9.1 Особенности безобжигового окускования

В отличии от высокотемпературных способов окускования - агломерации и производства окатышей (при окислительном или восстановительном обжиге), под безобжиговыми способами понимают такие способы, в которых упрочнение или образование связки происходит за счет химических реакций гидратации или карбонизации специально

подготовленных материалов (цемента, извести) аналогично процессам, которые происходят в строительных материалах при их твердении. Готовый продукт безобжигового окускования можно получать в виде окатышей или разной формы брикетов. Существенным недостатком этих способов является то, что вредные примеси (сера, мышьяк) остаются в готовом продукте и их необходимо удалять в металлургических агрегатах с использованием дорогого и дефицитного топлива.

В настоящее время накоплен значительный объем дисперсных отходов, содержащих железо, углерод и другие полезные элементы. Эти отходы сосредоточены в шламохранилищах и отвалах на территории

металлургических предприятий. Их использование в составе агломерационной шихты ограничено и, более того, негативно отражается на стабильности химического состава и металлургических свойствах агломерата.

В зависимости от крупности исходных материалов (шламов, пылей, прокатных окалин) их формование для безобжигового упрочнения происходит в чашевых или барабанных окомкователях или путем брикетирования. Для дисперсных материалов целесообразно использовать метод окомкования, а для зернистых шихт крупностью 0-10 мм - брикетирование.

В зависимости от свойств вяжущих веществ безобжиговые способы окускования классифицируют на следующие группы: низкотемпературного и автоклавного упрочнения, методы карбонизации.

Все методы безобжигового окускования предусматривают применение вяжущих веществ. Введение их в шихту и создание оптимальных условий для их твердения позволяет реализовать процесс упрочнения при относительно низких температурах.

Вяжущими веществами называются композиции на основе гетерогенных дисперсных систем типа твердое-жидкое, компоненты которых вступают в физико-химическое взаимодействие друг с другом, образуя пластичную массу, превращающуюся при определенных условиях в прочное каменное тело.

Все связующие в зависимости от степени дисперсности делятся на две группы: на основе коллоидно-дисперсных систем (суспензий) - цементы и на основе молекулярно-дисперсных систем (растворов).

Цементы в зависимости от химической природы дисперсионной среды делятся на две группы: на основе воды и на основе неводных растворителей, в том числе и органического происхождения (смолы, пек, деготь и др.). которые не обеспечивают необходимой термической прочности образцов. Наибольшее распространение при безобжиговом окусковании получили вяжущие гидравлического твердения - цементы.

Цемент - это гидравлическое минеральное вяжущее, дающее при твердении очень высокие прочности. Его называют гидравлическим поскольку твердение основано на химической реакции с водой (гидратации). Полученные из цементных минералов и воды твердые соединения в воде нерастворимы (т. е. водостойки). Его называют минеральным, так как исходные материалы, использующиеся для его получения, минерального происхождения.

Разновидностями цемента являются:

- быстротвердеющий портландцемент, характеризующийся интенсивным нарастанием прочности на следующие сутки после затвердения не менее 200 кг/см2, через трое суток - 300 кг/см2. Повышенная механическая прочность достигается тонким измельчением и добавлением гипса (6-7%). Удельная поверхность цемента - 4000-4500 см2/г.

- шлакопортландцемент - продукт совместного помола клинкера, гранулированного доменного шлака (30-70%) и гипса (5%). Удельная поверхность - 3000 см2/г.

- глиноземистый цемент (А2Оз - 35-55%, СаО - 35-45%, Si02 - 5-10%) - быстротвердеющий - через 3 суток 100% конечной прочности.

Вяжущим веществом так же является известь. Она используется в автоклавных способах производства безобжиговых окатышей и брикетов.

Различают следующие виды воздушной извести: негашеную комковую, негашеную молотую, гидратную (пушонку), известковое тесто.

Качество извести оценивается по содержанию в ней свободных оксидов кальция и магния. Известь по скорости гашения разделяют на быстрогасящуюся - до 8 мин, среднегасящуюся - менее 25 мин и медленногасящуюся - более 25 мин. За скорость гашения принимают время от момента смешивания порошка извести с водой до момента достижения максимальной температуры этой смеси.