Обогащение руд для получения богатых по основному элементу концентратов связано, чаще всего, с их измельчением, а для дальнейшего использования в металлургическом переделе с необходимостью их окуско-вания. Известны три способа окускования мелких (0-10мм) руд и концентратов: агломерация, окомкование и брикетирование. В зависимости от фракционного состава руды или концентрата крупности 10-0мм использу-ется тот или иной способ окускования.

Агломерация – процесс получения крупных кусков путем высоко-температурного спекания предварительно окомкованной мелкой руды или концентрата, в которой доля мелкой фракции зерен 0-0,3мм должна быть не более 50мас.%.

Для России, и стран СНГ, являющихся одними из крупнейших в мире производителей и экспортеров черных металлов, все более актуальным становится вопрос создания современного малозатратного и экологически безопасного производства высококачественного железорудного сырья для доменных печей, которые до сих пор остаются основным оборудованием для получения чугуна. Преимущество использования агломерата, как железорудного сырья в доменной шихте, предопределяется тем, что агломерационный процесс в настоящее время является самым производительным и экономичным способом получения офлюсованного сырья для доменной плавки, а также попутной утилизации многих отходов металлургического производства.

Агломерационный процесс наиболее эффективен при получении офлюсованного (высокоосновного) агломерата из шихты с высокой газопроницаемостью на базе богатых по железу гематитовых руд с низким содержанием кремнезема. Ведение процесса спекания в слое высотой 600-750 мм обеспечивает получение агломерата с высокими физическими и физико-химическими свойствами и практически полным отсутствием класса 0-5 мм, низкий расход твердого (до 35-40 кг/т агломерата) и газообразного топлива и минимальные общие затраты тепла на производство агломерата (1150-1400 МДж/т) при высокой (1,5 т/м2 и более) удельной производительности агломашин.

Современная технология агломерации, сформировавшаяся как при строительстве новых, так и при реконструкции действующих производств, обеспечивается:

• Высокой стабильностью физико-химических свойств шихты и агломерата, достигаемой комплексным усреднением сырья;
• Рациональным подбором компонентов шихты, обеспечивающим содержание не менее 57 % железа, не более 5 % диоксида кремния, 2,5 % оксида магния, 1,3 % оксида алюминия в агломерате при его основности (CaO/SiO2) равной 1,6-1,9 и более;
• применением современных технологических решений при окомковании, спекании и охлаждении агломерата, позволящих работать при содержании тонкоизмельченных концентратов крупностью не более 0,071 мм при их содержании в шихте до 70-90 % от железорудной части шихты;
• использованием современного дробильного, сортировочного и измельчающего оборудования, позволяющим соблюдать жесткие ограничения по крупности топлива, флюсов и других компонентов шихты;
• Тщательной подготовкой шихты к спеканию, в том числе ее тонкозернистой части, например, путем погруппового смешивания и окомкования;
• Регулируемой в зависимости от свойств шихты и конкретной технологической ситуации системой ее загрузки на агломашины;
• Спеканием шихты в высоком слое (до 750 мм) при разрежении в коллекторе 16-19 кПа;
• Полным охлаждением спека в отдельно стоящем охладителе или на агломашине при обязательной утилизации тепла с охладителя;
• Многостадийными системами дробления и сортировки опека, а также рациональной системой передачи годного агломерата к доменным печам;
• Эффективной очисткой отходящих газов и, при необходимости, рециркуляцией части отходящего газа в процесс спекания;
• Современными информационными системами управления технологическим процессом и производством.

Приоритетной задачей при разработке технологии процесса спекания тонких концентратов в высоком (более 500 мм) слое является совершенствование подготовки компонентов шихты (концентратов, флюсов и топлива), технологии смешивания - окомкования, систем подогрева и введения извести в агломерационную шихту, увеличение разрежения в вакуум-камерах агломашин. Реализация новых технологий агломерации предполагает использование агломерационных машин и высоконапорных нагнетателей нового поколения, создание современных усредненительных комплексов, новых эффективных видов оборудования для подготовки шихты, в частности, смесителей и окомкователей, позволяющих производить не только эффективное смешивание -окомкование компонентов, но и подогрев шихты; устройств для подготовки и ввода извести; грохотов и дробилок для эффективной подготовки топлива; дробилок нового поколения для подготовки флюсов; оборудования для контроля свойств сырья и продукции и т.д. Задачей на ближайшую перспективу остается также получение оптимального гранулометрического состава агломерата путем организации рационального охлаждения, дробления и сортировки спека, а также утилизация тепла воздуха охлаждения.

Окускоование материала, в котором количество зерен 0-0,3мм более 50мас.% связана со значительной потерей производительности агломера-ционных машин, поэтому при окусковании подобных материалов используют метод получения окатышей. При этом для формирования прочных сырых окатышей доля фракции частиц 0-0,06мм должна составлять не менее 50мас.%. Полученные сырые окатыши диаметром 12-15мм упрочня-ются высокотемпературным обжигом на обжиговых конвейерных машинах.

Для термической обоботки окатышей наибольшее распростронение получили технологии обжига на обжиговых машинах конвейерного типа и технология с использованием установки "решотка-трубчатая печь-охладитель".

Сегмент рынка на поставку обжиговых машин конвейерного типа представлен фирмами Outotec GmbH (Германия) и «Уралмаш - МО» (Россия). Оба предприятия представляют достаточно современный вариант комплекса адаптированной обжиговой машины для производства железорудных окатышей и их последующего восстановления в установках металлизации шахтного типа.

Outotec – это широко известная под прежним названием Lurgi международная инжиниринговая компания, ориентированная на горнообогатительное и металлургическое производство, имеющей широкие возможности и обширный опыт строительства установок «под ключ». Офис находится в г. Оберурселе (пригороде Франкфурта, Германия), а научно-исследовательский центр – во Франкфурте. Outotec обладает большим опытом в области окомкования железорудных материалов. С 1963 года Outotec и держатели ее лицензии, построили около 70 фабрик окомкования, работающих на технологии конвейерных обжиговых машин. С 2005 года Outotec реализовала 5 проектов по разработке и поставке обжиговых машин, в том числе с годовой производительностью свыше 7 млн. тонн окатышей.

Дивизион «Металлургическое оборудование» ООО «Уралмаш - Инжиниринг» является разработчиком и поставщиком технологического оборудования для металлургических компаний. Основу компании составляют конструкторские подразделения Уралмашзавода, имеющие более чем 75-летний опыт создания металлургических машин и агрегатов. Опираясь на этот реальный опыт в своей технической политике и научно-исследовательских работах по совершенствованию металлургического оборудования, компания учитывает современные мировые тенденции и требования, предъявляемые к технологиям, энергосбережению, оборудованию, качеству готового продукта и экологии.

Постоянное уменьшение средней крупности концентратов в последнее время привело к развитию технологии производства окатышей. Разработка технологических решений для обжига на машинах конвейерного типа потребовало разработки специализированного тестового оборудования обеспечивающего моделирование спецыфического газового режима обжиговых машин. Одна из таких установок была спроектирована и изготовлена в ОАО Уралмеханобр. На установке разрабатывались тепловые режимы обжиговой фабрики Качканарского ГОК, Соколово-сорбайского горно производственного объединения, технология обжига окатышей Донского ГОКа. В 2011 году ОАО "Уралмеханобр" разработана технология для производстава окатышей для новой фабрики производительностью 5 млн. т обожженных окатышей в год и выполнена работа по разработке вариантов реконструкции производства окатышей на действующей фабрике АО "ССГПО". Выпполнена разработка технологического регламента на производство окатышей из титано-магнетитового концентрата руд месторождения Тебинбулак р. Узбекистан.

Брикетирование рудной мелочи фракции 0-10мм с большой долей крупных частиц, как метод окускования более экономичен, чем высоко-температурная агломерация. В отличие от агломерационного производ-ства при брикетировании не происходит выбросов газообразных веществ в окружающую среду. В процессе брикетирования получаются прочные куски одинакового размера, формы и состава, отвечающие требованиям технологического процесса, в котором предполагается их использование. Возможность применения в брикетах углеродсодержащего наполнителя положительно сказывается на активизации ряда металлургических процес-сов.

В связи с появлением новых высокопроизводительных вальцовых прессов в настоящее время еще больше возрос интерес к процессу брике-тирования руд и концентратов.

Для получения прочных брикетов при их производстве используют различные связующие добавки: сульфитно-спиртовая барда (технические лигносульфанаты), известь, жидкое стекло, цементы и различные комби-нированные связующие

Неорганические минеральные вяжущие (цемент, известь, тонкодисперсные шлаки), которые одновременно играют роль флюсовой составляющей во многих металлургических процессах, несмотря на все их преимущества, не могут обеспечить получение сырых и сухих брикетов необходимой прочности.

Сульфитно-спиртовая барда, несмотря на высокие вяжущие и клеящие свойства, представляет собой высокосернистый (3-6%) продукт, используемый в основном при брикетировании руд и концентратов цветной металлургии - ООО “Медногорский медно-серный комбинат” (ММСК) и “Производство полиметаллов” филиал ОАО “Уралэлектромедь” (ППМ) г. Кировоград.

Жидкое стекло представляет собой водные раствор силиката натрия, который после затвердевания обеспечивает как высокую влагостойкость, так и термическую прочность брикетов. Брикеты на жидком стекле из различных рудных, топливных и минеральных материалов были с положительным результатом испытаны в шахтных, электросталеплавильных и ферросплавных печах, а именно на ОАО “Донской ГОК” и ЗАО “Тихвинский ферросплавный завод” (ТФЗ) [1-5, 12-14]. Растворимое стекло не вносит примесей, так как оксид натрия и диоксид кремния содержатся практически во всех рудных материалах. Причем, исследованиями по влиянию Na2O и К2О на свойства шлака при выплавке силикомарганца показано, что оксиды щелочных металлов существенно снижают вязкость расплава в интервале 1400-1600оС. Кроме того Na2O и К2О ускоряют процессы восстановления оксидов углеродом и улучшают горение электрической дуги в ванне печи