Файл: Вегман, Е. Ф. Теория и технология агломерации.pdf

Железистый силикатный расплав на основе фаялита, растворяя в себе магнетит, делается все более тугоплав­ ким. Это позволяет твердой шихте перед растворением в расплаве нагреваться до весьма высоких температур.

1873

Теплота плавления затрачивается в этом случае при высоких температурах.

Наоборот, при плавлении ферритов кальция образу­ ется легкоплавкий расплав, температура плавления ко­ торого еще понижается (при растворении в нем окиси железа). Теплота плавления затрачивается здесь при низких температурах, что не позволяет нагреться шихте. Это явление совершенно аналогично влиянию темпера­ туры плавления доменного шлака на нагрев горна до­

ликвидуса в известной мере предопределяет температуру в зоне плавления.

ство расплава в зависимости от содержания кремнезема в шихте и температуры в зоне горения. Количество рас-

107

плава и его состав могли быть определены только с по­ мощью диаграммы состояния системы FesCU—2Fe0-Si02. Такой диаграммы не существовало до опытов И. А. Ост­ ровского и Я- И. Ольшанского, т. е. до 1956 г. На основа­ нии теоретических соображений и используя данные

N

% (по м ассе) CaFeSOif

Рис. 66. Диаграмма состояния системы 2CaO*SiC>2—2FeOSi02 (по Н. Боуэну, Дж. Шереру и Е, Позняку (1934 г.). Изменение оптиче­

ских констант известково-железистых оливинов по мере насыщения их известью

микроскопического анализа шлифов железорудного аг­ ломерата, С. Т. Ростовцев в 1934 г. предсказал вероят­ ный вид диаграммы состояния системы FeßCU—2FeO • БіОг с достаточной точностью (см. рис. 64). Отклонение тео­ ретической диаграммы от реальной было бы еще мень­ шим, если бы в то время имелись более точные данные о температуре плавления фаялита.

Вычисления, проведенные по этой диаграмме, пока-

108

ззлй, что одна единица массы кремнезема в шихте дает в зоне горения при 1300, 1400 и 1500° С соответственно 6,7; 9 и 14,3 единиц массы расплава.

В наиболее простом случае (высокий расход топлива на процесс) уже небольшие количества фаялита, обра­ зовавшегося в твердой фазе, могут расплавить всю ших-

Рис. 67. Изменение крае­ вых углов смачивания компонентов агломераци­ онной шихты жидкими фазами в зависимости

от температуры:

{СаО)0(5 *(FeO)15 *Si02;

б — расплав ферромонтичеллита (СаО) • (FeO) •

центрат ЮГОКа; 2 — кри­

ту, так как между фаялитом и магнетитом существует неограниченная взаимная растворимость выше линии ликвидуса. Заштрихованная на рис. 64 область составов железистого силикатного расплава соответствует кон­ центрации компонентов в ней перед началом кристал­ лизации.

Г. Г. Ефименко и Д. А. Ковалев [116] измерили крае­ вые углы смачивания компонентов офлюсованной агло­ мерационной шихты расплавами разного состава при различных температурах (рис. 67) на воздухе. Как выяс­ нилось, Ca-оливин (СаО)0,5- (Fe0)i,5-Si02 плохо смачи-

109

вает все компоненты шихты, кроме СаО и MgO, которые энергично в нем растворяются. Кстати, СаО и MgO хо­ рошо смачиваются и остальными из исследованных рас­ плавов. Хуже других смачиваются расплавами гематит и магнетит, причем гематитовая руда смачивается фер­ ритным расплавом лучше гематита, так как смачивае­ мость кварцевой пустой породы руды ферритами выше, чем у гематита и магнетита. Это последнее обстоятель­ ство создает благоприятные условия для хода реакции

докторской работе С. В. Базилевич (1969 г.). В целом высокоосновные расплавы лучше смачивают компонен­ ты шихты в сравнении с Ca-оливином, характерным для производства агломератов низких основностей. При тем­ пературах свыше 1350— 1400° С краевой угол смачива­ ния достаточно низок для всех исследованных распла­ вов. Присутствие небольших количеств NaCl и МпО

в расплаве резко улучшает смачиваемость компонентов шихты.

Опытами Д. А. Ковалева, Г. Г. Ефименко и А. И. Каракаша [117] было установлено, что возврат основно­ стью 0,4—1,2 плавится при температурах более высоких, чем 1420° С. Таким образом, сами по себе кусочки воз­ врата не могут быть центрами образования расплава. Лишь при подаче в шихту ферритной смеси (в данном случае смеси возврата с известняком) наблюдается пла­ вление уже при 1100—1200° С, но оно связано с образо­

ванием ферритов кальция в ходе реакций в твердой фазе.

Б. В. Царевский, В. Г. Бабкин и С. И. Попель пока­ зали, что тефроитовый расплав (2M n0-Si02) хорошо смачивает пластинки из магнезии (угол смачивания через секунду после нанесения капли при 1300°С равен 40 град) и значительно хуже — пластинки из кварца (82 град в тех же условиях).

Скорость пропитки шихты расплавом химически чис­ тых веществ, зависящая от его вязкости, пористости подложки и ряда других характеристик жидкой и Твер­

і ю

Интересны опыты В. Ф. Куценко и И. Е. Куренкиной [118] , исследовавших процесс размягчения и плавле­ ния шамозита и тюрингита в сравнении с фаялитом. Как оказалось, фаялит плавится при 1300° С за 2—2,5 мин, хлориты — за 7—9 мин. Сплавления хлорита или про­ дуктов их дегидратации с концентратом не наблюдалось. Образующийся расплав характеризовался высокой вяз­ костью и крайне низкой химической активностью. В этом состоит одна из причин пониженной спекаемости руд КМА.

В Московском институте стали и сплавов разработа­ на специальная конструкция нагревательного столика [119] для исследования прозрачных объектов при высо­ ких температурах в проходящем свете. Нагревательным элементом в столике является тонкая платиновая пла­ стинка с отверстием 0,1—0,5 мм, через которую пропу­ скают электрический ток. Нагрев до 1300—1400°С объекта, уложенного над отверстием в пластине, может быть проведен за 10 с или, по желанию, за несколько часов на воздухе или в атмосфере любого газа, для чего нагреватель и объект заключаются в кварцевую камеру (рис. 68). Температура объекта с ошибкой ±10° С из­ меряется термопарой, приваренной к нагревательной пластине снизу у самого отверстия. Свет подается зер­ калом через поляризатор и отверстие в платиновом на­ гревателе на прозрачный объект и далее через объектив, анализатор и окуляр стандартного рудного микроскопа МИН-9, который позволяет, кроме того, изучать непро­ зрачные объекты при нагреве в отраженном свете. Объ­ ектив инструмента охлаждается водой с помощью мед­ ного змеевика. На нагревательном столике легко наблюдать, фотографировать или проводить киносъемку хода ' кристаллизации, содержащегося в агломерате стекла при нагреве, когда в скрещенных николях из изо-

111