Файл: ЖАа байланыстырушы материалдарды олдана отырып, темір кені шекемтастарын дайындауа арналан технологияларды зерттеу жне зірлеу.docx
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 95
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2.4 Күйдіру шекемтастарының үрдісі және күйдірілген шекемтастардың қасиеттерін зерттеу
Зертханада алынған шекемтастарды күйдіру және металлдау цехында Лурги ОК-480 өнеркәсіптік күйдіргіш машинасында жүргізілді.
Диаметрі 10–16 мм шекемтастар диаметрі 300 мм және биіктігі 20 мм болатын нихромды сымнан жасалған пластинаға жүктелді. Пеллет науасы I кептіру аймағындағы шекемтастар аумағына қойылды және салқындату аймағынан кейін паллеттерді түсірер алдында кальцинатордан шығарылды. Осылайша, тәжірибелік шекемтастар күйдіру машинасының бүкіл ұзындығы бойынша өтті және олардың күйдіру режимі өнеркәсіптік шекемтастардың күйдіру режиміне толығымен сәйкес келді. Сынау мерзіміне сәйкес күйдіру машинасының температуралық режимі 2 кестеде келтірілген.
А-дан V-ге дейінгі машина аймақтары шекемтастарды алдын ала қыздыру аймағына сәйкес келеді, ал VI және VII аймақтар күйдіру аймағына сәйкес келеді.
Кесте 2. Лурги күйдіргіш машинасының температуралық шарттары.
| ОК-480 аймағы | A | I | II | III | IV | V | VI | VII | суыту |
| Температура, °С | 520 | 780 | 880 | 940 | 1030 | 1150 | 1180 | 1250 | 220 |
Кептіру аймағындағы температура 225°С, түсіру алдындағы шекемтастардың температурасы (паллеттен пластинаны алу аймағында) 75°С, астыңғы қабатының биіктігі 100 мм, түйіршік қабаты 300 мм болды. Күйдіргіш машинаның өнімділігі 360 т/сағ, паллет жылдамдығы 2,8 м/мин, табиғи газ шығыны 3450 м/сағ (табиғи газдың меншікті шығыны 9,58 м/т) болды [9].
2.5 Шекемтастардың металлургиялық қасиеттерін зерттеу
Шекемтастардың химиялық құрамы ГОСТ 23581.0-81 бойынша анықталды.Сығу беріктігіне сәйкес созылу сынау машинасында анықталды. ГОСТ 24765-81 бойынша кеуектілік ГОСТ 25732-88 бойынша бағаланды (сол әдіс кептірілген шекемтастардың кеуектілігін анықтау үшін қолданылған).
Шекемтастардың тотықсыздануын бағалау үшін ГОСТ 21707-76 сәйкес әзірленген арнайы әдістеме пайдаланылды.
4-суретте А.Н.Похвиснев ұсынған қондырғының диаграммасы көрсетілген. Қазіргі уақытта бұл қондырғы мыналармен жабдықталған: Sartorius зертханалық таразылары, олардың жалпы көрінісі 6-суретте көрсетілген. SartoriusBP3310S таразылары үздіксіз режимде Sartorius ± 0,001 г дәлдікпен өлшеуге мүмкіндік береді.
Тәжірибе басталар алдында пеш (1) 800°С температураға дейін қызады және азот болатын бейтарап газбен тазартылады. Бейтарап газ ағынындағы себеттің массасын анықтау үшін нихром сымының себеті (4) таразыға (5) ілініп, пешке түсіріледі. Себет шығарылады, оған күйген шекемтастардың салмағын тиеп, қыздырылған пешке түсіреді. Сыналатын үлгіні ылғалды кетіру үшін пеште бірнеше минут ұстайды және тұрақты салмақты орнатқаннан кейін үлгінің бастапқы салмағы бейтарап газ ағынында анықталады. Осыдан кейін тотықсыздандырғыш газды (сутегі) беру басталады. Артық тотықсыздандырғыш газдың зертханалық атмосфераға түсуіне жол бермеу үшін пештің жоғарғы бөлігінде алау жағылады. Бейтарап газ беру тоқтатылды.
Газ беру сәтінде редуктор кері санақты бастайды. Келесі бес минут ішінде үлгінің салмағы әр минут сайын, содан кейін үш минут сайын тіркеледі. Болашақта Sartorius баланстары үлгінің салмағын үздіксіз режимде жазу үшін компьютерге қосылуы мүмкін. Бүкіл тәжірибе кезінде пештегі температура тұрақты деңгейде сақталады. 40 минуттан кейін тотықсыздандырғыш газды беру тоқтатылады, бейтарап газ ашылады және пештің қыздыру элементтері өшіріледі.
Сурет 4 – Темір кені материалдарының тотықсыздануын анықтауға арналған қондырғы.
1 - силитті пеш, 2 - термопар; 3 - потенциометр КСП-4; 4 - топсасы бар себет; 5 – аналитикалық баланс; 6 - бейтарап газы бар баллон; 7 - беріліс қорабы, 8, 12 - реометрлер; 9 - үш жақты клапан; 10 - тізбек; 11 - қалпына келтіретін газы бар цилиндр.
Сурет 5 - Үздіксіз таразы
Шекемтастардың қалпына келу дәрежесі 11 формула бойынша есептеледі:
(11)мұндағы, R – үлгі алу дәрежесі, %;
– тәжірибе кезінде темір оксидтерінен алынған оттегінің массасы, г;
– тәжірибе басталғанға дейін темір оксидтерімен байланысқан оттегінің массасы, г.Тотықсыздану дәрежесін есептеу кезінде тәжірибе кезінде темір оксидтерінен алынған оттегінің массасы (
) үлгі массасының өзгеруіне тең, ал темір оксидтеріне байланысқан оттегінің тәжірибе басталғанға дейінгі массасы алынады. (
) тотықсыздандырғыш газды беру басталғанға дейін бекітілген үлгінің химиялық құрамы мен оның массасы туралы деректер негізінде есептеледі.3. ЖАҢА БАЙЛАНЫСТЫРУШЫ ШЕКЕМТАСТАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
3.1. Шихта материалдарының қасиеттері
Зерттеулер келесі шихта материалдарын қолдану арқылы жүргізілді: темір кенінің концентраты, әктас, грек бентониті және органикалық байланыстырғыш. Материалдың қасиеттері 3-кестеде берілген.
Кесте 3. Шихта материалдарының сипаттамалары.
| Материал | Химиялық құрамы, % | Өлшемі | Мен.бет. ауданы,см2/г | Тығыз- дығы , кг/см3 | ||||||
| Feжал | CaО | SiO2 | Фракция, мм | Мөлшері, % | ||||||
| Концентрат | 69,5 | 0,3 | 3,0 | -0,045 | 95…97 | 2100 | 5,2 | |||
| Әктас | н\д | 52,6 | 2,3 | -0,070 | > 80 | 5470 | 2,7 | |||
| Бентонит | 3,8 | 4,3 | 51,1 | -0,070 | > 80 | н/д | 2,6 | |||
| Органикалық байланыст. | - | - | - | -0,212 | 99,7...99,9 | н/д | 0,9 | |||
Бентонитке балама ретінде органикалық байланыстырғыш Floform (полимер) зерттелді. Зерттелетін органикалық байланыстырғыштың негізгі компоненті полиакриламид болып табылады. Полиакриламидтің құрылымдық формуласы 6-суретте көрсетілген.
Полиакриламид негізіндегі органикалық байланыстырғыш ақ түсті ұнтақ болып табылады. Тұтқырдың ылғалдылығы 3...5%, фракциясы -0,212 мм массасы шамамен 99,8%, көлемдік тығыздығы 0,85 т/м3.
Органикалық байланыстырғыш және оны қолдану арқылы алынған шекемтастардың қасиеттерін зерттеу грек бентонитімен салыстырғанда жүргізілді. Грекиядан келген бентониттің сапасы темір кенінің шекемтастарын өндіруде әлемде қолданылатын байланыстырғыш заттардың ең жақсы үлгілеріне сәйкес келеді. Грек кен орнының сазы сілтілі бентониттер тобына жатады. Бентонит ұнтағының ылғалдылығы 2 масса % құрайды, бөлшектердің мөлшері 70 микроннан аз; көлемді массасы 0,98 т/м
3.
Темір кенінің концентраттарын түйіршіктеу процесі үшін байланыстырушы заттың сапасын бағалаудың негізгі классикалық критерийлері ісіну көрсеткіші және байланыстырушы суспензияның тұтқырлығы болып табылады.
Сурет 6 - Полиакриламидтің құрылымдық формуласы.
Сумен әрекеттескенде жоғары сапалы бентонит көлемінің ұлғаюы (ісіну) 15...20 есе. Полиакриламид сияқты органикалық байланыстырғыш заттың ісіну қабілетін анықтау кезінде ол суда толығымен ерітіліп, коллоидты ерітінді пайда болды. Заттардың ісінуінің жалпы қабылданған теориясына сәйкес, бұл жағдайда «шексіз ісіну» жүреді және алынған ерітінді III типті коллоидты ерітінділерге - молекулалық коллоидтарға жатады. Молекулярлық коллоидтардың сұйылтылған ерітінділері сұйылтылған ерітінділердің жалпы заңдарына бағынатын шынайы ерітінділер болып табылады. Еріген кезде ерітіндінің көлемі еріткіштің көлемімен салыстырғанда өзгермейді. Басқаша айтқанда, полиакриламид сияқты органикалық байланыстырғыш ісіну белгілерін көрсетпейді [10].
Суспензиялардың тұтқырлығы әртүрлі температурада өлшенді. Жүйедегі байланыстырғыш концентрациялары – байланыстырушы түріне байланысты тазартылған су. Минералды байланыстырғыштарды зерттеу кезінде 10% суспензияның тұтқырлығы анықталды. Органикалық байланыстырғыш үшін 0,2% ерітіндінің тұтқырлығы өлшенді. Жүйелердегі байланыстырғыш концентрацияларының айырмашылығы, ең алдымен, олардың түйіршіктеу процесінде әртүрлі байланыстырғыштардың шығыны шама ретімен ерекшеленетін өндіріс жағдайларын имитациялау фактісімен анықталады. Концентрациялар: байланыстырғыш заттар темір кені концентратының ылғалдылығы 10% және минералды байланыстырғыш концентраттың бір тоннасына шығымы – 10 кг, органикалық – 0,2 кг кезінде кеуекті ерітіндінің ықтимал концентрациясын бағалау негізінде алынды. Тұтқыр ерітінділердің тұтқырлығын анықтау нәтижелері 4-кестеде көрсетілген.
Әртүрлі минералды байланыстырғыштардың суспензияларының тұтқырлығы (және анық олардың тиімділігі) айтарлықтай кең диапазонда өзгереді - жоғары сапалы байланыстырғыштар үшін 3,6 мПа*с-тан 26,9 мПа*с дейін.
Бұл спектрде тұтқырлығы 9,2 мПа*с болатын «жұмыс», өте төмен концентрациядағы органикалық байланыстырғыш аралық орынды алады.
Органикалық байланыстырғыш ерітіндінің белгілі және қолданылатын байланыстырғыш параметрлерінің сипаттамалар деңгейіндегі «соққы»оны түйіршіктеуде қолдану мүмкіндігі туралы оң болжам жасауға мүмкіндік береді.
Кесте 4. Байланыстырушы ерітінділердің тұтқырлығы.
| Байланыстырғыш | Ерітінді концентрациясы, % | Ерітінді тұтқырлығы, мПа*с | |
| Түрі | Атауы | ||
| Дистилденген су (еріткіш) | - | 1,0 ± 0,0 | |
| Минералды | Грек бентониті | 10,0 | 26.9 ± 02 |
| Хакас бентониті | 10,0 | 25,5 ± 0,1 | |
| Келовей сазы (содамен белсендірілген) | 10,0 | 3,6 ± 0,3 | |
| Органикалық | Полиакриламид | 0,2 | 9,2 ± 0,1 |
| 1,0 | 14,1 ± 0,1 | ||
| 3,0 | 57,0 ± 0,1 | ||
3.2 Түйіршіктеу механизмі
Тиімді түйіршіктеу шихта көлемінде байланыстырғыштың біркелкі таралуын талап етеді.
Ылғалдылығы -10% темір кені концентратының көлемдік тығыздығы 2,97 т/м3 болған жағдайда, 1 тонна көлемі шамамен 0,34 м3 болады. Шығымын 4 кг/т болғанда шихтадағы бентониттің көлемдік концентрациясы тең болады. Осылайша, бентониттің біркелкі таралуы оның шихтадағы жеткілікті жоғары көлемдік концентрациясы арқылы қамтамасыз етіледі.
0,2 кг/г тұтыну кезінде органикалық байланыстырғыштың көлемдік концентрациясы (0,2*102)/(0,85*0,34)*100% тең болады, яғни. 0,07%. Материалдың біркелкі таралуы соншалықты елеусіз. концентрациясы ерітінді түрінде ғана мүмкін болады.
Түйіршіктеу алдында шихта ылғалдылығында органикалық байланыстырғыш ерітіндінің түзілуі оның ерітінділерінің тұтқырлығының өзгеру кинетикасы туралы мәліметтермен суреттелген. Органикалық байланыстырғыштың толық еруі үшін біраз уақыт қажет, ал ерітіндінің максималды тұтқырлығына әрекеттесу басталған сәттен бастап бірнеше минуттан кейін ғана жетеді. Тұтқырлықтың жоғарылауы ісінумен, полиакриламид молекуласының орамының бірте-бірте «бұрылуымен» және байланыстырушы ерітіндінің коллоидты құрылымының пайда болуымен байланысты. Эксперименттік деректер Y = A ln(τ) + B түріндегі функциямен қанағаттанарлық жуықтап алынған, оның коэффициенттерінің мәні 5-кестеде келтірілген. Ерітіндінің қасиеттері байланыстырушы заттың концентрациясына байланысты