blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-10-735-739blackmet-949Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВPHYSICO-CHEMICAL BASICS OF METALLURGICAL PROCESSESИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ МАГНЕТИТАSTUDY OF THE MAGNETITE OXIDATIONЮрьевБ. П.Yur’evB. P.

к.т.н., доцент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”

yureb-b@mail.ruГольцевВ. А.GoltsevV. A.

к.т.н., доцент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”

v.a.goltsev@urfu.ruУральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19)РоссияUral Federal University named after the fi rst President of Russia Boris Yeltsin, Russia, EkaterinburgRussian Federation2016311020165910735739Copyright © Юрьев Б.П., Гольцев В.А., 20162016Юрьев Б.П., Гольцев В.А.Yur’ev B.P., Goltsev V.A.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/949

С целью изучения процесса окисления магнетита проведены опыты на крупных монокристаллах магнетита октаэдрической формы, извлеченных из хлоритовых сланцев Шабровского талькового рудника (Средний Урал). Дифференциально-термическим методом получены дифференциальные кривые нагревания образцов, которые показали хорошую воспроизводимость процессов, протекающих при окислительном обжиге магнетита. Рассмотрен механизм процесса окисления магнетита и температурные интервалы протекания экзо- и эндотермических реакций на разных стадиях окисления магнетита. Методом раздельного эталона тепловой эффект окисления магнетита определен по тепловому эффекту эталона (CaCO3 ) и величинам площадей фигур на термограммах (между дифференциальными кривыми нагрева и осью времени). Эти значения пропорциональны тепловым эффектам эталона и исследуемого вещества (Fe3O4 ). Полученные в работе результаты представляют определенный интерес: зная температурные интервалы окисления магнетита, при установлении режима обжига можно учитывать источники тепловыделения по технологическим зонам обжиговых машин конвейерного типа, тем самым достигая оптимизации теплового режима обжига и снижения удельного расхода топлива.

To study the process of magnetite oxidation the experiments had been conducted on large single crystals of magnetite having octahedral form and retrieved from chlorite schist in Shabrovski talc mine (the Middle Urals). Using the method of diff erential thermal curves obtained by diff erential heating of samples the good reproducibility of the processes that occur during oxidative roasting magnetite was shown. The mechanism of the magnetite oxidation and temperature ranges of exothermic and endothermic reactions in various stages of magnetite oxidation was considered. Using the method of separated standard the unknown thermal eff ect of magnetite oxidation was determined in accordance with the standard thermal effect (CaCO3 ) and the values obtained in the areas of the fi gures in thermograms concluded between the diff erential heating curve and the axis of time proportional to the thermal eff ects of the standard and the test substances (Fe3O4 ). The obtained results are of some interest. Knowing the temperature intervals of magnetite oxidation, it can be taken into account in establishing the mode of burning heat source for technological zones in conveyor type roasting machines. This achieves optimization of the fi ring thermal regime and reduction in specifi c fuel consumption

природный магнетитдифференциальные кривыеокислениетемпературные интервалытеплотапирометр Курнаковаобразецокатышиконвейерная обжиговая машинарежимзонаnatural magnetitediff erential curvesoxidationtemperature rangesheatKurnakov pyrometersamplepelletsconveyor roasting machineregimezoneReferencesYur’ev B.P., Spirin N.A. Oxidation of iron-ore pellets // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No. 5. P. 400 – 403.Yur’ev B.P., Spirin N.A. Oxidation of iron-ore pellets. Steel in Translation. 2011, vol. 41, no. 5, рр. 400–403.Readman P.W., O’Reilly W. Oxidation processes in titanomagnetites // Z. Geophis. 1971. Vol. 37. No. 3. P. 329 – 338.Readman P.W., O’Reilly W. Oxidation processes in titanomagnetites. Z. Geophis. 1971, vol. 37, no. 3, pp. 329–338.Gorbachev V.A., Abzalov V.M., Yur’ev B.P. Conversion of magnetite to hematite in iron-ore pellets // Steel in Translation. 2007. Vol. 37. No. 3. P. 336 – 338.Gorbachev V.A., Abzalov V.M., Yur’ev B.P. Conversion of magnetite to hematite in iron-ore pellets. Steel in Translation. 2007, vol. 37, no. 3, pp. 336–338.Булах А.Г., Золотарев А.А., Кривовичев В.Г. Общая минералогия. – М.: Академия, 2008. – 360 с.Bulakh A.G., Zolotarev A.A., Krivovichev V.G. Obshchaya mineralogiya [General mineralogy]. Moscow: Akademiya, 2008, 360 p. (In Russ.).Малышева Т.Я., Юсфин Ю.С., Плотников С.В. Технологические аспекты производства окатышей из магнетитовых руд // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 9. С. 3 – 5.Malysheva T.Ya., Yusfin Yu.S., Plotnikov S.V. Technological aspects of production of pellets from magnetite ore. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2011, no. 9, pp. 3–5. (In Russ.).Плотников С.В., Бормотов А.С. Механизм фазовых превращений при окислительном обжиге промышленных окатышей из концентратов руд железистых кварцитов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 3. С. 29 – 32.Plotnikov S.V., Bormotov A.S. Phase transformation mechanism at oxidation burning of industrial pellets, produced from iron quartzite ores. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2011, no. 3, pp. 29–32. (In Russ.).Кокорин Л.К., Лелеко С.Н. Производство окисленных окатышей: технология, оборудование. – Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы «Марат», 2004. – 280 с.Kokorin L.K., Leleko S.N. Proizvodstvo okislennykh okatyshei: tekhnologiya, oborudovanie [Production of oxidizing pellets: technology, equipment]. Ekaterinburg: Ural’skii tsentr PR i reklamy “Marat”, 2004, 280 p. (In Russ.).Абзалов В.М., Юрьев Б.П. Термодинамика спекания железо-рудного окатыша // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 2. С. 11 – 13.Abzalov V.M., Yur’ev B.P. Thermodynamics of sintering process of iron ore pellets. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2010, no. 2, pp. 11–13. (In Russ.).Мерер Х. Диффузия в твердых телах. – М.: Интеллект, 2011. – 536 с.Mehrer Helmut. Diffusion in solids. Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. (Russ.ed.: Mehrer H. Diffuziya v tverdykh telakh. Moscow: Intellekt, 2011, 536 p.)Франк-Каменецкий Д.А. Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. – М.: Интеллект, 2008. – 408 с.Frank-Kamenetskii D.A. Osnovy makrokinetiki. Diffuziya i teploperedacha v khimicheskoi kinetike [Basics of macrokinetics. Diffusion and heat transfer in chemical kinetics]. Moscow: Intellekt, 2008, 408 p. (In Russ.).Yur’ev B.P. Heat transfer in a bed of iron – ore pellets // Steel in Translation. 2010. Vol. 40. No. 4. P. 330 – 333.Yur’ev B.P. Heat transfer in a bed of iron – ore pellets. Steel in Translation. 2010, vol. 40, no. 4, pp. 330–333.Волков А.И., Жарский И.М. Термодинамические характеристики веществ: справочник. – М.: Букмастер, 2014. – 288 с.Volkov A.I., Zharskii I.M. Termodinamicheskie kharakteristiki veshchestv: spravochnik [Thermodynamic characteristics of substances: Reference book]. Moscow: Bukmaster, 2014, 288 p. (In Russ.).Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: справочник. – М.: Дрофа, 2006. – 691 с.Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. Konstanty neorganicheskikh veshchestv: spravochnik [Constants of nonorganic substances: Reference book]. Moscow: Drofa, 2006, 691 p. (In Russ.).Кипер Р.А. Физико-химические свойства веществ: справочник по химии. – Хабаровск: Прондо, 2013. – 1016 с.Kiper R.A. Fiziko-khimicheskie svoistva veshchestv: spravochnik po khimii [Physical and chemical properties of substances: Reference book on chemistry]. Khabarovsk: Prondo, 2013, 1016 p. (In Russ.).Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Ч. 1. – Свердловск: Металлургиздат, 1962. – 671 с.Esin O.A., Gel’d P.V. Fizicheskaya khimiya pirometallurgicheskikh protsessov. Ch. 1 [Physical chemistry of pyrometallurgical processes. Part 1]. Sverdlovsk: Metallurgizdat, 1962, 671 p. (In Russ.).

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