CC BY
69
ГРНТИ 53.31.21
А. Г. Бакиров1, А. К. Жунусов2, А. Ф. Чекимбаев3, Ж. Шошай4
1 магистр, ст. преподаватель, Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан;
2к.т.н., ассоц. профессор (доцент), Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан;
3к.т.н., вед. науч. сотр., Лаборатория «Металлургические расплавы», Химико-металлургический институт имени Ж. Абишева, г. Караганда, 100004, Республика Казахстан;
4 магистр, ст. преподаватель, Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан
e-mail: 1altynsary@mail.ru; 2zhunusov_ab@mail.ru; 3askar_hmi@mail.ru; 4zhanserik@inbox.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ УДЕЛьНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
сопротивления шихтовых смесей для выплавки ферросиликоалюминия
В данной статье приводятся результаты исследования по изучению изменения удельного электрического сопротивления шихтовых смесей для выплавки ферросиликоалюминия. Результаты исследований показали принципиальную возможность замены стальной стружки на металлизованный железорудный агломерат, что может существенно снизить потребление дефицитной стальной стружки в ферросплавной отрасли.
Ключевые слова: железорудный агломерат, ферросиликоалюминий, стальная стружка, удельное электрическое сопротивление, шихта.
ВВЕДЕНИЕ
Работа ферросплавных печей в большой степени зависит от глубины погружения электродов в шихту, что улучшает технико-экономические показатели протекающих процессов. При высоко сидящих электродах зона плавления перемещается вверх, что резко ухудшает ход процесса: увеличиваются тепловые потери с колошниковыми газами, затрудняется обслуживание перегретого колошника, температура горна повышается, что создает дополнительные трудности при выпуске металла и шлака, уменьшается извлечение основных элементов вследствие повышенного улета.
При постоянном вторичном напряжении глубина погружения электродов зависит от общего сопротивления ванны печи, которое в свою очередь зависит от
природы применяемых руд, вида их подготовки (агломерирование, окатывание, брикетирование), фракционного состава материалов и вида восстановителей.
Способ подготовки шихтовых материалов, тип окускованных материалов, отражаются на электросопротивлении шихты [1]. В результате возникает необходимость проведения исследований по изучению электросопротивления окускованных шихтовых материалов.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Изучение электросопротивления шихтовых материалов и шихт проводилось по методике описанной в работе [1], которая позволяет определять электросопротивление материалов и шихт при температурах до 1800 °С в насыпном слое с одновременной фиксацией степени их размягчения (усадки). В данное время этот метод применяется для определения электросопротивления материалов и шихт многими исследователями [2, 3].
Были проведены сравнительные исследования по изучению изменения удельного электрического сопротивления шихтовых смесей для выплавки ферросиликоалюминия.
При проведении опыта измерялось электросопротивление выбранных компонентов и всей шихты. При этом контролировались все факторы, влияющие на сопротивление шихты: температура, агрегатное состояние, степень восстановления материалов. Для объяснения причин изменения электросопротивления ведется постоянное наблюдение за изменением объема материалов.
При измерении электрического сопротивления шихты фракционный состав ее подбирался пропорционально крупности компонентов шихты, применяемой в производственных условиях, пределы которого уменьшались на порядок.
В качестве шихтовых материалов использовались высокозольный уголь разреза «Молодежный» (УД «Борлы») и кварцит. Отличие опытной и сравнительной шихты состояло в использовании в первом случае металлизованного агломерата из железистых песков, а в составе сравнительной смеси традиционно использовалась стальная стружка.
Высокозольный уголь фракции 1-5 мм имел следующий технический состав: зольность - 56,8 %; летучие компоненты - 17,2 %, влажность - 1,0 %. Состав золы был представлен на 58,9 % диоксидов кремния и на 37,2 % оксидом алюминия.
Опытная шихтовая смесь состояла из 67,8 % высокозольного угля, 12,3 % металлизованного агломерата и 19,8 % кварцита.
Измерения проводили на опытной лабораторной установке с возможностью проведения экспериментов в интервале температур 22-1600 °С по методике [1]. Измерения проводились при напряжении постоянного тока, равного 5 вольт с фиксированием значений силы тока в зависимости от температуры. Результаты сравнительных исследований в виде графиков удельного электросопротивления и удельной электропроводности в зависимости от температуры представлены на рисунках 1 и 2. Графики представлены для интервала температур 850-1200 °С, характерных для верхних слоев шихты при выплавке ферросиликоалюминия.
Рисунок 1 - Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры сравнительной и опытных шихтовых смесей для выплавки ферросиликоалюминия.
Как видно из результатов измерений при температурах до 950 °С электросопротивление опытной шихты с агломератом несколько ниже чем у традиционной шихты со стальной стружкой. Это объясняется тем, что в составе металлизованного агломерата содержатся незначительные количества спекшихся относительно легкоплавких смесей, содержащих соединения железа, в частности фаялит
Рисунок 2 - Зависимость удельного электропроводности от температуры сравнительной и опытных шихтовых смесей для выплавки ферросиликоалюминия.
Далее после восстановления железа при температуре более 1000 °С электрическое сопротивление сравнительной и опытных шихтовых смесей выравнивается. Это показывает на принципиальную возможность замены стальной стружки на металлизованный железный агломерат, что может существенно снизить потребление дефицитной стальной стружки в ферросплавной отрасли.
Наличие в составе агломерата полученного из отходов глиноземного производства железистых песков [4] до 15-25 % в сумме оксидов кремния и алюминия не будет оказывать существенного отрицательного влияния при выплавке ФСА, поскольку являются основными компонентами шихты.
ВЫВОДЫ
Необходимо отметить, что в составе стальной стружки содержатся 1,5-2,5 % марганца, хрома и цветных металлов, которые полностью будут переходить в состав выплавляемого ФСА. В опытном агломерате примесей этих элементов практически нет, поэтому выплавляемый ферросиликоалюминий будет чистым по этим примесям.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Жучков, В. И. Энергетические параметры и конструкции рудовосстановительных электропечей / В. И. Жучков, В. Л. Розенберг, Б. И. Зельберг. - Челябинск : Металл, 1994. - 192 с.
2 Николайшвили, Г. У. Электрическое сопротивление и теплопроводность шихт углеродистого ферромарганца и силикомарганца / Г. У. Николайшвили, М. А. Кекелидзе // Сб. науч. тр. «Производство и применение марганцевых ферросплавов». - Тбилиси, 1986. - С. 37-46.
3 Нурмуханбетов, Ж. У. Электрическое сопротивление углеродистых восстановителей Ж.У. Нурмуханбетов, В. А. Ким, М. Ж. Толымбеков // Новости науки Казахстана. - 2005. - № 2. - С. 35-40.
4 Жунусов, А. К. Возможное использование отходов глиноземного производства в черной металлургии / А. Жунусов, С. Байсанов // Сб. докл. IV межд. науч.практ.конф. «Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия промышленных регионов России». - Новокузнецк, 2012. - С. 198-200.
5 Жунусов, А. К. Переработка красных шламов Павлодарского Алюминиевого / А. К. Жунусов, С. О. Байсанов, А. К. Жунусова // Сб. докл. по материалам Межд. науч.практ.конф. «Проблемы и перспективы горно-металлургической отрасли: теория и практика». - Караганды, 2013. - С. 343-346.
6 Процесс Ромелт; под ред. В. А. Роменца - М. : МИСиС, Руда и металлы, 2005. - 400 с.
7 Розен, Я. Б. Переработка отходов глиноземного производства / Я. Б. Розен, Н. В. Синелыцикова. - М. : ЦНИИ цветмет экономики и информации, 1981. - 49 с.
8 Тесля, В. Г., Тесля, В. А., Утков, С. И. и др. Переработка шламовых и твердых отходов производства глинозема и алюминия / В. Г. Тесля, В. А. Тесля, С. И. Утков и др. // Цветные металлы. - 1997. - № 4. - С. 87-88.
9 Clenister, D. J. Abbott, T. M. Dewatering and dry disposal of fine bauxite residie / D. J. Clenister, T. M. Abbott // Dewatering technology and practice conference.
- Brisbane, Australia, 1989, 9-11 October. - Р. 37-35.
10 Paradis, R. D. Application of alcans deep bed thickener technology / R. D. Paradis // Travaux ICSOBA, - Vol. 24. - Milan, 1997. - Р. 82-89.
11 Утков, В. А. Переработка бокситовых красных шламов / В. А. Утков, А. В. Пацей, Н. С. Шморгуненко // ЦНИИЦВЕТМЕТ экономики и информации.
- № 6. - 1988. - 38 с.
Материал поступил в редакцию 15.05.18.
А. Г. Бакиров1, А. К. Жунусов2, А. Ф. Чекимбаев3, Ж. Шошай4 Ферросиликоалюминийд1 балкыту Yшiн шикчк^рам коспаларынын меншжт электр кедерпсш зерттеу
1,2,4Металлургия, машина жасау жэне келж факультет^ С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет^ Павлодар к., 140008, Казахстан Республикасы; 3Ж. Абишева атындаFы Химия-металлургияльщ институты, КараFанды к., 100004, Казахстан Республикасы.
Материал баспаFа 15.05.18 тYстi.
A. G. Bakirov1, A. K. Zhunusov2, A. F. Chekembaev3, Zh. Shoshai4
Research of charge mixture electrical resistance for ferrosilicon aluminum smelting
1,2,4Faculty of Metallurgy, Machine Building and Transport, S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan; 3Zh. Abishev Chemical-Metallurgical Institute, Karaganda, 100004, Republic of Kazakhstan.
Material received on 15.05.18.
Бул мацалада ферросиликоалюминийдi балцыту ушт шикщурам цоспаларыныц электр кедергШшц взгеруш зерттеу нэтижелерi келтiрiлген. Зерттеулердщ нэтижелерi болат жоццаларын металданган темiр кен агломератымен ауыстырудыц негiзгi мумктдтн кврсеттi, бул ферроцорытпа внеркэсiбiндегi тапшы болат жоццалардыц тутынылуын едэуiр твмендете алады.
In this article, we present the results of the study of changes in electrical resistance of charging additives for ferrosilicon aluminum smelting. The findings show that the main feature of replacing steel ingots with metallizedferrous sintering agglomerates is that it can significantly reduce the consumption of defective steel chips in the ferroalloy industry.
