Библиографическое описание:

Абилберикова А. А., Самуратов Е. У., Байсанов А. С. Преимущество использования Шубаркольского низкозольного угля при магнетизирующем обжиге железомарганцевых руд Центрального Казахстана // Молодой ученый. — 2016. — №8.2. — С. 17-20.



Применение железомарганцевых руд Центрального Казахстана для выплавки стандартных марганцевых ферросплавов по действующим технологиям невозможно из-за низкого содержания марганца и высокого содержания железа. Поэтому сотрудниками Химико-металлургического института, разрабатывается новый метод обжигмагнитной переработки железомарганцевых руд, включающий стадию низкотемпературного восстановления железа газовыми углями месторождения Шубарколь и последующую магнитную сепарацию, позволяющую отделить восстановленное до ферромагнитной формы железа от марганцевой части рудного сырья[1-2].

В качестве топлива и восстановителя в обжиговых печах, зачастую при обжиге железомарганцевых руд используется бурый уголь с повышенным содержанием не только летучих, но и влаги. В случае использования в качестве обжигового агрегата шахтные печи, необходимо учитывать, что шахтные печи камерного типа внешнего нагрева имеют один серьезный дефект – они конденсируют, то есть выделяют из трубы черную жидкость со специфическим запахом.

Когда, температура отходящих газов низка или стенки дымовой трубы сильно охлаждены, то все водяные пары, охлаждаясь в трубе, оседают на ее стенках в виде капель воды, смешиваются с несгоревшими частицами топлива и начинают стекать по трубе, пропитывая при этом кирпич. Увлажненные стенки трубы сыреют, что ухудшает тягу в трубе и постепенно разрушает кирпич, образуя на поверхности пятна. Поэтому при магнетизирующем обжиге железомарганцевых руд не желательно применять бурые угли, содержащие повышенное количество гигроскопической и гидратной влаги.

В результате испытаний по обжигу железомарганцевых руд наилучшие результаты по магнетизирующему обжигу получены при использовании низкозольного шубаркольского угля [3].

Шубаркольский уголь, добываемый открытым способом, отличающийся низкой влажностью и невысокой зольностью (в среднем около 6%, а в отдельных пачках – и до 2-3%), наиболее подходит для обжиговых процессов. Весьма благоприятным показателем качества угля является и небольшое содержание фосфора (порядка 0,01%).

Классификация шубаркольского угля связана с определенными трудностями, так как этот уголь обладает признаками, одни из которых, по существующим представлениям, характерны для буроугольной стадии углефикации, а другие – для каменных длиннопламенных углей. К последним шубаркольский уголь может быть отнесен, исходя из высокой теплоты сгорания (более 30 МДж/кг), высокого содержания витринита (85%) и низкой зольности. В то же время, оценивая возможности хранения, транспортировки и переработки этого угля, следует учитывать, что он не вполне «дозрел» до типичного каменного угля, вследствие чего должен неизбежно характеризоваться невысокой прочностью. Действительно, как показали исследования, выполненные в Кузнецком центре ВУХИН, шубаркольский уголь характеризуется низкими показателями структурной прочности (55,9%) и термической стойкости (58,1%).

При обжиге железомарганцевых руд в шахтной печи камерного типа внешнего нагрева использование избыточного количества низкозольного шубаркольского угля не только делает возможным селективное разделение железа и марганца, но и позволяет получить в обожженной руде коксовый остаток – полукокс [1].

Физико-химические характеристики восстановителя влияют как на показатели обжига и работу обжиговой печи, так и на качество конечной продукции. Поэтому зольность применяемого в качестве восстановителя – шубаркольского угля, влияет на зольность полукокса получаемого в результате восстановительного обжига.

С целью изучения удельного электрического сопротивления (УЭС) полукокса, получаемого при обжиге, специалистами лаборатории пирометаллургических процессов была собрана и испытана установка для измерения УЭС углеродистых материалов(рисунок 1). Основным условием было сохранение сущности метода измерения падения напряжения на участке столбика углеродистого материала с крупностью зерен 0,315-
0,400 мм, заключенного в матрице между двумя пуансонами под давлением (5,88+-0,03) МПа[(60,0+-0,3) кгс/см2] при прохождении постоянного тока. ГОСТ 4668-75 [3-5].

Конструктивно установка (рис. 1) представляет собой станину с прямоугольной распорной аркой, на которой установлены весы напольные, домкрат и матрица.Весы напольные диапазон 0-120 кг (для измерения давления). Домкрат позволяет плавно и без усилий создавать давление до 60 кг на 1 см2. Матрица изготовлена по чертежам ГОСТ 4668-75 (рис. 2). Источник стабилизированного постоянного тока 0,5А.

1 – прямоугольная распорная арка; 2весы напольные; 3 домкрат; 4 матрица; 5 милливольтметр; 6 амперметр; 7 источник тока

а – установка для измерения УЭС; б – схема измерительной цепи

Рис. 1.Принципиальная схема

1,7 токовые зонды; 2,4,6 изоляционные втулки; 3,5 пот.зонды; 8 изол. шайба;

9изоляционная втулка; 10гайка и корпус; 11 пуансоны; 12 в сборе

Рис. 2. Матрица для измерения УЭС (ГОСТ 4668-75)

Для проведения испытаний используют блок питания, работающий в двух режимах: источник постоянного тока, поддерживающий ток 0,5A (рекомендованного ГОСТ 4668-75), используется для измерения с удельным сопротивлением материала до 1 МОм*м. Второй режим – это источник постоянного напряжения для измерения более высокого сопротивления. Использованный блок питания упрощает процедуру измерения и расчетов, защищен от высоких токов. Для юстировки имеется «Точная настройка».

Собранная установка позволяет определять УЭС углеродистых материалов по ГОСТ 4668-75, но также определить зависимость изменения УЭС от прикладываемого давления. В таблице 1 приведены значения УЭС полукоксов, полученных при восстановительном обжиге [1], а также углеродистых восстановителей применяемых в настоящее время на ферросплавных заводах. Также для примера приведены значения УЭС у графита.

Таблица 1

Результаты определения УЭС у различных углеродистых материалов в зависимости от давления

Материал

Давление, кг

Напряжение, V

Сила тока, А

УЭС, Ом*м

УЭС,

10-6 Ом*м

120/60

Полукокс №1

60

12,1

0,000098

3102

3101551020

127,1

120

20,2

0,000208

2440

2439538462

100,0

Полукокс №2

60

9,8

0,000022

11190

11189818182

132,0

120

13,5

0,00004

8478

8478000000

100,0

Полукокс №3

60

16,7

0,000088

4767

4767090909

131,2

120

18,8

0,00013

3633

3632738462

100,0

Графит

60

0,0088

0,5

0

442

160,0

120

0,0055

0,5

0

276

100,0

Кокс КНР

60

0,228

0,5

1

912000

271,4

120

0,084

0,5

0

336000

100,0

Спецкокс

ТОО "Сарыарка Спецкокс"

60

0,874

0,5

3

3496000

260,1

120

0,336

0,5

1

1344000

100,0

Спецкокс

ТОО "Сарыарка Спецкокс"

60

0,893

0,5

4

3572000

229,0

120

0,39

0,5

2

1560000

100,0

Проведенные исследования показали, что УЭС полученного полукокса на 3-4 порядка (в 1000 и 10000 раз) выше, чем у углеродистых восстановителей, применяемых в настоящее время на ферросплавных заводах (кокс КНР и спецкокс ТОО "Сарыарка Спецкокс").

Повышенное удельное электросопротивление углеродистых восстановителей при рудно-термической плавке значительно улучшает технико-экономические параметры выплавки ферросплавов, за счет более глубокой посадки электродов, увеличения снимаемой мощности печи и температуры процесса. Как видно из таблицы 2, полученный полукокс соответствует основным требованиям стандартов производства полукокса.

Таблица 2

Характеристики полукокса

Показатель

Требования

Полученный

полукокс

Комментарий

Теплота сгорания на рабочую массу, ккал/кг

Не менее

6000

6500-7200

Изменяя режимные параметры, можно увеличить выход полукокса, снизив его калорийность до 6000-6500 ккал/кг.

Зольность на

рабочую массу. %

Не выше 15

7-8

Незначительно зависит от режимных параметров и существенно от зольности исходного сырья.

Выход летучих

веществ, %

Не выше 12

5-15

Зависит от режимных параметров. Можно получать полукокс с выходом летучих веществ более 15%.

Влажность, %

2-12

0-6

Сухой метод сушения

Таким образом, применение в магнетизирующем обжиге железомарганцевых руд низкозольного Шубаркольского угля положительно влияет на работу печи, на показатели обжига и полученный после обжига совместный продукт – полукокс соответствует основным требованиям стандартов производства полукокса, а также обладает лучшим специфическим свойством.

Литература:

  1. Разработка технологии обжигмагнитного обогащения железомарганцевых руд Казахстана: отчет о НИР /ХМИ им. Ж. Абишева. – Караганда, 2012. – С. 8-40.
  2. АбилбериковаА.А., БайсановА.С., ТорговецА.К, СамуратовЕ.К. Экспериментальная установка для обжига железомарганцевых руд // Материалы Республиканского научного журнала «Технология производства металлов и вторичных материалов». – Темиртау, 2013.
  3. Абилберикова А.А., Байсанов А.С., Самуратов Е.К., Оспанов Н.И., Абилбериков А.А. Обжиг железомарганцевых руд Казахстана в камерной печи внешнего нагрева //Мат. Междун. научно-практ. конф., посв. 20-летию РГП «НЦ КПМС РК» и 55-летию Химико-металлургического института им.Ж.Абишева «Проблемы и перспективы развития горно-металлургической отрасли: теория и практика». – Караганда, 2013. – С.71-74.
  4. Жучков В.И., Микулинский А.С. Методика опреления электрического сопротивления кусковых материалов и шихт // Экспериментальная техника и методы высокотемпературных измерений. – М.: Наука, 1966. – С.43-46.
  5. Павлинский Н. И., Ганцеровский О. Г. Электросопротивление шихт для выплавки углеродистого ферромарганца // Металлургия и коксохимия, 1974. – С.84-86.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle