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.
Основные термины (генерируются автоматически): железомарганцевых руд, обжиге железомарганцевых руд, магнетизирующем обжиге железомарганцевых, железомарганцевых руд Центрального, железомарганцевых руд Казахстана, шубаркольского угля, руд Центрального Казахстана, переработки железомарганцевых руд, Применение железомарганцевых руд, железомарганцевых руд наилучшие, обжига железомарганцевых руд, железомарганцевых руд низкозольного, низкозольного шубаркольского угля, Обжиг железомарганцевых руд, обогащения железомарганцевых руд, углеродистых восстановителей, постоянного тока, печи камерного типа, внешнего нагрева, УЭС углеродистых.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle