РАЗДЕЛ 2
Методики, применяемые для оценки возможности использования обогащенного мартеновского шлака в агломерации
2.1. Постановка задач исследования
На основании проведенного анализа опыта утилизации мартеновских шлаков и сделанных выводов, в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Определен достоверный химический состав обогащенного мартеновского шлака крупностью до 10 мм и установлены взаимосвязи между основными составляющими компонентами в нем с оценкой постоянства состава.
2. Изучены основные физические свойства обогащенного мартеновского шлака и установлена их взаимосвязь с содержанием в нем основных компонентов.
3. Оценены пригодность обогащенного мартеновского шлака для вовлечения в состав агломерационной шихты и влияние его добавки на химический состав агломерата и его постоянство.
4. Намечены пути повышения содержания металлического железа в обогащенном шлаке.
5. Установлено, путем проведения лабораторных спеканий, влияние добавки обогащенного мартеновского шлака на процесс агломерации, состав и качество агломерата.
6. Сделан анализ результатов спекания шихт, содержащих металлическое железо.
7. Разработана технология производства агломерата с вводом в шихту продукта магнитного обогащения мартеновского шлака крупностью до 10 мм.
8. Оценена экономическая целесообразность применения обогащенного мартеновского шлака для производства агломерата.
2.2. Методика определения химического состава МОС-1
Определение химического состава материалов, в состав которых входит железо в металлическом виде и в виде оксидов, весьма затруднено. К таким материалам относится и мартеновский шлак.
При проведении химического анализа материалов, содержащих металлическое железо, его извлекают из пробы путем отмагничивания, а затем уже проводят анализ по известным методикам.
При отмагничивании металлического железа из шлака вместе с металлом удаляется и шлаковая составляющая в виде вкраплений. Если не учитывать количество шлаковой составляющей, отмагниченной вместе с металлом, содержание металла в пробе будет завышено. Кроме того, в шлаке содержится большое количество мелкодисперсных частиц. Эти частицы налипают на металл и извлекаются вместе с ним, образуя смесь магнитной и немагнитной составляющих.
Для определения содержания металлического железа в этой смеси автором разработана методика, в основу которой положена разница плотностей шлаковой составляющей и металла. Для реализации этой методики необходимо определить плотность неметаллической составляющей шлака, его общую плотность и плотность металла.
Расчет искомого содержания металла в пробе определяется по следующей формуле:
, % (2.1)
где ?немет, ?мет и ?шл - плотность неметаллической части, металла и общая плотность шлака соответственно.
В работе помимо химического состава продукта МОС-1 определялся ряд его физических характеристик. Поэтому порядок проведения исследований был следующий.
Пробы отбирались на выходе из установки по магнитному обогащению шлака во время работы установки, путем пересечения всего потока материала металлическим лотком размером 1х1х0,1 м. Отобранная таким образом проба, масса которой колебалась от 7 до 10 кг, взвешивалась и затем высушивалась до постоянства массы. Высушенная проба снова взвешивалась. По результатам взвешивания влажной и сухой проб рассчитывалась влажность продукта МОС-1.
Сухая проба высыпалась в емкость известного объема и взвешивалась для последующего расчета насыпной плотности материала.
После определения насыпной плотности проба рассевалась на лабораторных ситах, и определялся ее ситовый состав. Затем выделенные при рассеве фракции вновь объединялись в одну пробу.
Объединенная проба делилась на 4 равные части. После деления одна часть пробы истиралась на специально изготовленном истирателе, вторая использовалась для определения указанных выше плотностей, а две оставшиеся сохранялись как контрольные, а также для проведения последующих экспериментов.
Из оставленной для определения плотностей пробы постоянным магнитом отделялась магнитная составляющая. Затем определялась масса магнитной и немагнитной составляющих шлака. Обе части раздельно высыпались в мерные колбы и вновь взвешивались. После взвешивания пробы заливались водой до метки, встряхивались для удаления пузырьков воздуха, находящегося между отдельными кусочками шлака и оставлялись на сутки для полного удаления воздуха из пробы. Обычно в такой методике определения плотности в качестве смачивающей жидкости используется керосин, но в данном случае выбор воды был обусловлен отсутствием мелких пор в пробах. Поэтому применение воды обеспечило достаточную точность измерений. Для ускорения выделения воздуха в течение суток колбы с пробами периодически встряхивались, а вода постоянно доливалась до метки. Когда уровень воды в колбах переставал опускаться, что свидетельствовало о том, что воздух из пробы удален полностью, колбы взвешивались. По результатам трех взвешиваний определялись объемы проб и затем по известным формулам рассчитывались плотности магнитной и немагнитной составляющих.
Для определения средней плотности включений чистого металла в шлаке из него извлекались явно металлические кусочки. Извлеченные кусочки металла проковывались для удаления из них шлаковых включений. В дальнейшем плотность отделенного металла определялась пикнометрическим методом. По результатам проведенных исследований в дальнейших расчетах принято, что плотность металла равна 7200 кг/ м 3.
Отобранная для передачи на химанализ проба предварительно дробилась на щековой дробилке с шириной щели равной 2 мм. Затем вся проба истиралась до крупности 0,16 мм. По ходу истирания фракция менее 0,16 мм отсевалась. По окончании истирания всей пробы часть ее (металлическая) не истиралась и при просеивании оставалась на сите. Этот остаток взвешивался, и затем определялась его плотность по описанной выше методике. Получ