Вибропрессование – наиболее простой способ окускования для металлургического производства, позволяющий снизить экологический вред, наносимый предприятием региону, уменьшив объемы отходов путём их переработки и получения качественного сырья с высоким содержанием железа. Стандартно в данной технологии в качестве связующего используются цемент или жидкое стекло, которые имеют ряд недостатков: отсутствие первоначальной прочности брикетов, высокая дозировка добавок, низкое содержание целевого компонента (железа), химическая агрессивность, повышенное содержание вредных примесей (щелочных оксидов, серы), воздействующих на футеровку шахтных печей при последующей переработке, повышенное образование шлаков при использовании брикетов. В качестве альтернативы традиционно применяемых неорганических связующих компанией ООО «Полипласт-УралСиб» разработана линейка органических добавок для брикетирования металлургических отходов методом вибропрессования, позволяющая устранить недостатки минеральных связующих.
Необходимость окускования металлургического сырья связана с обеспечением газопроницаемости слоёв в доменной печи. Мелкодисперсные отходы и концентраты невозможно использовать в шахтной плавке.
Существуют различные способы окускования металлургического сырья. Вибропрессование – это один из способов брикетирования, метод уплотнения смеси материала путем приложения к ней вибрационных нагрузок и статического давления. Оказываемое давление при вибропрессовании составляет менее 0,1 МПа, влажность формовочная лежит в пределах 5-10 %. При вибрации с частотой, превышающей 50 Гц, в уплотняемом сухом порошке разрушаются связи между частицами и резко снижается внутреннее трение в прессуемой массе, что облегчает сближение частиц и уплотнение смеси. Однако чрезмерно высокая вибрация может привести к расфракционированию брикетируемой массы и ухудшить плотностные характеристики брикета. При вибропрессовании можно использовать материалы с размером частиц до 10 мм. Продолжительность цикла вибрации 15-40 секунд.
В область окускования металлургического сырья метод вибропрессования пришел из строительства (производство тротуарной плитки, бетонных блоков и т.д.) (см. рисунок 1). В связи с этим и основная добавка – цемент, применяемая в строительстве, используется для окускования металлургического сырья. Однако характер набора прочности материала с цементом имеет ряд отрицательных параметров. Применение цемента в качестве вяжущего связано с отсутствием первоначальной прочности брикетов: начало схватывания цемента (адгезионная активность) наступает не ранее 2 часов, в связи с этим необходимостью сушки на поддонах с применением пропарочной камеры. Внесение цемента в металлургическое сырье приводит к увеличению доли шлаков при восстановлении железа в печи, так как цемент не выгорает, недостатком портландцемента является содержание серы в количестве 0,4-1,2%.
Также широкое распространение для окускования сырья методом вибропрессования получило жидкое стекло. Его использование связано с внесением вредных примесей (щелочей калия и натрия), которые увеличивают скорость износа оборудования, футеровки печи. Это химически агрессивное связующее, не обеспечивающее первоначальную прочность брикета на сброс, требующее организации сушильных камер для набора прочности при температуре.
В связи с тем, что неорганические добавки для вибропрессования имеют целый ряд недостатков, в научно-техническом центре по разработке «Связующих для металлургии, горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности» проведена работа по разработке линейки органических полимерных связующих. Эффективность применения связующих полимерных добавок производства ООО «Полипласт-УралСиб» продемонстрирована для различных способов окускования материалов.
Для изучения свойств добавок использована железосодержащая шихта, гранулометрический состав которой представлен в таблице 1. Исследованы следующие органические полимерные связующие, разработанные ООО «Полипласт-УралСиб»: «Полипласт Лигно», «ТД 000.000.СВ», «ТД 000.026.СВ», «Термопласт 3СВ», «ТД 021.000.ВС», «ТД 037.000.ВС», «ТД 037.039.ВС», «ТД 021.048.ВС», «ТД 049.000.ВС», «ТД 058.000.ВС», «ТД 058.052.ВС», «ТД 089.000.ВС», «ТД 021.096.ВС», «ТД 021.097.ВС», «ТД 021.108.ВС», «ТД 049.103.ВС», а так же неорганические связующие: натриевое жидкое стекло, портландцемент М500.
