ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 56
Скачиваний: 0
исследовано в меньшей степени. В работах [1—3] отме чена повышенная восстановимость бурых железняков и гематитовых руд по сравнению с более плотными магнетитовыми. Исследованиями Г. И. Чуфарова, С. Т. Рос товцева и М. Р. Мойсика доказано заметное увеличение объема образца в процессе превращения Fe2Ö3— FFeaO.),
объясняемое изменением кристаллической ірешетки, на рушением его оплошности, благодаря чему облегчается доступ восстановителя внутрь куска. Повышение вос становимости руд в связи с их измельчением известны «з работ И. А. Соколова, С. Т. Ростовцева, А. Н. Похвиснева и М. С. Гончаревского и др., однако они относятся к сравнительно крупным материалам. При исследовании кинетики восстановления рудо-угольных смесей и окаты шей из них обнаружено существенное ускорение процес са за счет измельчения реагентов [7-—11].
|
|
t , |
°С |
|
|
|
t ; °С |
|
Рис. I. |
Зависимость степени металлизации рудо-угольных ока |
|||||||
|
|
тышей при различной температуре: |
|
|||||
а — от |
типа руды |
при одинаковой |
крупности; б— от |
крупно |
||||
сти |
концентрата; |
/ — окатыши |
нз |
ннжне-ангарской гематито |
||||
вой |
руды; 2 — окатыши нз |
концентрата |
магнетнтовой руды |
|||||
месторождения «Самсон»; |
3 — крупность |
<0,053 мм; |
4 — круп |
|||||
|
|
|
ность |
<0,2 |
мм |
|
|
|
Казалось бы, что для рудо-угольных окатышей, при готовленных из тонкодисперсных (0,074 мм) гематитовых (рис. 1, а, кривая 1) или магнетитовых руд, разница в восстановимости должна исчезнуть, однако, как показа ли исследования, повышенная восстановимость гемати товых руд (рис. 1 ,а, кривая 1) по сравнению с магнетитовыми (кривая 2) сохраняется и в этих условиях.
10
Сравнение данных рис. 1 показывает, что измельче ние оленегорского магнетита лишь до 0,053 мм (рис. 1,6, кривая 3) приближает его восстановимость к восстано вимости гематитовой руды крупностью 0,074 мм. В этих опытах восстановителем служил буроугольный полукокс. Металлизацию проводили в течение 30 мин.
По достижении определенной степени измельчения руды процесс восстановления должен перейти из диффу зионного режима в кинетический, где интенсивность про цесса определяется только скоростью кристаллохими ческого акта. Для выяснения влияния измельчения ру ды от 0,35—0,30 до 0,01—0 мм на скорость и степень восстановления окислов железа были проведены опыты [12, с. 100] по ее восстановлению в нейтральной среде при температурах 800, 850, 900° С в течение 30 мин и при 1250°С в течение 5 мин (рис. 2).
Рнс. 2. Влияние крупности Коршу новского концентрата на удельную поверхность (/) н степень его ме таллизации (в тонкой смеси с буроугольным полукоксом) при температуре 800°С (2), 850 (3),
900 (4) и 1250°С (5)
■Пробы были приготовлены из Коршуновского железо
рудного концентрата |
мокрым |
помолом |
и разделены на |
||
классы в воде (табл. |
1). |
Как |
следует |
из приведенного |
|
химического анализа, |
в |
результате измельчения |
окис- |
||
ленность концентрата |
практически не изменялась |
— от |
|||
ношение Ре20з к FeO, как и в исходном концентрате, равно в среднем примерно 3. Лишь в последнем, самом мелком классе оно понизилось до 1,87, что можно объ яснить скоплением в нем чешуек железа от шаров и фу
теровки мельницы. Восстановителем |
служил полукокс |
||
(температура пиролиза |
650°С) из |
ирша-бородинского |
|
бурого угля крупностью <0,053 мм. |
|
||
Химический |
состав |
полукокса |
был следующим: |
71,5% Ств, 13,6% |
Vе, 14,9% /4°. |
|
|
11
Таблица 1
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ КОРШУНОВСКОГО КОНЦЕНТРАТА, %
Крупность концентрата, ММ
|
Элемент |
0,30-0,21 |
0,21—0,15 |
0,15—0,105 |
|
0,35—0,30 |
|||
F e ............................................. |
60,22 |
64,58 |
64,74 |
66,14 |
FeO ......................................... |
20,32 |
20,92 |
21,93 |
20,92 |
Fe20 3 ......................................... |
63,4 |
69,0 |
67,0 |
71,5 |
Продолжение табл. 1
|
|
|
Крупность |
концентрата, |
мм |
|
Элемент |
0,105—0,07.і|о,053—0,03 0,03-0,01 |
<0,01 |
||
|
|
||||
F e ............................................. |
|
66,92 |
66,96 |
62,95 |
66,40 |
FeO ......................................... |
|
22,13 |
24,4 |
21,58 |
31,84 |
Feo03 ......................................... |
|
71,4 |
68,88 |
65,34 |
59,90 |
Содержание углерода ,в смеси составляло 120% от стехиометрического количества по реакции прямого вос становления.
Уменьшение крупности руды существенно повышает скорость и степень ее металлизации при 800—900°С, при чем интенсификация процесса восстановления отстает от роста удельной поверхности руды (рис. 2).
Работами Е. Дипшлага [13] и других исследовате лей получено, что с измельчением руды от 50 до 5 мм скорость ее восстановления в начале процесса растет, затем остается постоянной. По схеме, предложенной Л. Ф. Богданди и др. [14], измельчение руды ступенчато ускоряет процесс восстановления газом за счет раскры тия крупных и мелких пор.
Полученные авторами результаты отличаются от данных Л. Ф. Богданди и Г. Ю. Энгеля не только отсут ствием ступенчатой зависимости скорости восстановле ния от крупности руды, но и ее повышением с измельче нием руды до 0,01 мм и ниже. Этот факт, возможно, объясняется различными условиями подвода восстано вителя к поверхности частиц. В рудо-уголы-юй смеси, имеющей избыток углерода, обеспечено постоянное вы сокое содержание окиси углерода у поверхности каждой частицы, что труднее достичь в экспериментах с газовым
восстановителем, особенно при тонком измельчении ру ды. Эти условия, возможно, явились причиной отсутствия зависимости скорости восстановления от размера частиц при их тонком измельчении, отмеченного в работе [14].
Выше 900°С роль размера частиц снижается. При 1250°С степень металлизации за 5 мин достигает 84— 85% независимо от крупности материала и лишь при из мельчении до 0,01 мм она возрастает за такой же период до 90% (рис. 2). По-видимому, это объясняется тем, что повышение температуры способствует переходу реакций восстановления из диффузионной области в кинетиче скую.
Тип руды определяет не только ее окисленность и плотность, но также состав и характер распределения пустой породы или ее химической связи с окислами же леза. По данным И. А. Соко лова [5], пустая порода, об волакивая зерна, сильно сни жает восстановимость окислов железа. Исходя из этого мож но предположить, что раскры тие рудных зерен при измель чении и смешении с тонкодис персным восстановителем сблизит восстановимость руд, имеющих различное содержа ние пустой породы. Изучение влияния количества пустой по роды на восстановимость ру до-угольных окатышей, изго товленных из тонких смесей бедной или богатой руды од ного типа и восстановителя, показало, что скорость и сте пень восстановления окаты шей из бедной руды значи
тельно снижаются. Уменьшение содержания железа в руде в 2,5 раза вызывает снижение скорости и степени металлизации при 1000СС также в 2—2,5 раза, что, оче видно, объясняется понижением концентрации реагеш тов, особенно в конце восстановления. По этой же при чине бедный по железу (21,8%) чадобецкий боксит, не смотря на высокую окисленность его железа (гематит), восстанавливается хуже гематитовой нижне-ангарской
руды (рис. 3) (восстановление буроугольным полукок сом в течение 30 мин при 1000°С.
Следовательно, тонкое измельчение и смешение реа гентов, ускоряя 'процесс восстановления бедных желез ных руд, не устраняет замедляющего действия пустой по роды, особенно в конце восстановления, когда концент рация реагентов существенно снижается.
Таким образом, в случае применения рудо-угольных окатышей тонкое измельчение руды позволяет сущест венно ускорить процесс восстановления окислов железа и достичь более высокой степени металлизации, сблизить этот показатель для гематитовых и 'магнетитовых руд. Повышение температуры выше 900°С ослабляет роль из мельчения, так как восстановление переходит в кинети ческую область. Для бедных руд измельчением не удает ся устранить значительного снижения восстановимости к концу процесса, когда концентрация реагентов сущест венно уменьшается.
Скорость процесса восстановления рудо-угольных окатышей определяется не только типом и крупностью руды, но также реакционной способностью и количест вом восстановителя, размером окатыша, продолжитель ностью металлизации и другими факторами.
РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ
На различие реакционной способности восстановите лей указывал ряд авторов [3, 5, 11].
М. А. Павлов [3] объяснил повышенную активность древесного угля наличием в нем летучих веществ. 3. Ф. Чухановым [16] установлено, что процесс газифи кации углерода носит объемный характер и скорость его определяется внутренней поверхностью и активностью угля. С. Т. Ростовцев [17] отнес к числу факторов, ока зывающих влияние на этот процесс, физическое состоя ние углерода, в частности размеры и степень совершенст ва кристаллов графита. Чем больше расстояние между базисными плоскостями кристаллической решетки иско паемых топлив, тем легче в них проникает окислитель и тем быстрее они сгорают [18]. Наиболее «рыхлое», не плотное расположение плоскостей решетки наблюдается у молодых топлив, например у бурого угля; наиболее плотная укладка является характерной для графита. Известно [19], что не все углеродистые материалы графитируются под воздействием температуры. Графитации
14