IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Одним из показателей, характеризующим процесс окомкования является коэффициент комкуемости шихты. Комкуемость шихты может быть определена через влагоемкость. По коэффициенту комкуемости концентрата можно прогнозировать термическую стойкость сырых окатышей и путем изменения расхода бентонита управлять ею. Ведущим фактором, определяющим прочность сцепления частичек во влажном состоянии, является удельная поверхность материала, которая тем больше, чем выше содержание наиболее мелких фракций. Однако величина суммарной поверхности частиц шихты и конечные показатели процесса производства окатышей имеют между собой сложные связи. Качество сырых окатышей определяется качеством концентрата, поступающего на окомкование [1]. Увеличение удельной поверхности концентрата до определенного уровня приводит к увеличению доли контрольного класса крупности менее 16 свыше 5 мм, увеличению прочности сырых окатышей, однако переизмельчение концентрата отрицательно сказывается на технико-экономических показателях процесса окомкования. Граничное значение удельной поверхности зависит от природы концентрата. На качество сырых окатышей влияет и однородность шихты, которая достигается точной дозировкой её компонентов и эффективной работой смесителей.

Производство окисленных окатышей на современных фабри­ках окускования происходит в два этапа. Первый этап состоит в формирования гранул (производство "сырых" окатышей), второй этап – в их упрочнении, путём высокотемпературного обжига.

Сырые окатыши образуются при окатывании железорудного тонкодисперсного материала, увлажненного до определенной степени. Любой измельченный материал, который обладает боль­шой удельной поверхностью и, следовательно, поверхностной энергией, отличается термодинамической потребностью к укрупнению час­тиц. Железорудный увлажненный порошок относится к дисперсным гидрофильным системам, характеризующимся высокоинтенсивным взаимодействием с водой [2].

В такой системе стремление к уменьшению энергии реализуется как за счет укрупнения частиц (в результате их сцепления), так и за счет понижения величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз (при взаимодействии частицы с водой).Таким образом, система "вода - дисперсный железо­рудный материал" обладает стремлением к окомкованию. На прочность обожжённых окатышей также существенное влияние оказывают физико-химические свойства и микроструктурные характеристики сырых окатышей, зависящие, в том числе, и от параметров осуществления процесса окомкования.

Качество сырых окатышей определяется следующими факторами:

– качество концентрата, поступающего на окомкование. Увеличение удельной поверхности концентрата до определенного уровня приводит к увеличению доли контрольного класса крупности - 16 + 5 мм, увеличению прочности сырых окатышей, однако переизмельчение концентрата отрицательно сказывается на технико-экономических показателях процесса окомкования. Граничное значение удельной поверхности зависит от природы концентрата, так, для магнетитовых концентратов бассейна КМА удельная поверхность выше 2000 см²/г отрицательно сказывается на процессе окомкования, а для концентрата Белановского горно-обогатительного комбинат оптимальным значением считается 2500–2700 см²/г; [3] ;

– однородность шихты, которая достигается точной дозировкой её компонентов и эффективной работой смесителей;

– состояние внутренней поверхности окомкователя, которая должна быть достаточно шероховатой, чтобы предотвратить проскальзывание шихты и достаточно гладкой, чтобы обеспечить равномерное скатывание окатышей, что достигается очистными ножами (бортовым и донным), которые обеспечивают соответствующее состояние гарниссажа чашевых окомкователей;

– режимные параметры работы чашевого окомкователя (производительность, скорость вращения, угол наклона).

При стабильном качестве шихты процесс окомкования и качество сырых окатышей определяются режимом работы окомкователя. В случае отклонения качества концентрата и нестабильности шихты процесс окомкования следует регулировать с учетом факторов, влияющих на качество сырых окатышей.

Одним из показателей, характеризующим процесс окомкования является коэффициент комкуемости шихты. Сырые окатыши должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы не разрушиться при транспортировке к обжи­говым агрегатам. Обычно динамические и статические нагрузки, испытываемые сырыми окатышами при транспортировке моделируются с помощью испытаний на сбра­сывание и раздавливание. Испытание на раздавливание проводят путем сжа­тия окатыша с целью определения усилия, при котором окатыши деформируются или разрушаются.

Главным фактором, определяющим прочность сцепления частичек во влажном состоянии, является удельная поверхность материала, которая тем больше, чем выше содержание наиболее мелких фракций. Конечные показатели процесса производства окатышей и величина суммарной поверхности частиц шихты имеют между собой сложные связи.

Так, рост удельной поверхности вызывает рост оптимальной влажности концентрата (-1,25% на каждые дополнительные 100 см²/г, что приводит к снижению производительности машин для обжига окатышей примерно на 1,2% [4].

С одной стороны, более плотные сырые окатыши вызывают снижение скорости и конечной степени окисления, что отрицательно влияет на качество окатышей и производительность обжиговых машин; с другой стороны, из переизмельченного концентрата получить прочные окатыши затруднительно, так как при этом невозможно достичь максимально возможной плотности. В связи с этим для каждого вида шихты существует оптимальная величина поверхности частиц (при нижнем уровне 1300-1500см²/г).

Таким образом, мы можем подвести итог, что на комкуемость шихты и прочность окатышей оказывают влияние множество факторов, связанных с качеством концентрата, его влажностью, фракцией дополнительных веществ добавляемых в концентрат. Шихта с большей удельной поверхностью имеет меньшую пористость, соответственно большую плотность, и частицы концентрата ближе подходят друг к другу, тем самым улучшая комкуемость. А на прочность сырых окатышей оказывают значительное влияния такие факторы как: качество концентрата, однородность шихты, состояние внутренней поверхности окомкователя.

Методика проведения опыта:

На кафедре металлургии и металловедения СТИ НИТУ «МИСиС» в лабораторных условиях были проведены исследования по влиянию удельной поверхности концентрата на комкуемость и прочность сырых окатышей. Для этого применялись удельная поверхность равная 1310см²/г, удельная поверхность равная 1510см²/г и бентонит. Влажность концентрата определяли на приборе «Элвиз 2С», она составила 9,8%. Так же определили влажность бентонита, составила 4,2%. Затем для окомкования смеси использовали барабанный окомкователь. Смесь комковалась в порциях по 500г в течение 10 минут. После чего окатыши просеивались через сито фракций более 0,5мм, более 5мм, более 14мм. Полученные окатыши подвергались испытаниям на прочность (удар и сжатие). На основании полученных данных рассчитывали комкуемость каждого концентрата. На рисунке 1 показан график сравнения двух удельных поверхностей.

Рисунок 1- Влияние удельной поверхности на комкуемость

Анализируя данные экспериментов, можно резюмировать, что комкуемость шихты с удельной поверхностью равной 1510см²/г больше Процент комкуемости получается более 100%, это связано с тем, при построении графиков мы учитывали фракции более 0,5мм, более 5мм, и более 14мм и массу зародышей. Из данного концентрата получилось большее количество рабочих окатышей, которые используются в производстве. Их комкуемость выше при удельной поверхности равной 1510см²/г, т.к. шихта с больше удельной поверхностью имеет меньшую пористость, соответственно большую плотность, и частицы концентрата ближе подходят друг к другу, тем самым улучшая комкуемость

Список литературы:

1. Фирсовская Е.В., Паринова А.С. КОМКУЕМОСТЬ ШИХТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОНЦЕНТРАТА // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XLVI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 9(45). URL: https://sibac.info/archive/technic/9(45).pdf (дата обращения: 19.02.2017)

2. Фирсовская Е.В., Паринова А.С. ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОНЦЕНТРАТА НА КОМКУЕМОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ СЫРЫХ ОКАТЫШЕЙ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XLVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(46). URL: https://sibac.info/archive/technic/10(46).pdf (дата обращения: 19.02.2017)

3. Тимофеева А.С., Никитченко Т.В., Федина В.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМКУЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ШИХТЫ С ЦЕЛЬЮ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ОКАТЫШЕЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 8. – С. 53-57;URL: https://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=35099 (дата обращения: 19.02.2017).

4. Производство окатышей. Производство сырых окатышей [Электронный ресурс], URL: http://emchezgia.ru/syrye/16_proizvodstvo_okatyshyei.php (дата обращения 19.02.2017)

Код для цитирования: Скопировать