Исследование причин повышения концентрации серы в ферросиликомарганце и разработка способов ее снижения (стр. 2 из 8)
| Наименование и сорт концентрата | |||||||||||||
| Мn | МnО2 | МnО | SiO2 | СаО | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Р | Na2O | К2О | BaO | П.П.П. | |
| Никопольские: | |||||||||||||
| Оксидный I сорта | 44,0 | 48,3 | 17,4 | 13,7 | 3,2 | 1,3 | 1,5 | 1,9 | 0,19 | 0,4 | 1,0 | 0,4 | 14,2 |
| Оксидный 1Б сорта | 42,0 | 46,0 | 16,7 | 15,4 | 3,3 | 1,4 | 1,7 | 2,2 | 0,19 | 0,4 | 1,2 | 0,1 | 14,5 |
| Оксидный IIсорта | 36,8 | 38,5 | 16,2 | 20,7 | 3,9 | 1,8 | 1,7 | 2,6 | 0,19 | 0,4 | 1,5 | 0,3 | 15,2 |
| Карбонатный Iсорта | 31,0 | 19,3 | 24,3 | 19,2 | 7,3 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | 0,18 | 0,9 | 0,9 | 0,4 | 22,5 |
Рис.1.1 Принципиальная технологическая схема обогащения марганцевых руд: а - окисных; б – карбонатных
Способы обогащения
Существует несколько способов обогащения. Наиболее распространенными являются промывка, магнитная сепарация и флотация.
Промывка является наиболее простым и дешевым способом обогащения. Промывке подвергают главным образом такие руды, которые содержат твердый неразмываемый полезный минерал, а пустая порода состоит из песка или глины. Способ основан на принципе, когда водой уносится часть пустой породы, которая легче по весу, чем железорудный (марганцевый) минерал.
Магнитная сепарация заключается в том, что руду, обладающую магнитными свойствами, пропускают через магнитное поле, в результате чего магнитные окислы железа отделяются от немагнитной пустой породы. Для эффективного обогащения магнитным способом требуется тонкое измельчение руд.
Флотация является сравнительно новым методом обогащения. Методом флотации обычно обогащают кварциты, которые содержат железо в виде Fe2O3. Этот способ основан на принципе различной смачиваемости окислов железа и пустой породы.
Способы окускования
Известны три метода окускования металлургического сырья: брикетирование, агломерация и окатывание.
Первый из них не получил распространения из-за низкой производительности и недостаточной прочности брикетов.
Агломерация и окатывание широко применяются в нашей стране и за рубежом.
Агломерацией называется процесс окускования мелкозернистых руд и концентратов путем спекания их при сжигании топлива в слое рудного материала при помощи просасываемого воздуха.
Агломерацию применяют также для удаления серы из руды. В этом случае даже кусковую руду подвергают вначале мелкому дроблению, а затем агломерации.
Окускование при агломерации происходит и результате спекания мелких рудных частиц и извести под действием тепла, которое образуется при горении топлива. При спекании сернистых руд значительная часть тепла получается от горения серы.
Горение топлива и серы происходит благодаря воздуху, просасываемому через слой шихтовых материалов сверху вниз.
Готовый агломерат дробится посредством одновалковой дробилки и поступает на стационарные или вибрационные грохоты, на которых отсеивается мелочь, непригодная для доменной плавки, так называемый возврат.
По химическому, гранулометрическому составам и физическим свойствам продукция должна соответствовать нормам, указанным в таблице 1.3 [9,10].
Таблица 1.3 Технические требования к марганцевым концентратам
| Вид и типпродукции | Под-вид(сорт) | Гранулометрический состав | Химический состав, физические свойства | ||||
| наименование типа продукции | класс крупности,мм | контрольный класс крупности,мм | массовая доля контрольного класса крупности,%,не более | массовая доля марганца,%, не менее | массовая доля влаги,%, не более | ||
| Концентратмарганцевый оксидный(О) | I | неклассифи-цированный | 0-60 | +60 | 15 | 42,0 | 16,0 |
| IБ | неклассифицированный | 0-60 | +60 | 15 | 41,0 | 16,0 | |
| II | неклассифицированный | 0-60 | +60 | 15 | 34,0 | 22,0 | |
| III | неклассифицированный | 0-60 | +60 | 15 | 25,0 | 23,0 | |
| Концентрат марганцевыйоксидно-карбонатный (ОК) | I | поклассифи-цированный | 0-100 | + 100 | 25 | 26,0 | 18,0 |
| 0-50 | + 50 | 15 | |||||
| II | неклассифи-цированный | 0-100 | + 100 | 25 | 23,0 | 20,0 | |
| 0-50 | + 50 | 15 | |||||
| I | крупно-кусковый | 10-150 | -10 | 15 | 26,0 | 12,0 | |
| I | мелко-кусковый | 0-10 | + 10 | 15 | 26,0 | 18,0 | |
| Концентрат марганцевый высоко-интенсивной магнитной сепарации (ВМС) | - | крупнозернистый | 0 - 1 | + 1 | - | 26,0 | 23,0 |
1.1.2 Восстановители
Правильный выбор восстановителя и соответствующая его подготовка в значительной степени определяют технико-экономические показатели производства. По химическим свойствам в качестве восстановителей оксидов руды при выплавке ферросплавов можно применять многие элементы. Однако экономически выгодно применять углерод, кремний и алюминий. Наиболее широко используют углерод, а если необходимо предотвратить науглероживание выплавляемого сплава, то применяют более дорогие кремний и алюминий.
В качестве углеродсодержащего восстановителя могут быть использованы различные материалы: древесный, бурый и каменный уголь, нефтяной, пековый или каменноугольный кокс, различные полукоксы, древесные отходы и др.
Углеродистые восстановители, применяемые при выплавке ферросплавов, должны обладать хорошей, реакционной способностью, высоким удельным электрическим сопротивлением, соответствующим для каждого сплава химическим составом золы, достаточной прочностью, оптимальным размером куска, хорошей газопроницаемостью и термоустойчивостью, невысокой стоимостью [11].
Почти все углеродистые материалы при нагревании до высоких температур (1800—2300 К) выравнивают свою химическую активность, приближаясь к так называемому графитовому пределу, однако в процессе плавки различные углеродистые материалы проявляют свои специфические свойства и присущую им реакционную способность, так как скорости графитизации для различных материалов различны и проходят в печи эти процессы до разной степени полноты.
На реакционную способность кокса определенное влияние оказывают минеральные включения, содержащиеся в золе угля, а также искусственно внесенные. Так, отмечено повышение реакционной способности при внесении в угольную шихту для изготовления кокса или в готовый кокс солей щелочных металлов, железной руды и др.
В реальных условиях ферросплавного процесса (высокие температуры, низкий столб шихты в ферросплавной печи, неизбежный процесс образования карбидов металлов и газообразных низших оксидов металлов и т.д.) наиболее правильной характеристикой является восстановительная способность углеродистого материала с учетом его электрического сопротивления и других параметров.
С этой точки зрения наиболее оптимальным углеродистым восстановителем является древесный уголь (табл.1.4). В последние годы, в связи с постоянно растущим дефицитом, все большее распространение получают такие углеродистые восстановители как газовый уголь, нефтяной кокс и полукокс [12,13].
Таблица 1.4 Характеристика углеродистых восстановителей
| Показатель | Металлургический кокс | Кокcик | Полукокс | Нефтяной кокс | Древесный уголь |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Содержание по техническому анализу, %: | |||||
| Зола Аd | 10,65 | 10,80 | 27,00 | 0,71 | 1,45 |
| Летучие Vdaf | 1,44 | 1,20 | 5,60 | 8,08 | 14,54 |
| Влага Wp | 0,44 | 1,30 | 1,90 | 0,80 | 2,10 |
| Сера SdI | 0,89 | 1,34 | 0,91 | 0,58 | 0,04 |
| Твердый углерод CT | 87,02 | 86,66 | 71,49 | 86,98 | 83,97 |
| Реакционная способность при 1323 К, мл/(г∙с) | 0,69 | 0,92 | 8,00 | 0,42 | 11,1 |
 уд ,Ом∙м (фракция 3-6 мм) | 1,21 | 1,48 | 7500 | 3∙I06 | 2∙106 |
| Структурная прочность,% | 83,0 | 85,0 | 63,7 | 64,3 | 39,0 |
| Плотность, г/см3: | |||||
| истинная | 1,82 | 1,95 | 1,58 | 1,41 | 1,40 |
| кажущаяся | 0,91 | 0,93 | 0,93 | 1,12 | 0,40 |
| Пористость, % (см3/г) | 53,1(0,49) | 49,7(0,51) | 55,0(0,67) | 20,1(0,18) | 63,8 (1,1) |
| Состав золы, %: | |||||
| SiO2 | 35,4 | 36,5 | 75,7 | 46,3 | 1,90 |
| Al2O3 | 23,3 | 22,2 | 11,2 | 24,3 | 3,40 |
| CaO+MgO | 3,8 | 3,9 | 3,0 | 10,5 | 41,1 |
| Fe2O3, | 33,8 | 33,7 | 7,6 | 14,2 | 0,85 |
| Р2О5 | 0,24 | 0,24 | 0,03 | 0,75 | 5,12 |
| К2О + Na2O | 2,13 | 2,64 | 1,18 | 0,13 | 0,29 |
Древесный уголь, обладает высокими удельными электрическим сопротивлением и реакционной способностью, чистотой. Древесный уголь уменьшает спекание шихты, что особенно важно при выплавке высокопроцентных сплавов кремния. Древесный уголь—пористый высокоуглеродистый продукт, получаемый из древесины в результате ее нагрева без доступа или с очень ограниченным доступом воздуха в ретортах или углевыжигательных печах различных систем. Состав древесного угля зависит от конечной температуры переугливания и от вида использованной древесины. Древесный уголь имеет достаточную прочность и малую истираемость, лучшим является уголь из твердых пород дерева. Высокая пористость древесного угля обеспечивает его высокую реакционную способность.