Изменение фазового состава отходов предприятий черной металлургии при совместном обжиге пылей конвертерного, мартеновского и доменного производств Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 669.5.53, 669.1.112

М.Ш.БАРКАН, И.Н.БЕЛОГЛАЗОВ, Ю.В.ШУВАЛОВ,

М.А.ПАШКЕВИЧ

Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)

И.В.ФЕДОСЕЕВ Московский государственный технологический университет им. Н.Э.Баумана

ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА ОТХОДОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ПРИ СОВМЕСТНОМ ОБЖИГЕ ПЫЛЕЙ КОНВЕРТЕРНОГО, МАРТЕНОВСКОГО И ДОМЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВ

Данная работа ориентирована на создание технологического варианта совместной переработки пылей конвертерного, доменного и мартеновского переделов с последующим вовлечением полупродуктов в основное производство АО «Северсталь» и аналогичных предприятий.

This work is point on creation of technology option of collective conversion of dusts from vessel, blast-furnace and Martin furnace processes with following involving of obtaining semiproducts in production work of AO «Severstal» and other.

В процессе изучения техногенных образований предполагается следующая последовательность мероприятий: изучение геологических особенностей объекта, включающее также описание гидрогеологического режима территории; оконтуривание техногенного массива с привязкой к местности и его геолого-технологическое и экологическое картирование; описание промышленных объектов и селитебных зон, граничащих с месторождением; описание технологии основного предприятия, являющегося источников образования отходов; описание предполагаемых путей рекультивации земель, занятых под полигон; характеристика вспомогательных производств; классификация отходов по классу опасности.

Следующий цикл мероприятий - непосредственное опробование техногенного массива - предполагает организацию представительного пробоотбора с последующей пробоподготовкой, включающей, в зависимости от физического состояния материала, ряд операций, например: дробление, измельчение, сокращение массы проб и т.д.

Материал, прошедший этап пробопод-готовки, исследуется с использованием методов химического и фазового анализа и далее определяется его вскрываемость путем технологического опробования, моделирующего основные параметры.

Система дифракционных линий рентгенограммы позволяет диагностировать в пылях мартеновского производства магнезиоферрит, отвечающий составу MgFe204. Рентгенограммы пылей конвертерного и доменного производств (в дальнейшем образцы соответственно 2 и 3) не имеют принципиальных различий в дифракционной картине и представлены, в основном, линиями вюстита и магнетита. Знание периода ячейки вюстита a дает возможность определить его состав. Для этой цели можно воспользоваться уравнением, связывающим период ячейки вюстита с отклонением от стехиометрии х в формуле Fe1 _xO: а = 4,333 - 0,589х. Результаты расчетов следующие:

Образец Период, 10-10 м Состав

2 4,299 Fe0 942O

3 4,307 Fe0,954O

26 -

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т. 165

Характер дифракционных линий вюс-тита свидетельствует о значительных нарушениях трехмерной периодичности его кристаллов. Магнетит соответствует составу Fe3O4, однако микроструктура его явно нарушена из-за большей дисперсности. В заметном количестве присутствует графит, а-железо и СаСО3 (в форме кальцита). Анализ полупродуктов совместного обжига изучаемых пылей позволил диагностировать изменения фазового состава оксидов железа.

Обжиг смеси пылей при 1100 °С в течение 15 мин (образец 3) дает рентгенограмму магнетита с примесью а-Ре203. Это позволяет предполагать, что при 15 мин обжига начинается выделение частиц а-Ре203 «двух видов» гематита: малых количеств соответственно кристаллического и дисперсного.

Увеличение времени обжига до 1 ч (образец 3) приводит к укрупнению зерен магнетита и формированию кристаллической структуры гематита. Увеличение обжига до 90 мин вызывает кристаллизацию вюстита, присутствует магнетит. Обжиг в течение 2 ч приводит к полной кристаллизац]

приводит к полной кристаллизации а-Ре203, составляющего основу этого образца, причем гематит здесь представлен достаточно крупными, хорошо сформированными кристаллами. С определенной долей вероятности диагностируется силикат из группы моноклинных пироксенов, в частности (Са,М^е^Ю3 - авгит.

На основании расчета был определен тип твердого раствора, формирующегося при кристаллизации MgFe2O4, как твердый раствор вычитания.

Близость массовых коэффициентов поглощения FeO° и характер дифракционной картины в целом (при соблюдении ряда условий) дает принципиальную возможность количественного определения вюстита, магнетита, гематита и металлического железа в продуктах обжига.

Дальнейшие исследования предполагают технологическое моделирование, ориентированное на изучение промежуточных стадий предполагаемого технологического цикла переработки всех видов отходов основных производств.

- 27

Санкт-Петербург. 2005