EA015368B1 - Production of carbonaceous metal ore pellets - Google Patents
Production of carbonaceous metal ore pellets Download PDFInfo
- Publication number
- EA015368B1 EA015368B1 EA200801522A EA200801522A EA015368B1 EA 015368 B1 EA015368 B1 EA 015368B1 EA 200801522 A EA200801522 A EA 200801522A EA 200801522 A EA200801522 A EA 200801522A EA 015368 B1 EA015368 B1 EA 015368B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- granules
- carbon
- binder
- preceding paragraphs
- dispersed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
- C22B1/243—Binding; Briquetting ; Granulating with binders inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
- C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
- C22B1/245—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Description
Изобретение относится к металлорудному продукту и способу его получения.The invention relates to a metal product and a method for its production.
Сталелитейная промышленность является крупной отраслью мировой промышленности, имеющей важное значение. Производство стали на заводах с полным металлургическим циклом включает три основных этапа. Вначале производится источник углерода, применяемый для плавки железной руды. Затем железную руду подвергают плавке в печи. Наконец, расплавленное железо перерабатывают для получения стали. Обычным источником углерода, применяемым для плавки и восстановления железной руды, является кокс. Исходным материалом для производства кокса является измельченный битуминозный уголь.The steel industry is a major industry in the global industry that is important. Steel production in factories with a complete metallurgical cycle includes three main stages. First, a carbon source is produced, which is used for smelting iron ore. Then the iron ore is melted in a furnace. Finally, molten iron is processed to produce steel. A common carbon source used for smelting and reducing iron ore is coke. The source material for the production of coke is crushed bituminous coal.
Постоянным осложнением при производстве многих видов твердого топлива, например при добыче угля, является необходимость работы с мелкозернистыми отходами. До 10% добытого угля находится в форме мелочи (размер частиц, как правило, менее приблизительно 3 мм) или пыли (частиц микронного или субмикронного размера). Этот мелкий уголь часто непригоден для любых последующих процессов и, даже в случае допустимого размера частиц, содержит значительные количества воды (10-30%), что делает угольную массу липкой, затрудняет работу с ней и снижает эффективность ее транспортировки и сжигания.A constant complication in the production of many types of solid fuels, such as coal mining, is the need to work with fine-grained waste. Up to 10% of coal mined is in the form of fines (particle size, usually less than about 3 mm) or dust (particles of micron or submicron size). This fine coal is often unsuitable for any subsequent processes and, even in the case of an acceptable particle size, contains significant amounts of water (10-30%), which makes the coal mass sticky, makes it difficult to work with it and reduces the efficiency of its transportation and combustion.
Между тем другим материалом, который в настоящее время считается непригодным, является металлорудная мелочь. До 10-20% руды в процессе переработки и измельчения может превращаться в мелочь (размер частиц, как правило, менее чем приблизительно 2-3 мм) или пыль (частицы микронного или субмикронного размера). Подобно угольной мелочи металлорудная мелочь непригодна для последующих промышленных процессов и, как правило, считается отходами. Один из известных процессов ее утилизации включает укатывание, обжиг и последующее прокаливание мелочи при очень высоких температурах с целью получения рудных окатышей. Однако для этого процесса необходимо громоздкое оборудование, и экономическая эффективность его не всегда очевидна.Meanwhile, another material that is currently considered unsuitable is metal fines. Up to 10-20% of the ore during processing and grinding can turn into fines (particle size, as a rule, less than about 2-3 mm) or dust (particles of micron or submicron size). Like coal fines, metal fines are unsuitable for subsequent industrial processes and are generally considered waste. One of the known processes of its utilization includes rolling, roasting and subsequent calcination of fines at very high temperatures in order to obtain ore pellets. However, this process requires bulky equipment, and its economic efficiency is not always obvious.
Целью настоящего изобретения является разработка продукта и способа, обеспечивающих возможность экономичного использования вышеупомянутых отходов.The aim of the present invention is to develop a product and method that enables the economical use of the above-mentioned waste.
Таким образом, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ производства металлорудных гранул из дисперсного материала на основе углерода, металлорудного материала и связующего на основе силиката, содержащего одно или несколько поверхностно-активных веществ, включающий следующие стадии:Thus, in accordance with one aspect of the present invention, a method for the production of metal granules from a dispersed carbon-based material, a metal ore material and a silicate-based binder containing one or more surfactants is proposed, comprising the following steps:
смешивание упомянутых материалов и связующего и агломерирование полученной таким образом смеси путем окомкования для формования гранул при температуре окружающей среды.mixing the mentioned materials and the binder and agglomerating the mixture thus obtained by tumbling to form granules at ambient temperature.
Применение связующего на основе силиката, содержащего одно или несколько поверхностноактивных веществ, предоставляет возможность получения гранул с помощью способа по настоящему изобретению при температуре окружающей среды. Формование металлорудных гранул при температуре окружающей среды недостижимо при применении любого из известных способов.The use of a silicate-based binder containing one or more surfactants provides the ability to produce granules using the method of the present invention at ambient temperature. Molding of metal granules at ambient temperature is unattainable when using any of the known methods.
Полученные гранулы являются прочными или жесткими в том смысле, что они сразу являются пригодными для перемещения, хранения, складирования и/или транспортирования без необходимости использования отдельной стадии или стадий активного отверждения. То есть эти гранулы отвердевают без какого-либо дополнительного воздействия или последующей обработки, в частности без воздействия температуры и/или давления. Известные способы придания окатышам жесткости и возможности перемещения требуют формования железорудной мелочи путем принудительного укатывания, обжига и высокотемпературной обработки с применением тепла и/или давления (сжатого воздуха). Гранулы же, полученные по настоящему изобретению, можно использовать и/или транспортировать сразу же после формования.The resulting granules are strong or rigid in the sense that they are immediately suitable for handling, storage, storage and / or transportation without the need for a separate stage or active curing steps. That is, these granules harden without any additional exposure or subsequent processing, in particular without exposure to temperature and / or pressure. Known methods of imparting stiffness to the pellets and the possibility of movement require the formation of iron ore fines by compulsory rolling, firing and high-temperature processing using heat and / or pressure (compressed air). The granules obtained in accordance with the present invention can be used and / or transported immediately after molding.
Окомкование, например, во вращающемся барабане, содействует агломерированию частиц и связыванию смеси с образованием гранул, обычно с переменным распределением по размерам. При этом не требуются механические усилия сжатия (со присущими таким процессам низкими значениями производительности и высокой стоимостью), и процесс по настоящему изобретению может осуществляться при температуре окружающей среды.Pelleting, for example, in a rotating drum, promotes the agglomeration of particles and the binding of the mixture to the formation of granules, usually with a variable size distribution. It does not require mechanical compression forces (with inherent low productivity and high cost), and the process of the present invention can be carried out at ambient temperature.
Благодаря возможности проведения процесса при температуре окружающей среды исключается необходимость в дополнительном оборудовании для какой-либо активной обработки на второй стадии либо в обеспечении повышенной температуры. Это, естественно, исключает необходимость в источнике энергии, например в топливе для сжигания с целью достижения повышенной температуры, которое обычно существенно влияет на экономические характеристики производственного процесса.The possibility of carrying out the process at ambient temperature eliminates the need for additional equipment for any active treatment in the second stage or for providing elevated temperatures. This, of course, eliminates the need for a source of energy, such as fuel for combustion in order to achieve an elevated temperature, which usually significantly affects the economic characteristics of the production process.
Связующее по настоящему изобретению допускает формование гранул по настоящему изобретению и их твердение в процессе холодного сплавления, то есть гранулы могут образовываться и отвердевать без подвода тепла извне.The binder of the present invention allows the formation of granules of the present invention and their hardening in the process of cold fusion, that is, the granules can form and harden without the supply of heat from the outside.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает особые преимущества, поскольку оно предлагает одностадийный процесс, исключающий необходимость какого-либо предварительного смешивания или обработки применяемых материалов и необходимость в какой-либо обработке после формования. С точки зрения капитальных затрат и экономических перспектив при одностадийном процессе снижаютсяIn addition, the present invention provides particular advantages because it offers a one-step process, eliminating the need for any pre-mixing or processing of the materials used and the need for some post-molding processing. In terms of capital costs and economic prospects, the one-stage process decreases
- 1 015368 требования к сооружению установки, предназначенной для осуществления процесса по настоящему изобретению, а также вследствие осуществления одностадийного процесса, проводимого при температуре окружающей среды, снижаются производственные затраты.- 1 015368 requirements for the construction of the installation, designed to carry out the process of the present invention, as well as due to the implementation of a single-stage process conducted at ambient temperature, reduced production costs.
Преимущества настоящего изобретения обусловлены также применением неорганических связующих, в отличие от органических материалов, используемых, как правило, в качестве связующих в известных способах. Применение неорганических связующих упрощает процесс, а также уменьшает необходимость в какой-либо предварительной обработке или смешении связующих материалов. Применение неорганического связующего на силикатной основе обеспечивает два дополнительных преимущества. Во-первых, такие связующие не влияют на характеристики горения углеродсодержащего материала (поскольку они не горят) в отличие от органических материалов, например крахмала (которые горят и, таким образом, влияют на характеристики горения и, следовательно, на теплосодержание формованного материала). Такие связующие также не вызывают никаких осложнений с точки зрения загрязнения окружающей среды (поскольку они не горят) в отличие от органических связующих.The advantages of the present invention are also due to the use of inorganic binders, in contrast to the organic materials used, as a rule, as binders in known methods. The use of inorganic binders simplifies the process and also reduces the need for any pretreatment or mixing of binders. The use of a silicate-based inorganic binder provides two additional benefits. First, such binders do not affect the burning characteristics of the carbon-containing material (since they do not burn), unlike organic materials, such as starch (which burn and thus affect the burning characteristics and, consequently, the heat content of the molded material). Such binders also do not cause any complications in terms of environmental pollution (since they do not burn), in contrast to organic binders.
После формования гранул они могут отвердевать с получением готовых гранул. Согласно настоящему изобретению такое твердение может происходить при температуре окружающей среды, а также без применения любой активной и/или отдельной стадии отверждения, в частности без стадии тепловой обработки, применяемой в известных способах. Гранулы с течением времени твердеют без какого-либо внешнего воздействия. Таким образом, их, например, можно для обеспечения твердения оставлять после окомкования на некоторое время, например на 1-10 суток, в соответствующем положении или месте. Как и в случае бетона, твердение может длиться некоторое время, например в течение нескольких суток, однако изобретение обеспечивает после окомкования получение гранул достаточной прочности, готовых к хранению, складированию, транспортированию, применению и т.п. в процессе их твердения.After molding the granules, they can be cured to produce finished granules. According to the present invention, such hardening can occur at ambient temperature, as well as without the use of any active and / or separate curing step, in particular without the heat treatment step used in the known methods. Granules harden over time without any external influence. Thus, for example, to ensure curing, they can be left after pelletizing for some time, for example, 1-10 days, in an appropriate position or place. As in the case of concrete, hardening can take some time, for example, for several days, but the invention provides, after pelletization, the production of granules of sufficient strength, ready for storage, storage, transportation, use, etc. in the process of their hardening.
Понятие твердения в значении, употребляемом в настоящем описании, охватывает любые процессы сушки сформованных гранул, необходимые в дополнение к химическому процессу, протекающему, по меньшей мере, на поверхности гранул во время их формования, предпочтительно с целью образования отвердевшей оболочки. При этом не имеется в виду, что настоящее изобретение предлагает какую-либо отдельную стадию сушки или воздействие с этой целью (в отношении одного или нескольких жидких материалов или веществ, например воды, испаряющихся из гранул в процессе их формования и твердения). Любое такое воздействие с целью высушивания после формования гранул рассматривается как вторичное или вспомогательное по сравнению с формованием и твердением гранул.The concept of hardening in the meaning used in the present description covers any drying processes of the molded granules necessary in addition to the chemical process that takes place at least on the surface of the granules during their formation, preferably with the aim of forming a hardened shell. It does not mean that the present invention offers any separate drying stage or impact for this purpose (in relation to one or more liquid materials or substances, such as water, evaporating from the granules during their molding and hardening). Any such effect for the purpose of drying after molding granules is considered as secondary or auxiliary compared to the molding and hardening of the granules.
Согласно предпочтительным вариантам предлагаемый способ обеспечивает получение гранул, имеющих отвердевшую внешнюю часть, тонкий слой или оболочку. Согласно более предпочтительным вариантам внутренняя часть гранул является сухой и полностью либо практически полностью аэрированной либо пористой, предпочтительно микропористой. То есть в результате действия поверхностноактивного вещества, способствующего оттягиванию силикатного связующего к поверхности гранул в процессе формирования последних, в их внутренней части образуются воздушные полости и пузырьки, преимущества которых рассматриваются ниже.According to preferred embodiments, the proposed method provides granules having a hardened outer part, a thin layer or a shell. According to more preferred embodiments, the inner part of the granules is dry and completely or almost completely aerated or porous, preferably microporous. That is, as a result of the action of a surface-active substance that promotes the pulling off of a silicate binder to the surface of the granules during the formation of the latter, in their inner parts air cavities and bubbles are formed, the advantages of which are discussed below.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения составной частью смеси материала со связующим является вода, которая является компонентом материала, компонентом связующего, добавлена отдельно либо присутствует как результат любого сочетания вышеуказанных обстоятельств.According to one embodiment of the present invention, the constituent part of the material mixture with the binder is water, which is a component of the material, a component of the binder, added separately or is present as a result of any combination of the above circumstances.
Количество воды, необходимое либо желательное для осуществления способа по настоящему изобретению, может зависеть от природы дисперсного материала и связующего.The amount of water needed or desired for carrying out the method of the present invention may depend on the nature of the particulate material and the binder.
Например, ниже перечислены различные типы ископаемых углей и обобщенные данные по их влагосодержанию (т/с) в состоянии после извлечения из шахты, теплосодержанию (й/с) и содержанию углерода. _____________________________________________________________________________For example, the following lists the different types of fossil coal and generalized data on their moisture content (tons / s) in the state after extraction from the mine, heat content (s / s) and carbon content. _____________________________________________________________________________
Теплосодержание угля может быть непосредственно связано с его влагосодержанием. Так, теплосодержание высокосортного антрацита с влагосодержанием 15% составляет 26-33 МДж/кг (в пересчете на влажное беззольное вещество). На другом конце шкалы находится лигнитовый уголь - низший сорт угля, имеющий влагосодержание до 45%, теплосодержание которого составляет лишь 10-20 МДж/кг (в пересчете на влажное беззольное вещество).The heat content of coal can be directly related to its moisture content. Thus, the heat content of high-grade anthracite with a moisture content of 15% is 26-33 MJ / kg (in terms of a moist ash-free substance). At the other end of the scale is lignite coal — the lowest grade of coal, which has a moisture content of up to 45%, whose heat content is only 10–20 MJ / kg (in terms of a wet ash-free substance).
Особым преимуществом настоящего изобретения является возможность использования любого типа влажного или сухого дисперсного материала на основе углерода, хотя предпочтительно любой влажный материал имеет максимальное влагосодержание 10-15%. Такой уровень влажности может быть достигнут путем размалывания, которое оказывает высушивающее действие (хотя энергия, необходимая для этой цели, значительно меньше энергии, требуемой для размола угля до порошкообразного состояA particular advantage of the present invention is the ability to use any type of wet or dry particulate material based on carbon, although preferably any wet material has a maximum moisture content of 10-15%. This level of moisture can be achieved by grinding, which has a drying effect (although the energy required for this purpose is much less than the energy required to grind the coal to a powdered state.
- 2 015368 ния с получением продукта, готового к сжиганию на электростанции и т.п.). Такой материал, как правило, рассматривается в отрасли как влажный, особенно с точки зрения, например, процесса брикетирования, для которого требуется абсолютно сухой материал.- 2,013,668 to obtain a product ready for incineration at a power plant, etc.). Such a material is generally regarded as wet in the industry, especially from the point of view of, for example, the briquetting process, which requires a completely dry material.
В некоторых случаях предпочтение отдается сухому дисперсному материалу. В других случаях материал может извлекаться из источников влажного топлива, например из отвалов торфяных или угольных шламов, и любое снижение необходимой степени высушивания (по сравнению, например, с процессом брикетирования) способствует уменьшению общих энергозатрат, необходимых для получения топливного продукта.In some cases, preference is given to dry particulate material. In other cases, the material can be removed from sources of wet fuel, such as from peat or coal sludge dumps, and any reduction in the required degree of drying (compared to, for example, the briquetting process) contributes to reducing the total energy consumption required to produce a fuel product.
Способ по настоящему изобретению непосредственно применим для использования угольной мелочи с высоким влагосодержанием и аналогичных материалов, поскольку содержание воды в связующем можно понижать в соответствии с уровнем влажности угля, не оказывая влияния на процесс. После формования гранул их отвердевшая оболочка полностью или практически полностью прекращает или значительно снижает доступ воды, особенно в случае использования добавок, придающих гидрофобные свойства. После полного затвердевания гранулы могут иметь влажность по меньшей мере вдвое ниже влажности исходного дисперсного материала и, возможно, ниже чем 5% и, таким образом, быть достаточно сухими для непосредственного и беспрепятственного размалывания с целью получения топливного продукта, пригодного для электростанций.The method according to the present invention is directly applicable to the use of coal fines with high moisture content and similar materials, since the water content in the binder can be reduced in accordance with the moisture level of the coal, without affecting the process. After the granules are formed, their hardened shell completely or almost completely stops or significantly reduces the access of water, especially in the case of the use of additives that impart hydrophobic properties. After complete solidification, the granules may have a moisture content at least twice as low as the moisture content of the starting particulate material and, possibly, lower than 5% and, thus, be sufficiently dry for immediate and unhindered grinding in order to obtain a fuel product suitable for power plants.
Снижение влажности непосредственно обеспечивает также повышение теплосодержания продукта при его сжигании, тем самым способствуя повышению его эффективности и экономической ценности. Это экономическое преимущество распространяется на транспортирование такого продукта по сравнению с транспортированием влажного материала или материала с высоким влагосодержанием. Действительно, настоящее изобретение предлагает способ, обеспечивающий при учете типа и количества используемого связующего (связующих) и параметров процесса, получение топливного материала, имеющего желательные или заранее заданные характеристики теплотворной способности и т. п., которые, в частности, могут соответствовать местным экономическим условиям источника топлива. В различных месторождениях и странах добываются различные типы и сорта углей, и поэтому такие угли используют различными способами, направленными на достижение максимальной возможной экономичности. Настоящее изобретение предлагает обладающий особыми преимуществами способ извлечения прибыли из материалов, которые в настоящее время рассматриваются как отходы современных промышленных процессов.Reducing the humidity directly also provides an increase in the heat content of the product when it is burned, thereby contributing to an increase in its efficiency and economic value. This economic advantage extends to the transportation of such a product compared to the transportation of a wet material or a material with high moisture content. Indeed, the present invention proposes a method that, taking into account the type and amount of binder (s) and process parameters used, the production of fuel material having desirable or predetermined calorific value characteristics, etc., which, in particular, can correspond to local economic conditions fuel source. Different types and grades of coal are mined in various deposits and countries, and therefore these coals are used in various ways aimed at achieving the highest possible cost-effectiveness. The present invention offers an advantageous way to derive profits from materials that are currently regarded as waste from modern industrial processes.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает также значительное снижение влажности топливного продукта и превращение неэффективного топливного продукта в эффективный топливный продукт.Thus, the present invention also provides a significant reduction in the moisture content of the fuel product and the conversion of an inefficient fuel product into an effective fuel product.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения количество воды, вводимой в процесс, устанавливается в связующем компоненте перед его смешиванием с другими материалами. Расчет регулирования содержания воды в этом связующем производится с учетом влагосодержания дисперсного материала.According to a preferred embodiment of the present invention, the amount of water introduced into the process is established in the binder component before it is mixed with other materials. The calculation of the regulation of the water content in this binder is made taking into account the moisture content of the dispersed material.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения дисперсный материал на основе углерода имеет максимальный размер частиц или класс крупности 3 мм или менее. Угольная пыль или мелочь часто имеют субмикронный размер.According to another embodiment of the present invention, the carbon-based particulate material has a maximum particle size or size class of 3 mm or less. Coal dust or fines often have a submicron size.
Согласно более предпочтительному варианту дисперсный материал имеет ряд размеров или классов; предпочтение отдается сдвигу в сторону мелких или более мелких размеров частиц.According to a more preferred embodiment, the dispersed material has a number of sizes or classes; preference is given to a shift towards smaller or smaller particle sizes.
Дисперсный материал на основе углерода, пригодный для применения по настоящему изобретению, может поставляться во влажном или сухом состоянии и может представлять собой любой тип органических составляющих топлива, в том числе торф, лигнитовые и суббитуминозные угли, антрацитовую мелочь, мелочь нефтяного кокса и т.п., а также канализационные отходы, биомассу, отходы жизнедеятельности животных и другие углеводородные материалы, которые могут рассматриваться как источники топлива. Дисперсный материал может также представлять собой сочетание двух или нескольких исходных материалов или ингредиентов, например, вышеперечисленных, не обязательно предварительно смешанных, для получения гибридных гранул.The dispersed carbon-based material suitable for use in the present invention can be supplied in a wet or dry state and can be any type of organic fuel components, including peat, lignite and sub-bituminous coals, anthracite fines, petroleum coke fines, etc. ., as well as sewage, biomass, animal waste and other hydrocarbon materials that can be considered as sources of fuel. The dispersed material may also be a combination of two or more starting materials or ingredients, for example, those listed above, not necessarily pre-mixed, to produce hybrid granules.
К пригодным материалам относятся низкосортные или обработанные топлива, а также продукты, ранее считавшиеся отходами, чистое сжигание которых может способствовать снижению глобального уровня загрязнения.Suitable materials include low grade or processed fuels, as well as products previously considered waste whose clean burning can help reduce global pollution.
На осуществление настоящего изобретения не влияет высокая зольность дисперсного материала или высокое содержание серы в нем.The implementation of the present invention is not affected by the high ash content of the dispersed material or high sulfur content in it.
Для осуществления настоящего изобретения могут быть использованы любые связующие на силикатной основе; при этом связующими могут быть однородные или разнородные материалы, например цементы и необработанные силикаты, например силикаты кальция, натрия или калия.For the implementation of the present invention can be used any binder on a silicate basis; binder may be homogeneous or dissimilar materials, such as cements and raw silicates, such as calcium, sodium or potassium silicates.
Способ может включать добавление в смесь одного или нескольких дополнительных ингредиентов отдельно либо совместно со связующим. К таким дополнительным ингредиентам относятся известь, неорганические связующие, цементы и добавки, придающие гидрофобные свойства. Вяжущий материал может способствовать повышению прочности гранул всырую и, возможно, образованию отвердевшейThe method may include adding to the mixture one or more additional ingredients separately or together with a binder. These additional ingredients include lime, inorganic binders, cements and additives that impart hydrophobic properties. Binding material can contribute to the durability of the granules, and possibly the formation of hardened
- 3 015368 внешней поверхности или оболочки гранул, как описано ниже.- 3 015368 outer surface or shell of the granules, as described below.
Известь или цемент способствует подавлению образования серосодержащих выбросов при сжигании полученных вышеописанным способом гранул. Особым преимуществом настоящего изобретения является то, что известь или другие типы гидроксида кальция (которые, как известно, являются поглотителями серы) смешиваются с дисперсным материалом на основе углерода. Повышенная степень смешения таких поглощающих серу реагентов с серосодержащим материалом на основе углерода уменьшает необходимость в аппаратуре для поглощения серы, например в скрубберах и т.п., на конечном этапе сжигания топлива. Действительно, предполагается, что настоящее изобретение позволяет обеспечить снижение количества выбросов серы (обычно в виде диоксида серы) на 70-90%, а, возможно, и больше.Lime or cement contributes to the suppression of the formation of sulfur-containing emissions from the combustion of the granules obtained as described above. A particular advantage of the present invention is that lime or other types of calcium hydroxide (which are known to be sulfur scavengers) are mixed with a dispersed carbon-based material. The increased degree of mixing such sulfur-absorbing reagents with carbon-based sulfur-containing material reduces the need for sulfur absorption equipment, such as scrubbers, etc., in the final stage of fuel combustion. Indeed, it is assumed that the present invention allows to reduce the amount of sulfur emissions (usually in the form of sulfur dioxide) by 70-90%, and possibly more.
Существует множество руд металлов, добываемых и обогащаемых с целью использования в промышленных процессах. Все такие руды могут быть применены согласно настоящему изобретению в качестве металлорудных материалов либо по отдельности, либо в любом сочетании руд, факультативно одного и того же металла или различных металлов, и в целом обозначаются в настоящем описании как металлорудный материал. Одним из широко известных видов руд является железная руда, являющаяся исходным материалом в производстве стали.There are many ores of metals mined and enriched for use in industrial processes. All such ores can be used according to the present invention as metal ore materials either individually or in any combination of ores, optionally the same metal or different metals, and are generally referred to as metal ore material in the present description. One of the well-known types of ores is iron ore, which is the starting material in steel production.
Железо можно извлекать из его руд с помощью углероднотермической реакции (т.е. восстановления углеродом) в доменных печах при температуре приблизительно 2000°С. В доменном процессе в печь вводятся железная руда, углерод (возможно, в виде кокса, как упомянуто выше) и флюс, например известняк, при этом в печь снизу принудительно подается горячий воздух. В печи кокс, действующий как источник углерода, вступает в реакцию с кислородом вдуваемого воздуха, образуя окись углерода, которая восстанавливает железную руду. Флюс используется для плавления примесей, содержащихся в руде.Iron can be extracted from its ores using a carbon-thermal reaction (i.e. carbon reduction) in blast furnaces at a temperature of approximately 2000 ° C. In the blast furnace process, iron ore, carbon (possibly in the form of coke, as mentioned above) and flux, such as limestone, are introduced into the furnace, while hot air is forcibly fed into the furnace from below. In a furnace, coke, which acts as a carbon source, reacts with the oxygen in the blown air to form carbon monoxide, which reduces iron ore. Flux is used to melt impurities contained in the ore.
Настоящее изобретение обеспечивает возможность предварительного сочетания источника углерода, необходимого для извлечения железа из руды, с железной рудой, а также использования двух материалов, ранее считавшихся отходами. Гранулы по настоящему изобретению имеют размеры и форму, пригодные для непосредственного введения в печь, последующего нагревания и плавления. Согласно этому способу дисперсный материал на основе углерода является по меньшей мере одним из источников углерода для восстановления металла, а также углеродным топливом.The present invention provides the possibility of a preliminary combination of the carbon source required to extract iron from the ore with iron ore, as well as the use of two materials previously considered waste. The granules of the present invention have dimensions and shape suitable for direct introduction into the furnace, subsequent heating and melting. According to this method, the dispersed carbon-based material is at least one of the carbon sources for the reduction of the metal, as well as carbon fuel.
Аналогичный способ можно осуществлять также применительно к процессам, касающимся других металлов, например меди или никеля, извлекаемых из их руд, где для восстановления металла до элементарного состояния требуется материал на основе углерода или где желательной является какая-либо другая реакция с материалом на основе углерода. Настоящее изобретение позволяет также использовать дисперсный материал на основе углерода в качестве топлива для нагревания руды в других процессах, кроме извлечения металла.A similar method can also be applied to processes involving other metals, such as copper or nickel, extracted from their ores, where carbon-based material is required to reduce the metal to an elemental state or where some other reaction with carbon-based material is desired. The present invention also allows the use of a dispersed carbon-based material as a fuel for heating ore in processes other than metal recovery.
Добавление поглотителей серы в процессе формования гранул в сочетании с измельчением гранул для последующего использования обеспечивает два особых преимущества. Во-первых, возможность получать по настоящему изобретению полностью или практически полностью сухие гранулы способствует уменьшению количества энергии, необходимого для измельчения (размола) гранул перед сжиганием, как описано выше; и, во-вторых, при измельчении гранул достигается повышенная однородность смешения поглотителей серы с материалом на основе углерода, что повышает эффективность поглощения серы и, таким образом, уменьшает количество серосодержащих выбросов.The addition of sulfur scavengers in the granule forming process, combined with the grinding of the granules for later use, provides two particular benefits. First, the ability to produce completely or almost completely dry granules in the present invention helps to reduce the amount of energy required to grind (grind) the granules before burning, as described above; and, secondly, when grinding the granules, an increased homogeneity of the mixing of sulfur absorbers with carbon-based material is achieved, which increases the efficiency of sulfur absorption and thus reduces the amount of sulfur-containing emissions.
Таким образом, способ по настоящему изобретению может дополнительно включать стадию размола, дробления или иного процесса измельчения гранул, предпочтительно с получением гранул, готовых к употреблению в процессах сжигания углерода.Thus, the method of the present invention may additionally comprise the step of grinding, crushing or otherwise grinding the granules, preferably with the production of granules ready for use in carbon burning processes.
Дисперсный материал на основе углерода, металлорудный материал и связующее, а также любые другие реагенты или компоненты, которые необходимо добавлять, можно смешивать с применением любого известного способа, включая простое смешивание. Поскольку следующей стадией процесса является окомкование, смешивание реагентов или компонентов перед окомкованием до получения абсолютно однородной композиции не является существенным требованием, так как в процессе окомкования, как правило, в случае необходимости или по желанию осуществляется дополнительное перемешивание. В некоторых случаях смешивание может, по меньшей мере, частично производиться в процессе окомкования, так что стадии способа по настоящему изобретению могут быть не полностью раздельными.The carbon-based particulate material, metal ore material and binder, as well as any other reagents or components that need to be added, can be mixed using any known method, including simple mixing. Since the next stage of the process is pelletization, mixing the reagents or components prior to pelletization to obtain a completely homogeneous composition is not essential, as in the pelletization process, as a rule, additional mixing is carried out if necessary or desired. In some cases, the mixing may at least partially be carried out in the process of pelletizing, so that the steps of the method of the present invention may not be completely separate.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения связующее наносят на материалы в виде покрытия. Одним из способом нанесения покрытия является разбрызгивание связующего на материалы.In accordance with one embodiment of the invention, the binder is applied to the materials in the form of a coating. One method of coating is to spray the binder on the materials.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, материалы до и/или во время смешивания со связующим движутся и/или находятся в дисперсной форме. Одной из таких особо удобных форм является падающий слой материалов, например образующийся на выходе транспортера, внутри барабанов или чаш для гранулирования, в разгрузочных устройствах бункеров и т. п.In accordance with another embodiment of the invention, materials before and / or during mixing with the binder are moving and / or are in dispersed form. One of such particularly convenient forms is a falling layer of materials, for example, formed at the exit of the conveyor, inside drums or bowls for granulation, in unloading devices of bunkers, etc.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения дисперсный материал, металлорудный материал и связующее непосредственно и/или немедленно подвергаются окомкованию после введения в контакт друг с другом.In accordance with another embodiment of the invention, the particulate material, the metal ore material and the binder are directly and / or immediately subjected to pelletization after being brought into contact with each other.
- 4 015368- 4 015368
Окомкование служит для агломерирования смеси материалов со связующим с целью образования частиц последовательно увеличивающегося размера, имеющих в общем сферическую или эллипсоидную форму. Размер получаемых таким образом гранул можно регулировать, варьируя условия процесса окомкования, например скорость вращения, влажность смеси, ударное усилие и время пребывания материала в устройстве для окомкования. Гранулы можно также классифицировать и/или возвращать в процесс во время или после гранулирования с целью получения желательного, например, более узкого, распределения по размерам.Palletizing serves to agglomerate a mixture of materials with a binder in order to form particles of successively increasing size, having a generally spherical or ellipsoidal shape. The size of the granules obtained in this way can be adjusted by varying the conditions of the pelletizing process, for example, the rotational speed, the moisture content of the mixture, the impact force, and the residence time of the material in the pelletizer. Granules can also be classified and / or returned to the process during or after granulation in order to obtain the desired, for example, narrower, size distribution.
Одним из устройств, пригодных для окомкования, является вращающийся барабан. Вращающиеся барабаны широко известны в технике. Их производительность зависит от длины, диаметра, скорости вращения и наклона оси барабана и может варьировать в пределах от нескольких тонн в час до нескольких сотен тонн в час на один барабан.One of the devices suitable for work is a rotating drum. Rotary drums are widely known in the art. Their performance depends on the length, diameter, rotational speed and inclination of the drum axis and can vary from a few tons per hour to several hundred tons per hour per drum.
Габаритные размеры и емкости агломерационных устройств, например чаш, вращающихся и конических барабанов, известны в технике как разновидности технологических процессов с использованием этих устройств, обеспечивающие получение разнообразных продуктов. См., например, патент Великобритании 787993.The overall dimensions and capacities of sintering devices, such as bowls, rotating and conical drums, are known in the art as varieties of technological processes using these devices, providing a variety of products. See, for example, UK patent 787993.
Вращающиеся барабаны требуют низких капитальных затрат и производственных расходов, особенно по сравнению с брикетировочными и другими механизмами или установками для твердофазного формования. Их можно выполнять даже в передвижных вариантах, так что способ по настоящему изобретению можно осуществлять в желательном или необходимом месте, например, путем перемещения и расположения оборудования в месте хранения или сваливания одного или обоих материалов, без необходимости перемещения значительных количеств материала или материалов (и, следовательно, без необходимости значительных затрат) к месту расположения стационарного оборудования.Rotating drums require low capital costs and production costs, especially compared to briquetting and other mechanisms or installations for solid-phase molding. They can even be carried out in movable versions, so that the method of the present invention can be carried out in a desired or necessary place, for example, by moving and arranging equipment at the place of storage or stalling of one or both materials, without the need to transfer significant quantities of material or materials (and therefore, without the need for significant costs) to the location of the stationary equipment.
Агломерирование можно выполнять в один или несколько этапов, которые могут быть связаны между собой, например, с использованием изменений условий окомкования в одном и том же барабане либо с прямой передачей материалов в другой агломерационный аппарат. Такие этапы могут быть также раздельными. Согласно одному варианту многоэтапного агломерирования условия окомкования могут быть переменными или изменяться для каждого этапа. Эти условия могут изменяться плавно либо дискретно.The agglomeration can be carried out in one or several stages, which can be connected with each other, for example, using changes in the conditions of work in the same drum or with direct transfer of materials to another sintering machine. Such stages may also be separate. According to one embodiment of the multi-stage agglomeration, the pelletizing conditions may be variable or vary for each stage. These conditions may vary smoothly or discretely.
В случаях, когда способ по настоящему изобретению включает окомкование смеси во вращающемся барабане, для агломерирования можно использовать, предпочтительно последовательно, один или несколько вращающихся барабанов.In cases where the method of the present invention involves pelletizing the mixture in a rotating drum, one or more rotating drums can be used for agglomerating, preferably in series.
Поверхностно-активное вещество (вещества) служит (служат) для оттягивания связующего на силикатной основе к поверхности формируемых гранул, так что при их формировании и начальном твердении на гранулах образуется и в дальнейшем сохраняется более твердая по сравнению с внутренней частью внешняя часть, поверхность или оболочка. Таким образом, гранулы имеют переменную плотность по поперечному сечению, причем к поверхности плотность повышается. Действительно, оболочечная часть или наружный слой гранулы, как правило, имеет повышенную плотность по сравнению с менее плотной внутренней областью.The surfactant (s) serve (serve) to pull the silicate-based binder to the surface of the formed granules, so that during their formation and initial hardening on the granules, the outer part, surface or shell is formed and further remains . Thus, the granules have a variable density across the cross section, and the density increases towards the surface. Indeed, the shell part or the outer layer of the granules, as a rule, has an increased density compared to the less dense inner region.
Согласно более предпочтительным вариантам гранулы после формования имеют достаточную твердость для работы с ними, складирования и/или транспортирования без значительных разрушений.According to more preferred embodiments, the granules after molding have sufficient hardness to work with them, to store and / or transport them without significant damage.
Твердение гранул может начинаться в процессе агломерирования или быть составной частью этой стадии.The hardening of the granules can begin in the process of agglomeration or be an integral part of this stage.
Способ по настоящему изобретению может включать один или несколько этапов классификации, то есть сортировки полученных гранул с целью отбора гранул желательных или необходимых размеров. Эти операции могут включать отбор поврежденных или слишком мелких гранул с возможным возвращением этого материала в процесс по настоящему изобретению. При добыче, очистке и транспортировании угля образуются значительные количества угольной мелочи (частиц размером менее 5 мм). Аналогичное явление имеет место при добыче руд металлов. Настоящее изобретение обеспечивает возможность получения из угольной мелочи и рудной мелочи гранул размером приблизительно 50 мм с очень низкой влажностью без изменения химических свойств угля или руды (руд). Эти гранулы затем могут обрабатываться, транспортироваться и использоваться как нормальные кусковые угли и руды металлов.The method according to the present invention may include one or several stages of classification, i.e., sorting the obtained granules in order to select the granules of the desired or required size. These operations may include the selection of damaged or too small granules with the possible return of this material to the process of the present invention. During the extraction, cleaning and transportation of coal, significant amounts of coal fines (particles less than 5 mm in size) are formed. A similar phenomenon occurs in the extraction of metal ores. The present invention makes it possible to obtain granules of approximately 50 mm in size with very low humidity from coal fines and ore fines without altering the chemical properties of coal or ore (s). These granules can then be processed, transported and used as normal lumpy coal and metal ores.
После начального твердения полученные гранулы могут быть оставлены на некоторое время, возможно, на несколько суток, например на 3-7 суток, для обеспечения или предоставления возможности окончательного твердения. Подобно другим твердеющим продуктам, гранулы продолжают твердеть с повышением прочности во времени, например, в течение последующих нескольких суток или недель.After the initial hardening, the obtained granules can be left for some time, perhaps for several days, for example, 3-7 days, to ensure or enable final hardening. Like other hardening products, the granules continue to harden with increasing strength over time, for example, over the next several days or weeks.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается гранулированный продукт, формуемый при температуре окружающей среды путем агломерирования дисперсного материала на основе углерода, металлорудного материала и связующего на силикатной основе, содержащего одно или несколько поверхностно-активных веществ.According to another aspect of the present invention, a granular product is proposed that is molded at ambient temperature by agglomerating a dispersed carbon-based material, a metal ore material and a silicate-based binder containing one or more surfactants.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается любой продукт, полученный по способу, описанному в настоящем документе.According to another aspect of the present invention, any product obtained by the method described herein is proposed.
- 5 015368- 5 015368
Гранулированный продукт по настоящему изобретению легко хранится. Он также легко транспортируется вследствие переменного распределения гранул по диаметрам. Это способствует повышению плотности штабелирования, что также понижает истирание и разрушение гранул вследствие истирания.The granular product of the present invention is easily stored. It is also easily transported due to the variable diameter distribution of the granules. This helps to increase the density of stacking, which also reduces the abrasion and destruction of the granules due to abrasion.
Упомянутый продукт получают из материалов, являющихся в настоящее время отходами, тем самым повышается эффективность добычи и переработки руд металлов и твердых топлив.The product is obtained from materials that are currently waste, thereby increasing the efficiency of mining and processing of metal ores and solid fuels.
Продукт предпочтительно обеспечивает очень высокую полноту сжигания (возможно сжигание на 100%), при этом в золе остается лишь незначительное или нулевое содержание горючего топливного материала.The product preferably provides a very high degree of combustion (possibly burning at 100%), with only a small or zero content of combustible fuel material remaining in the ashes.
ПримерExample
В процесс вводятся параллельно угольная мелочь и железорудная мелочь, и к ним добавляются другие сухие реагенты. Затем они падают с конца транспортерной ленты. На падающий слой мелочи наносится разбрызгиванием жидкое связующее, и все материалы поступают во вращающийся барабан, как правило, диаметром 1-5 м (например, 3 м). При окомковании смеси с орошением смесью связующего с водой образуются мелкие гранулы, которые агломерируются и увеличиваются в размерах, образуя гранулы желаемой формы и размеров.Coal fines and iron ore fines are introduced in parallel to the process, and other dry chemicals are added to them. Then they fall from the end of the conveyor belt. A liquid binder is sprayed onto the falling fines, and all materials are fed into a rotating drum, typically with a diameter of 1-5 m (for example, 3 m). When pelletizing the mixture with irrigation with a mixture of a binder with water, small granules are formed, which agglomerate and increase in size, forming granules of the desired shape and size.
Барабан может быть футерован неплотно прикрепленной высокопрочной листовой резиной во избежание налипания материала на стенки барабана. Барабан смонтирован с наклоном оси (например, 1-3%) для способствования продвижению гранул вдоль барабана и для регулирования времени пребывания материала в барабане. Готовые гранулы поступают с противоположного торца барабана на другой транспортер.The drum can be lined with loosely attached high-strength sheet rubber to prevent material sticking to the drum walls. The drum is mounted with an inclination of the axis (for example, 1-3%) to help the granules advance along the drum and to regulate the residence time of the material in the drum. The finished pellets come from the opposite end of the drum to another conveyor.
Размеры гранул можно варьировать путем изменения только рабочих параметров барабана (скорости вращения, влагосодержания смеси и угла наклона оси барабана, непосредственно влияющего на время пребывания материала в барабане). Для варьирования размеров продукта нет необходимости в дорогостоящей смене пресс-форм, требуемой, например, в известных способах брикетирования.The sizes of the granules can be varied by changing only the operating parameters of the drum (rotation speed, moisture content of the mixture and the angle of inclination of the drum axis, which directly affects the residence time of the material in the drum). To vary the size of the product, there is no need for costly mold change, as required, for example, in known briquetting methods.
Формование и даже твердение частично могут осуществляться в другом вращающемся барабане, аналогичном агломерационному барабану, но имеющем больший диаметр. Он может также превосходить агломерационный барабан как по диаметру, так и по длине. В этом устройстве гранулы медленно проходят через барабан, чем обеспечивается достаточное время для начального твердения или поверхностной обработки гранул и тем самым возможность немедленной их транспортировки или складирования. Время пребывания в этом барабане зависит от характеристик угля и железной руды и может быть определено при предварительных испытаниях.Forming and even hardening can be partially carried out in another rotating drum, similar to the sintering drum, but having a larger diameter. It may also surpass the sintering drum in both diameter and length. In this device, the granules slowly pass through the drum, which ensures sufficient time for the initial hardening or surface treatment of the granules and thus the possibility of their immediate transportation or storage. The residence time in this drum depends on the characteristics of the coal and iron ore and can be determined by preliminary tests.
Если ожидается низкая прочность гранул всырую, то к исходной смеси можно добавлять дополнительные связующие или вяжущие добавки с целью ускорения процесса твердения и более быстрого достижения повышенной начальной прочности для обеспечения возможности работы с гранулами, удобства переработки и т.п. Разрушенные и мелкие гранулы можно удалять, применяя, например, перфорированную секцию барабана или виброгрохот на выходе из барабана. Затем поврежденные или мелкие гранулы можно возвращать в агломерационный барабан для повторной обработки.If the pellet is expected to be low in strength, then additional binders or binders can be added to the initial mixture in order to accelerate the hardening process and more quickly achieve improved initial strength to allow work with the pellets, ease of processing, etc. Destroyed and small granules can be removed using, for example, a perforated section of the drum or a vibrating screen at the outlet of the drum. Damaged or fine granules can then be returned to the sinter drum for re-treatment.
На этой стадии гранулы можно в случае необходимости дополнительно классифицировать для отбора гранул желательного поперечного сечения. Любые поврежденные и мелкие гранулы можно затем возвращать в агломерационный барабан для повторной обработки.At this stage, the granules can, if necessary, be further classified for the selection of granules of the desired cross section. Any damaged and fine granules can then be returned to the sintering drum for re-treatment.
Можно даже предусматривать классификацию гранул в зависимости от предполагаемого применения. Размер гранул можно регулировать путем изменений условий процесса, конфигурации оборудования и даже дозировки реагентов.You can even provide for the classification of granules, depending on the intended use. The size of the granules can be adjusted by changing the process conditions, equipment configuration and even the dosage of reagents.
Затем гранулы выдерживают для твердения. В период выдерживания, который в случае гранул угольной мелочи составляет, как правило, 3-7 суток и зависит от температуры окружающей среды, гранулы достигают прочности, обеспечивающей возможность любых операций обработки. Термическая сушка или сушка с нагнетанием воздуха не требуется.Then the granules are allowed to cure. During the aging period, which in the case of granules of coal fines is usually 3-7 days and depends on the ambient temperature, the granules reach strength, which allows any processing operations. Thermal drying or forced air drying is not required.
Сферическая форма гранул обеспечивает свободное движение воздуха в штабеле, что способствует процессу твердения и предотвращает разогрев и опасность самовоспламенения. На этой стадии поверхность гранул уплотняется, что предотвращает проникновение воздуха внутрь гранул, также препятствуя возможному самовоспламенению. Если самовоспламенение все же рассматривается как возможное осложнение, то в процессе агломерирования в смесь могут вводиться противовоспламенительные добавки.The spherical shape of the granules ensures the free movement of air in the stack, which contributes to the hardening process and prevents heating and the risk of self-ignition. At this stage, the surface of the granules is compacted, which prevents the penetration of air into the granules, also preventing possible self-ignition. If self-ignition is still considered a possible complication, then in the process of agglomeration, anti-inflammatory additives may be introduced into the mixture.
Дальнейшим преимуществом настоящего изобретения является высокая степень полноты сгорания содержащегося в гранулах топлива вследствие высокой скорости газообмена и сохранения целостной структуры гранул вплоть до полного сгорания. Остающаяся твердая оболочка, наружный слой и т.п. обеспечивают значительное увеличение количества тепла, накапливающегося внутри гранулы, что обусловливает очень высокую степень сгорания, результатом чего является полнота протекания предусмотренных химических реакций в содержимом гранулы. Поскольку это содержимое является сухим и пористым, как правило, тонкой структуры, и подвергается предварительному подогреву, то происходит быстрое и, следовательно, полное сгорание этого содержимого. Гранулы сохраняют свою форму даже в раскаленном добела состоянии и имеют весьма стабильные характеристики сгорания.A further advantage of the present invention is the high degree of completeness of combustion of the fuel contained in the granules due to the high rate of gas exchange and the preservation of the integral structure of the granules up to complete combustion. The remaining hard shell, outer layer, etc. provide a significant increase in the amount of heat accumulated inside the granules, which causes a very high degree of combustion, resulting in the completeness of the flow of the intended chemical reactions in the contents of the granules. Since this content is dry and porous, usually of a fine structure, and subjected to preheating, this quickly and, therefore, completely burns out. Pellets retain their shape even in white-hot condition and have very stable combustion characteristics.
В частности, способ по настоящему изобретению может не включать никакой принудительнойIn particular, the method of the present invention may not include any mandatory
- 6 015368 сушки гранул, поскольку действие применяемого поверхностно-активного вещества (веществ) является максимальным при температурах окружающей среды. Кроме того, в случае использования воды поверхностно-активное вещество обусловливает быструю миграцию содержащейся в связующем воды к поверхности гранулы под действием капиллярных сил, обеспечивая эффект яичной скорлупы, т.е. образование отвердевшего поверхностного слоя и более мягкой внутренней части вследствие высокой конечной поверхностной концентрации связующего. Результатом этого является значительное повышение поверхностной прочности, обеспечивающее образование высокопрочной гранулы с низким влагосодержанием (приблизительно 5%), а также сопротивление поглощению влаги из воздуха.- 6 015368 drying of granules, since the effect of the applied surfactant (s) is maximum at ambient temperatures. In addition, in the case of using water, the surfactant causes a rapid migration of the water contained in the binder to the surface of the granule under the action of capillary forces, providing the effect of an egg-shell, i.e. the formation of a hardened surface layer and a softer inside due to the high final surface concentration of the binder. The result is a significant increase in surface strength, ensuring the formation of high-strength granules with low moisture content (approximately 5%), as well as resistance to the absorption of moisture from the air.
Одной из дальнейших областей применения способа по настоящему изобретению является снижение влажности сырьевых пылевидных угольных топлив при переработке руд, при которой угольную мелочь или угольные отходы обогащения гранулируют и тщательно отверждают и высушивают перед измельчением в пыль и сжиганием в печи. Влагосодержание угольной мелочи в штабелях лежит, как правило, в пределах от 12 до 35%, что чрезвычайно затрудняет ее использование или смешивание с другими сырьевыми материалами.One further application of the method of the present invention is to reduce the moisture content of raw pulverized coal fuels during ore processing, in which coal fines or coal tailings are granulated and thoroughly cured and dried before grinding to dust and burning in a kiln. The moisture content of coal fines in piles is usually in the range from 12 to 35%, which makes it extremely difficult to use or mix with other raw materials.
Как следует из вышеизложенного, способ по настоящему изобретению обеспечивает преодоление или разрешение многочисленных экономических и технологических осложнений.As follows from the above, the method according to the present invention provides for overcoming or resolving numerous economic and technological complications.
После полного развития эффекта яичной скорлупы после твердения гранула сохраняет свою прочность даже при нагревании в процессе сгорания до белого каления. Это обеспечивает протекание высокотемпературных реакций внутри гранулы, результатом чего является значительное повышение полноты сгорания топлива, обуславливающее эффективное окисление и связывание содержащейся в материалах серы и пренебрежимо низкое содержание несгоревшего углерода в золе. Эффект яичной скорлупы обеспечивает сохранение структуры гранулы в процессе сгорания, результатом чего является уменьшение количества взвешенных дисперсных материалов в отходящих газах.After the development of the effect of eggshell after hardening, the granule retains its strength even when heated during combustion to white heat. This ensures the occurrence of high-temperature reactions inside the granules, resulting in a significant increase in the combustion efficiency of the fuel, which leads to effective oxidation and binding of the sulfur contained in the materials and a negligible low content of unburned carbon in the ash. The effect of eggshell ensures the preservation of the structure of the granules during combustion, resulting in a decrease in the amount of suspended dispersed materials in the exhaust gases.
Настоящее изобретение обеспечивает значительные преимущества по сравнению с современными технологическими процессами, в том числе:The present invention provides significant advantages compared with modern technological processes, including:
угольную или лигнитную мелочь с размером частиц менее 3 мм можно гранулировать в сухом состоянии или непосредственно после поступления с фильтровальной установки;coal or lignite fines with a particle size of less than 3 mm can be pelletized in a dry state or immediately after entering from the filter unit;
производительность одной линии гранулирования может составлять от 10 т/ч (масштаб потребления в небольшом населенном пункте) до 100 т/ч;the productivity of one granulation line can be from 10 t / h (the scale of consumption in a small locality) to 100 t / h;
при гранулировании можно применять высокий уровень автоматизации для обеспечения точного контроля и регулирования расхода реагентов;during granulation, a high level of automation can be used to ensure accurate control and regulation of reagent consumption;
за время химического твердения гранулы высыхают на открытом воздухе;during the chemical hardening, the granules dry in the open air;
гранулы можно подвергать перевалочным операциям с применением погрузочно-разгрузочного оборудования для работы с сыпучими грузами либо затаривать в мешки в сыром состоянии;granules can be subjected to transshipment operations with the use of loading and unloading equipment for working with bulk cargo or packaged in bags in the raw state;
размеры гранул можно варьировать по требованиям заказчика в пределах от 5 до 150 мм в зависимости от характеристик угля и параметров процесса;granule sizes can vary according to customer requirements ranging from 5 to 150 mm, depending on the characteristics of the coal and process parameters;
для достижения высокой прочности, быстрого твердения, высокой температурной стойкости и повышенной влагостойкости могут быть использованы специальные реагенты интенсивного действия;To achieve high strength, fast hardening, high temperature resistance and high moisture resistance, special intensive reagents can be used;
необходимость удаления пирита можно уменьшить или исключить путем применения различных сочетаний связующих, рассчитанных на удаление 8О2 путем газообмена и образования Са8О4 внутри гранул;The need to remove pyrite can be reduced or eliminated by applying various combinations of binders designed to remove 8O 2 by gas exchange and the formation of Ca8O 4 inside the granules;
вследствие высоких характеристик сгорания высокозольная угольная мелочь воспламеняется и сгорает с высоким КПД;due to high combustion characteristics, high-ash coal fines are ignited and burned with high efficiency;
длительное сгорание с высокой степенью сжигания углерода;long burning with high degree of burning of carbon;
уголь с размером кусков менее 20 мм можно дробить и гранулировать совместно с мелочью с получением высококачественных гранул;coal with a lump size of less than 20 mm can be crushed and granulated together with fines to produce high-quality granules;
в состав гранул можно вводить загрязненный уголь или отходы, например опилки, рисовую шелуху, канализационные отходы, продукты жизнедеятельности животных, нефтяной кокс или отходы переработки нефти;contaminated coal or waste, such as sawdust, rice husks, sewage waste, animal waste products, petroleum coke or oil refining waste can be introduced into the granules;
зола после сгорания содержит пренебрежимо малые количества несгоревшего топлива (например, угля) и обладает высокой ценностью для других способов промышленного применения;ash after combustion contains negligible amounts of unburned fuel (for example, coal) and is of high value for other industrial applications;
золу также можно гранулировать с применением аналогичных связующих для применения в качестве наполнителей бетонов, получения блоков и высокопористых дренажных материалов;ash can also be pelletized using similar binders for use as concrete fillers, blocks and highly porous drainage materials;
лигниты и торф могут перерабатываться по идентичной технологии или смешиваться с топливом из других источников для получения гибридных гранулированных топлив с заранее заданными характеристиками, например, для бездымного сжигания.Lignites and peat can be processed using identical technology or mixed with fuel from other sources to produce hybrid granular fuels with predetermined characteristics, for example, for smokeless combustion.
Настоящее изобретение применимо для любых видов угольной мелочи с различным содержанием влаги и серы. Как правило, получаются гранулы диаметром в пределах от 5 до 50 мм.The present invention is applicable to all types of coal fines with different moisture and sulfur contents. As a rule, granules with a diameter ranging from 5 to 50 mm are obtained.
Настоящее изобретение предлагает простой, но эффективный способ использования отходов материалов на основе углерода и отходов металлорудных материалов и придания таким материалам формы, пригодной для простого и эффективного сжигания. Вращающиеся агломерационные барабаны или чаши требуют относительно малых затрат на сооружение и могут обеспечить очень высокую производительThe present invention provides a simple, but effective way to use waste materials based on carbon and waste metal materials and to give such materials a form suitable for simple and efficient burning. Rotating sintering drums or bowls require relatively low construction costs and can provide a very high producer.
- 7 015368 ность.- 7 015368 n.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/GB2006/000078 WO2007080356A1 (en) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | Production of carbonaceous metal ore pellets |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200801522A1 EA200801522A1 (en) | 2009-02-27 |
| EA015368B1 true EA015368B1 (en) | 2011-08-30 |
Family
ID=36928297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200801522A EA015368B1 (en) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | Production of carbonaceous metal ore pellets |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101365813A (en) |
| AU (1) | AU2006334542A1 (en) |
| BR (1) | BRPI0620976A2 (en) |
| CA (1) | CA2635025A1 (en) |
| EA (1) | EA015368B1 (en) |
| GB (1) | GB2446346B (en) |
| WO (1) | WO2007080356A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613116C2 (en) * | 2015-04-10 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) | Hot pelletizing drum-type unit |
| RU2765680C1 (en) * | 2018-03-20 | 2022-02-01 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Granular material, method for manufacturing the granular material and method for manufacturing sintered ore |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201001544D0 (en) * | 2010-02-01 | 2010-03-17 | Solsys Ltd | Pellets and process therefor |
| TWI558657B (en) * | 2011-09-08 | 2016-11-21 | 淡水河谷公司 | Application of carbon nanotubes on agglomerates of fine ore to increase the mechanical strength |
| WO2016115593A1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | Pelleton Ip Holdings Limited | Method for producing a chromite agglomerate |
| CN117821688A (en) * | 2016-11-23 | 2024-04-05 | 环境清洁技术有限公司 | Low temperature direct reduction of metal oxides via in situ generation of reducing gases |
| GB201813370D0 (en) * | 2018-08-16 | 2018-10-03 | Binding Solutions Ltd | Binder formulation |
| BR102019023195B1 (en) * | 2019-11-05 | 2021-01-19 | Vale S.A. | production process of iron ore fines agglomerate and agglomerated product |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB787993A (en) * | 1954-09-17 | 1957-12-18 | Fawkham Dev Ltd | Improvements in or relating to the conversion of powdered materials into pellets |
| US3153586A (en) * | 1960-05-06 | 1964-10-20 | Union Carbide Corp | Slag coated ore compacts and process for making the same |
| US3400179A (en) * | 1965-04-02 | 1968-09-03 | Fritz O. Wienert | Pellet manufacture |
| US3536475A (en) * | 1967-11-17 | 1970-10-27 | Battelle Memorial Institute | Method of making pellets from a finely divided solid material |
| US4169711A (en) * | 1978-04-03 | 1979-10-02 | Anderson Timothy J | Method for forming coal briquettes |
| US4273575A (en) * | 1978-03-31 | 1981-06-16 | Mineracoes Brasileiras Reunidas S.A. | Process for transforming fines of iron or manganese into raw-material for sintering |
| EP0508166A2 (en) * | 1991-04-12 | 1992-10-14 | Zia Metallurgical Processes, Inc. | Direct reduction process and apparatus |
| WO2000075384A1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-12-14 | Nu-Rock Corporation S.A.R.L. | Process of agglomerating particulate waste material |
| ZA200105780B (en) * | 2000-04-14 | 2002-06-24 | Earth Mining And Reproduction | Mineral ore binding. |
-
2006
- 2006-01-11 CN CNA2006800508027A patent/CN101365813A/en active Pending
- 2006-01-11 WO PCT/GB2006/000078 patent/WO2007080356A1/en active Application Filing
- 2006-01-11 EA EA200801522A patent/EA015368B1/en not_active IP Right Cessation
- 2006-01-11 CA CA 2635025 patent/CA2635025A1/en not_active Abandoned
- 2006-01-11 AU AU2006334542A patent/AU2006334542A1/en not_active Abandoned
- 2006-01-11 BR BRPI0620976-9A patent/BRPI0620976A2/en not_active Application Discontinuation
-
2008
- 2008-06-06 GB GB0810335A patent/GB2446346B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB787993A (en) * | 1954-09-17 | 1957-12-18 | Fawkham Dev Ltd | Improvements in or relating to the conversion of powdered materials into pellets |
| US3153586A (en) * | 1960-05-06 | 1964-10-20 | Union Carbide Corp | Slag coated ore compacts and process for making the same |
| US3400179A (en) * | 1965-04-02 | 1968-09-03 | Fritz O. Wienert | Pellet manufacture |
| US3536475A (en) * | 1967-11-17 | 1970-10-27 | Battelle Memorial Institute | Method of making pellets from a finely divided solid material |
| US4273575A (en) * | 1978-03-31 | 1981-06-16 | Mineracoes Brasileiras Reunidas S.A. | Process for transforming fines of iron or manganese into raw-material for sintering |
| US4169711A (en) * | 1978-04-03 | 1979-10-02 | Anderson Timothy J | Method for forming coal briquettes |
| EP0508166A2 (en) * | 1991-04-12 | 1992-10-14 | Zia Metallurgical Processes, Inc. | Direct reduction process and apparatus |
| WO2000075384A1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-12-14 | Nu-Rock Corporation S.A.R.L. | Process of agglomerating particulate waste material |
| ZA200105780B (en) * | 2000-04-14 | 2002-06-24 | Earth Mining And Reproduction | Mineral ore binding. |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Section Ch, Week 200319 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class M25, AN 2003-201942 XP002397634 & ZA 200 105 780 A (EARTH MINING & REPRODUCTION CC) 28 August 2002 (2002-08-28) abstract * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613116C2 (en) * | 2015-04-10 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) | Hot pelletizing drum-type unit |
| RU2765680C1 (en) * | 2018-03-20 | 2022-02-01 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Granular material, method for manufacturing the granular material and method for manufacturing sintered ore |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200801522A1 (en) | 2009-02-27 |
| WO2007080356A1 (en) | 2007-07-19 |
| BRPI0620976A2 (en) | 2012-09-18 |
| GB0810335D0 (en) | 2008-07-09 |
| GB2446346A (en) | 2008-08-06 |
| CA2635025A1 (en) | 2007-07-19 |
| CN101365813A (en) | 2009-02-11 |
| GB2446346B (en) | 2010-09-22 |
| AU2006334542A1 (en) | 2007-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2005258956B2 (en) | Fuel product and process | |
| US20080022586A1 (en) | Fuel Product and Process | |
| EA015368B1 (en) | Production of carbonaceous metal ore pellets | |
| RU2135424C1 (en) | Method and device for utilization of dust formed in reduction of iron ore | |
| JP2024506244A (en) | Process for producing biocarbon pellets with adjustable grindability index | |
| US3030222A (en) | Process for manufacture of aggregate material and product obtained thereby | |
| JP2024515973A (en) | Biocarbon compositions with optimized fixed carbon and processes for producing same | |
| WO2011092503A1 (en) | Pellets and processes therefor | |
| WO2009147360A1 (en) | Fuel product and process | |
| PL241588B1 (en) | Method and installation for obtaining light ceramic aggregate, preferably from ashes after burning of coal | |
| JP2024512242A (en) | carbon negative metallurgy products | |
| Ozga et al. | The use of granulation to reduce dusting and manage of fine coal | |
| Mohammad et al. | Reductants in iron ore sintering: a critical review | |
| WO2010070328A1 (en) | Fuel product and process | |
| CN112795415A (en) | Formulations and methods | |
| Niesler et al. | A study on the process of fine-grained plumbiferous material agglomeration | |
| WO2019033187A1 (en) | Process of cold pelletization of iron-ore fines with mixture flexibility | |
| WO1997017307A2 (en) | Method for preparing hardened granules from a particulate material | |
| Borowski et al. | Using Agglomeration Techniques for Coal and Ash Waste Management in the Circular Economy | |
| AU719637B2 (en) | Reuse of metallurgical fines | |
| Shoko et al. | Briquetted chrome ore fines utilisation in Ferrochrome production at Zimbabwe alloys | |
| JP2023169870A (en) | Method for producing coke pellet | |
| CA3182004A1 (en) | Lower temperature pelletizing process of iron ore fines | |
| KR19980703606A (en) | Waste metal-containing waste treatment method, fine powder manufacturing method for metallurgical process, and feedable air | |
| PL226953B1 (en) | Method for preparation of fuel granulate using waste after extraction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |