способ ингибирования выброса твердых частиц во время трения термообработанных железорудных окатышей и применение спиртового побочного продукта для ингибирования выброса твердых частиц

Формула изобретения

1. Способ ингибирования выброса твердых частиц, вызванного трением термообработанных железорудных окатышей, включающий этап, на котором распыляют на термообработанные и удаленные из печи при температуре 200°С железорудные окатыши глицерин, полученный от производства биотоплива.

2. Способ по п.1, в котором распыляют 500 г упомянутого глицерина на тонну термообработанных окатышей.

3. Применение глицерина, полученного от производства биотоплива, в распыленном виде в качестве ингибитора выброса твердых частиц термообработанных железорудных окатышей.

Описание изобретения к патенту

Настоящая группа изобретений относится к способу ингибирования выброса твердых частиц во время трения термообработанных железорудных окатышей и применению спиртового побочного продукта, такого как глицерин, для обработки материалов, выбрасывающих твердые частицы, при перемещении, укладке, погрузке и разгрузке таких материалов, как окатыши, гранулы, рудная мелочь и другие продукты, полученные из железной руды и других минералов.

Промышленность по добыче железной руды имеет большое значение для экономики Бразилии. Объем такой добычи составляет около 20% от общего производства бразильских минералов, при этом существенная часть железорудной продукции предназначена для иностранного рынка.

Как известно специалистам в данной области техники, железные руды, коммерциализированные для экспорта, представляют собой продукты в их естественном виде (гранулы, агломерат и окатыши) и спрессованном виде, т.е. комки или окатыши. Во втором случае, до их загрузки в отсеки корабля или любого другого транспортного средства, такие окатыши обычно подвергают термической обработке в печах установок, а затем перемещению, укладке и отгрузке.

Несмотря на регулярное использование такого метода, данный производственный процесс имеет ряд недостатков, один из которых включает образование большого количества мелких рудных частиц.

Исследования по выбросу твердых рудных частиц показывают, что движение окатышей является наиболее критическим моментом производственного процесса, поскольку во время перемещения окатышей от заводов в рудные дворы, а оттуда - на отправку, происходит постоянное нарастающее трение между их поверхностями, вызывающее образование мелких частиц, которые затем попадают в окружающую среду.

Такие частицы в виде порошка разносятся ветром по периметру портового оборудования.

Следовательно, деревни, окружающие заводы и порты в городах, разработка месторождений и комкование железной руды в которых играют жизненно важную экономическую роль, больше всего страдают от интенсивных выбросов твердых частиц в атмосферу, поскольку, помимо вреда здоровью, они являются источником неудобства в повседневной жизни, загрязняя крыши, стены, тротуары и другие окружающие предметы и вызывая раздражение глаз.

Поэтому компания, которая является источником загрязнения такого рода и не удовлетворяет требованиям к стандартам по охране окружающей среды, подвергается штрафам и судебным преследованиям со стороны правительственных органов, помимо падения ее имиджа в глазах общества в целом.

Использование воды в качестве универсального ингибитора выброса твердых частиц известно в данной области техники, однако такой метод является не очень эффективным, поскольку вода испаряется, пока окатыши являются еще очень горячими, и поднимает вверх остатки влаги в окатышах в том случае, если они являются холодными. Помимо воды, используемой в качестве агента для подавления пыли, для данной цели рынок предлагает и другие средства, как правило полимеры или остаток от перегонки нефти, содержащей твердый парафин.

Задачей настоящей группы изобретений является улучшение применения эффективного ингибитора выброса твердых частиц для обработки окатышей, гранул, рудной мелочи и других материалов, полученных из железной руды и других минералов, радикально снижающего выброс твердых частиц и оказывающего продолжительное действие, даже при перемещении, укладке, погрузке и разгрузке таких материалов.

Другой задачей настоящего изобретения является разработка способа ингибирования выброса твердых частиц, вызываемого трением железорудных окатышей, посредством распыления на них спиртового побочного продукта.

Настоящая группа изобретений касается способа ингибирования выброса твердых частиц во время трения термообработанных железорудных окатышей, включающего следующие стадии, на которых:

а) удаляют термообработанные железорудные окатыши при температуре около 200°С;

b) распыляют спиртовой побочный продукт на термообработанные окатыши.

Настоящая группа изобретений также касается применения спиртового побочного продукта для ингибирования выброса твердых частиц, при этом упомянутый побочный продукт распыляют на железорудные окатыши, независимо от того, находятся ли они в нагретом или ненагретом состоянии.

Далее настоящее изобретение описано более полно на основании примера, иллюстрирующего его осуществление, показанное на чертежах, где:

Фигура 1 представляет собой технологическую схему процесса ингибирования выброса твердых частиц; и

Фигура 2 представляет собой график, иллюстрирующий термогравиметрию глицерина, используемого в испытании.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, проиллюстрированному на фигуре 1, настоящее изобретение касается способа ингибирования выброса твердых частиц во время трения термообработанных железорудных окатышей. Данный способ основан на использовании ингибитора выброса твердых частиц с высокой точкой кипения, не испаряющегося при контакте с горячим материалом, таким как окатыши, получаемые в результате процесса обжига на установке для окомкования.

Такой процесс ингибирования выброса твердых частиц в тот момент, когда термообработанные в печи железорудные окатыши подвергаются трению, включает следующие стадии, на которых:

а) удаляют термообработанные железорудные окатыши при температуре около 200°С;

b) распыляют спиртовой побочный продукт на окатыши.

Вначале сырые железорудные окатыши помещают в печь для термической обработки или обжига. Максимальная температура обжига составляет около 1350°С; затем, после выхода из печи, окатыши охлаждают до температуры, составляющей от 200 до 250°.

Термообработанные железорудные окатыши затем удаляют из печи для осуществления стадии распыления спиртовым побочным продуктом.

На данной стадии должна быть соблюдена пропорция, составляющая 500 г спиртового побочного продукта на тонну обожженных окатышей, при этом данная величина может быть оптимизирована в зависимости от количества рудной мелочи, агрегированной на поверхности окатыша. Предпочтительным спиртовым побочным продуктом может быть, например, глицерин, полученный из биотоплива. Могут быть использованы и другие соединения при условии, что они обеспечивают такие же физико-химические свойства.

После того как на все еще горячие окатыши был распылен глицерин, они готовы для обработки или транспортировки без выброса твердых частиц. Именно на данной конечной стадии осуществляют контроль выброса твердых частиц.

Данный способ, являющийся объектом настоящего изобретения, предпочтительно применяют к окатышам, получаемым после процессов комкования железной руды, однако он может быть применен и к другим единичным операциям в других процессах разработки месторождений, во время которых происходит выброс твердых частиц.

Основным назначением данного процесса является предотвращение выброса железорудных твердых частиц, образующихся в результате трения между термообработанными или обожженными окатышами. Такое трение происходит в основном при перемещении, укладке, погрузке и разгрузке.

Более того, настоящее изобретение включает применение спиртового побочного продукта для ингибирования выброса твердых частиц.

Спиртовой побочный продукт должен быть распылен на термообработанные железорудные окатыши, получаемые после процессов комкования железной руды.

Предпочтительным спиртовым побочным продуктом является глицерин (глицерин + пропанотриол), получаемый из биотоплива. Однако могут быть использованы и другие соединения при условии, что они обеспечивают такие же физико-химические свойства и оказывают такое же действие на продукт.

Ингибирующее действие на выброс твердых частиц продуктом (термообработанные железорудные окатыши) должно быть следующим:

- Ингибитор должен быть способен распределяться естественным образом или посредством капиллярного эффекта после его нанесения на обожженные гранулы среди составных частей массы, такой как окатыши, находящиеся в рудных дворах, тем самым автоматически и существенно улучшая степень охвата массы в целом;

- Ингибитор должен обладать достаточной гигроскопичностью в качестве механизма поддержания минимального уровня влаги в массе окатышей, способствуя удержанию пыли или твердых частиц на своей поверхности;

- При обработке железорудных окатышей ингибитор должен сохранять физические свойства окатышей и существенно снижать уровень использования воды таким образом, чтобы обеспечить более высокое предельное повышение производительности процесса, предполагая увеличение объема окатышей и снижение стоимости транспортировки благодаря меньшему количеству перевозимой воды.

- Ингибитор должен частично или полностью заменить воду во время процесса, включающего перемещение, укладку, погрузку и разгрузку окатышей, гранул, рудной мелочи и других продуктов, полученных из железной руды и других минералов, для резкого снижения выброса твердых частиц (пыли) в зоне проведения операций;

- Ингибитор выброса твердых частиц должен соответствовать требованиям, выдвигаемым организациями по охране окружающей среды.

Применение глицерина в качестве ингибитора выброса твердых частиц согласно настоящему изобретению соответствует всем вышеизложенным условиям и действиям.

Лабораторные испытания в барабане для подтверждения эффективности распыления глицерина на термообработанные железорудные окатыши

Лабораторные испытания в барабане осуществляют для подтверждения эффективности распыления глицерина на окатыши при 200°С с целью ингибирования выброса твердых частиц, образующихся в результате трения или истирания, имитируя процесс воздействия на окатыши во время их перемещения, укладки, регенерации, погрузки и разгрузки.

Испытание включает распыление глицерина на 10 кг нагретых окатышей после их выхода из печи. Сразу же после распыления окатыши подвергают вращению в абразивном барабане (ISO3271 - 1995) в течение минуты. Закончив вращение, дверцу барабана сразу же открывают и специальным измерительным прибором измеряют выброс твердых частиц в суспензии внутри барабана; результаты измерений представлены в мг/м ³. Последовательность действий в ходе испытания стандартизирована с целью минимизации возможных потерь времени и, следовательно, потери тепла окатышами во время испытания.

Результаты лабораторных испытаний показывают снижение выброса твердых частиц, составляющее порядка от 500 мг/м³ до 100 мг/м ³ после нанесения глицерина. Данные результаты были получены при использовании предпочтительного количества, составляющего 500 грамм глицерина на тонну термообработанных или обожженных окатышей.

Таким образом, подтверждается тот факт, что глицерин является ингибитором выброса твердых частиц при его нанесении на железорудные окатыши. Полученные результаты также показывают, что глицерин может быть использован в промышленном масштабе для ингибирования выброса твердых частиц при его перемещении в ходе укладки, погрузки и разгрузки.

Получение такого глицерина также является выгодным, поскольку на каждые 10 литров производимого биотоплива обрабатывающая установка производит один литр глицерина.

Подчеркивая преимущества использования глицерина в качестве ингибитора выброса твердых частиц во время трения между еще горячими железорудными окатышами, график на фигуре 2 иллюстрирует испытание на термогравиметрию глицерина, используемого в вышеупомянутом испытании, показывающем его стойкость при воздействии высоких температур, что позволяет использовать его для желательного нанесения на еще горячие окатыши (кипение при 290°С).

Важно подчеркнуть, что глицерин также применим и к другим материалам со свойствами, подобными свойствам выбрасывающей твердые частицы железной руды и окатышей.

Несмотря на приведенное выше описание примера предпочтительного варианта, подразумевается, что объем настоящего изобретения допускает и другие возможные варианты, будучи ограничен только содержанием прилагаемой формулы изобретения, включающей возможные эквивалентные варианты.