Le moyen le plus efficace d'augmenter la teneur en fer des granulés ? La valeur ajoutée de la bentonite modifiée à haut rendement.
L'industrie sidérurgique est un important consommateur d'énergie et un important émetteur de polluants atmosphériques. Elle est donc au cœur des efforts chinois en matière d'économies d'énergie et de réduction des émissions. Le plan « Made in China 2025 » du Conseil des affaires d'État met l'accent sur la production verte. Face aux contraintes croissantes en matière de ressources et d'environnement, le développement vert est la seule voie viable pour le secteur sidérurgique chinois.
En tant qu'industrie manufacturière à forte intensité de procédés, la production d'acier en Chine continuera de s'appuyer sur les procédés de haut fourneau dans un avenir proche. Par conséquent, l'exploration d'innovations de procédés, comme le remplacement du frittage par la granulation, afin d'optimiser les matières premières des hauts fourneaux, de réduire la consommation d'énergie et de diminuer les émissions de gaz à effet de serre et de polluants, est essentielle pour une production verte.
La bentonite utilisée dans les boulettes métallurgiques comprend des variétés à base de sodium, composites et modifiées, offrant une forte liaison, une formation uniforme des boulettes et des taux de bouletage élevés adaptés à différents types de minerai. Actuellement, la bentonite modifiée est la plus utilisée, car elle réduit l'utilisation de liant tout en préservant la qualité des boulettes, ce qui en fait le moyen le plus efficace d'améliorer la qualité des boulettes de fer.
Le rôle de la bentonite dans les boulettes de minerai de fer
La bouletage du minerai de fer nécessite de l'eau et un liant, la bentonite étant le choix le plus courant à l'échelle mondiale. Ses trois propriétés clés – mouillabilité (forte absorption d'eau), expansibilité (forte capacité de gonflement) et colloïdalité (forte liaison) – lui permettent :
Améliore la résistance des granulés verts, secs et finis – Sa grande surface lie étroitement les particules de concentré de fer pendant la granulation, le séchage et la torréfaction.
Augmente la température d'éclatement des granulés verts – Il ralentit l'évaporation de l'eau pendant le séchage et augmente rapidement la résistance des granulés secs, augmentant considérablement la température d'éclatement (bien que l'efficacité varie selon la bentonite et le type de minerai).
Inhibe le gonflement par réduction et la dégradation à basse température – La bentonite réduit la porosité des granulés de 1 à 2 % et augmente la résistance, réduisant légèrement la réductibilité mais atténuant le gonflement et la dégradation.
Impacts négatifs de la bentonite sur la qualité des granulés
Les principaux composants de la bentonite sont le SiO₂ (en moyenne 62,39 %, 69,64 % après calcination) et l'Al₂O₃ (en moyenne 16,55 %, 18,475 % après calcination). Les hauts fourneaux nécessitant une alimentation de haute qualité et à faible teneur en scories, il est crucial de minimiser l'utilisation de la bentonite. Ses inconvénients sont les suivants :
Réduction de la teneur en fer – L’ajout de 1 % de bentonite diminue la teneur en fer d’environ 0,6 % (par exemple, 64 à 68 % de minerai perdent 0,62 à 0,66 % pour 1 % de bentonite).
Augmentation de la teneur en SiO₂ et Al₂O₃ – Chaque 1 % de bentonite ajoute environ 0,7 % de SiO₂ et environ 0,185 % d’Al₂O₃, ce qui dégrade la qualité des granulés et les performances métallurgiques.
Réduction de la valeur économique – À un dosage typique de 2 %, les boulettes de minerai de fer à 66 % perdent 1,28 % de teneur en fer, gagnent 1,39 % de SiO₂ et 0,37 % d’Al₂O₃.
Application pratique de la bentonite modifiée
En raffinant la bentonite de haute qualité par activation au sodium humide, séchage, modification et broyage, de nouveaux additifs ont été développés pour :
Améliore la réductibilité des granulés, la résistance à l'état vert et la stabilité thermique.
Améliore la résistance, la porosité et l’oxydation des granulés.
Réduisez le temps de torréfaction et réduisez la consommation d’énergie.
Optimiser la microstructure et inhiber l'expansion anormale.
Les résultats sur le terrain montrent que la bentonite modifiée à 1,2–1,6 % produit le même effet que la bentonite conventionnelle à 2,5–3,5 %, améliorant la résistance, la stabilité thermique et la teneur en fer tout en réduisant les fines de retour. Le remplacement de la bentonite sodique (3,2 %) par de la bentonite modifiée (1,8 %) permet d'économiser 10,5 ¥/tonne, soit 25,2 millions de ¥ par an pour une usine de 2,4 millions de tonnes.
Avantages du liant bentonite modifié :
Améliore la dispersion, la stabilité thermique et la nucléation.
Augmente la résistance des granulés verts et leur résistance à l'éclatement.
Réduit l’utilisation de bentonite de 50 à 75 %, augmentant la teneur en fer et réduisant la teneur en SiO₂.
Réduit le temps de torréfaction et la consommation d'énergie.
Soutient la production de granulés de haute qualité alignée sur les objectifs de développement vert.
Références :
[1] Yang Xiaodong et coll. Études d'ingénieur, 2017.
[2] Ye Kuangwu et coll. Conférence nationale sur la fabrication du fer, 2010.
[3] Li Yifeng. Science standard, 2014.
[4] Xu Manxing. Steel Exchange, 2022.
Cet article provient d'Internet et est publié à titre informatif. Contactez-nous pour le supprimer s'il est protégé par des droits d'auteur.