Pellets - terrones de mineral triturado concentrado de forma esférica [1] .
Los gránulos de mineral de hierro son un producto semiacabado de la producción metalúrgica de hierro . Son producto del enriquecimiento de minerales ferruginosos y posterior granulación y tostado. Junto con el sinterizado , son el componente principal de la parte de la carga que contiene hierro en la producción de alto horno para la producción de arrabio [2] .
Debido a la disminución en la proporción de mineral rico extraído y al aumento constante en la proporción de mineral sujeto a beneficio , cada vez más materias primas de mineral de hierro contienen 80–90 % o más fracciones <0,07 mm y, en algunos casos, <0,05 mm participan en el procesamiento metalúrgico . Por regla general, las empresas mineras y de procesamiento están ubicadas a una distancia considerable de las plantas metalúrgicas . Durante la aglomeración de concentrados de mineral de hierro finamente divididos (con enriquecimiento profundo) , la velocidad del proceso disminuye notablemente (debido a una fuerte disminución en la permeabilidad al gas de la carga). El transporte de concentrado húmedo a plantas metalúrgicas para su posterior aglomeración es poco rentable debido a los costos asociados al transporte de agua, y difícil debido a la congelación del concentrado en invierno. La producción de aglomerado directamente en las plantas de extracción y procesamiento no es práctica debido a su insuficiente resistencia mecánica.
La solución al problema de la aglomeración de concentrados de mineral de hierro finamente dividido fue la producción de gránulos de mineral de hierro, propuesta por primera vez en 1912 por Anderson (Suecia) e independientemente en 1913 por Brakkelsberg (Alemania). La producción de pellets de mineral de hierro se desarrolló a principios del siglo XX en muchos países del mundo a ritmos elevados y a principios de la década de 2000 superó los 300 millones de toneladas/año.
Los esquemas de granulación son una combinación de dos etapas de granulación mediante la granulación de una carga húmeda en un aparato especial: peletizadores (producción de gránulos crudos) y endurecimiento de gránulos (mediante métodos de tostado o sin cocción) para dar a los gránulos la fuerza necesaria para el almacenamiento, transporte a los altos hornos y fundirlos en hornos.
Los gránulos crudos se forman peletizando material de mineral de hierro finamente disperso humedecido hasta cierto punto. El polvo de mineral de hierro finamente molido pertenece a sistemas hidrofílicos dispersos caracterizados por una intensa interacción con el agua. En tal sistema, el deseo de reducir la energía se realiza reduciendo la tensión superficial en el límite de fase (al interactuar con el agua) y engrosando las partículas (como resultado de su adhesión). Se cree que, en general, el sistema disperso mineral de hierro material-agua tiene cierta tendencia termodinámica a granularse [3] .
El proceso de formación de gránulos a partir de un concentrado de mineral de hierro humedecido es una combinación de varios fenómenos de humectación , saturación capilar , ósmosis , hinchamiento, dispersión superficial, etc. El sistema para formar gránulos fue desarrollado por V. I. Korotich [4] .
Por regla general, para la producción de gránulos, minerales que no son ricos en hierro , se utilizan diversos desechos que contienen hierro. Para eliminar las impurezas minerales, el mineral original (en bruto) se tritura finamente y se enriquece de varias maneras .
El proceso de hacer gránulos crudos (sin hornear) a menudo se denomina granulación (o granulación). La carga en forma de una mezcla de concentrados, fundentes (aditivos que regulan la composición del producto) y aditivos endurecedores (generalmente arcilla de bentonita ) finamente divididos que contienen hierro, se humedece y peletiza en tazones giratorios o tambores peletizadores ( granuladores ).
Los gránulos en verde deben tener la resistencia suficiente para evitar deformaciones y fracturas cuando se entregan al calcinador (generalmente un calcinador ) , así como una buena estabilidad térmica, es decir, la capacidad de no colapsar durante la calcinación. Para potenciar estas propiedades, se introducen ligantes en la carga de pellets (principalmente bentonita, así como su mezcla con agua, cal , cloruro de calcio , sulfato de hierro ).
El aglutinante más utilizado en la producción de gránulos es la bentonita , que se introduce en la carga en una cantidad de 0,5 a 1,5 % antes de la granulación. La bentonita se distingue por su fina dispersión, capacidad de intercambio iónico, alto grado de hinchamiento cuando se humedece, coherencia y la capacidad de liberar agua gradualmente cuando se calienta. La bentonita se compone principalmente de montmorillonita y minerales cercanos a ella en composición. Cuando se humedece, la bentonita absorbe intensamente agua, aumentando su volumen entre 15 y 20 veces. La elección de la bentonita también se debe a su capacidad, cuando se humedece, de formar geles con una superficie específica extremadamente desarrollada (600–900 m²/t), que es aproximadamente 7 veces mayor que la superficie de partículas de otros tipos. de arcilla _ La bentonita aumenta la porosidad de los gránulos verdes, lo que afecta favorablemente la tasa de eliminación de humedad durante el secado de los gránulos sin reducir su resistencia.
Como resultado de la granulación en agregados especiales - granuladores , se obtienen partículas casi esféricas con un diámetro de 10-30 mm. Se secan a temperaturas de 150-200°C y se cuecen a temperaturas de 1200-1300°C en instalaciones especiales - máquinas de cocción . Las máquinas transportadoras de calcinación más comunes son un transportador de carros de calcinación que se mueven sobre rieles. En la parte superior de la máquina de calcinación, encima de los carros de calcinación, se encuentra un hogar de calentamiento, en el que se queman combustibles gaseosos, sólidos o líquidos y se forma un portador de calor para secar, calentar y calcinar los gránulos. Hay tostadoras con enfriamiento de pellets directamente en la máquina y con enfriador externo.
Factores que afectan la calidad de los pellets crudos:
El propósito de tostar pellets crudos es darles una fuerza que proporcione:
Durante el tostado de pellets crudos, se producen una serie de transformaciones físicas y químicas:
Como resultado de estas transformaciones, los gránulos adquieren la fuerza necesaria. Además, durante el tostado, se elimina una parte importante de los contaminantes sulfurosos .
Cuando se usan gránulos, se excluye la carga separada de mineral y fundentes en el alto horno , la cantidad de escoria se reduce significativamente cuando se procesan minerales con un bajo contenido de hierro. Además, se incrementa la productividad de la fundición de hierro fundido en un alto horno. Asimismo, los pellets se utilizan en la fusión de aceros en hornos de inducción y de arco eléctrico .
Con propiedades relativamente iguales de gránulos y aglomerados [6] , el gránulo se puede utilizar en el caso de la lejanía de las industrias mineras de los consumidores.
Cribado de pellets crudos antes de cargarlos en la tostadora
Carga de pellets crudos a la tostadora
Pellets calcinados en la zona de descarga de la tostadora
Pellets en la bodega de un barco
Pellets en el patio de mineral del taller de alto horno
Fábrica de pellets de mineral de hierro en Kiruna ( Suecia )
Pellets de mineral de hierro, fábrica de Sherman, Ontario , Canadá
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