Стандартные неорганические связующие:
Свойства металлургических брикетов для стандартных связующих, использующихся для формования методом вибропрессования (таблица 2). Для стандартных неорганических добавок характерно отсутствие первоначальной прочности брикетов, высокая дозировка (более 8 %), высокая механическая прочность на сброс после сушки и термообработки. Цемент обеспечивает высокую прочность при сжатии (более 1,5 тс/бр.) в отличие от жидкого стекла.
Новые органические связующие:
1) Первоначальная механическая прочность брикетов
Показано, что для различной влажности (от 3 до 11 %) формовочной массы металлургического сырья возможно подобрать добавку, обеспечивающую первоначальную прочность брикетов на сброс (см. рисунок 2). Изменяя влажность массы (3-11 %) и дозировку связующих (0,7-5,5 %) возможно достичь требуемой первоначальной прочности брикетов на сброс (от 10 до 50 сбросов).
При испытании брикетов из металлургической шихты влажностью 8-10% на сброс наблюдаются пластические деформации. Деформации брикетов имеют как частичный характер (сминание углов, небольшие изменения формы брикета), так и значительный (сплющивание брикета). Во втором случае необходимо увеличить дозировку добавки при данной влажности или снизить влажность. Как правило, при одной влажности при увеличении дозировки добавки характер пластической деформации брикетов переходит от значительного к частичному. При этом при дальнейшем увеличении дозировки добавки наблюдается раскол брикета при тестировании на сброс в связи с нехваткой воды для растворения добавки.
При испытании брикетов из металлургической шихты влажностью 3-5% на сброс наблюдаются упругие деформации (брикет практически не деформируется с углов, но происходит раскол брикета).
Так как некоторые из представленных связующих работают при сниженной влажности, путем замены цемента на органическую полимерную добавку возможно снизить первоначальную влажность брикетов вибропрессования. При этом использование связующих, работающих при высоких влажностях (8,5-11 %) позволяет формовать влажные материалы (шламы, концентраты), избегая стадии предварительной сушки.
Органические связующие обеспечивают первоначальную прочность брикетов на сброс в отличие от цемента и жидкого стекла, благодаря чему брикеты сразу после изготовления на вибропрессе способны выдержать несколько пересыпок в процессе транспортировки до склада или сушильной камеры.
2) Упрочнение брикетов после сушки
Показано влияние сушки брикетов в естественных условиях на механическую прочность на сброс на рисунке 3. Большая часть органических связующих обеспечивает упрочнение брикетов после сушки в 2-5 раз. Для некоторых связующих прочность сохраняется на уровне свежесформованных брикетов. Связующие добавки, обеспечивающие прочность высушенных брикетов на сброс на уровне или выше применения 8 % цемента: «ТД 000.000.СВ.» 5,5 %, «Полипласт Лигно» 5 %, «Термопласт 3СВ» 5 %, «ТД 037.00.ВС» 4 %, «ТД 049.103.ВС» 1 %, «ТД 021.096.ВС» 2 %, «ТД 021.097.ВС» 4 %, «ТД 021.108.ВС» 4 %, «ТД 021.000.ВС» 2,5 %, «ТД 049.103.ВС» 1 %, «ТД 021.048.ВС» 3 %, «ТД 037.039.ВС» 1 %, «ТД 049.000.ВС» 1 %. При замене цемента на одно из выбранных полимерных связующих снижается дозировка в 1,5-8 раз. Для наиболее эффективных связующих измерена механическая прочность брикетов при сжатии (рисунок 4).
Показано, что полимерные связующие добавки обеспечивают прочность при сжатии после сушки выше, чем для жидкого стекла. При этом сопоставимое значение прочностного показателя при применении цемента в дозировке 8 % обеспечивает дозировка добавки «ТД 021.000.ВС» со снижением дозировки в 4 раза. Исходя из требований конкретного предприятия (способ хранения, транспортировки) возможно подобрать связующую добавку с требуемой прочностью брикета при сжатии.
Органические полимерные связующие обеспечивают высокие прочностные показатели как свежесформованных брикетов, так и после сушки, что приводит к снижению бракованной продукции и увеличению производительности.
Выводы
В научно-техническом центре ООО «Полипласт-УралСиб» разработана линейка сухих связующих из 16-ти полимерных добавок для вибропрессования металлургического сырья, влажностью 3-5 %, 7-8 %, 10-12 %. Представленные полимерные связующие имеют ряд преимуществ по сравнению со стандартными добавками:
- в отличие от стандартно применяемых неорганических связующих (цемент, жидкое стекло), органические добавки обеспечивают первоначальную прочность на сброс;
- разработаны составы связующих, подходящих для брикетирования металлургической шихты с разной первоначальной влажностью: 3-5 %, 7-8 %, 10-12 %, так пыли имеют влажность от 1 до 5 %, концентраты – 7-9 %, шламы 10-20 %. Широкая линейка связующих позволяет подобрать добавку для конкретного материала;
- показано, что для окускования металлургической шихты и получения прочных брикетов, применяются дозировки органических полимерных связующих от 0,7 до 5,5 %, в то время как цемент и жидкое стекло показывают эффективность при дозировках 8-14 %.
- благодаря снижению дозировки связующей добавки в конечном продукте увеличивается целевой компонент (железо);
- после сушки полимерные добавки обеспечивают механическую прочность брикетов на сброс и при сжатии на уровне неорганических связующих;
- органические добавки практически полностью выгорают в печи, не образуя дополнительных шлаковых компонентов;
- органические полимерные добавки менее агрессивны в отличие от жидкого стекла, уменьшается износ оборудования, воздействие на футеровку шахтных печей при последующей переработке.
Полимерные добавки производства ООО «Полипласт-УралСиб» рекомендуются для брикетирования металлургического сырья методом вибропрессования в качестве замены цемента и жидкого стекла. На базе собственного научно-технического центра регулярно, на протяжении 12 лет, проводятся работы, направленные на расширение номенклатуры добавок для брикетирования методом вибропрессования и других существующих способов окускования (экструзионное, валковое, гидравлическое брикетирование, окатывание, агломерация).