blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-7-473-478blackmet-692Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ КРИСТАЛЛОВ МАГНЕТИТА НА ПРОЦЕСС СПЕКАНИЯ АГЛОМЕРАТОВINFLUENCE OF STRUCTURAL FEATURES OF MAGNETITE CRYSTALS ON THE PROCESS OF AGGLOMERATE SINTERINGЮсфинЮ. С.YusfinYu. S.

д.т.н., профессор кафедры «Экстракция и рециклинг черных металлов»

119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4

Dr. Sci. (Eng.), Professor 

4, Leninskii ave., Moscow, 119049, Russia

МалышеваТ. Я.MalyshevaT. Ya.

к. г.-м. н., профессор кафедры «Экстракция и рециклинг черных металлов»

 

Dr. Sci. (Geologo-Mineralogical), Professor of Chair “Extraction and Recycling of Ferrous Metals”

4, Leninskii ave., Moscow, 119049, Russia

igivgu@mail.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS)Russian Federation201503102015587473478Copyright © Юсфин Ю.С., Малышева Т.Я., 20152015Юсфин Ю.С., Малышева Т.Я.Yusfin Y.S., Malysheva T.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/692

Аннотация. Применительно к железорудным агломератам разной основности (CaO/SiO2) исследован процесс формирования железосиликатного расплава при спекании аглоруд с кристаллами магнетита различного строения ‒ гомогенного и гетерогенного. Кристаллы магнетита гомогенного строения, по составу близкого к стехиометрии, принимают активное участие в процессах формирования железосиликатного расплава. В агломератах низкой основности на месте расплава образуются связки рудных зерен в виде железокальциевого оливина. С ростом основности агломератов и при повышении окислительного потенциала газовой фазы вместо силикатных появляются связки высокожелезистого алюмосиликоферрита с образованием каркасной структуры агломератов. Кристаллы магнетита гетерогенного строения, представляющие собой продукт распада твердого раствора, препятствуют переходу железа магнетита в железосиликатный расплав. Низкое содержание в расплаве оксида железа расширяет в агломератах область кристаллизации силикатных связок и сокращает ферритных. Неспособность магнетита гетерогенного строения участвовать в процессе расплавообразования исключает возможность появления в связке агломератов высокожелезистого алюмосиликоферрита. В результате процесс ферритообразования в агломератах высокой основности начинается с появления высококальциевых ферритов.

Abstract. Regarding to the iron ore agglomerates of various (CaO / SiO2 ) basicity the authors have investigated the formation of ferriferous silicate melt during sintering of sinter ore with magnetite crystals of different structures – homogeneous and heterogeneous. Magnetite crystals of homogeneous structure, with close to stoichiometry composition, take an active part in the formation of ferriferous silicate melt. The ore grains ligaments in the form of iron and calcium containing olivine are locally formed on the place of the melt in the agglomerates of low basicity. With the growth of the agglomerates basicity and increasing the oxidation potential of the gas phase instead of silicate the high-iron ligaments of aluminum silicoferrite appear to form a frame structure of the agglomerates. Magnetite crystals of heterogeneous structure, as a product of decomposition of the solid solution, impede the transition of magnetite iron into the ferriferous silicate melt. Low content of iron oxide in the melt expands the range of crystallization of silicate ligaments and reduces the area of ferritic ligaments in the agglomerate. Failure of magnetite of heterogeneous structure to participate in formation of a melt excludes the possibility of appearance of high-iron aluminum silicoferrite in agglomerates ligament. As a result, the process of ferrite formation in the agglomerates of high basicity begins with the appearance of high-calcium ferrites.

железорудные месторожденияприродное рудообразованиекристаллы магнетита гомогенного и гетерогенного строенияагломератыосновностьсиликатные и ферритные связкихолодная прочностьiron ore depositsnatural ore formationmagnetite crystals of homogeneous and heterogeneous structureagglomeratebasicitysilicate and ferrite ligamentscold strengthReferencesМалышева Т.Я., Павлов Р.М., Мансурова Н.Р., Деткова Т.В. Влияние природного рудообразования на минеральный состав и холодную прочность офлюсованных железорудных агломератов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. № 3. С. 180 ‒ 185. Malysheva T.Ya., Pavlov R.M., Mansurova N.R., Detkova T.V. Effect of natural ore formation on mineral composition and cold strength of iron ore fl uxed agglomerates. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2015, no. 3, pp. 180 ‒ 185. (In Russ.).Малышева Т.Я., Павлов Р.М., Мансурова Н.Р., Деткова Т.В. Влияние природного рудообразования на минеральный состав и холодную прочность офлюсованных железорудных агломератов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. № 3. С. 180 ‒ 185. Malysheva T.Ya., Pavlov R.M., Mansurova N.R., Detkova T.V. Effect of natural ore formation on mineral composition and cold strength of iron ore fl uxed agglomerates. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2015, no. 3, pp. 180 ‒ 185. (In Russ.).Павлов Н.В., Чупрына Н.Н. О магнетитах как индикаторах глубинного оруденения // Докл. АН СССР. 1955. Т. 104. № 2. С. 298 ‒ 301. Pavlov N.V., Chupryna N.N. Magnetite as an indicator for the deep mineralization. Dokl. AN SSSR. 1955. Vol. 104, no. 2, pp. 298‒301. (In Russ.).Павлов Н.В., Чупрына Н.Н. О магнетитах как индикаторах глубинного оруденения // Докл. АН СССР. 1955. Т. 104. № 2. С. 298 ‒ 301. Pavlov N.V., Chupryna N.N. Magnetite as an indicator for the deep mineralization. Dokl. AN SSSR. 1955. Vol. 104, no. 2, pp. 298‒301. (In Russ.).Григорьев В.М. Элементы примеси в железных рудах и их генетическое значение // Минеральное сырье. 1971. Вып. 15. С. 3 ‒ 12. Grigor’ev V.M. Impurity elements in iron ores and their genetic value. Mineral’noe syr’e. 1971. Issue 15, pp. 3‒12. (In Russ.).Григорьев В.М. Элементы примеси в железных рудах и их генетическое значение // Минеральное сырье. 1971. Вып. 15. С. 3 ‒ 12. Grigor’ev V.M. Impurity elements in iron ores and their genetic value. Mineral’noe syr’e. 1971. Issue 15, pp. 3‒12. (In Russ.).Кудрявцева Г.П., Колесников Л.В. Химический и фазовый состав феррошпинелидов Ковдорского массива // Вестник Моск. ун-та. Серия геология. 1973. № 5. С. 88 ‒ 93. Kudryavtseva G.P., Kolesnikov L.V. The chemical and phase composition of Kovdor ferrospinels. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya geologiya. 1973, no. 5, pp. 88 ‒ 93. (In Russ.).Кудрявцева Г.П., Колесников Л.В. Химический и фазовый состав феррошпинелидов Ковдорского массива // Вестник Моск. ун-та. Серия геология. 1973. № 5. С. 88 ‒ 93. Kudryavtseva G.P., Kolesnikov L.V. The chemical and phase composition of Kovdor ferrospinels. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya geologiya. 1973, no. 5, pp. 88 ‒ 93. (In Russ.).Смелянская Г.А. К вопросу о кремнисто-кальциевом магнетите. // Записки Всесоюзн. минерал. об-ва. 1976. Т. 105. Вып. 4. С. 496 ‒ 497. Smelyanskaya G.A. On the issue of silica-calcium magnetite. Zapiski Vsesoyuznogo mineralogicheskogo obshchestva. 1976. Vol. 105. Issue 4, pp. 496 ‒ 497. (In Russ.).Смелянская Г.А. К вопросу о кремнисто-кальциевом магнетите. // Записки Всесоюзн. минерал. об-ва. 1976. Т. 105. Вып. 4. С. 496 ‒ 497. Smelyanskaya G.A. On the issue of silica-calcium magnetite. Zapiski Vsesoyuznogo mineralogicheskogo obshchestva. 1976. Vol. 105. Issue 4, pp. 496 ‒ 497. (In Russ.).Техническая минералогия железных руд / Б.И. Пирогов, Г.С. Поротов, И.В. Холошин и др. ‒ Л: Наука, 1988. ‒ 304 с. Pirogov B.I., Porotov G.S., Kholoshin I.V., Tarasenko V.N. Tekhnicheskaya mineralogiya zheleznykh rud [Technical mineralogy of iron ores]. Leningrad: Nauka, 1988. 304 p. (In Russ.).Техническая минералогия железных руд / Б.И. Пирогов, Г.С. Поротов, И.В. Холошин и др. ‒ Л: Наука, 1988. ‒ 304 с. Pirogov B.I., Porotov G.S., Kholoshin I.V., Tarasenko V.N. Tekhnicheskaya mineralogiya zheleznykh rud [Technical mineralogy of iron ores]. Leningrad: Nauka, 1988. 304 p. (In Russ.).Чернышева Л.В., Смелянская Г.А., Зайцева Г.М. Типоморфизм магнетита и его использование при поисках и оценке рудных месторождений. – М.: Недра, 1981. – 235 с. Chernysheva L.V., Smelyanskaya G.A., Zaitseva G.M. Tipomorfi zm magnetita i ego ispol’zovanie pri poiskakh i otsenke rudnykh mestorozhdenii [Typomorphism of magnetite and its use in the search and evaluation of mineral deposits]. Moscow: Nedra, 1981. 235 p. (In Russ.).Чернышева Л.В., Смелянская Г.А., Зайцева Г.М. Типоморфизм магнетита и его использование при поисках и оценке рудных месторождений. – М.: Недра, 1981. – 235 с. Chernysheva L.V., Smelyanskaya G.A., Zaitseva G.M. Tipomorfi zm magnetita i ego ispol’zovanie pri poiskakh i otsenke rudnykh mestorozhdenii [Typomorphism of magnetite and its use in the search and evaluation of mineral deposits]. Moscow: Nedra, 1981. 235 p. (In Russ.).Гайдукова В.С. Электронная микроскопия для решения практических геолого-минералогических задач. – М.: Недра, 1983. – 225 с. Gaidukova V.S. Elektronnaya mikroskopiya dlya resheniya prakticheskikh geologo-mineralogicheskikh zadach [Electron microscopy to solve practical problems in Geology and Mineralogy]. Moscow: Nedra, 1983. 225 p. (In Russ.).Гайдукова В.С. Электронная микроскопия для решения практических геолого-минералогических задач. – М.: Недра, 1983. – 225 с. Gaidukova V.S. Elektronnaya mikroskopiya dlya resheniya prakticheskikh geologo-mineralogicheskikh zadach [Electron microscopy to solve practical problems in Geology and Mineralogy]. Moscow: Nedra, 1983. 225 p. (In Russ.).Металлургия чугуна / Е.Ф. Вегман, А.Н. Похвиснев, Ю.С. Юсфин и др. ‒ М.: Академкнига, 2004. ‒ 774 с. Vegman E.F., Zherebin B. P., Pokhvisnev A.N., Yusfi n Yu.S., Kurunov I. F., Paren’kov A. E., Chernousov P. I. Metallurgiya chuguna [Cast iron metallurgy]. Yusfi n Yu.S. ed. Moscow: Akademkniga, 2004. 774 p. (In Russ.).Металлургия чугуна / Е.Ф. Вегман, А.Н. Похвиснев, Ю.С. Юсфин и др. ‒ М.: Академкнига, 2004. ‒ 774 с. Vegman E.F., Zherebin B. P., Pokhvisnev A.N., Yusfi n Yu.S., Kurunov I. F., Paren’kov A. E., Chernousov P. I. Metallurgiya chuguna [Cast iron metallurgy]. Yusfi n Yu.S. ed. Moscow: Akademkniga, 2004. 774 p. (In Russ.).Пузанов В.П., Кобелев В.А. Введение в технологию металлургического структурообразования. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 501 с. Puzanov V.P., Kobelev V.A. Vvedenie v tekhnologiyu metallur gicheskogo strukturoobrazovaniya [Introduction to the technology of metallurgical structure formation]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2005. 501 p. (In Russ.).Пузанов В.П., Кобелев В.А. Введение в технологию металлургического структурообразования. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 501 с. Puzanov V.P., Kobelev V.A. Vvedenie v tekhnologiyu metallur gicheskogo strukturoobrazovaniya [Introduction to the technology of metallurgical structure formation]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2005. 501 p. (In Russ.).Малышева Т.Я., Долицкая О.А. Петрография и минералогия железорудного сырья. – М.: МИСИС, 2004. – 425 с. Malysheva T.Ya., Dolitskaya O.A. Petrografi ya i mineralogiya zhelezorudnogo syr’ya [Petrography and mineralogy of iron ore]. Moscow: MISiS, 2004. 422 p. (In Russ.).Малышева Т.Я., Долицкая О.А. Петрография и минералогия железорудного сырья. – М.: МИСИС, 2004. – 425 с. Malysheva T.Ya., Dolitskaya O.A. Petrografi ya i mineralogiya zhelezorudnogo syr’ya [Petrography and mineralogy of iron ore]. Moscow: MISiS, 2004. 422 p. (In Russ.).Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2003. – 400 с. Korotich V.I., Frolov Yu.A., Bezdezhskii G.N. Aglomeratsiya rudnykh materialov [Agglomeration of ore materials]. Ekaterinburg: GOU VPO «UGTU-UPI», 2003. 400 p. (In Russ.).Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. – Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2003. – 400 с. Korotich V.I., Frolov Yu.A., Bezdezhskii G.N. Aglomeratsiya rudnykh materialov [Agglomeration of ore materials]. Ekaterinburg: GOU VPO «UGTU-UPI», 2003. 400 p. (In Russ.).Allen W.C., Snow R.B. The orthosilicate iron oxide portion of the system CaO – FeO – SiO2 // J. Am. Ceram. Soc. 1955. Vol. 38. P. 264 – 280.Allen W.C., Snow R.B. The orthosilicate iron oxide portion of the system CaO – FeO – SiO2 // J. Am. Ceram. Soc. 1955. Vol. 38. P. 264 – 280.Phillips B., Muan A. Phase Equilibria in the System CaO – Iron Oxide –SiO2 in Air // J. Am. Ceram. Soc. 1959. Vol. 42. P. 413 – 23.Phillips B., Muan A. Phase Equilibria in the System CaO – Iron Oxide –SiO2 in Air // J. Am. Ceram. Soc. 1959. Vol. 42. P. 413 – 23.Малышева Т.Я., Чугунов М.П., Чернышев А.М. и др. // Новое о ферритной фазе (результаты микрозондирования). Деп. в ВИНИТИ. М., № 1582. 1969. С. 5. Malysheva T.Ya., Chugunov M.P., Chernyshev A.M. etc. New about the ferrite phase (results of microprobe). Dep. V VINITI. 1969, no. 1582, p. 5. (In Russ.).Малышева Т.Я., Чугунов М.П., Чернышев А.М. и др. // Новое о ферритной фазе (результаты микрозондирования). Деп. в ВИНИТИ. М., № 1582. 1969. С. 5. Malysheva T.Ya., Chugunov M.P., Chernyshev A.M. etc. New about the ferrite phase (results of microprobe). Dep. V VINITI. 1969, no. 1582, p. 5. (In Russ.).Малышева Т.Я., Лядова В.Я., Модель М.С. и др. Алюмосиликоферрит кальция из железорудного сырья. Деп. в ВИНИТИ, М., № 1017. 1973. С. 11. Malysheva T.Ya., Lyadova V.Ya., Model’ M.S. etc. Aluminum silicoferrite of calcium from iron ore. Dep. VINITI. 1973, no. 1017, pp. 11. (In Russ.).Малышева Т.Я., Лядова В.Я., Модель М.С. и др. Алюмосиликоферрит кальция из железорудного сырья. Деп. в ВИНИТИ, М., № 1017. 1973. С. 11. Malysheva T.Ya., Lyadova V.Ya., Model’ M.S. etc. Aluminum silicoferrite of calcium from iron ore. Dep. VINITI. 1973, no. 1017, pp. 11. (In Russ.).Модель М.С., Лядова В.Я., Чугунова Н.В. Ферритообразование в железорудном сырье. ‒ М.: Наука, 1990. ‒ 150 с. Model’ M.S., Lyadova V.Ya., Chugunova N.V. Ferritoobrazovanie v zhelezorudnom syr’e [Ferrite formation in iron ore]. Moscow: Nauka, 1990. 150 p. (In Russ. ).Модель М.С., Лядова В.Я., Чугунова Н.В. Ферритообразование в железорудном сырье. ‒ М.: Наука, 1990. ‒ 150 с. Model’ M.S., Lyadova V.Ya., Chugunova N.V. Ferritoobrazovanie v zhelezorudnom syr’e [Ferrite formation in iron ore]. Moscow: Nauka, 1990. 150 p. (In Russ. ).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.