Окатыш

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Окатыши»)
Перейти к навигации Перейти к поиску
Таконитовые окатыши, используемые в металлургической промышленности, с монетой номиналом 25 центов США для оценки размеров

Ока́тыши — сферической формы комочки измельчённого рудного концентрата[1]. Полуфабрикат металлургического производства железа. Являются продуктом обогащения железосодержащих руд специальными концентрирующими способами и последующего окомкования и обжига. Наряду с агломератом используются в доменном производстве для получения чугуна[2].

История[править | править код]

Железорудные окатыши

В связи со снижением доли богатой добываемой руды и постоянным увеличением доли руды, подвергаемой обогащению, в металлургический передел вовлекается все больше железорудного сырья, содержащего 80-90 % и более фракции <0,07 мм, а в ряде случаев и <0,05 мм. Как правило, горно-обогатительные предприятия находятся на значительном расстоянии от металлургических комбинатов. При агломерации тонкоизмельченных (при глубоком обогащении) железорудных концентратов заметно уменьшается скорость процесса (из-за резкого снижения газопроницаемости шихты). Возить влажный концентрат на металлургические заводы для последующей его агломерации невыгодно из-за издержек, связанных с перевозкой воды, и затруднительно из-за смерзания концентрата в зимнее время. Изготовление агломерата непосредственно на горно-обогатительных комбинатах нецелесообразно из-за его недостаточной механической прочности.

Удачным решением проблемы окускования тонких железорудных концентратов стало производство железорудных окатышей, впервые предложенное в 1912 г. Андерсоном (Швеция) и в 1913 г. Браккельсбергом (Германия). Производство железорудных окатышей развивалось в начале 20 века во многих странах мира высокими темпами и к началу 2000-х годов превысило 300 млн т/год.

Схемы получения окатышей представляют собой комбинацию двух этапов формирования окатышей путем окомкования влажной шихты в специальных аппаратах — окомкователях (производство сырых окатышей) и упрочнения гранул (обжиговым или безобжиговым способами) для придания окатышам прочности, необходимой для хранения, транспортировки к доменным цехам и проплавки их в печах.

Сырые окатыши формируются при окатывании тонкодисперсного железорудного материала, увлажненного до определенной степени. Тонкоизмельченный железорудный порошок относится к гидрофильным дисперсным системам, характеризующимся интенсивным взаимодействием с водой. В такой системе стремление к уменьшению энергии реализуется путем снижения величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз (при взаимодействии с водой) и укрупнения частиц (в результате их сцепления). Можно считать, что в целом дисперсная система железорудный материал—вода обладает определенным термодинамическим стремлением к окомкованию[3].

Процесс формирования гранул из увлажненного железорудного концентрата представляет собой совокупность различных явлений смачивания, капиллярного насыщения, осмоса, набухания, поверхностного диспергирования и др. Наиболее стройную систему формирования гранул разработал В. И. Коротич[4].

Производство[править | править код]

Обжиговая тележка OK-552 (Lurgi, Германия) в музее горной техники СевГОКа (Кривой Рог)

Как правило, для производства окатышей используются небогатые железом руды, различные железосодержащие отходы. Для удаления минеральных примесей исходную (сырую) руду мелко измельчают и обогащают различными способами.

Процесс изготовления сырых (необожжённых) окатышей часто называют окомкованием (или окатыванием). Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина), увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах или барабанах-окомкователях (грануляторах).

Сырые окатыши должны обладать достаточной прочностью во избежание деформации и разрушения при их доставке к обжиговому агрегату (обычно обжиговая машина), а также хорошей термостойкостью, то есть способностью не разрушаться при обжиге. Для усиления этих свойств в шихту окатышей вводят связующие добавки (главным образом бентонит, а также его смесь с водой, известь, хлористый кальций, железный купорос).

Наибольшее распространение в производстве нашел бентонит, который в количестве 0,5-1,5 % вводят в шихту перед окомкованием. Бентонит — это глины, отличающиеся тонкой дисперсностью, ионообменной способностью, высокой степенью набухаемости при увлажнении, связностью, способностью постепенно выделять воду при нагреве. Бентонит в основном состоит из монтмориллонита (AI, Mg)2-3(OH)2•(Si4O10)•nH2O и близких к нему по составу минералов. При увлажнении бентонит интенсивно поглощает воду, увеличиваясь в объеме в 15 — 20 раз. Выбор бентонита обусловлен его способностью при увлажнении образовывать гели с чрезвычайно развитой удельной поверхностью (600—900 м2/т), которая примерно в 7 раз больше поверхности частиц других сортов глины. Бентонит увеличивает пористость сырых окатышей, что благоприятно сказывается на скорости удаления влаги во время сушки окатышей без снижения их прочности.

Схема материальных потоков при производстве окатышей[5]

В результате окатывания в специальных агрегатах — грануляторах получают близкие к сферическим частицы диаметром 1÷30 мм. Они высушиваются при температурах 150÷200 °C и обжигаются при температурах 1200÷1300 °C на специальных установках — обжиговых машинах. Обжиговые машины (обычно конвейерного типа) представляют собой конвейер из обжиговых тележек (палет), которые движутся по рельсам. В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Различают обжиговые машины с охлаждением окатышей непосредственно на машине и с выносным охладителем.

Факторы, влияющие на качество сырых окатышей:

Целью обжига сырых окатышей является придание им прочности, обеспечивающей:

  • минимальное разрушение и образование мелочи при транспортировке окатышей от фабрики до потребителя, при этом учитывается возможность складирования окатышей на открытом складе, что связано с дополнительными перегрузками и воздействием атмосферных осадков;
  • минимальное разупрочнение и разрушение окатышей в условиях восстановительной плавки в доменной печи.

В процессе обжига сырых окатышей происходит ряд физико-химических превращений:

В результате этих превращений окатыши приобретают необходимую прочность. Также при обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений.

В мировой науке не прекращаются работы по поиску новых добавок и технологических приёмов изготовления окатышей.

Применение[править | править код]

При использовании окатышей исключается раздельная загрузка в доменную печь руды и флюсов, значительно сокращается количество шлака при переработке руд с низким содержанием железа. Кроме того, повышается производительность плавки чугуна в доменной печи. Также окатыши применяют при плавке сталей в индукционных и электродуговых печах.

При сравнительно равных свойствах окатышей и агломерата[6], окатыш может использоваться в случае удалённости горнодобывающих производств от потребителей.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Ожегов С., Шведова Н. Толковый словарь русского языка. Архивировано 11 марта 2012 года.
  2. ОКАТЫШИ. Металлургический словарь. Архивировано 11 марта 2012 года.
  3. Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев А. Н. и др. Металлургия чугуна. — Москва: Академкнига, 2004. — С. 184—185. — 774 с. — ISBN 5-94628-120-8.
  4. Коротич В. И. Основы теории и технологии подготовки сырья к доменной плавке: Учебн. для вузов. — Москва: Металлургия, 1978. — 208 с.
  5. Юсфин Ю. С., Базилевич Т. Н. Обжиг железорудных окатышей. — Москва: Металлургия, 1973. — 272 с.
  6. Сравнение свойств и качества агломерата и окатышей. Проверено 22 января 2013. Архивировано 2 февраля 2013 года.

Литература[править | править код]

  • Юсфин Ю. С., Базилевич Т. Н. Обжиг железорудных окатышей. — Москва: Металлургия, 1973. — 272 с.
  • Журавлев Ф. М., Малышева Т. Я. Окатыши из концентратов железистых кварцитов. — Москва: Металлургия, 1991. — 127 с.
  • Маерчак Ш. Производство окатышей. — Москва: Металлургия, 1982. — 232 с.
  • Коротич В. И. Основы теории и технологии подготовки сырья к доменной плавке: Учебн. для вузов. — Москва: Металлургия, 1978. — 208 с.
  • Окатыши // Энциклопедия Криворожья. В 2 т. Т. 2. Л—Я : [укр.] / сост. В. Ф. Бухтияров. — Кривой Рог : Явва, 2005. — С. 205.