автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Особенности бескоксовой комплексной переработки глиноземсодержащего железорудного сырья Казахстана

эдодытшЕгачлгяи mmm

ОДДОЗДа&аГО ЦШТРА ПО КОШШШЮЙ ШЕРШНЮ

í.iiIiEPA'LbKOro Cbtffii РЗШШЙ1Й ШАЛЙШ

Те ОД

' - ffQfJ 1995 ь пшезх çyirenniîm

ДгЛЗЕКЕНСОЗА Спу.тэ Ргфдаэкп

ОСОБШНОЯМ БЕСКОКСОВОЛ КОиШКСНОЗ ПЕРЕРАБОТКИ ШШЗЙОО^А^ГО ДЕШОРШГО СЫРЬЯ кшхсшл

Оз. 16.02 - Мзтзлдургаа чзряызс estasses

Asfорсфзрз 5

лпссзруэтш кз оеиекошт ученой сгспоип ¡ташшглтэ еахняшсшпс кэук

Караганда, 1835 год

Работа выпоявеьа б Карагандинском ¿:еталлургическоу институте Министерства образования Республики Казахстан

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор А.Р.Рахимов

Официальные оппоненты: доктор технических науи, профессор

Е.В.йзнсммов;

кандидат технических наук, доцент ТДукебаева

Белушая организация: Институт металлургии и обогаиеьия ПНИ КПМС РК

Зашита состоится " 17 " ноября 1995 года ь 14 часов но заседании специализированного Совета К.53.40.01. при Химико-металлургическом институте по адресу: 470032, г.Карагядо. ул.Ермекова, 6Э.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Хгаико-металлургического института.

Автореферат разослан октября 1595 года.

Ученый секретарь специализированного Совете, нанлядат технических наук,

с.н.с. Шг/%---^ Н.З.Балтынова

" //

Р.ТОГ.'!

";Л1ЬКСС';Ъ !лгзхсг\чн располагает .чруг:;;".г;'«-

кс:.<п;'с;'с\Т:;о:~гу ■ :.....:: "/.у.

л сг-юоптоп С"рг,-з --г; л'^.'С-ико;':.1 г:огс -.".тт.-:

.к :•.;; _ :,'елезор;/::.:-.а~ база «"точ .'.-П'/хго готчл'урп^.-^с^огс

. ¿лячогс.-.'ас^тозьи; -:уп:.! СЛТТ3 лет:.:::;;;::.;;'" ;го •:ес?ссг//.'"зк1!й ;; с;1лйр:-г;;:::-.'соез!!1;:: согситг Лт.ского,

с:-::го ;; гласноскгпсрьс'сгэ гссгорс":" ?мяй. згел ' '.> осст-;" ноо:-.г ;огл.акого бс;(с::т";гсгп гупс'пгл::.'^!!:::: ~ опл <

.ирс 'сгп .-л^г^да^гсго загсг:..

"оолпсгакия, пс;?сп:." ..ч гглсгсл.-" .,> ¡плпя л: И КАК КС. 7глл->!::.' 'Ч.'5", : н;мл :;с* лл^кс;.;,г^гср.тСогку глггог;':,: ■■ "тр'-'г- ру; г::" ¿ло/ггозсннх чп тг. п;:г> о ругт; - чу-

гун - стз.ть. <)Л1«г;:о 5 гти иохгг::" а о у:';сто™:ге-

го яг )->э::спи? пр^опенпя псрсг^'откп

^зкрсл'оз осуЕеетгл-ется по обычной г. только с плллз

иззлтимл аелеза.

Олгеритизяроганг. ъ бокситы,' сог.зргзтпо ао 12-Е&5 гелзза, пс~ рьрабзтисать по <гехй1>:.сгни Павлоларотегс а.тгмикиезого завода (Едйер-епоканко) бзз преи.в::.р::тель;;о'} подготовки ;:опе;:ссообрл:оно.

Иссгядованигс/и У231 Ш1Ц РК, ЯЙ, У^лШЧУ, Лэнмсханобтз по г а 1,к»тазирувв©ау обакту этих боксэтоэ, с иельл их обогзазнигг, установлено, что в этом случае получзотоя аяшиниевпе конце¡;тг)ат'..:, еоазвдодов до 7-10% железа. Переработка этих копшнтрзтоз в ус-лсякях ПЛЗа но устраняет трудностей двухступенчатой схогяг Бзйвг-спеканил.

Поэтому вопросы пог.ска, разработки, научного обоснования п прочупленного использования новых конкурентоспособных и. знесгс-сберэгаетих технологий комплексной переработка ыгсскояелезнстых глиноземсолеркащих руа ]£аза>:ст,ала является актуальными.

В решении эти:: вопросов более перспективными являются про-сессц Сесксясовой металлургии, поззоллвике применение агрегатов прямого твердофазного восстановления металлов с использованием в качестве посстановитеял различных видов некоксукяихся углей.

Предлагаемая технология включает изготовление рулофлвсо-угольнмх окатышей, их металлизацию и спекание, магнитную еппзра-шш с получением гдатоллкческого порошка и саморвссыпагшегося спекп и дальнейший перэазл металлического порошка а сталь, з са~ «орасемпавдегося спеет па глинозем.

Для лрокышленноа раализаяи!« првадагаеипч теяюлогил- и.»ой-

ходкмо акепергкенгалыюе .и тесрег'кчоскос изучение условий и параметров - получения рудофласоугольных окатыпяй, механизм? и кинетики тзераосразного восстановления и спекания оквтаяй, кх полного св«орас«;глния и ¡.осьедусаей иаетшкой сепарации, которые на сегоиняЕний день отсутствуют.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Экспериментальное и теоретическое изучение механизма и кинетики тверцсфаоного восстановления и с па катя рудо-флдсоугольных окатыкей:

- экспериментальная проверяя условии и гарваатроЕ получения рудофлюсоугользых окатшвй и теигеритурио-врекенш:: условий образования ^еталлизованкого проаукч-е к с£?..сресоыпашегося опека,полученного из глинозеусоаср;-.;агягс сыр-®.-: Казахстана (руск Лнз&коб-скоро «гсторокаения, Дяоког-&» ияь^с рулы Озорного ;.эсторо:х£е-ииг, сааеритизированиыо бохс/дк Йраснсоктабрьского мзсторо;хаения), Гкно-Топарского известняка ^¡кубинского угля;

- разработка мегоешеи и установки язуузшш процессов твердофазного восстановлен»:!! окатшей.

НА ЭДИКТУ ШОСЯТСЯ;

- автош использования процессов бескоксоьой металлургии ври комплексной переработке глиюзсмсоаержащого сырья Казахстана;'

- экспердаенталыюо и теоретическое обоснование механизма и кинетики твердофазного восстановления и спекания рудофлюсоуголь-ннх окатышей;

- условия и параметры получения рудофлзосоугольных окатызей;

- условия и параметру'твердофазного восстановлений и спекания окатьшей, образования мзталлизованного проиукта к саморасоы-пашог-ося с г.ека; .

- условия к параметры магнитной сепарации продуктов восстановления и спекания. * -

НАУЧНАЯ НОЖЗН! РАБОТЫ аШШЧАЕГСЯ:

- в изучении кинетических закономерностей твердофазного восстановления и вывод кинетического уравнения, описывавшего этот процесс;

- в изучении механизма взаимодействия. компонентов вихты при металлизации и спекании рудофлвсоугольных окатышей; •

- в установлении опт^альнкх технологических параметров получения, металлизация и спекания руяофлюсоугольных окатышей и магнитной сепарации.

ИРШЙЧЕСШ ЦЕШОСТЬ РАБОТЫ. . • . • .

- Разработана новая технология комплексной переработки '

глинозеисоаераааих материалов, котог^-; позволяет с попогъзоезкиеи леновых сипов топлива, т.е. с натпмьзздч онерго-r..<есяг.м затратами. извлекать и?.:; r.sstoc, так и глинозаа; •

- Использование предложенной технологии аля перерзбо?:«! Ли-са-.совс:сих руд позволяет миновать онергоекяко стаяки коксового и доменного производств суг.гству«зкх схем получения металла;

- Использование технологии для переработки сизеритизирован-кк:: бокситов ил;; алвмогемзтктовых рун .тозколяе': полностью осоо-бсдг.'.'ься от оксидов нее леса и обупгстзкть повлечен.:'? гляноосд-а из-вестнь;::, наиболее прости:: :: seaosiri способов сслопсго еютлр писания;

- Установлено, что пороскообраоний аеталлизозошкй продукт "0.Ч8Т бчть испольэозап в процессах порошковой металлургии и яла гыплзахй каиоетвеишх сталей, з сгксрггескгавзяйся сг лля производства гл:аю^з:.:а.

лвшз*щв РйЖйыдтоз работы.

Разработанная технология комплексной переработки глинозем-сояераазих матер.'гзлев прешла крульо-лэборгтеряуо проверку на ли-саковских концентратах, алачоггмгштовых рудах к сяаариткзиоован-ных бокситах Казахстана. ' .

ЛПРОБАШ РАБОТЫ.

Штериадн рабеш доделены на «екдукародной конференция "Минеральные ресурсы - вахяейлиЯ фактор интеграции Ресцубдкки Казах-отал з систему мировой экономика", Алааты, ХЗУЗг., на международно;.) симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд" Санкт-Петербург, 1994г.

ПУЕШКАЦИИ. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на 159 страницах машиносписного текста, включай Ib ряеунотв и 34 таблицы, и состоит лз введения, четырех глав, списка литературы из П4 наименований отечественных и зарубежных авторов, прилеэтенйп.

СОДЕРМНЛЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЗ приводен обзор работ, поевпгленкых ггрсОлоно комплексной переработки железо-алюминиевых руд Казахстана, возможности использования методов бесяоксовой металлургии к проц«:-. саг) твердофазного углетер:.:ического восстановления оксидов дедпаа к спекания.

Дана технологическая оценка глиноземе ояерлшшик хелезоруя-

кьж материалов Казахстана и рассмотрен!.' вопросы кх комплексной переработки. Отмечено, что существующие схемы комплексной переработки, ориентнроваккке на традиционную схему производства металла, заклинающуюся б доменной плаз .та окуековаклого глиноземсолержаыего сырья с получение« передельного чугуна к различных типов глиноземистых шлаков, пригодных для производства глинозема и провезенные прожиленные испытания, но внедрена в. производство, так как требуют для своей реализация лефоцктного топлива - кокса. С другой стороны, на Хисаковскск ГОКе организовано производство гравитационно-магнитного концентрата не пригонного для комплексной переработки. Особое внимание уделено лрелпосылкем организации бескоксовой переработки комплексных нелееных руд и бокситов Казахстана. Отмечено, что бескоксовая металлургия является в настоящее время наиболее перспект.чвиъы направлением ее развития, так как отличается ст традиционной высокой сжологкчностьз (отсутствие коксохимического и аглолсаенного производств), позволяет использовать любые недефшктиые висы'топлива как в качестве восстановителя, так и теплоносителя, осуществлять процессы шта; изаник в твердых фазах, т.е. при низких температурах, получать Ексококачестзенный металл с практически 'полной утилизацией продуктов переработки (безотходная технология) к. своей универсальностью позволявшей ее использование ала различных «атеркнлов к строительством ь лвбкх регионах, таг-: кг:: стлпчагтся низкими капитальными затратами.

Одн.ыиз перспективных методов комплексной переработки гли-ноземсодераащкх руд к бокситов Казахстана является твердофазное спекание руяофлюсоугодьных окати шей, изготовленных из ¿ксзкоесккх концентратов и бокситов Казахстана с полной металлизацией оксидов аелеза и- перевода глинозема в легкораетворимуп Форму в вине алюминатов калыгак, а крвмнезеыа в пБухкальциеввй силикат для. использования эффекта сакорассыпакия. фи яток центральным звене:-: процесса твераофазвого спекания рудсфлэсоугольных окатышей является . восстановление океааов железа за счет твердого углерода с образованием «еталлизстанного продукта и свыорассыпаицегося опека.

Проведен анализ о ыехакизме углетерыического восстановления металлов из их оксидоз. Еривеаены сведения о теоретических представлениях на механизм к кинетику процессов восстановления. Установлено,что процесс углетерыического восстановления оксидов железа в твердой фазе является наиболее слояным и требует дальнейшего своего изучении-. Показаны модели, используемые для анализа и обработки экспериментальных данных.

Го результатам литературного обзора сделаны соответствуйте

выводы и сформулированы цели и задачи работы.

ВГОРМ ГЛАВА посЕпаена характеристике шихтовых материалов и метопам проведении исследований. В качестве исходных материалов для исследований были использованы железорудные глиноземистые ыатериалыг.Чисаковский обжигмагнитный концентрат (ЛОМК), грэ-виташонко-магнитный концентрат ч/ЯШ), алюмогематитовая руда Мьжтккульского месторождения (АГР) и сидеритизированный боксит Краснооктябрьского месторождения (СЕЯ), флюсо-известняк ¿¿кно-То-парского месторождения (Ш) и восстановителя - бурый уголь Мзй— кубекского месторождения (НУ),химические составы которых приведены в таблице I.

Таблица I

Химический состав глиноземсо.йержапих келезоруднкх материалов . •

Содержание ! Материал

компонентов,

с/ ' А> ! ЛГМК 1 ЛОМК ! АГР ! СНС Ш Г МУ

¿к 48,18 61, "9 32,14 11,58 0,36 1,31

(Те О ^ 0,13 29,9 - 7,64 - • • -

10,10 5, оЯ 8,11- 12,83 0,58 10,30

ЛЬОъ 5,10 5,75 25,61 40,24 0,10 4,82

йа,0 1,10 0,45" . 0,14 1,06 54,83 0,62

МаО 0,17 0,43 0,29 о', 54 0,58 0,37

ЗЪь 0,03 0,05 ' 0,50 1,71 - 3,31

1,32 1,95 - - - -

У2 05 0,10 0,14 - - - -

ТСОг. 0,21 0,14 2,56 1,55 - -

СОо - - - 4,51 43,35 39,40

п.п.а- 13,46 0,05 16,45 25,48 - . 40,60

Кремниевый модуль

МгЪ/&0г ■ 0,5 1Д ■э т 3,11 0,17 0,44

Исследования провокились как на просто сменянной шихте (ЛОМК, ЛШЮ, так и'на окомкованных шихтовых материалах-окатыках семи типов. Расчет шихты для изготовления окатшвй проводился" на единицу глиноземеодержаиего материала, исходя из слеяугашх условий: 1. Дозировка восстановителя определялась расходом углеросв на полное восстановление оксидов яелезэ, частичного Босстановле-ния кремнезема (до 0,5^ Би ) и степени науглероживания металла

равной [С] =4%.

2. Дозировка флюса определялась расходом оксида кальция на получение в спеках молярного отношения СаО/ЦО^Ъ,0 и ¿^¿£¿¿^=1,7, то есть на образование двухкгльпиевого силиката 15 алюминатов кальция. Окатыши изготовлялись' в барабанном гранул,чторе диаметром 62см и ширине бортов ¿Зек при скорости вращения 30 оборотов б «кнуту по стандартной методике (ГОСТ-I4-3-72). Игготоаленные окаткаи подвергались естественной сушке на воздухе: в течении Ль часов. Расход материалов к химический состав окатышей' представлен в таблице 2.

Таблица 2

Расход .материалов и химический состав окатышей •

наименование

Типы окатышей

СРК ! 0,75ЛГМК! 0,5ЯЖ! 0.25 !0.25СБК !0,5СБК ¡¿ГМК ! ! »0Я5

• ! ! >СШ

Расход,т ■ ¿омк 1,0

лгмк - 1,0 - - 0,75 0,50 0,25

АГР - - 1,0 - - - -

СБК - - - 1,0 0,25 0,50 0,75

т 0,505 0,710 0,Ь59 1,169 0,Ь30 0,95 1,070

ну 0,426 0,410 0,260 0,076 0,326 0,243 0,160

Состав, %

¿V осш. 32,2 й 23,49 15,47 5,34 16,95 14,42 5, ¡37

15,47 - - 3,37 0.64 1,67 2,53

8 Юг 5,31 7,7? 5,40 6,33 7,41 7,05 6,69 ■

ЛШл - 4.0--5 3,06 12,71 1Ь, 00 б ,ы 10,54 14,27

СаР 14,70 1Ь,62 22,37 29,27 21,2Ь 23,91 26,61

Лд-0 0,45 0,43 0,42 0,5о 0,46 0,49 0,52

0,07 0,04 1,21 0,69 0,20 0,36 ■ 0,53

Зса 0,С2 — 0,23 0,75 0,15 0,3с 0,53

¿V. 0,30 С ,25 0Д6 0,03 0,19 0,13 0,06

Ст. 5.0 ?,Ь5 4,9а 1,37 6,23 4,63 3.0

Ь, 72 7,62 ■4,ЪЗ 1,33 6,05 4,46 2 0

СО,г 11,32 14,52 17,57 24,74 17,10 19,63 2^,20

НгОгЛр ■ 5,ь 7,76 9.61 6,75 7,7 6,66

Кполгнковый модуль -

С, 76 0,40 2,35 . 2,64 0,92'- 1,5 2,13

Ксотссть сырых и сухих окатшэй определялась - ■ "Ч'йгК! сбрасывания 1; на г*зоанли2аи1*.с ш общепринятой узтовик*. Установлено, что руаофлюсоуголышс отаткзи, изготовлзанкз ::з ЛОЖ, име«:т прочность на сбрасывание, равную 4 и на раздавливание - 0,7 кг/окатнац шихта из ¿ПК но окомяовывяетс». Охаткжг, изготовленные из АГР, СБ:{ к смеси ЛГ.'.К ¡1 СБа имеют оксокуя прочность на сбрасывание -более 10 и ка раз аз в лизание - 1-1,7-5.3 "кг/окатыш.

Конпентрата ;т окатыши подвергались металлизации и спеканию при различных термоврекеииих парегвтрях (температура 900-1400°С, время изотеряической вниеркки 30-120 минут) з горизонтально-;; злзктрзческой печи типа СНОХ 1.6.2,5: 1/2-И2 могзнсстьп 3,0й?</ до Т«1100°С (ТУ 15-531.7С4~е1), а при более высоких температурах и печи Таммана. Температура фиксировалась термопарой ЯР 30/6 а цепи с мил и'вольткетром. Точность измерения температур;/ - 0°С. Охлаждение скэтынеи и спекоз осуществлялось вместе с печь» .со Т=6С0~ 700сС и далее на воздухе при комнатной.температуре.

Для изучения процессов восстановления оксидов металлов углеродом использооан объемный метод с анализом выделяющихся газов на 0.9 ц (20^ жидкостным газоанализатором типа ГХП-2.

'Исследование фазового состава прояу :тов взаимодействия определялось рентгенсфазовкм анализом, проводимым на рентгеновской установке ДРОН-ЗМ. Для анализа протекавших процессов при восстановлении и спекании, прополикся хпкпчесткй и хкффераншюльао-тер-«ичс.к^й анализ. Разделение слсзгулдрог-щ-тихся' частиц железа от шлака проводилось на магнитном се?:агатсфе гяпаСУС.

В ТРЕТЬЕ!: ГЛАВЗ пркв-.>сзиы результаты металлизации и спекания Лнсаковского обжигмагнитного концентрата и рулоФл.^соугольных окл-тылей. Расчетный химический состав ¡акты был елвяушим: С.о.0 - 12,в7%,М§0 - ОД- 4,42?»,4,57?б, Ога.-17,оЗ%, РгО^ - 1.24Й, СлО/УЩ =1,7.

_Изменение'степени металлизации шихты от температуры и времени приведено из рис Л. Как зиако из приведенных глнкых,п-еоиенс металлизации шихты заканчивается при температура 1200сС и продолжительности 60 минут.

Для осуществления процесса коагуляции частиц железа и взаимодействия компонентов пустой породы с.образованием саысрзссглтя-е'дег'о спекз в дальнейшем исследовании были проведены при бол---е высоких температурах в печи Гаммана. Время изотермической ьниер-:кки принималось постоянным и составляло 60 минут. [Ьлуиеннде пробы после охлаждения на воздухе подвергались магнитной сепарации.

й4?

х на

,г> 6С | о;

| НО

з 2С

&

2- 1 ...

\/ -

у

| '

5 < 'X I < 1

60

£

го

я

Ш 90с шо ит /гоо пса 7епоер£ПРЛ,"С

Згво (

4Г

V во

ео | ^ I

у (

е ю | »

* в-

1

(/

» ! I

! 1

во л а

4а I *

с»

20 бО 9и ¡¿г «О

Рио.1." Изменение степени металлизации шихты б зависимости от температурь' (а) и времени (б).

лля отделения екоагулироьавпихся честиц железа от шлака к определялся их фракционный состав. Результаты исследований представлены

х гаолице 3.

Таблица 3

показатели процесса спекания пихты и магнитной

сепсррпии ПРОДУКТОВ Е38ИМ0Я ейстьия

Пгрпыетр' - ' Теапературе : °с — — —

металлизации !- 1 " 1£7о ! "1300 ; 1325" ' Г 1350~ Т 137о"

Время, мин. " 60" " ~ й ... 60 — - V - .. 60 ! Ц ' б'о" " '' 16_ . 60

Все шихт!.:, начальный 76.5 7о,6 75,5 75,5 75,5

конечный 49,40 4Ь,40 46,0 44.20 40.45

Расчетное содетаяние «Те , гр- 34,6 34,6 34,6 34,6 34,6

Магнитная сепарация

ьес шлака: гр. 17, ЬО 16,10 13,20 12,ЬО 7, г

% ¿6,0 33,3 гь, 7 29,0 17.90

вес металла: гр. ■ах,6 32,20 32, ь 31,40 32,9

/о 64,0 66.7 '' 71,3 71,0 ь2Л0

Степень извлечение 91,0 93,3 94,Ь 91,0 95,0

Фракционная сосТ8Е,% 0. С5ММ 34,5 41,9 • 46.30 49.9 60,7

- О.Ьми 65.5 5Ь, 10 53.7 50,1 39.3

Содержание компонентов,%

1 Елаке: .Те б' . 13,71 7,99 6.49 10,44 7о!3

0- остат. -Ь,02 ь,05 4,63 6,35 7,36

ГЬ о калле :-;тт5 т ли1.2

1111С I

и металле: $1 ~ 0,25* ~ 0,40 0,26 0,33 0,36

Р 0,о05 0,Ь2й 0,930 0,920 0.920

Анализ данных тзблкцы 3 пока.лазает. что в результате с.тзкания образовывалась система, состоящая из с::02гул;;р:;33впг;Хся чпс?::ц 'хе-язга и злакз, ггседсч'эвлдккего сосон сиэтло-сер^;:; с зеленосат!.;'-; от-те^. с'й самороссыпакаийся спек,

Установлено, что размер частиц т-хелзоа зависит с? твылэтаууры !« увеличивается с. ее оозрас?авяе.м, так при Г=1275'*'С, фрзгс-'п -.-О. о составила 34,5%, а при Т*1375"С стала равной 50,'7%. 2вх степень йззлечзнля железа при магнитной сепараши составила с")-9а> относп-твлььозго расчетного содержания в исходном опеке. Лолученчые результаты тюдткер^саются и рентгенофазевк.м анализом спекоз ¡1 от?мгиячен-ных проб шлаков.

Анализ рентгенограмм показывает, что основными фазами опекой ЯЕЛЯЮтсятоб-^^гА-Д'^, <!ао-Мг0з> ь'Ссиг-Ж^. Наряду с этики соединениями присутствуют: вюститная фаза - 3-е о , алюмосиликаты кальиия-в частности, геленитная форма~Са.Р-МгОл-ЗСОз, , трехкальпиевый железистый силикат -зСа.О -ЛО-3310?.. - якдредкт и Ферриты кальция (иьО Зг^Ол, и ЛСи£>-Л:1 С^ - Количество этих соединений зависит от температуры, так и продолжительности спекания.

Замечено, что с повышением температуры и увеличением времени выдержки более четко вьделяются фазы лвухкальциевого силиката и алюминатов кальция. При этом уменьшается количество алюмосиликата кальция - геленита, трехкальциевого нелезистого силиката ~ андро-яита и феррита кальция. Ьто позьоляет сделать предположение, что в процессе спекания шихты при восстаноЕлении оксидов железа образуются вьтаоперечисленные промежуточные фазы.

Образование анародит? и ферритов кальция препятствует восстановительному процессу и сдвигает его в область более высоких температур. При увеличении температуры и времени наиболее полно протекают восстановительные процессы, что способствует взаимодействия освободившихся компонентов пустой породи друг с другом с образованием конечных фаз. Это подтверждено и термодинамическими расчетами.

Следовательно, переход от первоначальных фаз исходного материала к конечным фазам продуктов спекания протекает через образованна промежуточных фаз, связанных как с интенсивность:: рээяатия

процессов сссгкшовлешя, так к с кнтенсявностьа процессог спекания.

Таш* оОрсзо«, результата исследований показали:

1. ^етсковАСка прикцкпиазьиая возможность комплексной переработки .'¿нее кокс ких гякнозе.чсояержааих 1'у.- г.гтодш п?г:г.:ого получения иелзза с осуЕеетзлзш;-^ проаосса в тоервой фая? путем спекания с флзсо-л и Сурь::.; углем с сч'гозсьхчкг::: г.оровко^брсзиого "е-твллизоваиного продукта, пригогного и.; производств стали 11 са-морассцпаюзегося' епзкз, состоящего из дегкорзствори :ых а солозон раствопе а л::: пикетов К£льш:я Для извлечения глинозема.

2. Б системе руа&-флвс-Ь0сс7£;'10ьитель ол.новре«знно протекают лва процесса: 1-восстаневлениу скеилсз кслезз ло г.а::,:оИ ил тадлизевкм с последующей коогуя«шкзй '-¡.отит; железа,; 2-напрз'¿лонное тьерлоййгнее взовколейстсиа ;.о;:локентов пустой порздк друг с друг 'ел/, с оорезоьгнхем двухкг лысого силиката и оглйш»тос кальцит. .

3. ¿осстсноы.тельЧйтс дропсссы волгл»: предшествовать процесса:.: спеканп-1. поет с:.-у ;•: интенсивность их, ло ьчиекта коагуляции част;::: «слеза. солкке Сг.ть вино.

Полнота ваездоаеЯсгвш: компонентов пусто,породы при ценно!: температуре оунет оправе ляз ьс.«г нг» только степенью металлизации, но и сремеш;.; спсканж.

5. Уст^.чоелсн;-' оптимальные параметр« (температура 1350-13?о°С, екдеркка 50-60 «якут), при которых протекает более полное вэакмогс^ствке ЛОЖ с углеродом и флюс о:.: с оОразоьаниеа т-теллизоескпсго продукта и сскорсскгшвацлск спехом.

6. Интекгкехцкродоть процессы 2?осстановясник и спсканпн кошо &£ с«ет сагдаклл тесного контакта веяау компонента«:! скхтц, что постигается «утей их ссс,лсвс.иня с образованием рудогТ-лясоу-гольных оквтшеа.

йгтоллкэециэ и спекание руиофдисоугсльных окатыпей всех групп о с утес тв лихи в печи Тваи-анг в корунавзових тиглях при температурах от 10о0 до 1400°С при изстерыичесяой выдержке от 16 ло 60 икнут. Охлаждение окатышей до температуры 600-700°С осуществляли вместе с печью, а затем о^атьпеи извлекались из печи и охлаждение, проводилось на воздухе. Ь процессе охлаждения окатылей особенно в области температур ню?.е 700°С происходило «ооификашоннсе прев* рапенкер-^йк?.-), 0% в ¿'-форму, сопровождающееся увеличением объе-' ыс на 12%, что' приводило к их саморассыпанив. Этот физический фактор «ы- использовали Б качестве показателя полноту изануодей-

ствил ehxtobux .'.'агериалов в окатышах, Для этого определялась степень са«орассыпания окзтк'^ей, которую количественно оценивали по выходу фракция - 0,5ш рассевом опека через сл?о 0.,5км. Более крупные скоагулировавшиеся частицы -железа в :ргг»этг не пр:л'.:шал.:сь.

Вторым показателей полноты хгакиосейсгз'-я сзуякл выход немагнитного продукта в процентах от его расчетного •сонеркэния в процессе нагнитн.сй секпргшии,. Результата -яечалггззЕгч» спекания и магнитной еек.рзцик 'продуктов 'вззимодейэтткя срешставлены в таблице 4. Как видно,из приведекк^х данных олтгтмальнллги параметрами обжига окатысой I группы, приготозлявнкх «з. Лгятасовекого сбхкгкагнитного концентрата являются: T=I200~I400oG V =50 уинут. Пр;: зтих условиях наблюдается полное сакоргссютгг« 'саатюгей с образованием уетал-лизованного продукта и спепсв.. Ргэул&тзта ггапштной сепарации показывают, что отклонение ¿тактического иеса немагнитно'! фазы от расчетного не превышает 1-2%.

Для окатцией Шгруппы и,г »лсмгеиатотовой руны оптимальными условиями является: Т=1250°С V =60 «шнут. При более низких температурах нет полноты взаимодействия компонентов пихты друг с другом к поэтому фактический вес спек а превышает расчетный более чем на 20%. При температуре нлпе I3t>0°C образуется расплав, которой взаимодействует с материалом тигля, что изменяет его состав с оа-ной стороны, а с другой стороны не позволяет установить параметры •магнитной сепарацией.

Лосле магнитной сепарации отклонение фактического веса немагнитного крсаздоа от расчетного не превышает Z,i>%.

Для еязтьглей TJ грулш из смгерилизкрованного боксита при ов-параметрах обжига. -;Т-1300°С и икнут, бтз откло-

нен;', з тгракткчески равны нулю, -что свипетельсмует о совпадении расчетного химического состава а реальным к о полноте взаимодействия компонентов шихты друг с другом.

Для окатышей У-УП групп, пригововленицх из смеси ¿исакрвского гравитационно-магнитного концентрата я. высорожелезиствго боксита .. оптимальными параметрами является Т=1300°С и t =60 минут. При этих условиях отклонение фактического веса от расчетного не превышало

Замечено также, что с уменьшением содержания железа в"окатышах величина отклонений снижается от 2,5 ло 0,04$, что связано по нашему мнению с уменьшением вероятности.образования ваститной фазн.

Как видно из приведениях данных, оптимальными параметрами металлизации и спекании рудофлвсоугольнух окаткией,приготовленных из ¿исаковского граьитяционно-магнмтного концентрата является

*' Таблица 4

Технологические параметры процесса спекания рудофдюсоуголькых окатышей

¡Время, | мин. ! т ---- i исходный . i Вес, гр. ! Мягнотгадг; сепарация ТпослЛЖшшя -jSntf WnpoWT«,TpT ------- _|Откло-

! ! I 1 |фактич. т----f ¡расчет. | НИИ,* 1 цехов. líiMfi - ! магнит-!ный -jHe магнитный нивши, JE % '

! 1 I Í 1 !. 1факт. !расч. !

Т Т - 2 ~ ~ Т ~ 3 ~ Т ~ 5 _ Т - 5 " .. ftíai'iEH " ~П ~ Т ~ Б * I группы " Т ~ 9 ~ т -го _ ~г -п ~ _г _

-I. 1250 60,0 62,2 52.G 44,06 30,0 . ■ - - ■ - . -,

г. 1300 60,0 62,3 52,5 48,4 100,0 ' 48,4 33 лз 15,1 15,25 +1,0

3. 1350 60,0 '61, а* . 46,4 44,5 ' 100,0 45,4 32,4 14,8 15,14 +2,0

4. 1400 . • 60,0 60,0 44,2 . .43,2 100,0 44,5 30,2 ■ 14,30 14,70 +2,2

5. 1450 ' 60,0 62,0 44,4 44,64 Окатыши оплавление-Ш группы — — — —

б. 1250 60,0 20,2 '■ ■ 17,0 ■ 13,3 0 - - - _

7. 1300 60,0 21,7 17,4 14,10' 12 - - _ _

8. 1350 60,0 ■ 21,0 13,3 13,65 100,0 17,0 8,4 8,6 8,8 -2,3

9. 1350 60,0 , 19,2 13,0 12,9 100,0 12,0 4,5 7,4 7,6 -2,5

10. 1400 60,0 22,3 13,0 14,4 расплав - . - - -

11. 1350 . 15,0 22,0 16,5 14.3 13,0 - - _

12. 1350 30,0 20,0 15,6 13,0 39,4 - - _

13. 1350 45,0 20,5 13,5 13,3 65,4 : 15,5 7,1 Ь,4 8,6 -2,3

ТГ ~ 2 ~ 1 ~ t ~ Ъ ~ 1 ~ ~

14. 1200 .60,0 53,0 44,1

15. 1250 60,0 5o,7 49,0

16. 1300 15,0 43,4 25,8

17. 1300 30,0 43,9 26,2

lu. 1300 45,0 41,5 25*4

19. 1300 60,0 39,4 23.,-5

20. 1300 90,0 43,7 26.0

21. 1350 69,0 42,5 2D, Ô

22. 1250 60,0 20,0 15^0

2?. 1275 60,0 20,0 12,8

24: 1300 15,0 20,0 . 1.7,5

25. 1300 30,0 20,0 •14,1

26. 1300 ■ 45,0 20,0 13,9

27. 1300 60,0 20,0 13,4

Sa. 1350 60,0 20,0 12,4

29. '1300 60,0 54,7 29,4

30. 1300 , 60,0 53,0 29,4

31. 1300 60,0 45,4 26,3

* Прошшкзние табл.4.

В "" Т 7~ Т £П Т **ÍT ~Г icr - Т ~ ТГ~ ~Г TZ ~

Окатыши 1У группы - 0 18,0 U

_

26,03 47,0 33,°1 3,2 29,9 29, .6 +0,4

26,34 . 63,0 29,6 3,-0 26,6 26,64 +0,04

24., & ' 100,0 ■ 27,.Ь 25,0 25,0 0,0

£3,64 Ш,0 27, .0 д,о 24,0 24,3 +0,07

.26,22 ДООу0; ,32.»£ о ъ 29,0 29,0 0,0

25J50 раепяай 26* & 2,6 24,2 24,12 +0,04

В rpynr-j:

13,0 0 - - - - -

13,0 32,0 - - -

13,0 14,0 - - - - -

.13,0 зс.о - - - -

13,0 .. 70,0 12,0 4,6 7,4 7,2 +3,0

13,0 100,0 13,4 5,4 Ь,0 -1,0

13,0 расплав - - - ■ - -

Окатыши У группы

30,2 100,0 30,0 т0,0 20,0 19,5 -2,5

Окатыши У1 группы

29,3 100,0 2Ь,0 7,1 20,9 20, bó -0,20

Окатыши УП группы

26,6 100,0 24,0 4,3 19,7 19,52 -0,9

и-г =60 минут, из алоуогегатитовой руды Т=1350°С и =60 «кнут, из боксита Т=1300°С и 2Г =45-90 минут и из смеси ЛисакоБсного гравитационно-магнитного. концентрата с бокситом Т= 130С°С к 27 =60 мкнут. При о тих условиях достигается полное взаимодействие компонентов шиты, входящих в состав окатышей, При дальнейшем охлажден,;;; окатыши саыэрассыпаются с образованием металлического порошка, пригодного для производства стали к спека, состоящего из двухкальциевогс силиката к алюминатов кальция, пригодного для производства глинозема.

Рестгено&гзсвый анализ саморассыгаюаихся спеков, полученных при оптимальных параметрах обзкига и магнитной сепарации различных ' типов окатшей подтверЕласт полученные данные и показывает, что основными. фазами спеков являются пятикалыг-мвый трехалюмкнат и ¿Г -форка авухкальциевого силиката.

На основании проведенных исследований была разработана схема Ссскоксовой комплексной переработки глинозе«соаержашего железорудного сырья Казахстана,* показанная яа рис.2.

Схема комплексной переработки глкноземсодержащего кедезорудного сырья Казахстана

г-

:г'уе£

\ Уголь { Известняк |

{ Дозирование[

| Окомкование|•

;|У»й-Тпллкзапия и спаканиёП „.-.• -.„ Л........... .... ,

•]{ .рекорзесылание

Рис.2. '

а ЧЕТВЕРТОЙ ГМВЕ приведены результаты исследований кинетических закономерностей восстановительных процессов, протекающих при обжиге неофлюсованных к офлюсованных окатышей из ДОаК и офлю-

- Т? -

Г]/

5 ¿i

а

^ .. •:/

Г;:::.3. -ость скорсст: .'¡ессгзкозлонип '■'еэтлзсо^апк;:" (л)

и Со) от и г;ре::еи;;.

оопзн<п:х скг.т'-лой ЛГ? :: 'боу.Г-'vrt,. На рис.3 показан характер скорости гссета.сллення ока^::;1:- от тркуек::. .'.палкз полутан:"« тог.ул^-тзтот; нто заг-ксплпстз

скорости зосстзиоэлешп от времени птгс'-оссвзшчс и ноо^гасоюмпк ■лизть'сеп из ЛОйК характер!«;, отся ?т\ксн:.!у;.:с:.% з;сто-

ры:'. при удлинении тур?; здаг-етг-: л осп эрглппу, прл зтс-'

збоолятнзг; велни::;:? с:-?срссгн :..• ; * V-^acrriKKi.":' в га:з

С'гльгаз, для кес? зэгогзюа:*. С увеличен:'":/ Tsrewna ло '2C-S0 .':::iy? скорость резко попилзотсг: и лзл г с гзолгластз:; плагппо спи-•ismr. скорости зелоть ло с^-сг-пш'п прсцсгсг./;.Лколпз тверлыл гро-

saoB при Еосстанозл-гнаи показал, что в кнт^релло температур ЮС—1 rCOtJC в них сслср.т.лтел значительное :;ол::»;зс?ео ё?£0(7О-5О. '-¡ое-! ону скорость восстагюыздт в основном Сулят определяться стгяксА .

iipn.-oi&ure owiwawg кз AI? и боимгк» -в гззогуо £ззу переболят не только кислород ойсияов ¡телеса з гиде ^ и , по а прозукп.' разле.т.енип кзвестияка йОц , а таете влагает разлозеилд гигрооксияа алпкгаия. Пггтоиу состав гнаеляиаегося газа не но~ст характеризовать г.состзкогштельный процесс,протекаший за счет взаимодействия оксилоп ггелгза с углэролаг. Вглелствие зтого в качестве кинетической характеристики била принята скорость и деления газа t, .прямо связанная с 'процесс««? превращений, протеяатакх при облиго окгтккей, о ниенно писсоцизцпи .сксияов и карбонатеэ.гаан-

§

СС ¿4) /'М

ЬрО^.Эу Кип.

ео ¿¡о -юс

Рис.4. Излечение содержания кесфгесованнкх (о) и офлсопЕоннах Сб) скатыаэй от ючпсротурь-.

бикации углерода, восстановлгняг оксидсз нелепа :сак за сиет теер-пого углерола, тек и СО , -л.мелпта'*.ьные процессы и ТЕерпоФазное езаиаоасйстЕие компонентой пихты. За качес.твбннуо характеристику восстановительных процессов принято изменение содержания <2О

и О-О^ в отходкшем газе. Результату экспериментов приведены на рис.5.

Как видно из приведенных данных, характер изменения содержания С£> в газе при обкиге окатышей из АГР и боксита аналогичен изменению степени восстановления ока тише й- из ЛОМх. На кривой изменения скорости выявления газа отмечсзтся двя максимума при температуре 900°С для окэтъией из ЛГ? и при §00 и. 11С0°С 'для окать-сей из боксита. Это связано правде всего с процессами разложении изаест ника и гиарооксяпов алшинич. Поитьеркионие.-л сказанного рьляетс« характер изменения й^е. отходящем-газе (рис.5).

Анализ экспериментальных даннкх бь л осуществлен на основе известных соотношений, связанных с процессами протекающими с образованием зародыпэй новой фазы. Если теоретически Еквепенное кинетическое уравнение, допускает- линеаризацию, то спрямление■ экспериментальной кривой з координатах, предполагающих линейный характер зависимости, можно рассматривать,' как подтверждение применимости данного теоретического соотношения, а следовательно и механизма, положенного с основу теории для объяснения опытной зависимости.

УраЕнениес^.-/-е",сг' , (I) - Аврами-Ерофеева описывает поведение системк по так называемой "модели зародышеобразования", предпо'лагаспей, что лимитируадей стацией твердофазного взаимодействия является образование зародышей продукта реакции на активных центрах и их рост. Параметр "/77 " зависит от механизма реакции,

скорости образования зйродьтазй я геометрии зародышей. Ураькенхе оС а /-/б ~кх (2) - частный скучай уравнения (I), где fT> / •, а ft( » при ото:-! рост ядер контролируется диффузией. Уравнение 4-{,-<£) ¥/3-KZ (3) основано на модели реакций, лимитируемые процессами на граница раздела фаз.. Уравнение/Ч /-О^-Kt!/" (4) - Яндсра выведено для диффузионной аодзли взаимодействия к удовлетворительно описывает процесс при. сС 4-. 0,2:0,4. Уравнгнга (1) - (4) динсаркзуэтся соответственно в координатах: .л .—' ,

£п I (<+ ('''¿У) &a~/)-z(£}j и hw

Если опытная зависимость спрямляется з этих координатах, то вто позволяет, испольоуа метод наямзньгих квадратов, определить параметры уравнений . Угол наклона зависимости ■in К от обратной температуры позволяет определить энергию активации процесса.

Если на завкскксстк £ -j /V/г) суоествуВт изложи, то з зависимости от температурного интервала изменяется природа лиаити-pyraeii стадии и в этом случае уравнение не описывает механизм процесса в целом.

л

Анализ кинетических зависимостей процесса восстановления несфлксоваккых к офл:ссо::анккх окатьплей, выполненный ШЕЛ показал, что ни они о из уравнений изотермической кинетики не может быть полонено в основу-описания процесса вссстановлськя скатюей. Наличие изломов на завиоЕздетя.ч isik '///)щсЛ'> по всем четырем уравнениям не позволяю? делать выводы о преоблаяакщзм механизм процесса восстановления." Значение энергии активации процесса в интервала температур 900 - -11'00сС пяя неофлясосанкых окатыд.зй по'уравнении 1-4 составляют 640165 Д^/моль, 15-1903 Д~/«о ль, 199694 ДкД: о ль, 163666 до/моль соответственно, показывает их большие расхождения, что свидетельствует о ноприменимостиих'для описания процесса. Така?: зависимость наблюдается и для офлюсованных окатыазй. Полученные результаты позволили сделать предположение , что высепзречислеиназ модели твердофазного взаимодействия применимы к процессу изотермического восстановлении лнаь на непродолжительных этапах, а. нелинейность зависимости (I/T) свидетельствует о смене преобладающего механизма в течении процесса восстановления. Поэтому, реальный процесс углетермкчеекого восстановления протекает в переходном режиме и суммарная степень восстановления обеспечивается действием различных, механизмов.Для математической обработки экспериментальных данных необходимо было вывести кинетическое уравнение, наилучвим образом описывающее

21 - йгК í

o,s qs ¿coo/T

6,% o.s Soco./7

Pire .6. Зависимость £r*J¡*f('!/г)1тл несфлясоввнт/х (а 1 я ойлвсо-еоннкх (б) о^итыпей.

I - для уравнения (J), 2 - г.ля уравнения (2), 3 - для уравнения (3), 4 - для уравнения (4).

dc¿/ U г=л: ¿i-cí)

/-е-** .

процесс. За осноЕу бк'ло взято уравнение скорости превращения, основанное нз законе действия масс:

(1), откуда получаем

(2), при К - ecnsir

(3), гяе^С- - степень преврегсениг •С - -констант» скорости

•Т" - время.

Каи бкло установлено раиыле условия эксперимента свидетельствуют об одновременном протокзнии двух процессов: кинетического к диффузионного. Влиянии кэкдс£3 из них могло оиен!Й§> вводом соответствующих ьь-раяений степени восстановления; для первого процессе , .¡- /i' 44) для второго процесса ¿ f~$<z~f"'<" / (5).

Относительный ыдал кааасй иопели обозначим через P.f и/£ , где Pi+Pz~ / и P-fffJ . Toras Еыракениё степени восствновления. всего процессе будет иметь ьиа:

oL v¿Wi P¿ ~C¿-!'P-1 -t Тзк как P-zf-í т), то j-("г)- (Тк-т)/z^ гас. Т/с - вреня всего лропессэ;

'С - те.гупее время, - . ■

Подстевлпр (4), (5), (7) в . (б) получаем:

После цр-гобрязоЕвнай. уравнение (Ь) имеет вид:

' oL = f-fi+fi-D-e-** Дифференцируя вгрякение (9) по "С-, лодучяе*

/tíT -

(б) С7)

(ВУ

(9)

(10)

Выражение (10) соответствует усовнению константы вила:

сим г - е "с Г1 (II)

Логарифмиоуя уравнение (II), получаем:

и «-л о-лг-с (12)

Так как уравнение (12) не линеаризуется, то значение К можно определить по ыетопу наименьших квадратов при заданном значении К0 с последовательным его уточнением методом итерации. Из выражения (9) скорость процесса

= ^ъе'*"* Ш)

Максимальное значение скорости соответствует условию: /€¿71-0 откуда - . .

э'^^д = = //е.

в этом случае и/тог ^

или И/пах-^/е (14) Зависимость скорости процесса от температуры выражается через уравнение Аррениуса .

■ (15)

где А - - В/Я (К).

В линейном виде (15) & у/ = Со-&'- А/Т (I?)

Методом наименьших квадратов определяем значение А и Б и из выражения (16) получаек, что энергия активации процесса

В--Л-И \ «в)

Применимость уравнения (9) для описаний кинетики пропса восстановления окатышей оценивалась пр критерию Пирзона. Установлено, что расчетные критерии Пирсона меньше табличных при вероятности 0,95. Расчетные значения константы, максимальные скорости процесса и. энергии .активации процесса приведены в таблице 5. Результаты показывает, что значения константы и максимальной скорости процесса возрастают с увеличением температуры графически отражают экспериментальные кинетические зависимости. Изменения величины энергии активации в различных температурных интервалах свидетельствует о смене преобладающего режима восстановления.

Таким образом, математическая обработка кинетических санных, позволила найти уравнение наилучшим образом описывающее реальный процесс углетермического восстановления окатышей. Оно на позволяет составить конкретную схему механизма взгшлоиействия, но характеризует процесс, как результат реализации комплекса механизмов, каждый из-, которых может быть определяющим на различных этапах восстановления .

Таблица 5

Константа, адксимальшя скорость и энергия активации процесса

Параметр !______;_______________Окатыши__________________________

I неофл»совпнине j офлюсованные

Т, °С 900 1000 1100 SCO 1000 1100 1200 1300

К 9.91b- Ю"3 5,548' Ю-2 9,83?' I0~2 I.^'S" Ю"2 0,1035 0,1202 0,17В2 0,4Б84

VJim-A 3,649-W3 2,041'Í0~2 3,619-Í0~2 7.2ЭГ10"3 3,807'JO'2 4,423-Ю"2 6,555'Ю"2 0,1797

®о?;т,Дк/моль

900 - IOOQ 213745,13 206260,89

1000-1100 63120,56 21769,19

1100 - 1200 65167,69

1200 - 1300 194248,91

900-1100 153550,6

900 - 1300 149445;3

СОНОРНЫЕ ВЫВОДЫ

1. С использование методов прлаого восстановления оксидов железа разработана технологическая схема комплексной переработки глинозеысодорхакего железорудного сырья Казахстана.

2. Исслеаованы и определены тсхкологичэские -параметры изготовления рупооласоугольных окатьглей из ЛисакоЕских концентратов, алх&югелатитовой руды и Краснооктябрьских бокситог, и их физико-химические свойства.

^. Определены технологические параметры «оталлизаиии и спекания руиофл'ссоугольньмс окатыыей, их охлаждения и сзморассыяанил и последующей магнитной сепарации.

4. Установлено, что образов&ниэ конечных продуктов взаимодействия при обзиге рудофлжсоугояьнцх с-'аиллей протекает яерсз образование промену точных фаз, способс-. зуотих ускорен:;» процессов взаимодействия.

5. Анализ полученных кипбтическгис законс.>:орностей показал, что наиболее распространенные ко.'.ела твердофазного взаимодействия применимы к процессу углзтермичоского восстановления скатышей лихь на непродолжительных отапах.

6. Реальный процесс углетср.мического восстановления окатылей осуществляется в переходной режиме и обаая степень восстановления обеспечивается действием различных механизмов.

7. Для математической обработки кинетических данных на основе закона действующих »/лее Еырсцекп кинетическое уравнение процесса углетермкчзского восстановления, протек&слего в переходном ренине.

"8.'На основе анализа литературных к экспериментальных данных и результатов термодинамического расчета с помощью ПгС "Астра" предложена модель углетердшческого восстановления оксидов металлов,согласно которой процесс восстановления может протекать одновременно по нескольким механизма«.

9. Результаты исследований проведены на крупно-лабораторных установках Карагандинского металлургического института и в виде учебно-методических пособий внедрены в учебный процесс при выполнении студентами металлургических специальностей курсовых научно-исследовательских ребот, в курсовом и дипломном проектировании.

- 25 -

Основное содержание диссертации опубликовано в слэлукшсс работал:

1. Дссекзнова С.Р. .Рахимов А.Р.,Симбннов Р.Д. Разработка технологии комплексной переработки пксокожелззистых бокситов Казахстана, ."Минеральные ресурсы - юкнейлий тактор интеграции Республики Казахстан в систему мировой оксгслигл". Тез.докл. .'"ехчунароаной конференции.Алаати, 1993,о. 142-143.

2. • Дйсекеноса С.Р. ,Сгабинов Р.Д. .Анцреез Л.А.,Си'«ба:юва К.;д. Исследование кинетических закономерностей и технологических параметров спекакгл рудсфлнсоугольн^х он-тыпей. "Минераль-¡¡1!0 ресурса - вазнеГзпЗ фактор интеграции Республики Казахстан

л систему ;.:ирс сой о генетики". Гез. докл. .'^ауизроаной кокф. Ал-гаты,1993,с.2Ь8.

3. Д:?сз:сРН0Еа С.Р. .Симбииов Р.Д. О комплексной эреработкэ глйнозексовершзего железорудного сырья Казах тана. "Комплексное использование минерального скрчз". 1994, "-5,с.55~о0.

4. Дтеекенсза С.Р.. ,Симбиноз Р.Д. »Симбмноса К.1.,Еарбэев В. Н. Способ переработки железорудных материалов.Заявка !.'930П6.1

от 25.01.93г. Положительное речениу о выдаче предварительного патента. ■

5. Дюсекенова С.Р..Рахюиоэ А.Р..Симбиноз Р.Д. Разработка технологии комплексной переработки внеокожелезистых бокситов Казахстана. "Проблемы комплексного использования руд". Тез.докл. А-'екаукаролного симпозиума, Санкт-Петербург, 1944, с.232.

6. Симбинов Р.Д. ,Доееконова С.Р. Еескокссааи комплексная переработка глинооексодержащего скрья Казахстана". "Гше-ст" , Алке-ты,1395.

Kinu: ccr; 'i-::™--^- : ;:ti:ccL:3 o.i^ry-

¿iu osv'-wiri" ^-¡cc^Taii;^:;;;;:: Co.

cimey;;::-! icxKn^Ciici^ia:' cor." ju Txiv.oc,,.-: fiejiin

a.sy 7ni;; gc;: .■: ieh:.:h-g3i ;;; ana-: o;:;;^./^

oh;.-: -:::y ..„h-c;.,.-,o-

lai^'-fi^n;:?;^:::.; : '■.. •.¿-''■z.'-.yu:"'/ nici.:/ r.^on-.-.e-

UcoXrtiH ¿-v-.t^.u,¿.'¿u:;:-.. rn ocii n^o-nocviu Mui'.^Iiiiu •iuifteyr sr-rrasuarcu.

Bissartatlou uy Dusukcnova S.S. "--ipscicl features of coko-iroe coaoiex processing of Kasakhstcni ran ircn eras" far a . Candidate degree in tschaikal sciences. Speciality 05.16.02 --"ilatailurgi of ferrous usials"..

The scfieae of coke-free csupies processing cf Kasakhstani . ferrous-aluair.ua ores has been developed. Optical parameters of natal. coating and sintering of ore-flux-ccal pallets with the ain of obtaining of metallised product for steeicaking and self-cruabling cako for aluaina aakiag have been established. Kinetic objective laws of the ruduction process have beea studied and the eauatoin Similating-thiff-process-has-been analitically derived.

Гак, на обобщенном массикс дагшьк получены следующие зависимости, х:>1>!!ктвряг1)501Ш1с распределение даемепто" Мп ¡!

/<«<1.5, = - 3,56 + 1.72 ?У - 0,39 Де + 0,63 р г==0.а (33)

- - 12,9г + 3.05 - 1,17 Д<- - 3,44 р г-0.77 (3<5)

/од'!.'5') " -Л,69+ 3,40 - 0,93 Де 4 4.02 р г=0,90 (37)

Еспн а закмснммп дм кллпо го компонента ввести параметр, определяющий изменен»« ею злрялчвого состояния Д2, го точность описание заметно |И)|;мш.чс7ся для коэффчшмггов распределения 3 и Мп, но практически не кличет па й»:

= 3,37 - 0,61 + 0,45 Ас - 0,95 р + 0,9 Д2 г=0.87 (ЗЯ)

М") - -0,86 - 0,69 2У - 1,20 Да - 0,97 р - 1,30 л! 1-0,91 (39)

/1>Ц1*1) «= -13,44+ 4,33 7.1 - 0.81 Дс + 4,34 р + 0,23 Д2г=0,90 (40)

Паелеячсс можно рассматривать как признак определяющей роли свойств среди для расирслелеиия Для каждого отдельного передела роль параметра, характеризующего зарядовое состояние стаковитсн более важной, благодаря этому подымается г я достигает 0,93-0.9?..

ОйШШиЫЗййНг.

1. Приведенные исследования подтвердили, «по эффекты локализации и анизотропии электронного распределения ялпя'кпы определяющими при Формировании спойстя соединений и расалаяон, а допущение о сферической симметрии о го го распределения яшгяется весьма грубым приближением. На основ« изучения параметром ТНХС разработан».! методики исследования и препнпиропання фтмко-химичсских свойств металлических систем н их сяязи со структурой. Параметры взаимодействия, рассчитанные на основе модельных прелдадлений, могут служить независимыми от измерений критериями опенки достоверности информации.

2. Описан метод и рапюбошг алгоритм расчета параметров направленной яарядояой нлонюсл! на ЭВМ. Перевод кристаллохимической информации о мечачомном расстоянии и партнерах свяаи в термины параметров р! и pv ншполясг сутеппеьно ржшкрть плутую ¡шу дп* объяснена» чакомомерноией формирмвапил снснЧпв веьчгстя и зависимоп-и от их сосчапа. Об» '¡.и иг.ь'иаегся прннпапнтшш го змо;киот использования гммчкик-р.'^гч'л, тфелеченимх дли бниарш.о: п ь-одоатомних соединений дл.ч 1ф1Чнозпр»>ван|!к :воГк"гл миокжомноненти.чх систем.

3. Патучены результаты, подтверждающие существование непосредственной связи между термодинамическими свойствами систем и их электронным состоянием, что позволила под нетрадиционным углом рассмотреть ряд важных вопросов -на стыке теорий межатомного' взаимодействия и ■ термодинамики. Линеаризация экстремальных зависимостей термодинамических свойств от состава при вводе в связь между ними промежуточного звена - модельных параметров - обеспечивается за счет учета этими параметрами всех типов межатомного танмодейстаня. Выявлены закономерные связи между свойствами веществ, с одной стороны, и их составом и строением, с другой. Они зачастую дают возможность нри отсутствии экспериментальных данных рассчитать свойства вещества на основании имеющегося экспериментального материал» для других близких по составу систем. Разработаны методики расчета тепло г образовании для эквиагомных рас шипов железа, эквиатомных сплавов переходных металлов, расчета коэффициентов активности угасрода в расплавах Ре-Ме-С, растворимости азота в сталях. Оценочные расчеты с помощью описанных выше методов могут дать необходимую информацию для практического применения.

4. Развита« представлений о язаимосвязи параметров кристаллической и электронной струюур соединений с позиций 'ШХС доказывает, чго, исследуя индивидуально каждое направление взаимодействия, можно выявить закономерности в деформации электронною облака атомов, математическое описание которого «адяется одновременно описанием условий существования данного типа структуры. Определены условия стабильности кристаллических решеток различных типов, связывающие параметры решетки кристалчов с ннтегр^инымм модельными характеристиками расплавов.

Полученные результаты подтверждают перспективность дальнейшей разработки исходных допущений развиваемого метода физико-химическою Моделирования закономерностей формирования структуры и сьойсто соединений независимо от их стехиометрии и предполагаемого гипа химической связи.

5. Использование параметров 'ШХС позволяет нетрадиционными методами подойти к проблеме изучения и прогнозирования структуры цестехиометрических соединений. На основе анализа распределения зарядовой плотности в элементарной ячейке тукяимркн.к еосиинсккй переходных металлов со структурой NaCl опнсаиы закономерное!и изменения параметров решетки d в зависимости от стехиометрии и определены наиболее "устойчивые" составы для бинарных карбидов н нитридов.

6. С позиций теории физико-химического моделирования взаимодействия шлакового и железоуглеродистого расплавов выполнен анализ представительного массива реальных данных, описывающих развитие этих процессов в широком диапазоне окислительно-восстановительных условий. Его результаты существенно расширяют научную базу теории металлургических процессов при решении прикладных задач. Комплексное использование моделей электронной структуры металлических и оксидных расплавов позволяет предложить качественно новую основу для теоретического обобщения опытных данных, характеризующих ионообменные процессы в системе "металл-шлак", протекающие в окислительных и восстановительных условиях. Высокая точность прогнозных моделей для коэффициентов распределения элементов в системе "металл члак" считать целесообразным использование полученных закономерностей для решения комплекса задач, связанных с оценкой последствий изменения состава реагирующих компонентов.

Материалы диссертации опубликованы: -

1. Тогобицкая Д.Н., Варивода О.И., Ходотова Н.Е., Гармаш Л.И., Местецкая Н.Р. Система прикладных программ банка данных "Металлургия". //Тезисы доклалов. Всесоюзное межотраслевое совещание "Базы физико-химических и технологических данных для оптимизации металлургических технологий". - Днепропетровск. 1988 г. -С. 67-79.

2. Глрчаш Л. И., Лриходько Э.В. О алия или зарядового состояния компонентов на термодинамические свойства металлических и полупроводниковых расплавов// Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов". -Челябинск. ЧПИ. 1990 г. T.I, ч.П, с. 238-241.

3. Гармаш Л.И., Прнходько Э.В. К вопросу об оценке достоверности данных о параметрах взаимодействия в расплавах// 2-е Всесоюзное совещение "Базы физико-химических и технологических данных для оптимизации металлургических технологий". - Курган. "Полшрафист". 1990 г. С. 88-89.

' 4. Гармаш Л.Й., Прнходько Э.В. О влиянии зарядового состояния компонентов на термодинамические свойства многокомпонентных расплавов//Там,же. С. 90-91.

5. Тогобицкая Д.Н., Гармаш Л.И., Луговая Н.В. Программное обеспечение для задач сокращения размерности и классификации в базах банка данных " М сталлу р ги я "//Та м же.

6. Прнходько Э.В., Гармаш Л.И. О связи металлохимических параметров взаимодействия с термодинамическими свойствами металлических расплавов// Расплавы. -1991. N 4. С. 62-69.

. Приходько Э.1),, Гармзт Л.П. О шшяшш ззрядошю состоять компонента нд -крмопин аническиг соойсп-л мттшчсских рэсплавог.' / Известия Ail СССР. Металлы. - 1991. N6. -С. 2!5-2iA

8." Приходько' З.В., Гармаш Л.И. О взаимосвязи металлохнмичесюгх п термодинамических параметров взаимодействия в расплавах метал чов// Извести АН СССР. Металлы. -1992. N 1. С. 59-64.

9. Приходько З.В., Гармаш Л.И. Физико-химическая модель электронной структуры тугоплавких соединений переходных металлов// Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1995. N 5. С. 1-5.

10. Тогобицкая Д.Н., Гармаш Л.И. Физико-химические критерии длл моделирования ионнообменных процессов в системе металл-шлак применительно к неравновесным условиям окислительной и восстановительной плавок// Тезис и докладов Российской научно-технической конкуренции "Теория и технологи« чугуна и стали". - Липецк. 1995 г.

L.l.Gatmash. The physicochemical model of structure formation and properties of metalic melts.

Kandidat Dissertation on speciality 03.09.01 - Metallurgy of ferrous metals, Iron and Steel Institute, Ukraine National Academy of Science, DnepropetroviK, 199i-. The investigation of structure formation and properties of metalic melts in relation to the composition and processes of interatomic interaction in the melts and their crystallisation products is defended by thi dissertation. The existancc of immediate connection between the system physicochemical properties and their electronic state has been found: The idea of metallurgical processes as a function of midel interaction parameters enables all processes occurring in the metal-slag system to be examined on a common base:,. The industrial introduction of results obtained has bees; realized. Keywords: structure, properties, interatomic inieraaiot:. Ключовг слова: структура, алаепшеп», межатомш взаемодп.

Гармаш Л*Н.Физико-химическое моделирование закономерностей формирования .структуры и свойств металлических раенлаьои.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 03.09.01 - "Металлургия черных металлов", Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск, 1995 г. Защищаются исследования закономерностей формировании структуры и свойств металлических расплавов в зависимости от их состава и процессов межатомного взаимодействия в расплавах и продуктах их кристаллизации. Установлено существование непосредственной связи между физико-химическими свойствами систем н их электронным состоянием. Представление металлургических процессов как функции параметров межатомного взаимодействия Иозьоляет онисать процессы, протекающие в системме "металл-ишак" с единых физико-. химических позиций. . . .

Осуществлено промышленное внедрение полученных результатов исследования. Ключевые слова: структура, свойство, межаюу.ное юан.модгйсишс,,