автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка технологии производства окускованного железорудного сырья с использованием легкоплавких смесей эвтектического состава с целью улучшения качества агломерата и окатышей

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи УДК 622.785.051

РАНАИВУСОН АНДРИАМБАЛА Хариниайна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ОКУСКОВАННОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕГКОПЛАВКИХ СМЕСЕЙ ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СОСТАВА С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА АГЛОМЕРАТА И ОКАТЫШЕЙ

Специальность 05.16.02 — «Металлургия черных металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Диссертационная работа выполнена в Московском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институте стали и сплавов.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ВЕГМАН Е. Ф.

Научный консультант: кандидат технических наук ЖАК А. Р.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор КОВАЛЕВ В. А., доктор технических наук, профессор ЗАХАРОВ А. М.

Ведущее предприятие: Череповецкий металлургический комбинат ЧерМК

Защита диссертации состоится « » февраля 1992 г. в часов на заседании специализированного совета К-053.08.01 по присуждению ученых степеней в области металлургии черных металлов при Московском институте стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Автореферат разослан «

М) » января 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета К-053.08.01 кандидат технических наук,

профессор КУРУНОВ И. Ф.

оЕ(да харлктзржтика рабом

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. БакнеЯиим металлургическим свойством железорудного снрья, лимитирующим производительность доменной плавки, является сегодня его прочность, которая сильно влияет на газопроницаемость столба шихты в доменной печи, В связи с этим разработка аффективной технологии получения железорудного сырья с повышенной прочностью приобретает особое значение и актуальность.

Настоящая ■ работа посвящена важной и актуальной для теории и практики окускования сырт-я перед доменной плавкой проблема улучшения прочности агломерата и окатышеА путем ввода в шихту ферритных и силикатных смесей эвтектического состава. ЦЕЛЬ РАБОТи. Созданиэ технологии упрочнения агломерата и окатышей с использованием и-ерритних и силикатных добавок эвтектического состава. НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Предложена новая концепция создания фэрритных и силикатных смесей, используемых в- качества добавок при производства агломерата и окатышей, согласно которой используются см^.;, соответствующие эвтактикам в этих системах.

Определена прочность эвтектических сплавов в системах Са0-Ре203 , Са0-А1903 , СаО-зю2 , РеО-ЗЮ,, и КвО-ЗЮд. Определены экспериментально первичные продукт« тшрцо).азных реакции в системах СаО-Ре^ я СаО-РЯдО^-зЮз;

^ксмерлгг.онтальцо выявлено влияние эвтектических фэрритннх и силикатных смесаЛ на микроструктуру и металлургические свойства аглошратов и окамша.».

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАЕОТХ Показана практическая целесообразность ввода в шихту легкоплавких добавок эвтектического состава. Определен оптимальный расход твердого топлива и добавок при агломерации в условиях ЧерМК. Определено оптимальное содержание ферритных добавок в шихт/ при производстве окатышей. Экономическая эффективность (предлагаемой технологии заключается в улучшении качества прочности агломерата и окатышей, что снижает количество мелочи /0-5 ш/ в столбе шихты и благоприятно влияет на показатели доменной плавки. НА ЗАЮТУ ВЫНОСЯТСЯ,- Результаты экспериментального изучения кинетики спекания и твердофазных реакций в смесях эвтектического .-состава в системах СаО-Уе^О^ и СаО-РвзОд-3^.

-Результата изучения прочностш:; свойств эвтектических сплавов в двухкошонентных системах оксидов: РаО-5*^ , Са.0-£в203 , Ме0-з102 . Са0-А1203 и 0а0~з±02.

-Результата исследования процессов агломерации и обжига окатышей с использованием легкоплавких смесей эвтектического • состава, качества и металлургических свойств агломерата и о-катшай.

-Общая концепция улучшения прочности агломерата и окаты-аей вводом в иихту эвтектических ^ерритних и силикатных смесей. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы доложены и обсуж-дэны на научной конференции молодых ученых КЮиС в 1990 г. 1ПУБЛЫКАд№1. По теме диссертационной работы опубликованы две статьи в журналах "Известия В/Боа" , ЧЫ, И5 и Ю /1991/. СТРУКТУРА И ОБЪЫМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, ¿Рглав, выводов по работе, списка использованных литературных источников, включающего/^ наименований. Работа изложена на страницах машинописного текста,содар.'йц^й?аблиц,^ису^ов

ОСНОВНОЙ ССЩЕЙАШВ: РАБОТЫ

й^шо-хлкггзаш иролюсы, лгогзшадв в смесях

СаС-Рэ203 И Са0-Рэу03-З102 ЭВТЖГЛЧЗСКОГО СОСПА ПРИ '1АГРЗВЗ

При нагреве ферритных и форригно-силикатных смесей, применяемых с целью повышения ?ачэства агломерата и окатышей, в^ них происходят процессы тшрцочлзного, а затем и жидкого взаимодействия. В работе изучена кинетика твердофазных химически реакций в смесях Са0-Рв20^ и СаО-Ре^Од-З!^ эвтектического состава, имеющих наиболее ва ноа значение дал технология агломе-ралии и обжига окатывав Я с использованием легкоплавких ешсед. Для экспериментов использовали прессованные брикета цилиндрической Форш, изготовленные из химически частых реагентов СаО, " ?02®3 и 31®2 ' сосгав которых соответствовал эвтектикам в системах Са0-Ре203 /20% СаО и 81$ Ре203/ и Са0-?е203-510г /26,5% СаО ■»- 66,0$ Ре2°3 + э102у'' При Д°ст;1та1ИИ равновесия продукты'кристаллизации расплавов данного состава содержат, соответственно, эвтектики Сарэ204-Сар9^07 и Са2310(1-Са£'9204--СаРа^Оу. После изотермического обжига на воздухе при температурах 1000,..11ЬС°0 в течение 2...20 юш. изучали структуру, фазошл состав образцов, а также степень усроения СаО и. в твердофазных реакциях методам! ганераграфии и кристаллооптики. Матэ?,йт.ччоокую обработку результатов проводили с использованием эьм.

Из сопоставления кинетических кривых протекания тверцо-фазних реакции /рксЛ/ йицно, что в эвтектических смесях

Кинетические кривые усвоения СаО и 5;о2 при твердофазных реалиях в смесях эвтектического состава

Смьсь СаО-

зрСЦ эвтектического состава

Смесь СаО^егОз-5!02эвтектического состава

3 А 5 6 7 8

Время спекания,мин

9

1150%.

' 1аоО"с"

6 8 10 12 14 16 18 20

Время спекания,шн

Кривые степени усвоения СаО Кривые степзни усвоения ЭЮд

О}

I

Рис.1

Са0-?в20^ при одинаковых условиях обжига степень превращения СаО значительно выше, чем в смесях Са0-Ре20д-3102, что связано с значительно большим количеством контактов медцу СаО и РвдО^ в этих системах.Между тем, известно, что окорить взаимодействия между СаО и 31О2 несколько ниже, чем между СаО и р8203' чго такжэ снижало степень превращения СаО в смесях Са0-Рй20^-З102. Также можно отметать, что степень усвоения СаО в системе СаО-Ре^О^-ЗЮ^ значительно превышает степень усвоения зю2 в этой же системе. Это связано с тем, что СаО взаимодействует как с РЗ2О3, гак и с 3102, в то время как.зад^ может вступать в твердофазную реакцию только с СаО,- но не с ^ С[ГСТемэ мокет только образовываться ог-

раниченный твердый раствор/. Присутствие Рэ^Од вызывает уменьшение количества межчастичных контактов между СаО и эЮд и является для эЮд инертной добавкой.

Изучение фазового состава образцов показало, что при твердофазной реакции в эвтектической смеси СаО-З^Од основным продуктом взаимо,действия являлся двухкальциевый феррит. Полукальциевый феррит в твердой фазе не образовывался, а содержание однокальциэвого феррита не превышало 2...3$. При твердофазным взаимодействии в эвтектической смеси Са0-Рв202-зЮ2 образовывались даухкалышевый феррит и друхкальциевш! силикат, никаких других продуктов зафиксировано не было.

Изучение структуры образцов показало отсутствие каких-либо эвтектических структур и следов существования .жидких фаз. Двухкалпциевый феррит наблюдали в виде тонких эпитаксиальных пленок на поверхности частяц тема гита, ы двухкальциевый силикат - в видэ ыельча.пшх листьев и хлопьев. Ото позволило

использовать для описания кинетики твердофазных реакция в системах CaO-PegOg и CaO-FegOg-SiC^ кинетические модели роста пленок продуктов реакции на поверхности реагента, из которых наш экспериментальные результаты наилучшим образом описываются уравнением Явдера, моделирующим рост пленки продукта реакции на поверхности шарообразной частицы реагента при квадратичном характере зависимости толщины пленки продукта от времени реакции /коэффициент корреляции - в пределах 0,753... 0,989/ :

Ci-{1-«)1/3)2 -V*

где Кл - аффективная константа скорости реакции, мин"1 ' ? - степень превращения,доли ец.

Т - время реакции, мин.

Дяя реакции взаимодействия СаО с Fe^Og в системе СаО-~F®2°3 ^я возрастает с 0,0263 до 0,083? ин"1 при увеличении температуры с 1000 до 1150°С. Для реакции взаимодействия СаО с iegOg и Si02 в система CaO-FegOg-siOg эффективная константа скорости на порядок меньше, что•обусловлено меньшей степенью превращения при взаимодействии. Ери увеличении температуры реакции с 1000 до 1150 °С Kg в этом случае возрастает с 0,0015 •

л

до 0,0057 шн . Для реакции взаимодействия si02 с другими реагентами в системе,Ca0-Fe203-SiOg эффективная константа скорости при увеличении температуры с 1000 до 1150°С возрастает с 0,0003 до 0,0277 мин"*. Таким образом, установлено, что аффективнее константы скорости реакции Кя во всех случаях воз- ■ растают с ростом температуры.

Отсутствие эвтектических структур показывает, чтоБфаррит-ннх и ферритно-силикатных смесях эвтектического состава, по-

лученных в системах СаО-^^Од и СаСН^Од-ЗК^ в твердой фаза эвтектические структуры образовываться не могут. Да шпе структуры при агломерации и обжиге окатышей могут образовываться только в результате кристаллизации расплава эвтектического состава.

Процесс твердофазного спекания является одним из важнейших этапов упрочнения железорудных окагышеЛ наряду с процессом жидкого спекания. Нроке того, процесс твзрдо1азного спекания' предшествует образованию жидкой фазы при агломерации руд и концентратов. В работе экспериментально изучена кинетика процесса спекания смесей химичесни чистых оксидов, соответствовавши по химическому составу однокальциевому. ферриту СаРэ.,04 /26% СаО и 74$ Ре203/; эвтектике Са^104-СаРэ204-СаРэ407 /26,5$ ОаО , 66,0% РадОд и 7,5^5Ю2 / и эвтектике СаРе204-СаР940? /20% СаО и 80$ РвдОд / /рис.2/. Зависимость степеш усадки от времени описывали степенным уравнением : ■

где л!.'- изменение высоты цилиндрического образца, мм .

I- - начальная высота образца, мм

к 1

с - константа'скорости усадки, ют

7- время усадки, мин.

п - параметр уеацк и, без размера

Результаты математической обработки результатов изучения кинетики спекания различных смесей /табл.1/ показывают, что кривые садки всех смесей тто разделить на два участка. Первый участок /1,.;12 мин. спекания/ характеризуется высокими значениями параметра "п " - от 0,66 до 1,80. Второй участок

г

Кинетические кривые спекания брикетов из смэсей р'азличного состава

Еис.2

Кинетика спекания смесей в системах Са0-£е203

и Са0-Ре2°з_5'°2

Зостав смэси

Темпэра-тура усадки,

' 'С

Первый участок 1___12 шн Второй участок 13...36 мил

Констан- Параметр Кажущаяся

та скорости

.шг,

КИН 1

усадки энергия "я" ■ активации

кДжАодъ ккал/ ;»:оль

Константа скорости усадки

ган 1

Параметр усадки " п "

Какущ ачся

энергия

активации

кджАюль I Н1:ш1/моль ^

Соотвэтстатет по составу

СсоИ'.тствуот по составу

з системе сас-гэ2о3

+ 2С$СаО

" о

Сзота-зтсгвуэт составу г-зтоктлке в системе Са0-гэ203- 5Ю2

С6Й?в203 •+ 26,5£Са0 +

+7,5% ао2

1000 1050 3,39 2,38 0,93 1,33

1100 1150 13,3 25,5 - 1,80 0,76

1000 1050 5,53 12,40 ' 0,80 0,74

ЦОС 1150 33,40 60,20 0,66 0,63

1000 1050 3,49 8,73 0,92 0,81

1100 1150 24,30 13,20 0,68 0,83

232,3 55,3

246,5 БЗ7Г

155,4 36,9

5,74 30,20 0,14 0,20

35,0 96,0 0,26 0,36

0,49 6,97 0,59 0,38

22,90 15,00 0,29 0,37

2,21 1,24 0,48 0,64

2,89 4,73 '0,50 0,48

434.3

352,0 63,6

92,4 22,0

/13...36 мин. спекания/, напротив, характеризуется относительно низкими значениями " п " -от 0,14 до 0,64.

Наибольшие значения К„ на первом участка характерны дм спекания эвтектической смеси Са0-Ре20,з, что больше чем для эвтектической смеси Са0-Ре203-З102 или ферритной смеси, соответствующей по составу СаРе204. Максимальные ка значения "а " характерны для спекания ферритной смеси состава СаРв20^.

Наибольшие значения константы скорости усадки и исключительно низкие значения "я" характерны для спекания ферритной смеси состава СаРв20д. Что касается эвтектических смесей, то смесь Са0-Р920д-З102 отличается от смеси СаО-Ре2Од более низкими значениями константы скорости спекания и Оочза влсокими значениям " п " /см. табл. 1/.

Необходимо отметать, что наиболее китанаивно протекает <?пекатю в система СаО-гадОд-ЭЮз, несмотря на то, что степень .протекания твердофазной реакции, экспериментально определенная по степеням усвоения СаО и 3102 в данном случае невысока /см. рис.1/. В системе СаО-?02О3 смесь эвтектического состава спекается лучше, чем смесь, состав которой соответствует СаРб20^. Повышенная способность смесей эвтектического состава к спеканию объясняется на основе адгезионной теории контактного взаимодействия эвтектики. Согласно этой тэорид, вэашдодеАстьие происходит следующим образом. В ?^акроучастках физического кон. такта, образующихся при соприкосновении двух кристаллических веществ при определенном их сочетании происходит взаимодействие поверхностных ионов. В результате взаимодействия происходит схватывание кристаллических поверхностей - образуются

зоны en'.no:í двухфазной системы. Это взаимодействие имеет следующие следствия: во-первнх, это ослабление внутрикристалли-чэских civisoa ?.;эхду собственными ионами а поверхностных слоях контактирумитх кристаллов; во-вторых, стреыюшш к j юньшэнию несоответствия в расположении ионов в пограничных слоях вызывает тангенциальные напряжения у поверхности раздела, починенную энергию поверхности. Зто имеет своим следствием более интенсивное протекание процесса спекания.

Изучение процесса упрочнения брикетов из смесей CaO-PegO« и CaO-PegO3-З1эвтектического состава показало, что повышение тэшературы во всех без исключения случаях приводило к повышению прочности брикетов на сяатиз, что объясняется сильной интенсиЛикацие:1 процесса спекания при повышении температуры об.-тага. При одинаковых условиях обжига прочность брикетов из эвтектической смеси CaO-PegOg-SiOg бала значительно бользе,чем прочность брикетов из эвтектической скоси СaO-Pe.pOj. Объясняется это тем, что процесс спекания в эвтектической смаы СаО--PegOg-SiOg протекает значительно интенсивнее, чем процесс спе~ наяия в эвтектической смеси CaO-Fe^Og.

ИЗУМШ ШЖОСТИ СПЛАВОВ ДЗУЖОШОНЯГГШХ

сжим оксидов

3 работе изучены прочностные свойства сплавов явухкомю-нентпт; систем оксидов Ca0-Fe903 , feO-siOo . /wgü-siOg , CaO-siO^ и CaO-AlgO иг.'ащил наибольшее зиачоняе идя черной металлургии, и,в частности, ц®» аглодарацаи руд и концентратов. Образцы для испытаний получали слэдугалы образом. Механические

Температура, С

Й .о Ш' § ? § € § § £оГ

Прочность, Ша

Температура,^

ттт

Прочность,МПа Температура,

о о

Прочность,Ша

Тешература, "С

II

V

{ /

— ь...

о р>

0

1

К

о го

в е ° &

Прочность,МПа

Тешертда.Ч

б э § I

Прочность, Ша

н-

.Результаты спеканий агломерационных шихт с добавками и без добавок ферритных смесей

Технологические Агломерация с 4,5$ Агломерация с Агломерация с Ъ% Агломерация с 10% коксовой мелочи коксовой мелочи коксовой малочи коксовой мелочи

без с фер с эвт баз с фер с эвт без с фер с эвт баз с фер с эвт доб. доб. доб. доб. доб. доб. доб. доб. доб. доб. доб. доб .

1.Расход топлива,% 4,5 4,5 4,5

. 2.Расход ферритной

смеси Д - И, 4 11,4

3.Продолжительность спекания,мин 11,5 11,3 11,2

4.Вертикальная скорость спек.мм/мин 26,1 26,5 26,79

5.Начальное разрежение после заж;йЫ£5 12,5 12,4

6.Выход годного.% 72,03 73,С5 73,29

7.Локазатель хол. прочн:выход 0-5ш 13.CS 10,25 8,77

В.Относит.производительность,£ * 100 103,46 104,72 101.33 101,20 ЮЗВ4 96,9? 100,44 101,77 94,50 91,70 92, 33

Примечание:-Сопоставить результаты спекания шихт по"традиционной технологии

6 6 6 8 8 8 10 10 10

11,4 11,4 - 11,4 11,4 - 11,4 11,4 I

I«

12,3 12,3 12,1 13,2 12,8 12,7 14,5 14,5 14,3 1

24.36 24,39 24,69 22,78 23,44 23,72 21,44 20,76 21,05

12,3 12,0 12,2 11,8 12,3 12,6 12,6 12,5 12,6 77,97 '-78,24 78,30 79,80 80,36 80,42 82,64 82,82 82,60

12.37 8,80 6,79 11,10 8,75 6,77 10,85 8,68 6,60

Характеристики минералогического состава и прочности агломератов,спеченных с различными фзрритными или силикатными добавками

№ №

п/п Условия спекания

Содержание в агломерате связки

силикатов /железа+ с терто/,

Степень кристаллизации

связки,

%

Показатель прочности после 4-х кратного сбрасывания на стальную шлиху

/0-5 ш/,

%

1. Спекание, атлошихты без 17,1 12,31

добавок 15,5 40,8 12,70

к; i • 12,10

в среднем 12,37± 0,31

2. Спекание аглошхты с до- 15,5 8,60 бавкой ферритной смеси 20,6 48,3 8,57 по АС JÍ163Í30 /т.е. со- 20,8 9,23 ответствовавшей по сос- в среднем таву Са0.?е90о, 8,80+ 0,37 11,4$ масс. J

3. Спекание аглошихтн с до- 23,8 6,73 бавкой ферритной смеси 25,0 38,С 6,67 соответствовавшей соста- 26,0 6,98 ву эвтектики Са0.Рео0о- в среднем Ca0.2Fe203 -11,4$м&сЙ. 6,79+ 0,16

4. Спекание аглошхты с до- 22,6 6,69 бавкой силикатной смеси 27,8 46,5 6,41 соответствовавшей по сос- 25,4 5,95 таву эвтектике (Са,Ре)О- б среднем (Р~;, Са) 0- (Са, Ре) о. 5 ¡0¿ 6,35+ 0,31 11,4% тсс. t

5. Спекание аглошихты с до- 30,1 5,42 бавкой 5,7/о ферритной 29,6 45,5 5,32 смеси,соответствовавшей 26,3 5,14 по составу, эвтектике в среднем СаО.РбоОп-СаО.гРврОо и ' 5,30+0,19 5,7/ь сйлккатной скзси,

соответствовавшей по составу эвтектике tía,Fe) 0-(Ре, Са) О-Са, Fe) о.S i 04 всего 11,4/0 масс.

Вертикальная скорость спекания, мы/шн.

0.1 ю ч (0-

*| о

о о а Ф о М

а >е- ^ О

ю ф (ц Й

и ад §

о ад н

« ср о

н д

N У) к о §

Л со 1-Й

со к 03 К м

о К О (И

« ы •

о о СП и

ш о о ё ^ -о

о л

§ ш

я

со к го

мы е н и<

а сэ ' в

« му ж/ Л Го ххег>Й

Жг •+0> вЗё».

з а о ©

Выход годного агломерата,%

и и Й "

.. ад о н 1=1 а

ад {и ьэ СО

К §

¿а з

й ад

О Р Я О

о X

►о о о

о р ч

ь< н

о я

о

и а

со к

« в

{О р

Относительная производительность аглоустановки,%

а

- тг -

ломэрате /рис.5/. Значительные изменения происходят и в микроструктур е агломерата. В частности, возрастает число эвтектических структур, а снижение вязкости расплава приводит к сфе-роидизации лор,.к округлению их поперечных сечений, к некоторому измельчению пор и повышению гладкости их поверхности, к общему увеличению пористости.

Прочные мелкозернистые эвтектические участки связки, в которых дендриты магнетита играют роль своеобразной арматуры, являются препятствием для распространения тредшн. Аналогичные действия оказывают мелкие поры. Совместное действие всех перечисленных факторов приводит к повышению холодной и горячей про-чностей агломерата. Во всех случаях эвтектические добавки в сравнении с традиционной технологией ж работой с ферритннми добавками, обеспечивали максимальное улучшение прочностных свойств агломерата /рис.4./. Экспериментально потверздено, что слишком большой расход топлива на спекание ухудшает горячую прочность, т.к. создает агломерат с литой структурой, не способной релаксировагь внутренние напряжения, возникающие при' на-'греве агломерата в восстановительной атмосфере /рис.4/.

Улучшение прочности агломерата приводит к росту выхода Х'одного агломерата /табл.2,рис.7/.

Вместе с тем пониженная вязкость эвтектических расплавов, представляющих собой относительно меньшее препятствие ядя про-сасывания воздуха и отходящих газов через расплав , обеспечивает во всех случаях при равном вакуума макоимаьную вертикальную скорость спекания /табл.2,рис.6/. Вместе с повышением выхода годного это дает рост производительности аглоустановкя /табл.2,

рис.7/.

Диалогичные зависимости были получеш и нрииспользовашш силикатных эвтектяк /табл.3/.

Рост поверхности пор, доступных газу-восстановителю при измельчении пор способствуют некоторому росту восстановимости агломерата, получении с эвтектическими добавками.

Таким образом, ввод эвтектических добавок в аглошихту, дает большой положительный эффект, в сравнении с вариантом ввода в шхту ферритных добавок и,- тем более, в сравнении, с. традиционной технологией работы без добавок.

Офлюсованные известняком окатыши нзготовливались в хода лабораторных опытов из Лебединского концентрата /27,32% £е0; 66,01% Ре203; 5,51% 3102 , крупность - 0,074 мм/. Основность СаО:3102 окатышей меняли в пределах от 0,1 до 1,1. Были изучены ввода известняка в окатыши обычным, традиционным способом, а также ввода ферритных смесей и эвтектических смесей в шихту , перед окомкованием. Как показало петрографическое исследование обожженных окатышей /табл.4/, ввод известняка в шихту правде всего снижает количество остаточного кварца в микроструктуре обожженных окатышей. При использовании ферритных смесей в готовых окатышах еще видны зерна кварца разъединяющие,как правило, силикатную и ферритную связки.Эвтектические добавки сводят количество первичного кварца в окатышах к 0,2 + 0,В%, ускоряя шнералообразование и переводя поч?и весь кварц в силикаты. В этих условиях происходит прямое взаимодействие силикатов с ферритами, при чем количество последних в микроструктуре окатыщэй сильно уменьшается, а количество силикатов растет. Возрастазт также и общее количество связки в окатышах, микроструктура ко-

Таблица 4

Мииералогячоский состав окатышей с добавками ферритных и ферритно-эвтектических смесей,% /по массе/

а Основность Добавка Гема- Магне- Первич- Вторич. Известь

Са0:ЗЮ2 тит тит ный кварц минер. Сил.Ре -сфер.Са •ьстекло

1. Неофлюс. - 95,1 0,2 4,6 0,1 —

2. 0|'«ЛЮСОВ. обычная

1.1 технология 89,7 0,1 1,0 9,2 -

3. 1,1 1% ф.см. 89,6 0,1 1,1 9,2 -

4. 1,1 ф.см. 89, 8 - 0,9 9,3 -

5. 1,1 3% ф.см. 89,6 0,1 0,8 9,3 0,2

6. 1,1 4$ ф.см. 89,4 0,2 0,6 9,5 0,3

7. 1,1 Ъ% ф.см. 88,5 0,4 0,4 10,7 -

8. 1,1 1% ф.э.см. 88,8 0,1 0,7 10,4 -

9. 1,1 ф.э.см. 89,4 - 0,3 10,3 -

10. 1,1 3% ф.э.см. 89,4 0,1 0,2 10,0 0,3

11. 1,1 4/о ф.э.см. 88,7 0,1 0,2 11,0 -

12. 1,1 5% ф.э.см. 88,8 од 0,8 10,9 0,4

Примечания: ф.сы. -ферритная смесь,отвечающая по составу оцнокальшевому ферриту Са0.Ре203 ф.э.си. -ферритная смесь,отвечавшая по ооставу эвтектике СаО.^^Од-СаО.гЕ^Оз

торых становится агломераториднол, т.е. содержит много силикатной связки с множеством мелких нор. Определенное развитие получает и частичное растворонме расплавом рудных минералов. Все пе-

рэчисленные,характерны дал жидкофазного спекания,процессы, активизируются при вводе в шихту и ферригных смесей, но особенно активно они и^т при использовании эвтектических добавок. Результатом является благоприятное изменение структуры окатышей с увеличением их прочности. Так, в равных условиях обжига.прочность неофдюсованных окатышей на сжатие составляла 145 кг/окат, при вводе всего известняка в шихту -139 кг/окат.,с добавкой ферритных смесей -154 кг/окат, и с использованием эвтектических смесей -168 кг/окат.

ВЫВОДЫ

1. Изучена кинетика протекания твердоразных реакций в смесях Са0-?е203 и СаО-Ге^Од-зц^. Установлено, что усвоение СаО

в твердофазных реакциях в системе СаО-Ре^Од протекает значительно быстрее, чем в системе Са0-?е20д-5102. Первым продуктами реакции в этих системах являются в первом случае д'вухкальциевый феррит, а во втором - двухкальциевый феррит и дцухкалциевий силикат. Установлено также, что в интервале температур 1000... 1150°С в течение первых 20 мин. в результате твердофазных реа-ций в смесях эвтектического состава СаО-Ре^Од и СаО-Ре^Од-ЗЮд структур эвтектического типа не образуется.

2.Изучена кинетика процесса спекания смесей Са0-?сй0д и Са0-Рэ20д-З10р эвтектического состава, а также сшси СаО-^ЭдО^, по составу соответствующей СаО.РЭдОд. Установлено,что скорость спекания смесей эвтектического состава является наивысшей. При этом для смеси Са0-Ре203-3102 она выше, чем дли смеси Са0-Рэ203-Прочность обожженных брикетов из смеси Са0-Ре20з-З102 вале,чем для брикетов из смеси СаО-Ре^Од.

3. В результате экспериментов установлено, что во всех изученных двойных системах оксидов сплавы эвтектического состава с эвтектической структурой обладают значительно большей прочностью, чем сплавы близкого состава со структурой,отличающейся от эвтектической.Таким образом, эта особенность эвтектических сплавов металлов и интерметаллидов, выявлена и для эвтектик в оксидных системах.

4. Предложен новый метод упрочнения агломерата и окатышей путем ввода в шихту совместно тонкоизмельченной эвтектической смеси -0,074 мм известняка и гематита /20% СаО + 80% Ре20^/.

Результаты экспериментов показали, что ввод эвтектической смеси дает большой эффект. Бри этом растут вертикальная скорость спекания, производительность аглоустановки,холодная и горячая прочности, восстановимость агломерата.

5.Ввод эвтектических добавок в шихту окатышей активизирует процессы минералообразования в ходе их абкига, увеличивает количество связки в окатышах, делает их микроструктуру агломерато-видной, что повышает прочность окатышей.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Ранаиьусон Х.А.А.Р.,Вегман ¿).Ф. Изучение прочности продуктов кристаллизации расплавов в системах Ре0-3102 и

3102 //Изв. ВУЗов, Черная металлургия,-1991, ,-с.1й6.

2. Г-аналвусон Х.А. ,1як А.Р.,Вегман Прочность продуктов кри-стаглизац,.;; расплавов в системах Са0-Э102 и иа0-А1203 //Изв. ЗУ1;ов, Черная металлургия,-1921, №7 ,-с.104

ПУБЛИКАЦИИ