ООО «Бентонит Хакасии», Черногорск, Россия¹ ; Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН, Москва, Россия²

Д. А. Ветюгов, технолог по переработке минерального сырья¹, аспирант², эл. почта: vetug7@gmail.com

Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН, Москва, Россия

Т. Н. Матвеева, зам. директора по научной работе, зав. отделом проблем комплексного извлечения минеральных компонентов из природного и техногенного сырья, докт. техн. наук, эл. почта: tmatveyeva@mail.ru

Представлены результаты экспериментальных исследований бентополимерной композиции (БПК) в процессе окомкования высококачественного железорудного концентрата. Рассматриваемая БПК является смесью органического полимера и бентонитовой глины, обладающей усиленной связующей и упрочняющей способностью. В качестве основного ингредиента БПК использована активированная щелочью бентонитовая глина месторождения 10-ый Хутор (Республика Хакасия). Полимерная добавка представлена ксантановой камедью, которая, являясь высокомолекулярным соединением, способна к образованию высших пространственных структур (трехмерных) и характеризуется высокой загущающей способностью, а ее растворы обладают сильно выраженными псевдопластичными свойствами при малой концентрации полимера. Экспериментально полученные данные сравнивали с характеристиками окатышей, полученных в лаборатории из шихты текущего производства. Окатыши обжигали в лабораторной высокотемпературной печи ВСП-220-1350 конструкции НПВП «ТОРЭКС». Максимальная температура в печи составляет 1300 °C. Аппаратное исполнение печи позволяет успешно проводить лабораторный обжиг в условиях, максимально приближенных к условиям процесса термоупрочнения окатышей в действующих обжиговых машинах. Фиксировали прочностные свойства сырых и обожженных окатышей, а также разницу в степени комкуемости (выход контрольного класса) и пористости готовых окатышей. Установлено, что замена чистого бентонитового связующего на бентополимерную композицию с ксантановой камедью позволяет значительно увеличить прочность окатышей при одновременном увеличении пористости и степени комкуемости, что указывает на принципиальную возможность снижения расхода связующего при сохранении качественных характеристик окатышей. Увеличение выхода продукта контрольного класса крупности и прочностных свойств окатышей позволит повысить производительность участка, а также снизить циркуляционную нагрузку на окомкователь.
Авторы выражают признательность трудовым коллективам лабораторий ООО «Бентонит Хакасии» и НПВП «ТОРЭКС» за содействие при проведении исследований.

1. Губанов В. Н., Лопатин Д. В., Сычев В. С., Толстоухов А. А. Книга инженера по растворам. — М. : Гарусс, 2006. — 551 с.
2. Shen Ch. Ch., Petit S., Li C., Li Ch. Sh. et al. Interactions between smectites and polyelectrolytes // Applied Clay Science. 2020. Vol. 198. 105778.
3. Филлипс Г. О., Вильямс П. А. Справочник по гидроколлоидам. Пер. с англ. под ред. А. А. Кочетковой и Л. А. Сарафановой. — СПб. : ГИОРД, 2006. — 536 с.
4. Никифорова Т. А., Меледина Т. В. Органические продукты и пищевые добавки для их производства: учеб. пособие. — СПБ. : НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2012. — 108 с.
5. Ветюгов Д. А., Матвеева Т. Н. Экспериментальное исследование процесса окомкования доизмельченного железорудного концентрата Стойленского ГОКа с применением новых составов бентополимерных связующих // Черные металлы. 2023. № 3. C. 4–10.
6. Неверов А. Л., Минеев А. В., Баталина Л. С. Синергизм биополимерных растворов при взаимодействии с бентонитом // Известия СО РАЕН. Науки о земле и недропользование. 2013. № 1 (42). С. 135–145.
7. Неверов А. Л., Гусев А. В., Минеев А. В., Рожков В. П. Буровые растворы с низким содержанием твердой фазы для бурения комплексами ССК на основе бентонитов Таганского месторождения // Журнал сибирского федерального университета. Серия: техника и технологии. 2013. № 1, Т. 6. C. 95–106.
8. Benchabane A., Bekkour K. Effects of anionic additives on the rheological behavior of aqueous calcium montmorillonite suspensions // Rheol Acta. 2006. Vol. 45. P. 425–434.
9. Гусев Ю. И., Карасев И. Н., Кольман-Иванов Э. Э. и др. Конструирование и расчет машин химических производств: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Химическое машиностроение и аппаратостроение». — М. : Машиностроение, 1985. — 498 с.
10. Бычков А. В., Матвеева Е. В., Игнатченко А. Е. Повышение эффективности процесса окомкования железорудной шихты полимерными добавками // Материалы IV Международной научной конференции «Научно-технический прогресс в черной металлургии – 2019». Череповец, 18–20 сентября 2019 г. С. 34–36.

11. Гаркушов С. В., Городов А. И., Никитченко Т. В. Применение полимера при производстве железорудных окатышей // Сталь. 2023. № 2. С. 2–4.
12. ГОСТ 23581.15–81. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы определения двуокиси кремния. — Введ. 01.01.1982.
13. Eisele T. C., Kawatra S. K. A review of binders in iron ore pelletization // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2003. Vol. 24, Iss. 1. DOI: 10.1080/08827500306896
14. Kawatra S. K., Claremboux V. Iron ore pelletization: part I. Fundamentals // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2021. Vol. 43, Iss. 3. P. 529–544.
15. Журавлев Ф. М. и др. Подготовка металлургического сырья для доменной и бездоменной металлургии железа: учебник. В двух томах. Том 1. Теория, технология и практика подготовки компонентов и шихт для окомкования. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. — 300 с.
16. Меламуд С. Г., Юрьев Б. П. Методика расчета напряжений в обожженных железорудных окатышах при их охлаждении // Известия вузов. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 12. С. 865–870.
17. Усольцев Д. Ю. Исследование влияния бенто-полимерных композиций на свойства железорудных окатышей и совершенствование на этой основе технологии подготовки шихты для их производства : дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2007. — 165 с.
18. Витюгин В. М., Леонтьева Т. Г., Трофимов В. А. Влияние бентонита на свойства железорудных окатышей // Известия ТПУ. 1975. С. 100–103.
19. Усольцев Д. Ю., Берсенев И. С., Бардавелидзе Г. Г., Сабиров Э. Р. и др. О формировании пористости офлюсованных железорудных окатышей // Сталь. 2022. № 9. С. 2–6.
20. Bersenev I. S., Pokolenko S. I., Sabirov E. R., Spirin N. A. et al. Influence of the iron ore pellets macrostructure on their strength // Steel in Translation. 2023. Vol. 53. No. 11. P. 1018–1022.