Оценка влияния связующих и модифицирующих компонентов на

ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
ДОМЕННОЕ
ПРОИЗВОДСТВО
ÓÄÊ 669.162.1:669.046
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СВЯЗУЮЩИХ И МОДИФИЦИРУЮЩИХ
КОМПОНЕНТОВ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ
Т. А. Марютина1, Е. В. Ширяева1, Л. О. Шихалиева1,
Т. В. Никитченко2
1
Ìîñêîâñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò (ÃÓ) (ã. Ìîñêâà, Ðîññèÿ),
2
ÎÀÎ «Ëåáåäèíñêèé ÃÎÊ» (ã. Ãóáêèí, Ðîññèÿ)
Ñèñòåìàòèçèðîâàíû ñâåäåíèÿ îá îñíîâíûõ ñâÿçóþùèõ äîáàâêàõ, ïðèìåíÿåìûõ ïðè ïðîèçâîäñòâå îêàòûøåé ñ öåëüþ
óâåëè÷åíèÿ èõ óäàðíîé ïðî÷íîñòè. Îöåíåíà ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ äîáàâîê ðàçíîãî ñîñòàâà è âûÿâëåíî èõ
âëèÿíèå íà îñíîâíûå ïîêàçàòåëè êà÷åñòâà ïðîäóêöèè, ïîëó÷àåìîé ãîðíî-îáîãàòèòåëüíûìè êîìáèíàòàìè. Ïðèâåäåíû
ïðèìåðû ëàáîðàòîðíûõ è ïðîìûøëåííûõ èñïûòàíèé ïî óâåëè÷åíèþ ïðî÷íîñòè îêàòûøåé ââîäîì äîáàâîê.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: øèõòà, îêàòûøè, ñâÿçóþùåå, äîáàâêà, áåíòîíèò, èçâåñòü, íîíòðîíèò, øëàì, ïîëèìåðíîå ñâÿçóþùåå,
îáæèã, ïðî÷íîñòü, èñòèðàåìîñòü.
ëó÷øåíèþ êà÷åñòâà îáîææåííûõ æåëåçîðóäíûõ
îêàòûøåé ïîñâÿùåíû ìíîãî÷èñëåííûå èññëåäîâàíèÿ, íî ïî-ïðåæíåìó íå íàéäåíû óíèâåðñàëüíîå
ñâÿçóþùåå, ñïîñîáíîå çàìåíèòü äîðîãîñòîÿùèé áåíòîíèò, èëè ìîäèôèöèðóþùàÿ äîáàâêà, êîðåííûì îáðàçîì óëó÷øàþùàÿ ìåòàëëóðãè÷åñêèå ñâîéñòâà îêàòûøåé. Èñïîëüçîâàíèå îäíèõ ãðóïï âåùåñòâ âåäåò ê
ðàçóáîæèâàíèþ ãîòîâîé ïðîäóêöèè, ïðèìåíåíèå äðóãèõ îêàçûâàåòñÿ ýêîíîìè÷åñêè íå âûãîäíî, òðåòüè íå
îáåñïå÷èâàþò íåîáõîäèìûé óðîâåíü ïðî÷íîñòè ãîòîâîé ïðîäóêöèè.
Öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿþòñÿ àíàëèç ëèòåðàòóðíûõ èñòî÷íèêîâ, à òàêæå îöåíêà âëèÿíèÿ ðàçíûõ äîáàâîê íà îñíîâíûå ïîêàçàòåëè êà÷åñòâà îêàòûøåé.
Îñíîâíûå êðèòåðèè ïðè àíàëèçå âëèÿíèÿ ìîäèôèöèðóþùèõ äîáàâîê — îòíîñèòåëüíûå èçìåíåíèÿ
ïîêàçàòåëåé ïðî÷íîñòè îêàòûøåé: ñðàâíåíèå àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé ïðî÷íîñòè îêàòûøåé îêàçàëîñü
íåêîððåêòíûì, ïîñêîëüêó íåìàëîâàæíûì ôàêòîðîì
ÿâëÿåòñÿ ãåíåçèñ ðóä, èç êîòîðûõ ïîëó÷åíû îêàòûøè.
Âûáðàííûå ñâÿçóþùèå è ìîäèôèöèðóþùèå êîìïîíåíòû áûëè ðàçäåëåíû íà îïðåäåëåííûå ãðóïïû ñ àêöåíòîì íà ïðèìåíÿåìûå äëÿ íåîôëþñîâàííûõ îêàòûøåé.
Èñïîëüçóåìûå ïðè îêîìêîâàíèè äîáàâêè óñëîâíî
ìîæíî ðàçäåëèòü íà íåîðãàíè÷åñêèå è îðãàíè÷åñêèå.
Ê ïåðâûì îòíîñÿòñÿ ãëèíèñòûå è èçâåñòêîâî-öåìåíòíûå. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííîé äîáàâêîé èç ýòîé
ãðóïïû, êðîìå áåíòîíèòà, ÿâëÿåòñÿ èçâåñòü. Èñïûòàíèÿ [1 – 7] ïîêàçàëè ýôôåêòèâíîñòü åå ïðèìåíåíèÿ.
Îñîáåííîñòüþ íåãàøåíîé èçâåñòè ÿâëÿåòñÿ âûñîêàÿ
ñêîðîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ìîëåêóëàìè âîäû, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî îáðàçóåòñÿ Ca(OH)2. Èìåííî ýòî
ñîåäèíåíèå îáðàçóåò ïåðåñûùåííûå ðàñòâîðû, èç êîòîðûõ âûïàäàåò îñàäîê êîëëîèäíîãî òèïà, îáëàäàþùèé âÿçêîñòüþ ïîäîáíî ãëèíå. Îò ñêîðîñòè ãèäðàòàöèè èçâåñòè, êîëè÷åñòâà âëàãè â øèõòå, äëèòåëüíîñòè
êîíòàêòà âçàèìîäåéñòâóþùèõ êîìïîíåíòîâ çàâèñèò
ýôôåêòèâíîñòü äàííîãî ñâÿçóþùåãî, ÿâëÿþùåãîñÿ
òàêæå ôëþñîì.
Ó
2
Ïðè óñëîâèè èñïîëüçîâàíèÿ â øèõòå Ca(OH)2
ïðîöåññ ãèäðàòàöèè ðàçâèâàåòñÿ áûñòðåå, òàê êàê îòñóòñòâóåò ýòàï õèìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ CaO ñ
ìîëåêóëàìè H2O è ïåðåõîäà åãî â ãèäðàò. Êðîìå òîãî,
ôèçè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ãèäðàòà êàëüöèÿ ñ âîäîé — îáðàçîâàíèå ðàñòâîðà íå ñîïðîâîæäàåòñÿ ýêçîòåðìè÷åñêèì ýôôåêòîì, ñâîéñòâåííûì ãèäðàòàöèè
íåãàøåíîé èçâåñòè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò ðàâíîìåðíîìó
åãî ðàñïðåäåëåíèþ ïî ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö, ñîñòàâëÿþùèõ øèõòó êîìïîíåíòîâ è, ñîîòâåòñòâåííî, àêòèâèçàöèè îêîìêîâàíèÿ.
Èçâåñòíî, ÷òî äîáàâêè èçâåñòè íå òîëüêî óëó÷øàþò êîìêóåìîñòü øèõòû, íî è èíòåíñèôèöèðóþò
îáæèã ñûðûõ îêàòûøåé. Äîáàâêà èçâåñòè óñêîðÿåò
ðåàêöèè îáðàçîâàíèÿ ôåððèòîâ è ñíèæàåò òåìïåðàòóðó íà÷àëà îáðàçîâàíèÿ æèäêîôàçíîé ñâÿçêè ïî
ñðàâíåíèþ ñ äîáàâêàìè èçâåñòíÿêà [3]. Ñïåöèàëèñòàìè ÖÃÎÊ áûëè ïðîâåäåíû ïðîìûøëåííûå èñïûòàíèÿ ïî çàìåíå áåíòîíèòà êàðáîíàòíîé èçâåñòüþ
[15] — èçìåëü÷åííîé ñìåñüþ îêñèäà (≥ 50 %) è êàðáîíàòà êàëüöèÿ, êîòîðàÿ ïî âÿæóùèì ñâîéñòâàì íå
óñòóïàåò èçâåñòè (êàê íåãàøåíîé, òàê è ãàøåíîé).
Òåìïåðàòóðà ãèäðàòàöèè äàííîé ñìåñè íå ïðåâûøàåò 50 – 60 °C. Ðåçóëüòàòû ïðîìûøëåííûõ èñïûòàíèé
ïîêàçàëè ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ êàðáîíàòíîé
èçâåñòè: âîçðîñëà ïðî÷íîñòü ñûðûõ è îáîææåííûõ
îêàòûøåé êàê íà ñæàòèå, òàê è íà ñîïðîòèâëåíèå óäàðó è èñòèðàíèþ, ñíèçèëñÿ âûõîä ìåëî÷è. Ðåçóëüòàòû
îïðåäåëåíèÿ ïðî÷íîñòè îáîææåííûõ áåçáåíòîíèòîâûõ îêàòûøåé (îïûòíûå — ÷èñëèòåëü, áàçîâûå ñ áåíòîíèòîâîé ãëèíîé — çíàìåíàòåëü) [15]: ñîäåðæàíèå
ìåëî÷è 0 – 5 ìì, % — 4,8/6,4; ïðî÷íîñòü íà ñæàòèå,
Í/îêàòûø — 2400/1470; ïðè èñïûòàíèè â áàðàáàíå
íà óäàð ñîäåðæàíèå ôðàêöèè > 5 ìì, % — 81,7/82,2;
ïðè èñïûòàíèè â áàðàáàíå íà èñòèðàíèå ñîäåðæàíèå ôðàêöèè < 0,5 ìì, % — 16,3/15,6; îñíîâíîñòü,
îòí. åä. — 0,68/0,7.
 ïðîèçâîäñòâå îêàòûøåé äàííûé ìàòåðèàë øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ íå ïîëó÷èë, íåñìîòðÿ íà ïîëîæèòåëüíûå ðåçóëüòàòû. Ïðè÷èíà — íåîáõîäèìîñòü
ISSN 0038—920X. “СТАЛЬ”. № 7. 2015 г.
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
ñòðîèòåëüñòâà öåõà ïî ïðîèçâîäñòâó èçâåñòè; êðîìå
òîãî, ïðîìûøëåííîå èñïîëüçîâàíèå íåãàøåíîé èëè
ãàøåíîé èçâåñòè òðåáóåò ñîáëþäåíèÿ ðÿäà ìåð áåçîïàñíîñòè, ÷òî ñîïðÿæåíî ñ äîïîëíèòåëüíûìè êàïèòàëüíûìè âëîæåíèÿìè. Â îñíîâíîì äîáàâêè èçâåñòè
èñïîëüçóþò â ïðîèçâîäñòâå îôëþñîâàííûõ îêàòûøåé,
äëÿ ïîòðåáèòåëåé æå áîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò
íåîôëþñîâàííûå îêàòûøè ñ áîëüøèì ñîäåðæàíèåì
æåëåçà.
Îðãàíè÷åñêèå äîáàâêè. Èõ èñïîëüçîâàíèå ïîçâîëÿåò âûâåñòè ïóñòóþ ïîðîäó èç øèõòû îêàòûøåé è òåì
ñàìûì ïîâûñèòü ñîäåðæàíèå æåëåçà â ãîòîâîì ïðîäóêòå. Ñâÿçóþùèå ýòîé ãðóïïû äîëæíû áûòü â ïîðîøêîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè, õîðîøî ðàñòâîðÿòüñÿ â âîäå è
îáëàäàòü êëåÿùèìè ñâîéñòâàìè. Ýòèì òðåáîâàíèÿì
íàèáîëåå ïîëíî îòâå÷àåò ïðîäóêò, ïîëó÷åííûé èç öåëëþëîçû, — êàðáîêñèìåòèëöåëëþëîçà (ÊÌÖ) — ïðîñòîé ýôèð öåëëþëîçû è ãëèêîëåâîé êèñëîòû. Ïðè
ðàñõîäå 0,2 – 0,4 % ýòà äîáàâêà îáåñïå÷èâàåò íàèáîëüøóþ ïðî÷íîñòü âûñóøåííûõ îêàòûøåé (46 – 56 Í/
îêàòûø). Íà ýòîì æå óðîâíå íàõîäèòñÿ ïðî÷íîñòü âûñóøåííûõ îêàòûøåé ïðè äîáàâêå 0,3 – 0,5 % ïîëèâèíèëîâîãî ñïèðòà, ÷òî â 1,4 ðàçà ïðåâûøàåò ïðî÷íîñòü
îêàòûøåé ñ áåíòîíèòîì [8]. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè îêîìêîâàíèÿ è óâåëè÷åíèÿ ïðî÷íîñòè ñûðûõ
îêàòûøåé íàðÿäó ñ íàòðèåâîé ñîëüþ ÊÌÖ ìîæíî ââîäèòü â øèõòó âîäîðàñòâîðèìóþ ñîëü ùåëî÷íîçåìåëüíîãî ìåòàëëà è íèçêîìîëåêóëÿðíîé ñèëüíîé êèñëîòû
â ñîîòíîøåíèè: íàòðèåâàÿ ñîëü ÊÌÖ 0,005 – 1,0 %;
ñîëü ùåëî÷íîçåìåëüíîãî ìåòàëëà è íèçêîìîëåêóëÿðíîé êèñëîòû 0,01 – 1,0 %.  êà÷åñòâå ïîñëåäíåé ìîæåò
áûòü èñïîëüçîâàí õëîðèä êàëüöèÿ [9].
Áîëüøîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëî èñïîëüçîâàíèå ïîëèìåðíûõ êîìïîçèöèé â êà÷åñòâå óïðî÷íÿþùèõ äîáàâîê; êàê ïðàâèëî, îíè ââîäÿòñÿ ñ áåíòîíèòîì.  êà÷åñòâå îðãàíè÷åñêîé äîáàâêè èñïîëüçîâàëè
[10, 11] ñìåñè áåíòî-ïîëèìåðíûõ êîìïîçèöèé (ÁÏÊ):
ÏÁ-1 è ÏÁ-3 ñ ðàçíûì ïîêàçàòåëåì ýôôåêòèâíîé âÿçêîñòè. Â õîäå èñïûòàíèé ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà
â çîíå îáæèãà áûëà ñíèæåíà ñ 1350 äî 1250 – 1260 °C,
÷òî ïîçâîëèëî óâåëè÷èòü ïîðèñòîñòü îáîææåííûõ
îêàòûøåé íà 0,5 % ïðè îäíîâðåìåííîì óìåíüøåíèè
äëèòåëüíîñòè ïðåáûâàíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå âûøå
1150 °C ñ 9,7 äî 6,5 ìèí.
Íà Êà÷êàíàðñêîì ÃÎÊå ïðîâîäèëè ïðîìûøëåííûå èñïûòàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì èíòåðïîëèìåðíîãî
ñâÿçóþùåãî (ÈÏÑ) èç ïîëèìåðíîé è ìèíåðàëüíîé
÷àñòåé, ïðîèçâåäåííîãî ÎÎÎ «Êîìïàíèÿ Áåíòîíèò».
Ðàñõîä ÈÏÑ — 0,05 êã/ò îêàòûøåé, ðàñõîä áåíòîíèòà
áûë ñíèæåí âäâîå, ïðî÷íîñòü îáîææåííûõ îêàòûøåé
óâåëè÷èëàñü ñ 2,30 äî 2,72 êÍ/îêàòûø [12]. Ñîñòàâ
ÈÏÑ íàïðÿìóþ çàâèñèò îò îñîáåííîñòåé æåëåçîðóäíîãî êîíöåíòðàòà è âûáèðàåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî äëÿ
êàæäîãî ÃÎÊà.
Èçâåñòíû èññëåäîâàíèÿ äîáàâêè ïîëèàêðèëàìèäà.
Îáúåìíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ýòîãî îðãàíè÷åñêîãî ñâÿçóþùåãî ïðè ðàñõîäå 0,2 êã/ò ñîîòâåòñòâîâàëà 0,07 % â ñîñòàâå øèõòû [13]. Èñïûòàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïðî÷íîñòü
îêàòûøåé ñ ïîëèàêðèëàìèäîì ïî ñðàâíåíèþ ñ îêàòû“СТАЛЬ”. № 7. 2015 г. ISSN 0038—920X
øàìè, â êîòîðûå äîáàâëåí áåíòîíèò, íåìíîãî íèæå, íî
äîñòàòî÷íà äëÿ òðàíñïîðòèðîâêè è ïåðåðàáîòêè [14].
Äðóãîå îðãàíè÷åñêîå ñâÿçóþùåå, èñïîëüçóåìîå â
ïðîöåññàõ îêîìêîâàíèÿ, — ïîëèìåð «Ïåðèäóð» íà
îñíîâå öåëëþëîçû. Åãî ïðîìûøëåííûå èñïûòàíèÿ
óñïåøíî ïðîâåäåíû íà íåñêîëüêèõ çàðóáåæíûõ ôàáðèêàõ. Îñîáåííîñòè òåðìîîáðàáîòêè îêàòûøåé ñ
îðãàíè÷åñêèìè ñâÿçóþùèìè — áóëüøàÿ âûñîòà ñëîÿ
îêàòûøåé íà ëåíòå è áîëåå áûñòðîå îêèñëåíèå ìàãíåòèòà èç-çà ëó÷øåé ãàçîïðîíèöàåìîñòè ñëîÿ îêàòûøåé
[5]. Äàííàÿ äîáàâêà íå ïîëó÷èëà øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ èç-çà äîðîãîâèçíû.
Îðãàíè÷åñêèå äîáàâêè â øèõòó îêàòûøåé ìîäèôèöèðóþò èõ ïîðîâóþ ñòðóêòóðó (ñîçäàþò áîëåå ðàçâèòóþ ñòðóêòóðó ñ óìåíüøåíèåì ðàçìåðà ïîð) è ñïîñîáñòâóþò óâåëè÷åíèþ ïîðèñòîñòè.  èñïûòàíèÿõ
äîñòèãàëèñü ðàçíûå ïðî÷íîñòíûå ñâîéñòâà îáîææåííûõ îêàòûøåé â çàâèñèìîñòè îò âèäà è êîëè÷åñòâà äîáàâêè. Îðãàíè÷åñêèå äîáàâêè ïðèìåíÿþòñÿ íà ðÿäå
ïðåäïðèÿòèé ïî ïðîèçâîäñòâó îêàòûøåé, îäíàêî â
ÎÀÎ «Ëåáåäèíñêèé ÃÎÊ» ïîñëå äâóõ ëåò ïðèìåíåíèÿ
ïîëèìåðîâ â òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà îêàòûøåé îòêàçàëèñü îò íèõ èç-çà âîçðîñøèõ òðåáîâàíèé ïîòðåáèòåëåé ê ïðî÷íîñòíûì ñâîéñòâàì æåëåçîðóäíîãî ñûðüÿ.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ îêàòûøåé ñ òðåáóåìûìè ïðî÷íîñòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîëèìåðîâ
íåîáõîäèìî ïîääåðæèâàòü â çîíå îáæèãà òåìïåðàòóðó
íà óðîâíå 1280 – 1300 °Ñ ïðè äëèòåëüíîñòè ïðåáûâàíèÿ îêàòûøåé â ýòîé çîíå 5 – 6 ìèí.
Êîìïëåêñíûå äîáàâêè. Â ðàáîòå [16] ïî ïðèìåíåíèþ
âûñîêîæåëåçèñòîãî öåìåíòà, ñîñòîÿùåãî èç æåëåçîôëþñà, ïîêàçàíî, ÷òî ýòà êîìïëåêñíàÿ äîáàâêà óëó÷øàåò êîìêóåìîñòü øèõòû, ñïîñîáñòâóåò ïîëó÷åíèþ
ãðàíóë ñ áîëåå ïëîòíîé óïàêîâêîé ÷àñòèö. Èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ñâÿçóþùåãî âûñîêîæåëåçèñòîãî öåìåíòà îáåñïå÷èâàåò â ïðîöåññå îêîìêîâàíèÿ óñëîâèÿ
äëÿ çàõâàòà è âêàòûâàíèÿ â òåëî ãðàíóëû ãðóáûõ çåðåí
êîíöåíòðàòà.
Ââåäåíèå êîìïëåêñíûõ äîáàâîê â çàâèñèìîñòè
îò èõ ïðèðîäû ïî-ðàçíîìó âëèÿåò íà ñâîéñòâà ãîòîâîé ïðîäóêöèè.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ óäàåòñÿ óâåëè÷èòü ïðî÷íîñòü îáîææåííûõ îêàòûøåé [17], â äðóãèõ — ñîäåðæàíèå æåëåçà â ãîòîâîì ïðîäóêòå [18, 19].
Ïîäãîòîâêà êîìïëåêñíîé ñìåñè — âñåãäà äîñòàòî÷íî
ñëîæíûé ïðîöåññ ñ ïðèâëå÷åíèåì äîïîëíèòåëüíîãî
îáîðóäîâàíèÿ äëÿ ñóøêè, èçìåëü÷åíèÿ èëè ñìåøèâàíèÿ êîìïîíåíòîâ, ÷àñòî ñîïðîâîæäàþùèõñÿ ïîâûøåííûì èçíîñîì çàãðóçî÷íûõ è ðàçãðóçî÷íûõ ïàòðóáêîâ è òðàíñïîðòåðîâ.
Ëåãêîïëàâêèå äîáàâêè. Äëÿ ïîâûøåíèÿ õîëîäíîé
ïðî÷íîñòè îáîææåííûõ îêàòûøåé èñïîëüçîâàëè áóòûëî÷íîå ñòåêëî, áîðàò íàòðèÿ, ãóäðîííîå ìûëî, ñâàðî÷íûé øëàê [4].  õîäå ðàáîò, ïðîâîäèìûõ íà ðóäàõ
ñêàðíîâîãî òèïà Ñîêîëîâñêî-Ñàðáàéñêîãî ÃÎÊà, áàçîâûå îêàòûøè ñ 0,3; 0,5 è 2,0 % B2O3 îêîìêîâûâàëè
è ñïåêàëè â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ. Ïðî÷íîñòü ñûðûõ
îêàòûøåé â ðåçóëüòàòå èçìåíåíèÿ ñîñòàâà øèõòû âîçðîñëà ñ 8 äî 15; 20; 50 Í/îêàòûø ïðè ñîäåðæàíèè â
íèõ áîðà ñîîòâåòñòâåííî 0,3; 0,5 è 2,0 %. Óâåëè÷åíèå
3
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
3,0
6
Прочность
обожженных
окатышей
5
2,0
4
1,5
3
1,0
2
1,0
0,5
0
0,66
1,0
0,5
1
0,5
0,0
1
1,0
Концентрация, мас. %
Прочность на сжатие, кН
2,5
Концентрация
связующего
0,1
0,2
5
6
0,2
0,2
0,1
0
2
3
4
7
8
9 10 11 12
Прочность на сжатие обожженных окатышей без связующего (1) и содержащих органические и неорганические
связующие [23]: 2 — бентонит; 3 — NaSiO3; 4 — пшеничная
мука; 5 — Перидур; 6 — картофельный крахмал; 7 — целлюлоза; 8 — гемицеллюлоза; 9 — лигносульфанат; 10 — моногидрат лактозы; 11 — полиакриламид; 12 — Alcotak FE8
ïðî÷íîñòè ñûðûõ îêàòûøåé àâòîðû îáúÿñíÿþò èçìåíåíèåì èõ ìèêðîñòðóêòóðû; îáëîìêè êðèñòàëëîâ B2O3
ïðåâðàùàþòñÿ â ñðîñòêè èãîëü÷àòûõ êðèñòàëëîâ ñîññîëèíà, ïðîíèçûâàþùèõ âñå òåëî ãðàíóëèðîâàííûõ
îêàòûøåé. Ïðî÷íîñòü îáîææåííûõ îêàòûøåé òàêæå
ðàñòåò [20].
Äàëüíåéøèå ðàáîòû íà ÑÑÃÎÊ ïðîâîäèëè ñ áîðàòîâîé ðóäîé, òàê êàê ÷èñòûé B2O3 äîðîãîñòîÿùèé.
Àâòîðû [21] îòìå÷àþò ðàçíóþ ïðî÷íîñòü ãîòîâîé ïðîäóêöèè ïî âûñîòå ñëîÿ, ÷òî ñâÿçàíî ñ íåðàâíîìåðíûì
ðàñïðåäåëåíèåì òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ, êîãäà íèæíèì
îêàòûøàì íå õâàòàåò âðåìåíè è òåïëà äëÿ ïðîõîæäåíèÿ âñåõ ðåàêöèé.
Áûëî çàìå÷åíî, ÷òî îêàòûøè ñ áîðàòîâîé ðóäîé îòëè÷àþòñÿ îò îêàòûøåé ñ îêñèäîì áîðà áîëåå ðîâíûì
ôàçîâûì ñîñòàâîì è ñòðóêòóðîé ïî âûñîòå ñëîÿ. Ýòî
âëèÿåò íà ñâîéñòâà îêàòûøåé íèæíèõ ñëîåâ, ïîçâîëÿÿ
ïîëó÷àòü ïðîäóêöèþ îäèíàêîâîãî ñîñòàâà è ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ñâîéñòâ. Äëÿ èíòåíñèôèêàöèè ïðîöåññà
óïðî÷íåíèÿ îêàòûøåé íà ñòàäèè æèäêîôàçíîãî ñïåêàíèÿ, óëó÷øåíèÿ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ñâîéñòâ äîñòàòî÷íî íàëè÷èÿ â íèõ 0,20 – 0,35 % îêñèäîâ áîðà, ÷òî
â èññëåäîâàíèè [21] ñîîòâåòñòâóåò 1 – 2 % áîðàòîâîé
ðóäû â øèõòå. Óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè îêñèäà áîðà
ïðè ñóùåñòâóþùåì ðåæèìå îáæèãà ïðèâåäåò ê ïàäåíèþ ïðî÷íîñòíûõ ñâîéñòâ íà ñæàòèå ïðè ñîõðàíåíèè
âûñîêèõ ïîêàçàòåëåé â ïðîöåññå âîññòàíîâëåíèÿ.
Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðåäëîæåííàÿ òåõíîëîãèÿ ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ïðî÷íîñòü îáîææåííûõ îêàòûøåé
íà 18,5 %, ïðî÷íîñòü ïðè âîññòàíîâëåíèè âäâîå, ñíèçèòü ðàñõîä èçâåñòíÿêà íà 11 % è áåíòîíèòà âäâîå è
ìîæåò áûòü ðåêîìåíäîâàíà äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ.
Ëàáîðàòîðíûå îïûòû ïî ïðèìåíåíèþ áóðû ïðîâîäèëè íà ËÃÎÊå [22]. Â ðåöåïòóðó øèõòû ââîäèëè ñóõóþ äîáàâêó áóðû (Na2B4O7 ⋅ 10H2O) â êîíöåíòðàöèÿõ
4
1; 2,5 è 5 % îò ìàññû áåíòîíèòà. Ïðîöåññ îêîìêîâàíèÿ
ïðîõîäèë óñòîé÷èâî, ìåõàíèçì ãðàíóëîîáðàçîâàíèÿ
ñîîòâåòñòâîâàë îïòèìàëüíîìó. Ñëèïàíèÿ îêàòûøåé
â ãðîçäè íå íàáëþäàëîñü. Ïî îòíîøåíèþ ê áàçîâîé ïðîáå â ãðàíóëîìåòðè÷åñêîì ñîñòàâå îêàòûøåé
óìåíüøèëñÿ âûõîä ôðàêöèè > 18 ìì, îäíàêî ïðè ýòîì
âîçðîñ âûõîä ôðàêöèé îò 16 äî 18 ìì. Ïî îñòàëüíûì
äèàïàçîíàì ôðàêöèîííîãî ñîñòàâà îêàòûøè ñîîòâåòñòâîâàëè áàçîâîìó îáðàçöó. Ïîêàçàòåëè ïðî÷íîñòè íà
óäàð è ïðî÷íîñòè íà ðàçäàâëèâàíèå ñûðûõ îêàòûøåé
ïðè èñïîëüçîâàíèè ñóõîãî ðåàãåíòà «Áóðà» áûëè íà
óðîâíå çíà÷åíèé áàçîâîé ïðîáû. Îáîææåííûå îêàòûøè áûëè ñêëîííû ê ñïåêîîáðàçîâàíèþ. Ñ óâåëè÷åíèåì â øèõòå ìàññîâîé äîëè áóðû êîëè÷åñòâî ñïåêîâ
âîçðàñòàëî. Ïðè äîáàâëåíèè â ðåöåïòóðó øèõòû 2,5 %
ñóõîãî ðåàãåíòà «Áóðà» îòìå÷åíî óâåëè÷åíèå ïðî÷íîñòè îêàòûøåé íà 150 Í/îêàòûø ïî ñðàâíåíèþ ñ áàçîâîé ïðîáîé (2,55 êÍ/îêàòûø). Çà áàçîâûé âàðèàíò
ïðèíèìàëè îêàòûøè, ñîäåðæàùèå 0,7 % áåíòîíèòà è
110 ã/ò ïîëèìåðà «Floform» [22].
Ïðèìåíåíèå ëåãêîïëàâêèõ äîáàâîê ïîçâîëÿåò
ôîðìèðîâàòü íà ðàííèõ ñòàäèÿõ îáæèãà æèäêîïîäâèæíûé ðàñïëàâ, ïðîïèòûâàþùèé òåëî îêàòûøåé,
è, âîçìîæíî, óâåëè÷èòü èõ ïðî÷íîñòü, íî ñóùåñòâóåò
ðèñê ñëèïàíèÿ îêàòûøåé è ôîðìèðîâàíèÿ êîíãëîìåðàòà ïðè îáðàçîâàíèè áîëüøîãî êîëè÷åñòâà æèäêîé
ôàçû.
Ïðîáëåìà ïîèñêà àëüòåðíàòèâíûõ ñâÿçóþùèõ àêòóàëüíà è çà ðóáåæîì.  ìíîãî÷èñëåííûõ ðàáîòàõ
[23 – 37] ñðàâíèâàåòñÿ ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ
îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ äîáàâîê.  õîäå èñïûòàíèé, ïðîâîäèìûõ â Òóðöèè, ïîïûòàëèñü ñðàâíèòü
âîçäåéñòâèå íà ìåòàëëóðãè÷åñêèå ñâîéñòâà îêàòûøåé
ñâÿçóþùèõ — áåíòîíèòà, NaSiO3, ïøåíè÷íîé ìóêè,
«Ïåðèäóðà», êàðòîôåëüíîãî êðàõìàëà, öåëëþëîçû,
ãåìèöåëëþëîçû, ëèãíîñóëüôàíàòà, ìîíîãèäðàòà ëàêòîçû, ïîëèàêðèëàìèäà, «Alkotak FE8» [23]. Âñå ñåðèè
îïûòíûõ îêàòûøåé îáæèãàëè ïðè 1200 °C. Àíàëèç
îáîææåííûõ îêàòûøåé ïîêàçàë, ÷òî íàèáîëüøåé
ïðî÷íîñòüþ îáëàäàëè îêàòûøè ñ äîáàâêàìè áåíòîíèòà (0,66 %), NaCO3 (2,0 %), CaCl2 (2 %), îòõîäà ìîëî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà (1 %), îñòàëüíûå ñâÿçóþùèå íå
ïðèäàâàëè îêàòûøàì òðåáóåìîãî óðîâíÿ ïðî÷íîñòè
(ðèñóíîê).
ВЫВОДЫ
1. Íàèáîëåå òåõíîëîãè÷íûì íåîðãàíè÷åñêèì ñâÿçóþùèì ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ áåíòîíèò.
2. Èçâåñòü ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå ñâÿçóþùåãî âåùåñòâà ïðè åå ïðîèçâîäñòâå â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ïðåäïðèÿòèÿ, à òàêæå îáåñïå÷åíèè
òðåáóåìûõ ìåð áåçîïàñíîñòè.
3. Ïðîãðåññèâíûé ñâÿçóþùèé êîìïîíåíò — ïîëèìåðíûé ìàòåðèàë, êîòîðûé ñëåäóåò âûáèðàòü, èñõîäÿ
èç òðåáîâàíèé ê êà÷åñòâåííûì ïîêàçàòåëÿì îêàòûøåé
è ñîîòâåòñòâèÿ òåìïåðàòóðíî-âðåìåííîãî ðåæèìà èõ
îáðàáîòêè.
4. Ïðèìåíåíèå êîìïëåêñíûõ è ëåãêîïëàâêèõ äîáàâîê íå ïîëó÷èëî øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïî
ISSN 0038—920X. “СТАЛЬ”. № 7. 2015 г.
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
ïðè÷èíå èõ ñëîæíîé ïðåäâàðèòåëüíîé ïîäãîòîâêè è
íåòåõíîëîãè÷íîñòè â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ.
5. Óíèâåðñàëüíîå ñâÿçóþùåå, êîòîðîå óäîâëåòâîðÿëî áû âñåõ ïðîèçâîäèòåëåé æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé, îòñóòñòâóåò. Âîïðîñû ïîäáîðà è àïðîáàöèè òîé
èëè èíîé äîáàâêè äîëæíû ðåøàòüñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî íà êîíêðåòíîé ôàáðèêå îêîìêîâàíèÿ, èñõîäÿ èç
òðåáîâàíèé ê ïðî÷íîñòíûì è ìåòàëëóðãè÷åñêèì ñâîéñòâàì îêàòûøåé.
6. Ìåòîä ïîäáîðà ñâÿçóþùåãî èëè ìîäèôèöèðóþùåãî ìàòåðèàëà â êà÷åñòâå øèõòîâîãî êîìïîíåíòà â
îêàòûøè íàèáîëåå äåéñòâåíåí ïðè äîñòèæåíèè òðåáóåìûõ ñâîéñòâ æåëåçîðóäíîãî ñûðüÿ â ñîâðåìåííûõ
óñëîâèÿõ.
7. Ïðè âûáîðå äîáàâêè íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü:
ìèíåðàëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà æåëåçîðóäíîãî êîíöåíòðàòà;
òðåáîâàíèÿ ê êà÷åñòâåííûì ïîêàçàòåëÿì ãîòîâîãî
ïðîäóêòà (ñîäåðæàíèå æåëåçà, îòäåëüíûõ êîìïîíåíòîâ ïóñòîé ïîðîäû, ïðî÷íîñòíûå è ìåòàëëóðãè÷åñêèå
ñâîéñòâà);
òåõíîëîãè÷åñêèå âîçìîæíîñòè êîíêðåòíîãî ïðîèçâîäñòâà;
ñòîèìîñòü è òåõíîëîãè÷íîñòü ïðåäëàãàåìîãî ìàòåðèàëà.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Æóðàâëåâ Ô. Ì., Ìàëûøåâà Ò. ß. Îêàòûøè èç êîíöåíòðàòîâ æåëåçèñòûõ êâàðöèòîâ. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ,
1991. — 127 ñ.
2. Ïàò. 800200 ÑÑÑÐ. Øèõòà äëÿ ïîëó÷åíèÿ îêàòûøåé /
À. À. Ñàëûêèí, Â. Í. Ñåëåçíåâ, Â. Â. Êàðïîâ è äð. ;
çàÿâë. 26.12.78 ; îïóáë. 30.01.81, Áþë. ¹ 4, 1981.
3. Ñàâåëüåâ Ñ. Ã., Ôåäîðîâ Î. Ã., Ñîëîìàõà Â. Í., Ëèòâèíîâ
Î. Ï. Ïðèìåíåíèå èçâåñòè ðàçëè÷íîãî êà÷åñòâà ïðè ïðîèçâîäñòâå æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé // ×åðíàÿ ìåòàëëóðãèÿ. Áþë. «×åðìåòèíôîðìàöèÿ». 1985. Âûï. 3.
4. Þñôèí Þ. Ñ., Ïàøêîâ Í. Ô., Àíòîíåíêî Ë. Ê. Èíòåíñèôèêàöèÿ ïðîèçâîäñòâà è óëó÷øåíèå êà÷åñòâà îêàòûøåé. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1994. — 240 ñ.
5. Ñàâåëüåâ Ñ. Ã., ×èæèêîâà Â. Ì. Ñâÿçóþùèå äîáàâêè â
ïðîöåññàõ îêóñêîâàíèÿ æåëåçîðóäíîãî ñûðüÿ // Îáçîðíàÿ èíôîðìàöèÿ èíñòèòóòà «×åðìåòèíôîðìàöèÿ». 1986.
Âûï. 1.
6. Ôåäîðîâ Î. Ã., Ñàâåëüåâ Ñ. Ã. Ïðîèçâîäñòâî îôëþñîâàííûõ îêàòûøåé ñ èñïîëüçîâàíèåì àêòèâíîé òîíêîèçìåëü÷åííîé èçâåñòè â øèõòå âìåñòî áåíòîíèòà // Òåçèñû
äîêëàäîâ Âñåñîþçíîé íàó÷.-òåõí. êîíô. «Òåîðèÿ è òåõíîëîãèÿ ïîäãîòîâêè ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ñûðüÿ ê äîìåííîé
ïëàâêå». — Äíåïðîïåòðîâñê, 1985.
7. Ïàøêîâ Í. Ô., Ùåëáûêèí Ã. Â. Èññëåäîâàíèå ïîëó÷åíèÿ
îêàòûøåé ñ äîáàâêîé â øèõòó ìàãíåçèàëüíîé èçâåñòè //
Òåçèñû äîêëàäîâ Âñåñîþçíîé íàó÷.-òåõí. êîíô. «Òåîðèÿ
è òåõíîëîãèÿ ïîäãîòîâêè ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ñûðüÿ ê äîìåííîé ïëàâêå». — Äíåïðîïåòðîâñê, 1985.
8. Ïîæèäàåâà Ý. Þ., Ðîâåíñêèé È. È., Ïîïîâè÷ Ç. Ï. è äð.
Âûáîð ñâÿçóþùåé äîáàâêè äëÿ ïðîèçâîäñòâà îêàòûøåé
// Èçâ. âóçîâ. ×åðíàÿ ìåòàëëóðãèÿ. 1984. ¹ 2. Ñ. 13 – 15.
9. Ïàò. 996485 ÑÑÑÐ. Ñâÿçóþùåå äëÿ îêîìêîâàíèÿ æåëåçîðóäíûõ ìàòåðèàëîâ / Â. Í. Äîðîôååâ, Ý. Þ. Ïîæèäàåâà,
È. È. Ðîâåíñêèé, Ñ. Ì. Àëåêñàíäðîâ ; çàÿâë. 30.07.81 ;
îïóáë. 15.02.83, Áþë. ¹ 6, 1983.
“СТАЛЬ”. № 7. 2015 г. ISSN 0038—920X
10. Óñîëüöåâ Ä. Þ. Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ áåíòî-ïîëèìåðíûõ êîìïîçèöèé íà ñâîéñòâà æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé
è ñîâåðøåíñòâîâàíèå íà ýòîé îñíîâå òåõíîëîãèè ïîäãîòîâêè øèõòû äëÿ èõ ïðîèçâîäñòâà : Àâòîðåô. äèññ. ...
êàíä. òåõí. íàóê. — Åêàòåðèíáóðã, 2007. — 24 ñ.
11. Øàâðèí À. Â. Èññëåäîâàíèå è ðàçðàáîòêà òåõíîëîãè÷åñêèõ ðåøåíèé ïî óëó÷øåíèþ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ñâîéñòâ
îêàòûøåé íà îñíîâå îïòèìèçàöèè èõ ñòðóêòóðû : Àâòîðåô. äèñ. ... êàíä. òåõí. íàóê. — Åêàòåðèíáóðã, 2006. —
24 ñ.
12. Âîåâîäèí Ë. È., Âèíè÷óê Á. Ã. Âàõðóøåâ Ë. Ï. è äð. Ïåðñïåêòèâû èñïîëüçîâàíèÿ èíòåðïîëèìåðíûõ ñâÿçóþùèõ
ïðè ïðîèçâîäñòâå æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé // Ñòàëü.
2008. ¹ 12. Ñ. 43.
13. ×èæèêîâà Â. Ì., Âàéíøòåéí Ð. Ì. Îêîìêîâàíèå æåëåçîðóäíûõ ìàòåðèàëîâ ñ ðàçëè÷íûìè ñâÿçóþùèìè äîáàâêàìè // Èçâ. âóçîâ. ×åðíàÿ ìåòàëëóðãèÿ. 2004. ¹ 2.
Ñ. 8 – 10.
14. Âàéíøòåéí Ð. Ì. Èññëåäîâàíèå è ðàçðàáîòêà òåõíîëîãèè
ïðîèçâîäñòâà æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé ñ öåëüþ çàìåíû
áåíòîíèòà îðãàíè÷åñêèì ñâÿçóþùèì : Àâòîðåô. äèñ. ...
êàíä. òåõí. íàóê. — Ìîñêâà, 2004. — 25 ñ.
15. Åôèìåíêî Ã. Ã., Ñâèðèäåíêî Æ. Â., Êàðàêàø À. È., Øìàò
Ê. Â. Âëèÿíèå êà÷åñòâà ôëþñà íà ïðîöåññû îêóñêîâàíèÿ è êà÷åñòâî æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé // Ñá. íàó÷. òð.
«Ôóíäàìåíòàëüíûå è ïðèêëàäíûå ïðîáëåìû ÷åðíîé
ìåòàëëóðãèè. — Äíåïðîïåòðîâñê : È×Ì ÍÀÍ Óêðàèíû,
2008. Âûï. 16. Ñ. 293 – 301.
16. Êóçüìåíêî Ë. Ñ., Äìèòðèåâñêèé Â. Ñ. Èññëåäîâàíèÿ îçåðíåíèÿ Îëåíåãîðñêîãî è Êîâäîðñêîãî êîíöåíòðàòîâ ñ
ïðèìåíåíèåì âûñîêîæåëåçèñòîãî öåìåíòà // Òåçèñû äîêëàäîâ Âñåñîþçíîé íàó÷.-òåõí. êîíô. «Òåîðèÿ è òåõíîëîãèÿ ïîäãîòîâêè ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ñûðüÿ ê äîìåííîé
ïëàâêå». — Äíåïðîïåòðîâñê, 1985.
17. Êàðïåíêî Ð. À., Ãðîìîâ À. Ñ. Ôåððèòíî-êàëüöèåâûé
ôëþñîñâÿçóþùèé (ÔÔÑ) äëÿ æåëåçîðóäíûõ îêàòûøåé. — Ëèïåöê, ËÃÒÓ.
18. Äâîðíè÷åíêî È. Ô., Äàâèäþê À. À., Æóðàâëåâà Ã. Ä. Èñïîëüçîâàíèå ìåòàëëèçîâàííîãî âîçâðàòà è èçâåñòè ïðè
ïîëó÷åíèè îêàòûøåé // Òåçèñû äîêëàäîâ Âñåñîþçíîé
íàó÷.-òåõí. êîíô. «Òåîðèÿ è òåõíîëîãèÿ ïîäãîòîâêè ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ñûðüÿ ê äîìåííîé ïëàâêå». — Äíåïðîïåòðîâñê, 1985. Ñ. 261.
19. Åôèìåíêî Ã. Ã. Êîâàëåâ Ä. À. Îñâîåíèå òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà îôëþñîâàííûõ îêàòûøåé ñ ôåððèòíîé ñìåñüþ
íà Öåíòðàëüíîì ãîðíî-îáîãàòèòåëüíîì êîìáèíàòå è äîìåííàÿ ïëàâêà íà íèõ // Òåçèñû äîêëàäîâ Âñåñîþçíîé
íàó÷.-òåõí. êîíô. «Òåîðèÿ è òåõíîëîãèÿ ïîäãîòîâêè ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ñûðüÿ ê äîìåííîé ïëàâêå». — Äíåïðîïåòðîâñê, 1985.
20. Ìàëûøåâà Ò. ß., Äîëèöêàÿ Î. À. Ïåòðîãðàôèÿ è ìèíåðàëîãèÿ æåëåçîðóäíîãî ñûðüÿ. — Ì. : ÌÈÑèÑ, 2004. —
424 ñ.
21. Àêáåðäèí À. À., Êèì À. Ñ., Ñàðåêåíîâ Ê. Ç. Ðàçðàáîòêà
òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà áîðñîäåðæàùèõ æåëåçîðóäíûõ
îêàòûøåé // Ñòàëü. 2010. ¹ 6. Ñ. 14.
22. Îò÷åò î ïðîâåäåíèè ëàáîðàòîðíî-ïðîìûøëåííûõ èñïûòàíèé èñïîëüçîâàíèÿ ìîäèôèêàòîðîâ øèõòû íà ôàáðèêå
îêîìêîâàíèÿ ÎÀÎ ËÃÎÊ. — Ãóáêèí : ÎÀÎ «Ëåáåäèíñêèé
ÃÎÊ», 2007. — 31 ñ.
23. Urvashi Srivastava, S. Komar Kawatra, Timothy C. Eisele.
Study of organic and inorganic binders on strength of iron
oxide pellets // Metallurgical and material transactions. 2013.
Vol. 44B. P. 5.
5