Пористость хромовых руд после нагрева в восстановительных условиях Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 669.053

ПОРИСТОСТЬ ХРОМОВЫХ РУД ПОСЛЕ НАГРЕВА В ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

A.B. Сенин, Т.А. Муксинова, О.В. Кузнецова

В работе исследовано изменение открытой пористости кусковых образцов хромовых руд после нагрева в восстановительных условиях в интервале температур 500-1500 °С. Исследованы руды (табл. 1) с различном типом вмещающей породы. Хромовые руды массива Рай-Из (шифр образцов РИ-2) содержат серпентин; в хромовых рудах Уфалейского массива Волчьегорского рудо-проявления (шифр образцов ВЧ-3) вмещающей породой является хлорит.

Ранее было показано [1-3], что заметная пористость возникает в рудах после их нагрева до температур 700-1000 °С. Причиной увеличения пористости является термический распад компонентов вмещающей породы (серпентина и хлорита), сопровождающийся удалением конституционной воды в количестве 13,0-13,6 % от массы серпентина или хлорита, а также растрескивание образцов в результате термических напряжений.

Методика экспериментов состояла в следующем. Образцы для исследований вырезали из одного куска руды в виде кубиков со стороной примерно 20 мм. Каждый образец размещали в графитовом тигле и засыпали графитовой крошкой. Тигель с образцом помещали в изотермическую зону вертикальной печи с угольным нагре-

вателем (печь Таммана), нагрев проводили вместе с печью до заданной температуры, выдерживали образец не менее 1 часа, охлаждали вместе печью. Температуру контролировали с помощью термопар - хромель-алюмелевой (до 1200 °С) и вольфрам-рениевой (более 1200 °С). Термопару в корундовом чехле размещали внутри тигля возле поверхности образца.

Перед измерением пористости поверхность образцов зачищали. Открытую пористость Доткр, объем V и кажущуюся плотность ркзж образцов определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 2409-95 (ИСО 5017-88) «Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения». В качестве пропитывающей жидкости использовали этиловый спирт с удельной массой 0,803 г/см3. Результаты измерений приведены в табл. 2 и на рис. 1. -

Видно, что пористость образцов РИ-2 заметно возрастает с 9 до 23 об.% в интервале температур 500 - 900 °С, что совпадает с температурным интервалом дегидратации брусита и серпентина. При более высоких температурах среднее значение пористости не меняется и составляет примерно 20 об.%. Характерно, что по внешнему виду образцы с различными типами вмещающей породы

Таблица 1

Химический состав образцов хромовых руд

Шифр образца Содержание компонентов, мас.%

Сг203 FeOo6ni AI2O3 MgO Si02 CaO п.п.п. Сумма

РИ-2 41,94 12,52 7,58 23,55 10,26 не обн. 3,44 99,62

ВЧ-3 26,90 13,77 10,41 23,44 17,48 0,1 7,00 99,10

Таблица 2

Результаты исследований

Температура Т, °С Масса прокаленного образца т, г Объем образца V, см3 Кажущаяся плотность ркаж, г/см3 Открытая пористость Пткр, об.%

Образцы РИ-2

495 18,92 5,73 3,30 9,31

590 20,782 6,42 3,24 12,8

775 20,534 6,50 3,16 19,3

905 18,053 6,20 2,91 23,2

980 16,716 5,63 2,97 22,7

1095 13,718 4,57 3,00 21,5

1240 20,379 6,44 3,17 19,1

1420 23,401 7,75 3,02 21,9

1520 22,102 6,90 3,21 20,0

Образцы ВЧ-3

1340 20,743 | 7,20 2,88 18,4

1520 16,148 1 5,31 3,04 20,8

Серия «Металлургия», выпуск 8

17

ю' 20

Л

Н

О

о

н

о

5

о.

о

с

о?

«J

н

3

о.

15 -

10 -

5 -

о

д

о

400

600

800

1000

Т,°С

1200 1400 1600

Рис. 1. Открытая пористость кусковых образцов хромовых руд в зависимости от температуры восстановительного нагрева: О - образцы руды РИ-2; Л - образцы руды ВЧ-3

2 см

а) б)

Рис. 2. Образцы руд после нагрева в восстановительных условиях при 1520 °С: а) образец РИ-2; б) образец ВЧ-3

резко отличаются друг от друга, особенно после нагрева до максимальных температур, рис. 2. Продукты термического распада серпентина не плавятся при 1520 °С, поэтому образцы с серпентином (РИ-2) сохраняют свою форму и объем, восстановленный металл выделяется в виде мелких корольков. Продукты термического распада хлорита расплавляются при 1410-1430 °С, в результате образцы с хлоритом (ВЧ-3) испытали некоторую усадку, сформировались крупные пустоты в образцах, в «жидкой» шлаковой фазе восстановленный металл скоагулировался до крупных капель. Однако значения открытой пористости для обоих типов образцов оказались примерно одинаковыми и значительными по величине - пятая часть объема образцов приходится на пустоты.

Таким образом, при нагреве в восстановительных условиях открытая пористость в хромо-

вых рудах сохраняется, даже при расплавлении нерудной составляющей.

Литература

1. Чернобровгт, В.П. Термический распад серпентина и хлорита хромовых руд / В.П. Черно-бровин, A.B. Сенин, И.Ю. Пашкеев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2004. - Вып. 4. — № 8(37). - С. 46-48.

2. Исследование пористости хромовых руд / А.В Сенин, В.П. Чернобровин, И.Ю. Пашкеев, О.В. Кузнецова // Вестник ЮУрГУ Серия «Металлургия». - 2005. - Вып. 5. -№ 3(43). - С. 80-84.

3. Невраева, К.И. Изменение пористости хромовых руд месторождения «Центральное» массива Рай-Из / К.И. Невраева, И.Ю. Пашкеев, Г.Г. Михайлов // Вестник ЮУрГУ Серия «Металлургия». -2006.-Вып. 7 -Ns 10(65). - С. 43-48.

18

Вестник ЮУрГУ, № 13, 2007