WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Установлено, что кусковая густовкрапленная руда РИ-3, имеющая меньшую пористость по сравнению с рудой РИ-1, восстанавливается c меньшей скоростью, чем средневкрапленая руда РИ-1. Зона восстановления в образцах РИ-3 распространяется на небольшую глубину – до 150–200 мкм, степень восстановления при 1500 °C 1500 = 2,2 % для скорости нагрева 15 °C/мин. В кусках руды РИ-1 средневкрапленной структуры при тех же условиях нагрева зона металлических выделений распространяется вглубь более чем на 500 мкм от поверхности. При этом размер и количество выделений закономерно уменьшаются от поверхности вглубь куска. В кусковом образце РИ-1 степень восстановления достигает большего значения:

1500 = 6,5 %.

а б Рис. 5. Макроструктура (обратно отраженные электроны) восстановленных графитом кусковых образцов хромовых руд (нагрев до 1500°C,скорость нагрева 15°C/мин):

а – руда РИ-1; б – руда РИ-3; 1 – металл; 2 – хромит; 3 – серпентин; 4 – макропоры Обнаруженный углерод в восстановленном металле в глубинных слоях куска руды, не имеющих непосредственного контакта с графитом, является экспериментальным подтверждением газофазной доставки углерода внутрь куска хромовой руды по порам и трещинам. По результатам исследований установлено, что металл при карботермическом восстановлении концентрируется вдоль трещин в зернах хромита и в прожилках или слоях вмещающей породы, то есть на путях проникновения газовой фазы вглубь куска руды. Этот факт также является подтверждением ведущей роли газовой фазы при восстановлении кусковых руд. Если зерно хромита не имеет макродефектов, внутренние трещины и поры не сообщаются с поверхностью зерна, контактирующей с газопроницаемой средой, металлических выделений внутри таких зерен хромита не обнаруживается.

Результаты исследования состава продуктов методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6064LV приведены в табл. 8 и на рис. 6 в виде графика изменения состава металла в кусковом образце руды РИ-2 на различном расстоянии от поверхности, контактировавшей с графитом.

Из результатов анализа можно сделать вывод: в центральных зонах преимущественно формируются металлические выделения, обогащенные железом.

По мере приближения к поверхности куска руды и увеличения количества восстановителя металл обогащается хромом. Это подтверждает установленный факт в дериватографических исследованиях восстановления хромовых руд – сначала восстанавливается железо, а затем хром.

Содержание углерода в металлических выделениях в поверхностных слоях кусков руды наибольшее (10–12% С); по мере удаления от поверхности снижается доля углерода, доставляемая внутрь куска, соответственно до 3–4 % уменьшается и его концентрация в металлических выделениях.

80 Fe Сr С r, мкм 0 50 100 150 200 250 Рис. 6. Изменение состава металла по глубине, в восстановленном графитом кусковом образце руды РИ- Таблица Химический состав восстановленного графитом металла по глубине в кусковом образце руды РИ-Расстояние от по- Состав металлических выделений, мас.% верхности, мкм Fe Cr Ni C Si Сумма 0 25,97 62,01 – 11,30 0,19 99,14 33,47 56,03 – 7,73 0,25 97,35 70,73 18,88 2,97 4,64 0,43 97,70 72,75 14,63 1,52 4,77 0,41 94,103 66,74 12,52 4,39 5,39 1,19 90,133 74,18 9,59 3,94 3,31 0,84 91,175 72,00 8,59 3,94 5,06 4,91 94,200 83,01 5,50 2,75 5,07 0,39 96,235 81,66 6,36 2,63 3,44 0,60 94,280 75,44 6,88 2,09 3,97 1,41 89,306 85,63 6,34 1,92 3,84 – 97,Степень восстановления рудоугольных брикетов, приготовленных из этих же образцов руд, при прочих равных условиях значительно выше степени восстановления кусковых руд и достигает при 1500 °C (скорость нагрева 15 °C/мин) 43,7 % (рис. 7).

Изменение химического состава зерна хромшпинелида в процессе карботермического восстановления кусковых хромовых руд исследовано рентгенос Содержание, мас.% пектральным микроанализом в краевой и центральной зонах зерна. Характер изменения химического состава хромшпинелида при карботермическом восстановлении и при нагреве на воздухе различен для образцов руд одной структурно-минералогической разновидности. Центр зерна хромшпинелида остался неизменным, в то время как краевые зоны зерна обеднены железом и несколько обогащены хромом. Содержание магния, алюминия и кремния в краевых (частично восстановленных) зонах зерна хромшпинелида также несколько возрастает. Металлические включения, ограничивающие зерно хромшпинелида, по химическому составу состоят преимущественно из железа, это подтверждает факт опережающего восстановления железа из хромшпинелидов по сравнению с восстановлением хрома. Таким образом, карботермическое восстановление зерна хромшпинелида начинается с приповерхностной зоны и заключается в интенсивном восстановлении железа в приповерхностной зоне.

% кусковый образец РИ-кусковый образец РИ-кусковый образец РИ-рудоугольный брикет РИ-Т, °C 800 900 1000 1100 1200 1300 Рис. 7. Степени восстановления кусковых образцов хромовых руд и рудоугольных брикетов в зависимости от температуры нагрева (скорость нагрева 15 °C/мин) Магнитная сепарация хромовых руд показала, что руды массива Рай-Из обладают магнитными свойствами. В результате рентгенофазового анализа магнитной и немагнитной фракции руды РИ-1 в состоянии поставки было установлено, что магнитная фракция обогащена хромшпинелидной составляющей (пикохромитом), а в немагнитной фракции больше сопутствующей породы – серпентина. После окислительного нагрева до температуры 1000 °C и изотермической выдержки 90 минут состав магнитной и немагнитной фракции меняется. Магнитная фракция представлена вмещающей породой, обогащенной оксидами железа, а также ортосиликатами железа и магния. Это подтверждает миграцию катионов железа при окислительном нагреве во вмещающую породу. Немагнитная фракция обогащена высокохромистыми шпинелидами.

Результаты химического анализа магнитной и немагнитной фракции исходных и предварительно окисленных хромовых руд массива Рай-Из представлены в табл. 9.

Соотношение Cr2O3/FeO(общ) в немагнитной фракции предварительно окисленной руды выше, чем в исходной неразделенной руде, кроме того содержание Cr2O3 и FeO(общ) в немагнитной фракции повысилось. Отношение MgO/Al2O3 значительно снизилось, также снизилось содержание MgO и SiO2.

Следует отметить, что содержание никеля в магнитной фракции выше, чем в немагнитной фракции.

Таблица Результаты химического анализа исходных и магнитной и немагнитной фракции предварительно окисленных хромовых руд (кусковая хромовая руда) Месторождение «Центральное» массив Рай-Из РИ-1 РИ-2 РИ-Химический исходная исходная исходная м/ф* н/ф* м/ф н/ф м/ф н/ф состав, мас.% руда руда руда Cr2O3 36,42 21,83 45,50 41,94 39,07 47,23 49,68 28,84 50,FeOобщ 11,10 7,70 12,65 12,52 11,25 13,17 13,64 9,10 13,Al2O3 6,62 4,08 7,69 7,58 6,86 8,06 7,00 4,54 7,MgO 26,57 41,31 22,63 23,55 27,10 21,92 20,38 35,73 21,SiO2 12,25 24,46 10,19 10,26 15,05 9,50 7,06 21,10 8,Ni 0,30 <0,10 0,17 0,05 0,25 <0,Cr2O3/FeO(общ) 3,28 2,84 3,60 3,35 3,47 3,59 3,64 3,18 3,MgO/Al2O3 4,01 10,13 2,94 3,11 3,95 2,72 2,91 7,87 2,Выход м/ф, % – 37,4 – – 46,8 – – 39,7 – Обогащение Cr:

абсолютное, мас.% – – 9,08 – – 5,29 – – 0,коэффициент обогащения – – 1,25 – – 1,13 – – 1,Потери Cr, г – 8,16 – – 18,28 – – 11,45 – (на 100 г) (н/ф) м/ф* – магнитная фракция; н/ф* – немагнитная фракция По результатам исследований определена зависимость выхода магнитной фракции от температуры нагрева хромовой руды РИ-1. Результаты представлены на рис. 8.

Полученные результаты могут служить теоретической основой разработки методов обогащения хромовых руд месторождения «Центральное» массива Рай-Из в условиях Полярного Урала, где флотационный способ обогащения затруднен вследствие климатических условий региона. Следует отметить, что с увеличением времени выдержки при обжиге бедных руд коэффициент обогащения достигал значений 1,4, а отношение Cr/Fe в зерне хромшпинелида изменялось от 3 до 6.

0 200 400 600 800 1000 Т, °C Рис. 8. Зависимость выхода магнитной фракции от температуры нагрева хромовой руды РИ-ВЫВОДЫ 1. Экспериментально установлено, что по достижении температуры нагрева хромовых руд 780–800 °C их пористость возрастает в 4-5 раз и остается практически неизменной при последующем нагреве вплоть до 1500 °C. Основная доля пористости при нагреве руды до 1000 °C определяется порами с размерами 0,5–10 мкм, что обеспечивает проникновение газообразного восстановителя вглубь кусков руды.

2. Анализ порообразования показал, что поры образуются во вмещающей породе в результате потери конституционной воды, а в зерне хромшпинелида в результате термических напряжений.

3. Установлено, что при нагреве в окислительных условиях до 900– 1000 C катионы железа из зерна хромшпинелида диффундируют к границе раздела «зерно хромшпинелида – вмещающая порода» и концентрируется на этой границе, образуя магнезиоферрит MgFe2O4 и оливин (FeMg)SiO4.

4. По результатам анализа динамики процессов распределения катионов железа на границе «зерно хромшпинелида – вмещающая порода», определен коэффициент диффузии катионов железа в хромшпинелиде в условиях окислительного обжига при 1000 °C.

5. Установлено, что предварительный окислительный нагрев хромовых руд месторождения «Центральное» массива Рай-Из способствует увеличению степени их последующего восстановления твердым углеродом.

6. Изучены скорость и степень карботермического восстановления порошковых хромовых руд и хромшпинелидов в динамическом режиме нагрева Выход магнитной фракции, % до 1500 C, приближенном к реальным условиям зоны существования твердой шихты рудовосстановительной печи.

7. Выполнено исследование зависимости химического состава образующейся при восстановлении металлической фазы по глубине восстанавливаемых зерен хромшпинелида. Определена концентрация хрома, углерода и железа в образующейся твердой металлической фазе. Присутствие углерода в зонах, отдаленных от твердого восстановителя приводит к заключению о развитии в основном газофазно-твердофазного механизма восстановления хромовой руды.

8. Установлено, что брикетирование смеси порошков руды и графита позволяет улучшить показатели твердофазного восстановления. Степень восстановления рудоугольных брикетов в динамическом режиме при прочих равных условиях значительно превышает степень восстановления кусковых руд.

9. Исследована обогащаемость хромовых руд методом магнитной сепарации. Определена зависимость выхода магнитной фракции от температуры нагрева хромовой руды в окислительных условиях. Установлена возможность обогащения бедных хромовых руд методом магнитной сепарации после нагрева в окислительных условиях в интервале температур 900–1000 C.

Основные публикации 1. Михайлов Г.Г., Пашкеев И.Ю., Невраева К.И. Металлургические свойства хромовых руд Полярного Урала // Сборник трудов II Международной научнопрактической конференции «Исследование, разработка и применении высоких технологий в промышленности» / Под ред. А.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко, В.Ф. Самохина. – СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2006. – С. 304–305.

2. Невраева К.И., Пашкеев И.Ю., Михайлов Г.Г. Пористость хромовых руд месторождения «Центральное» массива Рай-Из при нагреве до 1500C // Сборник трудов Международной заочной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского». – Тамбов: ТОГУП «Тамбовполиграфиздат», 2006. – С. 49–50.

3. Невраева К.И., Пашкеев И.Ю., Михайлов Г.Г. Исследование пористости хромовых руд месторождения «Центральное» массива Рай-Из // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия «Металлургия». – Вып. 7. – 2006. – № 10 (65). – С. 43–48.

4. Невраева К.И., Пашкеев И.Ю., Михайлов Г.Г. Изменение пористости хромовых руд месторождения «Центральное» массива Рай-Из при нагреве до 1500 °C // Межрегион. сб. науч. тр. «Процессы и оборудование металлургического производства» / Под ред. О.С. Железкова. Вып. 7. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. – С. 290–294.

5. Невраева К.И., Пашкеев И.Ю., Михайлов Г.Г. Металлургические свойства хромовых руд массива Рай-Из // Сб. докладов Международного промышленного форума «Реконструкция промышленных предприятий – прорывные технологии в металлургии и машиностроении». – Челябинск, 2007. – С. 122.

Pages:     | 1 | 2 ||






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