический полимер, который равномерно диспергирует минеральные частицы в окатышах. А также изобретение относится к минеральной композиции, предназначенной для подачи в доменную печь, содержащей упомянутое связующее, способу окатывания мелкой минеральной руды с использованием упомянутого связующего и применению упомянутого связующего в качестве добавки при окатывании минеральных руд. Изобретение направлено на снижение необходимого количества диоксида кремния и гашеной извести при спекании тонкоизмельченной железной руды. 12 н. и 35 з.п. ф-лы, 7 табл., 7 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Окатывание является стандартным методом агломерации, используемым для переработки мелких фракций минералов, главным образом железной руды, в соответствующий продукт (окатыши), подаваемый в доменную печь и в реактор прямого восстановления. Настоящее изобретение описывает использование композиции связующего, содержащей коллоидное вещество и синтетический полимер. Определяют прочность на сжатие сырых, высушенных и обожженных окатышей и результат дает характеристики лучше, чем при использовании соединений по отдельности. Изобретение также относится к способу окатывания с использованием указанной композиции связующего.

Уровень техники

Чтобы сделать экономически пригодными низкосортные руды, как правило, концентрируют и окатывают перед восстановлением в доменной печи. В горнодобывающей промышленности обычно производят рудные агломераты или окатыши тонкоразмолотой руды. Подразумевая железорудный концентрат, загрузка в доменную печь должна формировать проницаемый слой материала, который пропускает равномерно с высокой скоростью поток газа через него.

Измельченные железорудные концентраты, содержащие мелкие частицы, не подходят в качестве загрузки, поскольку мелкие частицы (т.е. мелкие частицы минерала с размером частиц 0,01-0,3 мм, например, определенным просеиванием), как правило, формируют непроницаемый слой. Кроме того, мелкие частицы, вероятно, будут уноситься в виде пыли с высокой скоростью потока газа в доменной печи и в направлении реактора восстановления. Поэтому измельченная руда должна быть агломерирована в более крупные частицы, что улучшает проницаемость загружаемого материала, увеличивает скорость восстановления и снижает количество материала, уносимого из печи в виде пыли.

Окатывание представляет собой способ агломерации, в котором из измельченной руды сначала формируют "сырые" окатыши или шарики, которые затем сушат на первой отдельной стадии и упрочняют на второй отдельной стадии, как правило, нагревом. Сырые окатыши изготавливают смешиванием влажной руды со связующим и окатыванием в шарики с использованием либо тарельчатого окомкователя или барабанного окомкователя. Окатыши затем сушат, предварительно нагревают и, наконец, обжигают при температуре более 1000°С, предпочтительно 1200-1400°С, в частности, 1350°С для их упрочнения спеканием. Эта температура ниже температуры плавления оксидов железа и окатыши упрочняются рекристаллизацией гидратированной мелкодисперсной руды. Мелкодисперсная руда диспергируется связующей системой между границами зерна частиц.

Процесс окатывания требует добавления связующего к руде для получения необходимого эффекта. Выбор соответствующего типа связующего и дозировка имеет решающее значение в производстве высококачественных окатышей. Связующее выполняет очень важные функции в окатывании железной руды.

Связующее делает влажную руду пластичной, так что будут формироваться зародыши, которые растут с контролируемой скоростью в хорошо сформированные окатыши. Во время сушки, связующее удерживает частицы в агломератах вместе, в то время как удаляется вода и продолжает связывать их вместе, пока окатыш не будет обожжен до спеченного агломерата.

Пригодность связующего определяется тем, насколько хорошо оно может выполнять эти функции и в то же время не вызывает загрязнение руды или проблем при спекании.

Прочность окатыша зависит от типа связи, создаваемой связующим. Типы связи могут быть отнесены к капиллярным силам, Ван-дер-ваальсовым связям и адгезионным и когезионным силам. Капиллярные силы являются значительными, но недостаточными для придания соответствующей прочности готовым окатышам. Ван-дер-ваальсовые связи являются очень слабыми и имеют лишь второстепенное значение для придания достаточной прочности готовым окатышам.

Поэтому необходимо использовать связующие, которые будут создавать силы адгезии или когезии для придания достаточной прочности готовым окатышам. Силы адгезии или когезии будут также упоминаться как сила когезии в данном описании. Силы адгезии и когезии возникают между твердыми частицами, когда присутствует влага (вода). Наряду с водой присутствие связующего необходимо для поддержания сил адгезии и когезии также после обжига окатышей при температуре выше 1000°С.Такими связующими являются, например, глинистые минералы и соединения кальция, которые связывают твердые частицы, обеспечивая прочность, необходимую для формирования окатышей.

Глинистые минералы являются одним из наиболее часто используемых связующих в окатывании железной руды. Основным преимуществом глинистых минералов является их хорошая смачиваемость, их большие силы адгезии и когезии, которые обеспечивают достаточную механическую стабильность готовых окатышей, а также их термическую стабильность. Основным недостатком глин и других связующих на основе силикатных минералов является то, что они повышают содержание диоксида кремния в готовых окатышах. Это вызывает продолжающуюся заинтересованность в разработке связующих, которые содержат меньше или не содержат диоксид кремния.

Соединения кальция, также как и глинистые минералы, могут быть использованы в качестве связующих в окатывании железной руды. Кальциевые связующие имеют преимущество в повышении механической прочности окатышей за счет сил когезии и дают положительный металлургической эффект. СаО (оксид кальция) реагирует с водой с получением гашеной извести по реакции, называемой гидратация.

Эта реакция является экзотермической и объем гашеной извести приблизительно в три раза выше объема СаО. Процесс гидратации должен быть завершен до смешивания с рудой. В противном случае, если оксид кальция гидратируется в ходе процесса окатывания, он будет вызывать повреждение структуры окатыша за счет увеличения объема.

Органические связующие имеют преимущество в том, что они очень эффективны, могут быть специально разработаны для связывания конкретного типа частиц, имеют высокую воспроизводимость характеристик и не увеличивают содержание диоксида кремния. Исследования показывают, что улучшение природной адгезии между частицами порошка, вызванной органическими связующими, связано с увеличением их воздействия на смачиваемость на поверхности концентратов, помимо увеличения степени дисперсности рудной мелочи. Органические связующие являются диспергирующими веществами для мелких фракций. Увеличение степени дисперсности мелких фракций, когда используются органические связующие, влечет за собой увеличение прочности окатышей, заполняя пустоты между твердыми частицами, которые образуют окатыши, с более хорошей заключительной стадией без пыли от мелких фракций на поверхности частиц и окатышей.

Органические связующие также выгорают при спекании, вызывая таким образом увеличение микро-пористости готовых окатышей.

US-4684549 описывает способ, в котором железорудные окатыши изготавливают добавлением связующего, включающего органический полимер или сополимер акрилата натрия и акриламида.

US-4728537 раскрывает органические полимерные связующие такие как катионные полимеры из хлорида диаллилдиметиламмония и кватернизованных диалкиламиноалкил(метил)акрилатов и кватернизованных диалкиламиноалкил(метил)акриламидов.

US-4767449 относится к способу агломерации, включающему двухкомпонентную систему связующего, первый компонент является полимерным связующим, а второй глиной. Полимер или сополимеры является производным из мономерных звеньев акриламида, акрилата натрия, винилацетата и поли(этиленоксида). Полимер также может быть полисахаридом, например карбоксиметилцеллюлозой, гуаровой смолой и гидроксиэтилцеллюлозой.

US-5294250 раскрывает самофлюсующуюся свободную от глины композицию связующего, включающую смесь из носителя, выбранного из группы синтетических или природных магниевых и/или кальциевых минералов (кальцит, оливин, магнезит и доломит), и одной органической добавки, состоящей из природного полисахарида с высокой вязкостью (гуаровая смола).

US-5306327 описывает связующее для окатывания сыпучих минералов. Связующее вещество включает (1) модифицированный нативный крахмал и (2) диспергируемый в воде полимер. Полимер включает лигносульфонаты, акриловые полимеры, виниловый полимер, производные целлюлозы, природные камеди, гуаровую смолу и пектин.

US-5698007 описывает способ агломерации сыпучего материала в две стадии: (1) предварительной обработки минерала связующим, источником ионов гидроксида, и (2) смешивания предварительно обработанного материала с водорастворимым полимером. Источником ионов гидроксида может быть гидроксид натрия, кальция, бария и магния. Водорастворимый полимер включает гуар, производные гуара, карбоксиметилгуар, гидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, модифицированный крахмал, производные крахмала, карбоксиметил-крахмал, предварительно желатинизированный крахмал, альгинаты, пектины, полиакриламиды и их производные, полиакрилаты и их сополимеры, полиэтиленоксиды, производные целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу, метилгидроксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилдигидроксипропилцеллюлозу, ксантановую камедь, отходы молочного производства, сопутствующие продукты деревопереработки и лигнин.

US-2002/0035188 описывает способ агломерации сыпучего материала, включающий две стадии: (А) нанесения на поверхность сыпучего материала цитрата натрия, акрилатных диспергирующих веществ, других солей моно-, поликарбоновых кислот, фосфатов, неионных водорастворимых полимеров, гуара, крахмала, неионных полиакриламидов/акрилатов, неионных целлюлоз, метил/этил целлюлозы, карбоната натрия, едкого натра, тетранатрий ЭДТА, веществ стабилизирующих сложный эфир, оксалатов или их смесей, (В) добавления к сыпучему материалу достаточного для связывания количества полимерного связующего, такого как гуар, производные гуара, карбоксиметилгуар, гидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, модифицированный крахмал, производные крахмала, карбоксиметилкрахмал, предварительно желатинизированный крахмал, альгинаты, пектины, полиакриламиды и их производные, полиакрилаты и их сополимеры, полиэтиленоксиды, производные целлюлозы и их соли, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза, метилгидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилдигидроксипропилцеллюлоза, ксантановая камедь, отходы молочного производства, сопутствующие продукты деревообработки, лигнин или их смесь.

ЕР-1367141 А1 раскрывает способ проведения обработки окатывания сырья для производства чугуна и стали с использованием полимера из группы: полиакриловая кислота, полиакриловые соли, цепь полиалкиленгликоля, продукт конденсации β-нафталинсульфоната с формалином, продукт конденсации меламинсульфоната с формалином, поли-ароматическая аминосульфоновая кислота, денатурированный сульфонат лигнина, полимер с карбоксильной группой и/или его соли.

Это изобретение направлено на снижение необходимого количества диоксида кремния для спекания тонко измельченной железной руды. Целью настоящего изобретения также является снижение необходимого количества гашеной извести при спекании тонко измельченной железной руды.

Раскрытие изобретения

В первом аспекте настоящее изобретение предлагает композицию связующего для окатывания мелких частиц минерала, содержащую

a) по меньшей мере одно коллоидное вещество, которое создает силы когезии на частицах минерала, образующих окатыши, и

b) по меньшей мере один синтетический полимер, который диспергирует частицы минерала в окатышах.

Во втором аспекте, настоящее изобретение предлагает способ окатывания мелкодисперсных минеральных руд, включающий стадии, на которых:

a) смешивают мелкодисперсную минеральную руду с композицией связующего, описанной выше, для получения сырья для окатышей,

b) формуют шарики (сырые окатыши) из сырья для окатышей,

c) сушат указанные шарики,

d) подвергают высушенные шарики предварительному нагреву при 60-105°С до постоянного веса,

е) затем нагревают предварительно нагретые шарики до температуры 1200-1400°С для получения окатышей.

В третьем аспекте настоящее изобретение предлагает минеральную композицию, содержащую композицию связующего, описанную выше, и минеральную руду, выбранную из группы, состоящей из железной руды, таконита, магнетита, гематита, лимонита, гетита, сидерита, франклинита, пирита, халькопирита, хромита, ильменита, хрома, меди, никеля, цинка, свинца, урана, бора, фосфорита, талька, доломита, известняка, сульфата калия, хлорида калия, двойного сульфата калия и магния, оксида магния, фосфата кальция, технического углерода, угля, угольной мелочи, кальцита, кварца или их любой смеси.

В четвертом аспекте настоящее изобретение предлагает применение композиции связующего, описанной выше, в качестве добавки при окатывании минеральных руд.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение описывает способ агломерации сыпучей минеральной композиции. Способ включает смешивание сыпучего минерала с двухкомпонентной системой связующего. Первый компонент системы связующего является коллоидным веществом для формирования агломератов из частиц минерала. Второй компонент системы представляет собой синтетический полимер, который является диспергирующим веществом для частиц минерала. Улучшение характеристик получают добавлением коллоидного вещества вместе с полимером, обеспечивая синергетический эффект в процессе окатывания, что дает окатыши с высокой прочностью на сжатие в сухом и сыром виде по сравнению с коллоидным веществом или полимером, используемым в отдельности.

Выражение "постоянный вес", используемое в описании для предварительного нагрева высушенных шариков, означает, что предварительный нагрев осуществляется в течение достаточного времени, так что высушенные шарики по существу достигают веса, который по существу больше не меняется во времени в условиях предварительного нагрева. Постоянный вес достигается, когда соединения, которые являются летучими, в условиях предварительного нагрева испарились из высушенных и предварительно нагретых шариков.

Сыпучий минерал, агломерируемый в соответствии с настоящим изобретением, может быть тонкоизмельченным минералом, например, в виде порошка, пыли, стружки или частиц другой формы. Металлические минералы или руды, подлежащие агломерации включают железные руды, таконит, магнетит, гематит, лимонит, гетит, сидерит, франклинит, пирит, халькопирит, хромит, ильменит, хром, медь, никель, цинк, свинец, уран, ниобий, касситерит, рутил, бор, или их смеси.

Неметаллические минералы или руды также могут быть агломерированы в соответствии с изобретением, включая фосфориты, тальк, доломит, известняк, сульфат калия, хлорид калия, двойной сульфат калия и магния, оксид магния, фосфат кальция, технический углерод, уголь, угольную мелочь, кальцит, кварц или их смеси.

Коллоидное вещество, используемое в настоящем изобретении, предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединений кальция, соединений магния и глинистых минералов. Соединение кальция или магния предпочтительно выбирают из оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция, оксида кальция и магния, гидроксида кальция и магния. Глинистый минерал предпочтительно выбирают из филлосиликатов, включая группу серпентина и каолинита, талька и пирофиллита, слюды (флогопита, мусковита и биотита), иллита (гидрослюда), вермикулита и смектитов.

Создает или нет коллоидное вещество силы когезии на частицах минерала, образующих окатыши, может быть определено измерением прочности на сжатие в соответствии с ASTM стандартным методом Е 382, "Стандартный метод испытаний для определения прочности на сжатие железорудных окатышей" (ASTM 1997). Для сырых окатышей, десять из них выбирают случайным образом с диаметром 12,5-10,0 мм. Прочность на сжатие каждого окатыша индивидуально определяют прессованием между параллельными пластинами установки UHL-KRATOS. Испытание является разрушающим и прочность на сжатие каждого окатыша измеряют и регистрируют по шкале динамометра в момент его разрушения. Результат является средним арифметическим десяти измерений и выражается в кгс/окатыш. Ту же процедуру используют для сухих окатышей. Сухие окатыши должны быть охлаждены до комнатной температуры перед началом испытания. Полагают, что коллоидное вещество создает силы когезии на частицах минерала, образующих окатыши, если прочность на сжатие, измеренная в соответствии с этим методом, увеличивается, когда коллоидное вещество присутствует, по сравнению с прочностью на сжатие, измеренной без коллоидного вещества.

Синтетический полимер представляет собой соединение, способное диспергировать частицы минерала. В частности, он диспергирует мелкие частицы руды между крупными частицами руды, которые остаются в качестве границ зерна. Выражение "диспергировать" означает, что мелкие частицы распределены более равномерно между крупными частицами, и происходит меньшее разделение мелких и крупных частиц. В предпочтительном осуществлении имеются четыре группы полимеров, которые будут выступать в этом качестве:

a) продукты конденсации по меньшей мере одного альдегида и по меньшей мере одного соединения, содержащего две или более NH₂ групп. Соединение, содержащее две или более NH₂ групп, предпочтительно может быть представлено формулой

где X означает алифатический, линейный, разветвленный или циклический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода, который также может включать атомы кислорода или азота. Примерами такого соединения, содержащего две или более NH₂ групп, является мочевина, 1,6-гександиамин, диэтилентриамин, 1,2-циклогександиамин. Альтернативно, X означает ароматический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода, который также может включать атомы кислорода или азота. X может содержать одну или более аминогрупп. Примерами такого соединения, содержащего две или более NH₂ групп, являются меламин, 1,2-диаминобензол, 1,8-диаминонафталин.

Альдегид предпочтительно представлен формулой

где R означает Н или алифатический углеводородный радикал, содержащий 1-4 атома углерода, который также может включать кислород. Примерами такого альдегида являются формальдегид, ацетальдегид, пропаналь, пивальдегид, глиоксаль.

b) сополимеры, полученные с помощью радикальной реакции ненасыщенного мономера с производным акриловой кислоты

Ненасыщенный мономер предпочтительно представлен формулой

где Y представляет водород, ОН или остаток, содержащий 1-10 атомов углерода и, по меньшей мере, один атом кислорода, один атом азота или один ароматический фрагмент. В частности, Y выбирают из остатков формулы -OR, где R означает Н, -С(=O)Н, -С(=O)СН₃, С(=O)СН₂СН₃, С(=O)СН₂СН₂СН₃, С(=O)СН(СН₃)₂, С(=O)С(СН₃)₃. Примерами таких соединений являются виниловый спирт, винилацетат и винилформиат.Альтернативно, если Y является азотсодержащим остатком, примерами таких соединений являются винилпрролидон и хлорид диметилдиаллиламмония. В случае если Y содержит ароматический фрагмент, соединение может быть стиролом. В случае Y=ОН мономерное звено предпочтительно получают омылением.

Производное акриловой кислоты предпочтительно представлено формулой

где R является Н или СН₃ и X представляет ОН, NH₂, OR′, NHR′′, NR′′′R′′′′, где R′-R′′′′ независимо друг от друга являются алифатическими углеводородными группами, содержащими 1-6 атомов углерода. Примерами таких соединений являются акриловая кислота, метакриловая кислота, акриламид, метакриламид, N,N-диметилакриламид, N,N-диметилметакриламид, акрилоилдиметилтаурат аммония.

c) сополимеры малеиновая кислота - акриловая кислота и малеиновая кислота -метакриловая кислота

d) гомополимеры полученные радикальной полимеризацией мономера ненасыщенного по типу олефина, содержащего по меньшей мере одну карбоксильную группу. Мономер предпочтительно содержит 3-10 атомов углерода.

Примерами таких соединений являются гомополимеры акриловой кислоты, метакриловой кислоты, винилацетата, винилформиат, винилпропионат, малеиновая кислота, ангидрид малеиновой кислоты, фумаровая кислота.

Синтетический полимер предпочтительно выбран из группы, состоящей из меламин-мочевино-формальдегидной смолы, мочевино-формальдегидной смолы, меламин-формальдегидной смолы, меламин-глиоксаль-формальдегидной смолы, стирол-акрилового сополимера, винил-акрилового сополимера, винилацетат-акрилового сополимера, винилацетатного полимера, поли(малеинового ангидрида), акрилового-малеинового сополимера, сополимера хлорида диаллилдиметиламмония-акриламида, поликарбоксилата, натриевой соли поли-нафталинсульфоновой кислоты, сополимера акрилоилдиметилтаурата аммония-винилпирролидона, сополимера диметиламин-эпихлоргидрин или их смесей. Синтетический полимер может быть добавлен в виде твердого продукта. Синтетический полимер также может быть добавлен в виде раствора с любым подходящим растворителем. Предпочтительным растворителем является вода.

Что касается вышеуказанных полимеров, их среднемассовая молекулярная масса предпочтительно составляет 500-500000, в частности 700-100000, в особенности 800-20000 г/моль, определенная посредством ГПХ относительно полистирола.

В одном осуществлении объектом изобретения является композиция связующего для окатывания мелких частицы минерала, содержащая

А) по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединений кальция, соединений магния и глинистых минералов, и

В) по меньшей мере один синтетический полимер, выбранный из группы, состоящей из

a) продуктов конденсации по меньшей мере одного альдегида и по меньшей мере одного соединения, содержащего две или более NH2 групп,

b) сополимеров, полученных с помощью радикальной реакции ненасыщенного мономера с производным акриловой кислоты,

c) сополимеров малеиновой кислоты-акриловой кислоты, и

d) гомополимеров, полученных с помощью радикальной реакции ненасыщенного мономера с карбоксильной группой.

Ряд коммерчески доступных синтетических полимеров, используемых в настоящем изобретении, поставляется Clariant S.A. San Paulo-Brazil, под торговой маркой Arkomon®.

Другие вещества могут быть добавлены к композиции связующего настоящего изобретения. Например, в операции окатывния железной руды небольшие количества угля и кальцита могут быть добавлены для улучшения металлургического процесса в качестве топлива и шлакообразующих компонентов при сгорании окатышей.

Эффективное количество коллоидного вещества, а также синтетического полимера, зависит от типа агломерируемого или окатываемого сыпучего материала, содержания влаги в сыпучем материале, размера частиц, используемого оборудования агломерации и искомых свойств конечного продукта, прочности на сжатие сухого и сырого продукта, числа падений, размера и гладкости окатышей.

Эффективное количество коллоидного вещества в связующем обычно составляет около 0,001-0,6% масс., в пересчете на сухую массу сыпучего материала, т.е. минеральной руды без добавок. Предпочтительно содержание коллоидного вещества составляет 0,002-0,4% масс.

Эффективное количество синтетического полимера в связующем обычно составляет около 0,001-1% масс., в пересчете на сухую массу сыпучего материала, т.е. минеральной руды без добавок. Предпочтительно содержание синтетического полимера составляет 0,004-0,15% масс.

Сыпучий материал может быть агломерирован в окатыши вращением концентрированного порошка руды в барабане или на диске со связующим и водой, с последующей сушкой, предварительным нагревом и обжигом.

Примеры

Прежде всего образец руды гомогенизируют методом удлиненной ячейки или другим более подходящим методом и отбирают образцы около 5 кг. Процесс начинают добавлением 5 кг (в пересчете на сухой вес) концентрированной железной руды в смеситель производства HOBART company, model А-120Т, вместимостью до 10 кг, и включают смеситель.

Систему связующего (коллоидная добавка и синтетический полимер) медленно добавляют на концентрат при перемешивании и смешивают в течение 10 минут. Коллоидную добавку добавляют в сухом виде и синтетический полимер добавляют в виде водного раствора. Полученную смесь сыпучего материала и системы связующего (коллоидная добавка и синтетический полимер) называют сырьем для окатышей. Количество добавленного связующего приведено в кг на тонну сухой массы мелкодисперсного минерала.

К окатыванию имеются следующие требования. Прежде всего, руда для окатывания должна иметь достаточно узкое распределение частиц по размерам, во-вторых, достаточное количество влаги, чтобы сделать руду достаточно липкой для окатывания, но не так много влаги, чтобы руда стала "илистой". Наконец, система связующего необходима для удержания зернистых частиц вместе в течение всего процесса.

Сырье для окатышей подают в тарельчатый или барабанный окомкователь производства CDC company модель РР80 диаметром 0,6 метра с вращением около 20 об/мин и наклоном 45 градусов для формирования "сырых" окатышей. Сырые окатыши готовят смешиванием влажной руды с системой связующего и окатыванием в шарики с использованием тарельчатого окомкователя. При необходимости содержание влаги можно регулировать медленным добавлением воды. Распределение по размерам сырых окатышей после испытания может составлять 8-12 мм. Окатыши удаляют из тарельчатого окомкователя, затем сушат, предварительно нагревают и, наконец, нагревают до около 1300°С для их отверждения. Для оценки окатышей определяют прочность на сжатие на универсальной испытательной машине. Окатыши нагружают давлением толкающим усилием в аксиальном направлении и предел прочности на сжатие достигается, когда окатыши разрушаются.

Степень дисперсности частиц минерала описывается в ZHOU Y., HU Y., and WANG Y., Effect of metallic ions on dispersibility of fine diaspora (Влияние ионов металлов на диспергируемость мелкодисперсного диаспора), Transactions of Nonferrous Metals Society of China, V.21, p 1166-1171, 2011, also by MARISA M. and LAURINDO S.L.F., Influence of pump aggregation state at flotation of quartz, apatite and calcite (Влияние нагнетания на агрегацию при флотации кварца, апатита и кальцита), Jornal Escola de Minas, V 56, p 55-60, 2006.

Для целей данного описания, степень дисперсности минеральных частиц определяется следующим образом. 2,5 г образца минерала помещают в пластиковый стакан, содержащий 50 мл воды, и полученную суспензию перемешивают в течение 5 минут с использованием магнитной мешалки и затем переносят в стеклянный седиментационный цилиндр. Цилиндр переворачивают 20 раз и оставляют на 7 мин. Жидкость (верхняя фракция) над осадком удаляют сифоном. Собирают осадок (m_sed) и верхние фракции (m_susp), сушат и взвешивают.Степень дисперсности (D) рассчитывается как D=m_susp/(m_susp+m_sed)×100%. Диаметр, высота и объем стеклянной седиментационной трубки составляют 4,0 см, 33 см и 250 мл соответственно. Измерение проводят при комнатной температуре.

Пример 1

Приведенный ниже пример представляет железную руду VVC, окатанную с использованием гашеной извести в качестве коллоидного вещества с добавлением и без добавления синтетического сополимера акриловая кислота-малеиновая кислота (Fongrascale НОЕ®). Таблица 1 четко показывает, что количество гидроксида кальция, необходимое для достижения той же прочности на сжатие уменьшается при добавлении синтетического полимера.

Пример 2

Приведенный ниже пример представляет железную руду VVC, окатанную с использованием гашеной извести в качестве коллоидного вещества с добавлением и без добавления синтетического меламиноформальдегидного сополимера (Dismulgan® V 3377). Таблица 2 четко показывает, что количество гидроксида кальция, необходимое для достижения той же прочности на сжатие уменьшается при добавлении синтетического полимера.

Пример 3

Приведенный ниже пример представляет железную руду VVC, окатанную с использованием смектита в качестве коллоидного вещества с добавлением и без добавления синтетического поликарбоксилата. Таблица 4 четко показывает, что количество гидроксида кальция, необходимое для достижения той же прочности на сжатие уменьшается при добавлении синтетического полимера.

Пример 4

Приведенный ниже пример представляет железную руду VSB, окатанную с использованием смектита в качестве коллоидного вещества с добавлением и без добавления синтетического акрилового-малеинового сополимера (Fongrascale НОЕ®). Таблица 4 четко показывает, что количество гидроксида кальция, необходимое для достижения той же прочности на сжатие уменьшается при добавлении синтетического полимера.

Пример 5

Приведенный ниже пример представляет железную руду VSB, окатанную с использованием смектита в качестве коллоидного вещества с добавлением и без добавления синтетического стирол-акрилового сополимера (Mowilith® 6138). Таблица 5 четко показывает, что количество гидроксида кальция, необходимое для достижения той же прочности на сжатие уменьшается при добавлении синтетического полимера.

Пример 6

Приведенный ниже пример представляет степень дисперсности минеральных частиц в присутствии и без коллоидного вещества и/или синтетического полимера. Таблица 6 показывает, что степень дисперсности железной руды в присутствии синтетического акрилового-малеинового сополимера (Fongrascale НОЕ®) возрастает, по сравнению с добавлением только гашеной извести.

Пример 7

Приведенный ниже пример представляет степень дисперсности чистых минеральных частиц и в присутствии коллоидного вещества и/или синтетического полимера. Таблица 7 показывает, что степень дисперсности железной руды в присутствии синтетического акрилового-малеинового сополимера (Fongrascale НОЕ®) возрастает, по сравнению с добавлением только смектита.

1. Связующее для окатывания мелких минеральных частиц, содержащее
a) по меньшей мере одно коллоидное вещество, которое создает силы когезии на минеральных частицах, образующих окатыши, и
b) по меньшей мере один синтетический полимер, который диспергирует минеральные частицы в окатышах,
в котором синтетический полимер представляет собой продукт конденсации по меньшей мере одного альдегида и по меньшей мере одного соединения, содержащего две или более NH₂ групп,
при этом соединение, содержащее две или более NH₂ групп, представлено формулой

где X означает алифатический, линейный, разветвленный или циклический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода, или ароматический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода, каждый из которых может включать кислород, атомы азота или одну или более дополнительных аминогрупп, и альдегид представлен формулой

где R означает Н, -СНО или алифатический гидрокарбильный радикал, содержащий 1-4 атома углерода, который может включать атомы кислорода.

2. Связующее по п. 1, в котором указанное коллоидное вещество выбрано из группы, состоящей из соединений кальция, соединений магния, глинистых минералов и их смесей.

3. Связующее по п. 2, в котором указанное соединение кальция или магния выбрано из группы, состоящей из оксида кальция, гашеной извести, карбоната кальция, оксида кальция, оксида магния, гидроксида кальция и магния или их смесей.

4. Связующее по п. 2 или 3, в котором глинистый минерал выбран из группы, состоящей из филлосиликатов, включая группу серпентина и каолинита, талька и пирофиллита, слюды, такой как флогопит, мусковит и биотит, иллита, вермикулита и смектитов или их смесей.

5. Связующее по п. 1, в котором альдегид выбран из группы, состоящей из формальдегида, ацетальдегида, пропаналя, пивальдегида и глиоксаля.

6. Связующее по п. 1, в котором соединение, содержащее две или более NH₂ групп, выбрано из группы, состоящей из мочевины, 1,6-гександиамина, диэтилентриамина, 1,2-циклогександиамина, меламина, 1,2-диаминобензола и 1,8-диаминонафталина.

7. Связующее по п. 1, в котором синтетический полимер выбран из группы, состоящей из меламин-мочевино-формальдегидной смолы, мочевино-формальдегидной смолы, меламин-формальдегидной смолы, меламин-глиоксальформальдегидной смолы и их смесей.

8. Связующее по п. 1, в котором среднемассовая молекулярная масса синтетического полимера составляет 500-500000 г/моль, определенная гель-проникающей хроматографией (ГПХ) относительно полистирола.

9. Связующее по п. 1, в котором указанное коллоидное вещество присутствует в количестве 0,001-0,6 мас.% от минеральной руды.

10. Связующее по п. 9, в котором указанный диапазон составляет 0,02-0,4 мас.%.

11. Связующее по п. 1, в котором синтетический полимер присутствует в количестве 0,01-1 мас.% от минеральной руды.

12. Связующее по п. 11, в котором указанный диапазон составляет 0,05-0,6 мас.%.

13. Минеральная композиция, предназначенная для подачи в доменную печь, содержащая связующее по любому из пп. 1-12 и минеральный материал, выбранный из группы, состоящей из железной руды, таконита, магнетита, гематита, лимонита, гетита, сидерита, франклинита, пирита, халькопирита, хромита, ильменита, хромовой руды, медной руды, никелевой руды, цинковой руды, свинцовой руды, урановой руды, бариевой руды, фосфорита, талька, доломита, известняка, сульфата калия, хлорида калия, двойного сульфата калия и магния, оксида магния, фосфата кальция, угля, угольной мелочи, кальцита, кварца, их любой смеси или их смеси с техническим углеродом.

14. Способ окатывания мелкой минеральной руды, включающий стадии, на которых:
a) смешивают мелкую минеральную руду с связующим по любому из пп. 1-12 для получения сырья для окатышей,
b) формуют из сырья для окатышей шарики, называемые сырыми окатышами,
c) сушат указанные шарики,
d) подвергают высушенные шарики предварительному нагреву при 60-105°С до постоянного веса,
e) затем нагревают предварительно нагретые шарики до температуры 1200-1400°С для получения окатышей.

15. Применение связующего по любому из пп. 1-12 в качестве добавки при окатывании минеральных руд.

16. Связующее для окатывания мелких минеральных частиц, содержащее
a) по меньшей мере одно коллоидное вещество, которое создает силы когезии на минеральных частицах, образующих окатыши, и
b) по меньшей мере один синтетический полимер, который диспергирует минеральные частицы в окатышах, причем указанный синтетический полимер является сополимером малеиновой кислоты/(мет)акриловой кислоты,
в котором синтетический полимер получен радикальной полимеризацией ненасыщенного мономера с производным акриловой кислоты, при этом ненасыщенный полимер представлен формулой

где Y является водородом, ОН или остатком, содержащим 1-10 атомов углерода и по меньшей мере один атом кислорода, один атом азота или один ароматический фрагмент, и производное акриловой кислоты представлено формулой

где R является Н или СН₃ и X представляет ОН, NH₂, OR′, NHR″, NR′″R″″, где группы R′-R″″ независимо друг от друга являются алифатическими углеводородными группами, содержащими 1-6 атомов углерода.

17. Связующее по п. 16, в котором указанное коллоидное вещество выбрано из группы, состоящей из соединений кальция, соединений магния, глинистых минералов и их смесей.

18. Связующее по п. 17, в котором указанное соединение кальция или магния выбрано из группы, состоящей из оксида кальция, гашеной извести, карбоната кальция, оксида кальция, оксида магния, гидроксида кальция и магния или их смесей.

19. Связующее по п. 17 или 18, в котором глинистый минерал выбран из группы, состоящей из филлосиликатов, включая группу серпентина и каолинита, талька и пирофиллита, слюды, такой как флогопит, мусковит и биотит, иллита, вермикулита и смектитов или их смесей.

20. Связующее по п. 16, в котором среднемассовая молекулярная масса синтетического полимера составляет 500-500000 г/моль, определенная ГПХ относительно полистирола.

21. Связующее по п. 16, в котором коллоидное вещество присутствует в количестве 0,001-0,6 мас.% от минеральной руды.

22. Связующее по п. 21, в котором указанный диапазон составляет 0,02-0,4 мас.%.

23. Связующее по п. 16, в котором синтетический полимер присутствует в количестве 0,01-1 мас.% от минеральной руды.

24. Связующее по п. 23, в котором указанный диапазон составляет 0,05-0,6 мас.%.

25. Минеральная композиция, предназначенная для подачи в доменную печь, содержащая связующее по любому из пп. 16-24 и минеральный материал, выбранный из группы, состоящей из железной руды, таконита, магнетита, гематита, лимонита, гетита, сидерита, франклинита, пирита, халькопирита, хромита, ильменита, хромовой руды, медной руды, никелевой руды, цинковой руды, свинцовой руды, урановой руды, бариевой руды, фосфорита, талька, доломита, известняка, сульфата калия, хлорида калия, двойного сульфата калия и магния, оксида магния, фосфата кальция, угля, угольной мелочи, кальцита, кварца, их любой смеси или их смеси с техническим углеродом.

26. Способ окатывания мелкой минеральной руды, включающий стадии, на которых:
a) смешивают мелкую минеральную руду с связующим по любому из пп. 16-24 для получения сырья для окатышей,
b) формуют из сырья для окатышей шарики, называемые сырыми окатышами,
c) сушат указанные шарики,
d) подвергают высушенные шарики предварительному нагреву при 60-105°С до постоянного веса,
e) затем нагревают предварительно нагретые шарики до температуры 1200-1400°С для получения окатышей.

27. Применение связующего по любому из пп. 16-24 в качестве добавки при окатывании минеральных руд.

28. Связующее для окатывания мелких минеральных частиц, содержащее
a) по меньшей мере одно коллоидное вещество, которое создает силы когезии на минеральных частицах, образующих окатыши, и
b) по меньшей мере один синтетический полимер, который диспергирует минеральные частицы в окатышах,
в котором указанное коллоидное вещество выбрано из группы, состоящей из соединений кальция и соединений магния, и в которой указанное соединение кальция или магния выбрано из группы, состоящей из оксида кальция, гашеной извести, карбоната кальция, оксида кальция, оксида магния, гидроксида кальция и магния или их смесей.

29. Связующее по п. 28, в котором синтетический полимер представляет собой продукт конденсации по меньшей мере одного альдегида и по меньшей мере одного соединения, содержащего две или более NH₂ групп,
при этом соединение, содержащее две или более NH₂ групп, представлено формулой

где X означает алифатический, линейный, разветвленный или циклический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода, или ароматический остаток, содержащий 1-10 атомов углерода, каждый из которых может включать кислород, атомы азота или одну или более дополнительных аминогрупп, и альдегид представлен формулой

где R означает Н, -СНО или алифатический гидрокарбильный остаток, содержащий 1-4 атома углерода, который может включать атомы кислорода.

30. Связующее по п. 29, в котором в альдегид выбран из группы, состоящей из формальдегида, ацетальдегида, пропаналя, пивальдегида и глиоксаля.

31. Связующее по п. 29 или 30, в котором соединение, содержащее две или более NH₂ групп, выбрано из группы, состоящей из мочевины, 1,6-гександиамина, диэтилентриамина, 1,2-циклогександиамина, меламина, 1,2-диаминобензола и 1,8-диаминонафталина.

32. Связующее по п. 28, в котором синтетический полимер получен радикальной полимеризацией ненасыщенного мономера с производным акриловой кислоты,
при этом ненасыщенный полимер представлен формулой

где Y является водородом, ОН или остатком, содержащим 1-10 атомов углерода и по меньшей мере один атом кислорода, один атом азота или один ароматический фрагмент, и производное акриловой кислоты представлено формулой

где R является Н или СН₃ и X представляет ОН, NH₂, OR′, NHR″, NR′″R″″, где группы R′-R″″ независимо друг от друга являются алифатическими углеводородными группами, содержащими 1-6 атомов углерода.

33. Связующее по п. 32, в котором производное акриловой кислоты выбрано из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, акриламида, метакриламида, N,N-диметилакриламида, N,N-диметилметакриламида и акрилоилдиметилтаурата аммония.

34. Связующее по п. 32 или 33, в котором Y выбран из остатков формулы -OR, где R означает Н, -С(=O)Н, -С(=O)СН₃, С(=O)СН₂СН₃, С(=O)СН₂СН₂СН₃, С(=O)СН(СН₃)₂, С(=O)С(СН₃)₃.

35. Связующее по п. 32, в котором Y выбран из винилового спирта, винилацетата, винилформиата, винилпирролидона, хлорида диметилдиаллиламмония и стирола.

36. Связующее по п. 28, в котором синтетический полимер является сополимером малеиновой кислоты/акриловой кислоты или малеиновой кислоты/метакриловой кислоты.

37. Связующее по п. 28, в котором синтетический полимер представляет собой гомополимер, полученный радикальной полимеризацией мономера ненасыщенного по типу олефина, содержащего по меньшей мере одну карбоксильную группу.

38. Связующее по п. 37, в котором мономер ненасыщенный по типу олефина, содержащий по меньшей мере одну карбоксильную группу, выбран из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, винилацетата, винилформиата, винилпропионата, малеиновой кислоты, ангидрида малеиновой кислоты и фумаровой кислоты.

39. Связующее по п. 28, в котором синтетический полимер выбран из группы, состоящей из меламин-мочевино-формальдегидной смолы, мочевино-формальдегидной смолы, меламин-формальдегидной смолы, меламин-глиоксальформальдегидной смолы, стирол-акрилового сополимера, винил-акрилового сополимера, винилацетат-акрилового сополимера, полимера винилацетата, поли(малеинового ангидрида), акрилового-малеинового сополимера, сополимера хлорида диаллилдиметиламмония-акриламида, поликарбоксилата, натриевой соли поли-нафталинсульфоновой кислоты, сополимера акрилоилдиметилтаурата аммония-винилпирролидона, сополимера диметиламина и эпихлоргидрина или их смесей.

40. Связующее по п. 28, в котором среднемассовая молекулярная масса синтетического полимера составляет 500-500000 г/моль, определенная ГПХ относительно полистирола.

41. Связующее по п. 28, в котором коллоидное вещество присутствует в количестве 0,001-0,6 мас.% от минеральной руды.

42. Связующее по п. 41, в котором указанный диапазон составляет 0,02-0,4 мас.%.

43. Связующее по п. 28, в котором синтетический полимер присутствует в количестве 0,01-1 мас.% от минеральной руды.

44. Связующее по п. 43, в котором указанный диапазон составляет 0,05-0,6 мас.%.

45. Минеральная композиция, предназначенная для подачи в доменную печь, содержащая связующее по любому из пп. 28-44 и минеральный материал, выбранный из группы, состоящей из железной руды, таконита, магнетита, гематита, лимонита, гетита, сидерита, франклинита, пирита, халькопирита, хромита, ильменита, хромовой руды, медной руды, никелевой руды, цинковой руды, свинцовой руды, урановой руды, бариевой руды, фосфорита, талька, доломита, известняка, сульфата калия, хлорида калия, двойного сульфата калия и магния, оксида магния, фосфата кальция, угля, угольной мелочи, кальцита, кварца, их любой смеси или их смеси с техническим углеродом.

46. Способ окатывания мелкой минеральной руды, включающий стадии, на которых
a) смешивают мелкую минеральную руду с связующим по любому из пп. 28-44 для получения сырья для окатышей,
b) формуют из сырья для окатышей шарики, называемые сырыми окатышами,
c) сушат указанные шарики,
d) подвергают высушенные шарики предварительному нагреву при 60-105°С до постоянного веса,
e) затем нагревают предварительно нагретые шарики до температуры 1200-1400°С для получения окатышей.

47. Применение связующего по любому из пп. 28-44 в качестве добавки при окатывании минеральных руд.