WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Апатит-нефелиновая руда Измельчение Цикл апатитовой флотации Хвосты апатитовой флотации Апатитовый Классификация концентрат Доизмельчение Магнитная сепарация Черновой титаномагнетитовый концентрат Цикл нефелиновой флотации Хвосты Нефелиновый Пенный продукт нефелиновой концентрат флотации Хвосты Цикл получения Получение концентитаномагнетита Цикл получения тратов в ЦЛ ОПУ сфена «Пигмент» Цикл получения Титаномагнетитовый эгирина концентрат Хвосты Эгириновый Сфеновый Хвосты концентрат концентрат Отвальные хвосты Рис.1. Схема производства концентратов на ОАО «Апатит».

На примере форстеритового концентрата проведено сравнение эффективности очистки от примеси Р2О5 2-х и 5%-ми растворами серной, азотной и соляной кислот. Содержание Р2О5 удалось снизить с 0.мас. %: для серной кислоты до 0.14 и 0.10; для азотной до 0.10 и 0.07;

для соляной до 0.08 и 0.06. Лучшие результаты по очистке получены для 5% раствора соляной кислоты, худшие для 2%-й серной кислоты.

Разработан и запатентован способ проведения процесса очистки концентратов во взвешенном слое, повышающий полноту использования кислоты и эффективность очистки концентратов.

Предлагаемый метод очистки минеральными кислотами позволяет снизить содержание фосфора и серы до требуемого значения – (0.1% по P2O5 и S). В аппарате взвешенного слоя (рис. 2) наработаны и направлены в ЦНИИ КМ «Прометей» на испытания в качестве компонентов покрытия электродов опытные образцы очищенных концентратов.

Таблица 1. Условия и результаты очистки концентратов (=3часа) Условия очистки Содержание примесей, мас. % после очистки Концентрат С до очистки Т:Ж H2SО4, % P2OP2O5 S Флогопитовый 5 1:3 0.83 0.026 0.Мусковитовый 2 1:3 0.045 0.012 0.Кианитовый 8 1:3 0.90 0.015 0.Диопсидовый 10 1:3 0.60 0.009 0.Форстеритовый 12 1:3 1.60 0.048 0.Оливиновый 5 1:3 0.60 0.02 0.Дунитовый 12 1:3 1.30 0.02 0.Мелилитовый 2 1:3 0.20 0.006 0.Кварц-полевошпатовый 5 1:3 0.18 0.010 0.Сфеновый 12 1:4 1.84 0.05 0.Титаномагнетитовый 2 1:4 0.30 0.008 0.Магнетитовый 10 1:4 0.40 0.009 0.Титановый шлак 5 1:4 0.09 0.001 0.Исходный продукт 1 – конус;

2 – расходная емкость;

3 – насос;

4 – регулировочный клапан Вывод очищенного продукта Рис. 2. Установка для химической очистки концентратов во взвешенном слое.

Установлены режимы термической очистки кианитового, форстеритового, ильменитового и сфенового концентратов от примесей соединений серы и углерода. При термообработке продуктов, содержащих сульфидные минералы и органические (углеродсодержащие) примеси, S и С удаляются в виде оксидов. Прокаливание концентратов в течение двух часов при температурах ~700-900°С позволяет снизить содержание углеродсодержащих веществ с 0.015-0.935 мас. % до 0.001-0.004 мас. % в пересчете на С; содержание серы снижается с 0.73 до 0.030 мас.%. С использованием термического метода наработаны образцы и опытные партии продуктов. По данным РФА термообработка ильменита сопровождается переходом его в псевдобрукит.

Изучены химический, минералогический составы и радиационные характеристики ильменитового (Гремяха-Вырмесское), перовскитового (Африкандское, Вуориярвинское), сфенового (Хибинское), титаномагнетитового (Хибинское), доломитового (Хибинское), форстеритового (Ковдорское), оливинитового (Ковдорское), дунитового (Сопчеозёрское), диопсидового (Ковдорское), мелилитового (Ковдорское), мусковитового (Чупинское), флогопитового (Ковдорское), кианитового (Хизоварское), нефелинового (Хибинское), кварц-полевого шпатового (Ёнское) концентратов, титанового шлака (из норвежского и кольского ильменита, хибинского титаномагнетита) с точки зрения дальнейшего их применения в качестве сырья для сварочных материалов.

На основе комплексного изучения минерального состава апатитнефелиновых руд впервые однозначно установлено, что причиной повышенной эффективной удельной радиоактивности (Аэфф) сфенового концентрата является наличие в нем примеси перовскита. Сфеновый концентрат, выделенный из руды, не содержащей примеси перовскита, и мономинеральная фракция сфена, отобранная из концентрата с повышенным уровнем удельной радиоактивности, относятся к I классу по НРБ-99 (Аэфф<370 Бк/кг), т.е. не имеют ограничений использования по радиационному признаку. Предложены способы отделения примеси перовскита от сфена. С целью выяснения зависимости содержания перовскита в сфеновом концентрате от типа руды, технологической схемы и режимов обогащения в настоящее время проводится регулярный химический, минералогический и радиационный контроль руды и концентратов, а также поиск условий разделения сфена и перовскита на различных стадиях технологического процесса.

Установлено, что титаномагнетитовый, диопсидовый, кианитовый, мелилитовый, оливинитовый, сунгулитовый, доломитовый, форстеритовый, дунитовый, кварц-полевошпатовый и нефелиновый концентраты, титановый шлак из норвежского и кольского ильменита, а также отдельные пробы сфенового концентрата не имеют ограничений по использованию в производстве сварочных материалов по радиационному фактору. Повышенная эффективная удельная радиоактивность мусковитового и флогопитового концентратов связана в основном с содержанием калия-40. Титановый шлак из украинского ильменита по содержанию естественных радионуклидов относится к материалам II–III-го классов по НРБ-99.

Глава 4. Новые материалы в рецептурах покрытий сварочных электродов.

Наряду с положительными результатами применения сырья Кольского полуострова в составе покрытий электродов, для некоторых концентратов отмечаются и негативные моменты, в основном связанные с появлением пористости металла шва. В частности, при использовании кианитового, нефелинового (сиенитового) концентратов, слюд в покрытии электродов основного типа, появляется пористость в металле шва, что ухудшает качество сварного соединения. Одной из основных причин этого является взаимодействие компонентов покрытия с жидким стеклом.

Химические реакции между компонентами покрытия возможны как на стадии формирования покрытия электродов при комнатной температуре, так и при прокаливании до 400оС электродов. Наиболее интенсивно реакции протекают в сварочной дуге в расплавленной массе.

Нами изучено взаимодействие натриевого жидкого стекла, как наиболее реакционноспособного компонента, с другими составляющими покрытия сварочных электродов (глинозем, мрамор, рутиловый, флюоритовый концентраты) при температурах до 900оС. Методами дифференциально–термического анализа и РФА определяли характеристики и фазовый состав отдельных компонентов и их смесей при комнатной температуре, и после прокалки при 400оС и 900оС в течение часов.

Все индивидуальные исходные продукты, кроме мрамора, не претерпевают структурных изменений до температуры 900оС. По данным РФА в процессе взаимодействия жидкого стекла с глиноземом произошло образование продукта по характеристикам близким к нефелину – (NaAlSiO4)4. Отмечено появление небольшого количества корунда – Al2O3. Образование силиката кальция – Ca2SiO4 – зафиксировано при прокаливании смеси мрамора и жидкого стекла.

Подавление нежелательных взаимодействий оказалось возможным путем использования в покрытиях электродов комплексных компонентов – минеральных сплавов (миналов). Выполненные в работе исследования являются существенным дополнением работ ЦНИИ КМ «Прометей», в результате которых были совместно созданы минеральные сплавы на основе использования в шихте нефелинового и сфенового концентратов, нефелинового концентрата и глинозема, нефелинового концентрата и диоксида титана анатазной модификации.

При использовании опытных образцов указанных минеральных сплавов в качестве компонентов электродных покрытий отмечается значительное улучшение устойчивости электрической дуги, сварочного процесса в целом, с кардинальным улучшением технологических свойств электродов и качества металла сварных швов. Составы сфеннефелиновых миналов введены в научно-техническую документацию ЦНИИ КМ «Прометей» (ТУ5.965-11875-2004, РД5.УЕИА.3404-2004).

Исследованы взаимодействия сфен-нефелиновых миналов с жидким стеклом методом РФА. Анализ рентгенограмм показывает, что отсутствуют взаимодействия миналов с жидким стеклом.

Использование минеральных сплавов в качестве компонентов электродных покрытий, агломерированных и керамических (спечённых) сварочных флюсов значительно расширяет возможности применения концентратов из минерального сырья Кольского полуострова.

Изменения состава шлака можно прогнозировать, используя диаграммы фазовых равновесий в соответствие с весомостью выборок трех или четырех основных компонентов из рассчитанного состава шлака.

Фазовые диаграммы соответствуют равновесным составам в системе, тогда как равновесие при сварке может не достигаться. Поэтому важно изучение фактического фазового состава. Нами проведено сравнение минерального состава покрытий электродов марок МР-3, ЭА400/10Т и ЭА400/10У и шлаков от сварки указанными электродами. В качестве основного метода исследований мы использовали РФА.

Несмотря на скоротечность процесса сварки в шлаках успевают образоваться новые соединения. Все шлаки в качестве одной из новых фаз содержали перовскит. Образование других новых фаз зафиксировано для шлаков электродов марки ЭА400/10Т (ильменит, сложные оксиды титана, железа и марганца – Fe2MnTi3O10), и электродов марки ЭА 400/10У (оксид марганца – Mn3O4, фтороксид кремния и кальция – – опытная рецептура №1; – опытная рецептура №2; – опытная рецептура №3 (см. табл. 2); – марочная рецептура МР-3.

Рис. 3. Расположение фигуративных точек состава шлака опытных рецептур 1, 2, 3 и марочной рецептуры электродов МР-3 на фазовых диаграммах.

СaSiO2F2). К сожалению, низкая чувствительность РФА не позволяет обнаруживать соединения при их содержании менее 5%.

Приведенные в работе, наиболее значимые фазовые диаграммы для шлака марочных электродов МР-3, с нанесенными на них точками рассчитанного состава шлака (на рис. 3 даны две диаграммы), подтверждают существование соединений обнаруженных рентгенофазовым анализом. Состав компонентов покрытий и рецептура определяют состав сварочных шлаков. Состав и свойства последних во многом определяют сварочно-технологические свойства электродов и эксплуатационные характеристики металла шва. В случаях использования новых видов сырья, например сфена, кианита, форстерита, оливина, сунгулита, мелилита, расчет составов шлака и их диагностика по фазовым диаграммам становятся не только необходимыми, но и неизбежными в процессе формирования рецептуры электродных покрытий.

Компьютерная программа, разработанная в ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»: «Расчет состава сварочных шлаков, электродных покрытий и флюсов» (свидетельство РосАПО №960442 от 01.10.1996) и использованная в данной работе, позволяет значительно сократить время для расчета новой композиции и наглядно увидеть расположение выборочных точек шлака на различных диаграммах фазовых равновесий. По данным авторов программы наиболее предпочтительными следует считать точки, располагающиеся в области тройных эвтектик, перитектических превращений и пограничных линий между зонами кристаллизации определенных минеральных соединений системы.

Нами были рассчитаны рецептуры опытных электродных покрытий, с использованием в их составе наряду с традиционными компонентами сварочных материалов сырья Кольского полуострова: сфенового, нефелинового, оливинитового, кианитового, форстеритового, доломитового, железорудного концентратов, мусковита и биотита. Доля новых материалов превышала 50%. Основной задачей, при расчете этих рецептур, ставилась возможность получения покрытий Ca-Mg композиций с различным уровнем SiO2, Al2O3 и оксидов железа, с содержанием TiO2 близким к его уровню в современных фтористо-кальциевых покрытиях. Для выбора состава заданного шлака использованы фазовые диаграммы системы Al2O3–CaО–MgO–SiO2 с содержанием Al2O3 – 10, 15 и 20%. С учетом расположения на фазовых диаграммах фигуративных точек рассчитанных составов шлака, следует ожидать получения удовлетворительных сварочно-технологических свойств практически по всем рецептурам и возможность их улучшения.

В табл. 2 приведен возможный состав покрытия электродов МР-3, с использованием сырья Кольского полуострова. Данная марка электродов является одной из наиболее массовых, она широко применяется для сварки металлических конструкций.

Таблица 2. Опытный состав покрытия электродов МР-3.

№ Состав покрытия, мас. % Компоненты п/п 1 2 1 Мрамор 9.6 9.2 18.3 Рутил 2.6 14.3 23.4 Магнезит сырой 18.3 18.3 17.5 Сфеновый концентрат 29.0 17.5 2.6 Ферромарганец 15.0 15.0 15.7 Минал сфен-нефелиновый 15.5 15.6 – 8 Нефелиновый концентрат – – 13.9 Na-K жидкое стекло (сухой остаток) 10.0 10.0 10.Рассмотрение диаграмм фазовых равновесий систем CaO-TiO2Al2O3, SiO2-CaO-TiO2, SiO2-TiO2-Al2O3, MgO-SiO2-TiO2, с нанесенными на них расчетными точками составов шлака опытных, и марочной рецептур электродов МР-3 (рис. 3) показывает, что следует ожидать благоприятных сварочно-технологических свойств от всех опытных рецептур электродов.

Глава 5. Модельные испытания и опытно-промышленное производство сварочных материалов Выполненные нами исследования (см. главы 2 и 3) позволили усовершенствовать и запатентовать технологию опытнопромышленного производства сфенового концентрата для сварочных материалов на ОАО «Апатит». Ниже рассмотрена опытнопромышленная установка (ОПУ) по получению химически очищенного сфенового концентрата мощностью 150 т/месяц из отходов переработки апатит-нефелиновых руд. Схема цепи аппаратов представлена на рис. 4.

Получаемый сфеновый концентрат содержит, мас. %: P2O5 0.04, TiO2 35.0, FeO+Fe2O3 2.5, S 0.1. Данный продукт соответствует требованиям составленных нами технических условий на очищенный сфеновый концентрат для сварочных электродов – ТУ №1715-06900203938-2000 Концентрат сфеновый.

пенный про3 1 – пульподелитель;

дукт обратной нефелиновой 2 – гидроциклон ГЦ-360;

флотации 3 – гидроциклон ГЦ-150;

7 H2SO4 – мокрый магнитный сепаратор слабого поля ПБМ-ПП-90/250 (кА/м);

5 – грохот ГПГ-0.75;

6 – мокрый магнитный сепаратор сильного поля «Ридинг»;

7 – мерник серной кислоты;

8 – конус;

9 – аппарат для химочистки от невода фелина V=10м3;

10 – аппарат для химочистки от H2SO4 3 апатита V=3.2м3;

18 11 – вакуум-фильтр, F=3м2;

12 – вертикальная печь ПЭВ-270;

7 13 – конвейер трубчатый цепной;

14 – бункер сфеноэгиринового про16 дукта;

15 – емкость-накопитель V=90м3;

16 – нейтрализатор V=10м3;

17 – сухие магнитные сепараторы ЭВС-28/9 (1350 кА/м);

18 – контейнер;

8 отвальные хвосты;

получение сфенового концентрата;

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»