Файл: ЖАа байланыстырушы материалдарды олдана отырып, темір кені шекемтастарын дайындауа арналан технологияларды зерттеу жне зірлеу.docx
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 66
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ӘБІЛҚАС САҒЫНОВ АТЫНДАҒЫ ҚАРАҒАНДЫ
ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
ӘОЖ
Серіктай Нұрайлым Өркенқызы
ЖАҢА БАЙЛАНЫСТЫРУШЫ МАТЕРИАЛДАРДЫ ҚОЛДАНА ОТЫРЫП, ТЕМІР КЕНІ ШЕКЕМТАСТАРЫН ДАЙЫНДАУҒА АРНАЛҒАН ТЕХНОЛОГИЯЛАРДЫ ЗЕРТТЕУ ЖӘНЕ ӘЗІРЛЕУ
7М070204 – «МЕТАЛЛУРГИЯ» БІЛІМ БЕРУ БАҒДАРЛАМАСЫ БОЙЫНША
ҒЫЛЫМ МАГИСТРІНІҢ АКАДЕМИЯЛЫҚ ДӘРЕЖЕСІН АЛУ ҮШІН МАГИСТРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ
| НТМ кафедрасының меңгерушісі | _______________________ (қолы, күні) | Куликов В.Ю. |
| Ғылыми жетекшісі к.т.н.,доцент | _______________________ (қолы, күні) | Саркенов Б.Б. |
| МетМ-20-1 тобының магистранты Баға | _______________________ (қолы, күні) | Серіктай Н.Ө. |
Қарағанды 2022
МАЗМҰНЫ
| Кіріспе 3 | ||
| 1 | Материалдарды түйіршіктеу нарығының қазіргі жағдайын талдау | 5 |
| 1.1 | Темір кені шекемтастарының сапасы | 5 |
| 1.2 | Әр түрлі байланыстырғыштармен дайындалған шекемтастар | 6 |
| 1.2.1 | Темір кені шекематстарының құрамын өзгертетін және өзгертпейтін байланыстырғыштар | 13 |
| 1.2.2 | Комплексті байланыстырғыштар | 15 |
| 2 | Зерттеу әдістері | 17 |
| 2.1 | Шихта материалдарының қасиеттерін зерттеу | 17 |
| 2.2 | Түйіршіктеу процесін және шикі шекемтастардың қасиеттерін зерттеу | 17 |
| 2.3 | Шекемтастың көлденең қимасы бойынша ылғалдың таралуын зерттеу | 18 |
| 2.4 | Күйдіру шекемтастарының үрдісі және күйдірілген шекемтастардың қасиеттерін зерттеу | 22 |
| 2.5 | Шекемтастардың металлургиялық қасиеттерін зерттеу | 23 |
| 3 | Жаңа байланыстырушымен шекемтастардың қасиеттерін зерттеу | 26 |
| 3.1 | Шихта материалдарының қасиеттері | 26 |
| 3.2 | Түйіршіктеу механизмі | 28 |
| 3.3 | Шикі шекемтастардың құрылымы | 35 |
| 3.4 | Шекемтастарды кептіру | 38 |
| 3.5 | Күйдірілген шекемтастардың металлургиялық қасиеттері | 45 |
| 4 | Органикалық байланыстырушымен темір кенінің шекемтастарын өндіру технологиясын сынау | 49 |
| 4.1 | Материалдық және жылу балансын есептеу | 49 |
| 4.2 | Шикі шекемтастардың түйіршіктелуі және қасиеттері | 51 |
| 4.3 | Шахталы пештерде металдандыруға арналған күйдірілген шекемтастарды күйдіру және олардың сапасы | 58 |
| 4.4 | Домна пештері үшін темір кенінің шекемтастарын өндіру технологиясын тәжірибелік сынақтан өткізу | 60 |
| 4.5 | Минералды және органикалық байланыстырғыш шекемтастарды алу технологияларын салыстырмалы экологиялық бағалау | 60 |
| Қорытынды 64 | ||
| Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 65 | ||
КІРІСПЕ
Зерттеу жұмысының өзектілігі. Қара металлургияның дамуы ұлттық экономиканың барлық салалары үшін өндіріс құралдары мен техникалық жабдықтар шығарудың маңызды шарты болып табылады. Металл өндірісінің артуы жұмыс істеп тұрған кәсіпорындардың қуатын кеңейту және темір кенін алу үшін жаңаша технологияны игеру арқылы шикізат базасын дамытуды болжайды.
Бүгінгі күні Қазақстандағы темір кенінің қоры l6,6 млрд тоннаға бағаланады, бұл бүкіл әлемдік қорлардың шамамен 8% құрайды, оның 8800 млн тоннасы зерттеліп, пайдалануға дайындалған. Темір кенінің шамамен 90%-ы Солтүстік Қазақстанның Қостанай облысында шоғырланған, қалғаны Орталық Қазақстанда.
Республикада бекітілген 6 миллиард тоннадан астам қоры бар темір кенінің бірнеше кен орындары пайдаланылады:
-
2500 миллион тоннадан астам қоры бар Соколов-Сарыбай, темір мөлшері – 38-43%, зиянды қоспалар – күкірт; -
Лисаковскіде (ЛТБК), бекітілген қорлар – 3000 миллион тоннадан астам, темір құрамы – 34-38%, зиянды қоспалар – фосфор; -
Атасуда (Кентөбе, Қаражал) бекітілген қорлар – 800 миллион тоннадан астам, темір құрамы – 48-70%, зиянды қоспалар – күкірт.
Антропосфераның тұрақты дамуын қамтамасыз етудің маңызды бағыттарының бірі ресурс үнемдейтін технологияларды құру болып табылады. Дәстүрлі түрде ресурстарды үнемдеудің ең жоғары тиімділігін ресурстарды тұтынатын салаларда күту керек, олар сөзсіз темір рудасының шекемтастарын өндіруді қамтиды.
Одан әрі темір рудасы шикізаты, әсіресе шекемтастар нарығындағы қатал бәсекелестік кәсіпорындарды өндіріс шығындарын азайтуға және өз өнімдерінің сапасына көбірек көңіл бөлуге мәжбүр етеді.
Үшінші, одан кем емес маңызды фактор – бұл темір рудасының шекемтастарын өндірудегі дәстүрлі байланыстырушы жоғары сапалы бентонит ресурстарының біртіндеп сарқылуы, бұл оның сапасының тұрақты төмендеуіне, тапшылықтың өсуіне және өзіндік құнының өсуіне әкеледі. .
Осы үш фактордың барлығы бентонитті алмастыратын материалдарды іздеуге әкелді. Тұтқырларды қарастыру үлкен қызығушылық тудырады, оларды пайдалану табиғи ресурстарды тұтынуды айтарлықтай азайтады және ландшафттық жүйелердің бұзылуын болдырмайды. Сонымен қатар, байланыстырушы қоспа әртүрлі технологиялық және экономикалық талаптарды қанағаттандыруы керек, сонымен қатар жоғары сапалы түйіршіктерді, әсіресе оларда ганга мөлшері азырақ өндіруді қамтамасыз етуі керек [1].
Жақында темір кендерін өндірушілер салыстырмалы түрде арзан бентонитті қымбатырақ органикалық байланыстырғышпен, яғни карбоксиметил целлюлозамен алмастыруға қызығушылықтарын жаңартты, өйткені домна жұмысында үнемдеуге қол жеткізуге болады. Бұл үнемдеу негізінен қышқылдың бос жыныстарымен ластануынан (алюминий силикаттары) және шекемтастардың жақсарған металлургиялық қасиеттерін алуға болады, бұл шойын өндіруге кететін шығындарды төмендетуі мүмкін. Сонымен қатар, жаңа байланыстырғыш заттар төмен дозаларда тиімдірек болады, нәтижесінде сақтау және жеткізу шығындары төмендейді.
Материалды бүкіл темір жасау процесінде өңдеу керек, бұл ағынға деген қажеттіліктің жоғарылауын және темір жасаудың өнімділігінің төмендеуін білдіреді; бентонитте әдетте 80% алюминий силикаттары болады, бұл мысалда шекемтастардың темір құрамын 0,8% төмендетеді. Қосылған бентонит қалдықтарын өңдеу күшейтілген энергияны қажет етеді. Мысалы, шекемтастарды өндіруде кездесетін қышқыл қалдықтарының әрбір қосымша пайызы алдын-ала ойластырылған материалдың құнын бір дана үшін 2 доллардан артық төмендететіндігін хабарлады.
Бұрын көптеген органикалық байланыстырғыш заттар бентониттің алмастырғыштары ретінде зерттелген. Зерттелген байланыстырғыш заттардың көпшілігі синтетикалық полимерлер; тек кейбіреулері арзан табиғи полимерлер мен қалдықтар болды.
Органикалық байланыстырғыштардың қабылданбауының екі себебі бар: олардың жоғары құны және байланыстырғыштардың тиімділігі туралы тиісті деректердің болмауы.
Бұл зерттеудің мақсаты: Бентонитті жаңа байланыстырғышпен алмастырғанда шекемтастарды түйіршіктеу технологиясын зерттеу. Темір кені шекемтастарын органикалық байланыстырғышпен алудың тиімді технологиясын жасау. Сонымен қатар, әртүрлі типтерде және жаңа байланыстырғыштардың дозаларында жасалған шекемтастардың физикалық-металлургиялық қасиеттерін анықтау және шекемтастардың осы қасиеттерін зерттеу.
Ғылыми жаңалығы:
- жаңа байланыстырғыштың таралу механизмі магнетит бетіне қатысты ылғалдылығы жоғары жылжымалы ерітіндінің түзілуіне байланысты жасалды;
- ылғалдандырумен шектелген процесс ретінде органикалық байланыстырғыш түйіршіктеу тиімділігінің байланыстырғыш шығынына тәуелділігі;
- кептіру процесінің қарқындылығын және шекемтастардың ыстыққа төзімділігін анықтайтын шикі шекемтастардың құрылымының параметрлері (оның бетінің кеуектілігі мен ылғалдылығын қоса алғанда);
- түйіршіктің құрылымдық қасиеттерін бағалау үшін түйіршіктің көлденең қимасы бойынша ылғалдың таралуын және біркелкі еместігін сандық бағалауды қолданатын есептік-эксперименттік әдіс ұсынылады.
-
МАТЕРИАЛДАРДЫ ТҮЙІРШІКТЕУ НАРЫҒЫНЫҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫН ТАЛДАУ
-
Темір рудасы шекемтастарының сапасы
Шекемтастардың сапасын сипаттайтын негізгі параметрлер: химиялық және гранулометриялық құрамы, «суық» және «ыстық» беріктігі, төмендетілу және жұмсарту қасиеттері.
Химиялық құрам – шекемтастар сапасының ең маңызды сипаттамасы. Сапалы шекемтастар құрамының жоғары болуымен, бос жыныстардың оңтайлы құрамымен, шахталық пештері мен соңғы өнімге зиянды қоспалардың аз мөлшерімен сипатталады. Домна пешінің зарядының темір кені бөлігінде темірдің 1% өсуі коксты 0,8 ... 1,2% үнемдеуге және өнімділіктің 1,5 ... 2,5% -ға жоғарылауына әкеледі.
Шекемтастардың гранулометриялық құрамы шахталық пештеріндегі заряд бағанасының газ-динамикалық параметрлерін анықтайды. Домна пештеріндегі шекемтастардың мөлшері 5 мм нс-тен кем емес және 20 мм-ден аспауы керек деп жалпы қабылданған. Газ ағынының жоғары жылдамдығы жағдайында пештен кішірек шекемтастар белсенді түрде ұсақталады, ал түйіршік өлшемінің 20 мм-ден жоғарылауы олардың азаюының төмендеуіне әкеледі.
Шекемтастардың маңызды сипаттамасы – бір мезгілде қыздыру және азайту кезіндегі олардың әрекеті. Жоғары сапалы шекемтастар жоғары «ыстық» беріктікпен, жұмсару процесінің басталуының максималды температурасымен және олар вископластикалық күйде болатын минималды температуралық интервалмен сипатталады.
Шекемтастардың қалпына келуі шекемтастардың мөлшерімен, олардың кеуектілігімен және минералогиялық құрамымен анықталады. Темір кенінің шикізатын қалпына келтіру қабілетінің I% -ға жоғарылауы 1 тонна шойыннан 4 кг коксты үнемдеуге көмектесетіні белгілі. Шекемтастардың ұқсас сапалық сипаттамалары шекемтастарды металдандыру үшін қажет. Шекемтастардың жоғары жұмсарту температурасы процестің температурасын жоғарылатуға және осылайша шахталық пештерінің өнімділігін арттыруға, тотықсыздандырғыштың меншікті шығынын және металл оқшауланған өнімнің реактивтілігін төмендетуге мүмкіндік береді [2].
Темір кені шекемтастарын өндірудің заманауи технологиясы шихтаның дәйекті түйіршіктелуін және алынған шекемтастардың қатаюын қамтамасыз етеді. Заряд құрамында темір кенінің концентраты, флюстендіргіштер, байланыстырғыш заттар және басқа қоспалар бар. Байланыстырғышты қосудың мақсаты – темір кені шекемтастарын өндіруге берілген сапалы және жоғары техникалық-экономикалық көрсеткіштерді қамтамасыз ету. Технологиялық кезеңдердің реті бойынша байланыстырушы келесі функцияларды орындайды:
- темір кенінің концентратындағы артық ылғалды сіңіру;
- қауіпсіз соққысыз кептіруді қамтамасыз ететін шикі шекемтастар мен құрылымның тасымалдау беріктігін қалыптастыру;
- күйдіру процесінде байланыстырушы шлак байланыстырушы құрамы мен күйдірілген шекемтастардың құрылымын құруға қатысады.
1.2 Әр түрлі байланыстырғыштармен дайындалған шекемтастар
Қазіргі заманғы нарық байланыстырушы заттардың алуан түрін ұсынады, олар үшін жалпыға бірдей қабылданған классификация жоқ. Байланыстырғыштың күшейту әсерінің сипатына байланысты байланыстырғыштардың жіктелуі көрсетілген, оған сәйкес байланыстырғыш заттар екі негізгі топты құрайды: қатаю және нығайтушы қоспалар. Оның үстіне, олардың біріншісі шекемтастар шығару үшін күйдірмейтін әдістерде, ал екіншісі - күйдіруде қолданылады. Байланыстырғыштардың басқа классификациясын ұсынады, оған сәйкес байланыстырғыш заттар заттардың түрлері және олардың шығу тегі бойынша бөлінеді.
Төменде темір кені шекемтастарының химиялық құрамының түзілуі тұрғысынан байланыстырушы қоспаларды қарастырамыз. Барлық ұсынылған материалдарды екі үлкен топқа бөлуге болады: сұйылтылған шекемтастар және сұйылтылмайтындар.
Темір кендерін түйіршіктеу үшін ең көп қолданылатындар – бентонит саздары. Бентониттер – лавалардың, олардың күлдері мен туфтарының геологиялық өзгеруі нәтижесінде пайда болған теңіз шөгінді саздары. Бентониттердің химиялық құрамы әр түрлі және минералогиялық құрамымен бентониттердің толық техникалық сипаттамасы берілген. Бентонит саздарының олардың тұтқыр қасиеттерін қамтамасыз ететін негізгі компоненті – монтмориллонит минералы. Бентонит құрамында аздаған спутник бар. Ылғалданған кезде бентониттер суды сіңіріп, көлемін 15 ... 20 есе арттырады және дамыған меншікті беті 600 ... 900 м2 /г дейін гельдер түзеді, бұл басқа саз түрлеріне қарағанда едәуір жоғары.
Бентониттердің екі негізгі тобы бар: сілтілі және сілтілі жер. Сілтілі бентониттерді «шын» деп те атайды, мұндай саздардың алмасу кешені негізінен Na + иондарымен ұсынылған. Мұндай бентониттер жоғары ісінумен және төмен пластикамен сипатталады, ал осы топтың бентониттерімен алынған шекемтастар ылғалды және құрғақ күйінде де жоғары беріктікке ие. Сілтілік-жерлік бентониттердің алмасу кешені K+ және Ca2+ иондарымен ұсынылған, мұндай бентониттерді «суббентониттер» деп атайды. Мұндай бентониттердің ісіну қабілеті төмен, пластикасы жоғары және шикі шекемтастардың жеткілікті беріктігін алу үшін шығын көп болады. Судың кермектігінің жоғарылауы бентониттердің қасиеттерін нашарлататыны да белгілі.
Сурет 1 – Байланыстырғыштарды заттардың түрлеріне және шығу табиғатына қарай жіктеу
Бентониттердің темір кенінің концентраттарын түйіршіктеуге жарамдылығын бағалау үшін әр түрлі әдістер қолданылады. Суспензияның ісінуін, тұтқырлығын және бентониттің дзета потенциалын зерттеңіз. Қанағаттанарлық сапалы бентониттердің ісіну ылғалдылығы кем дегенде 200%, ал суспензия пластикасының мәні кемінде 200с
