blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-11-814-820blackmet-967Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВPHYSICO-CHEMICAL BASICS OF METALLURGICAL PROCESSESСРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ МАГНИЙСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ЮЖНОГО УРАЛА ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ АГЛОМЕРАЦИОННОГО ПРОЦЕССАCOMPARATIVE STUDY OF THE SOUTH URALS MAGNESIUM MATERIALS BEHAVIOR AT THE SINTERING PROCESS TEMPERATUREОвчинниковаЕ. В.OvchinnikovaE. V.

аспирант кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий,

119049, Москва, Ленинский пр., 4

Postgraduate of the Chair “Energy-efficient and Resource-saving Industrial Technologies”,

Moscow

ГорбуновВ. Б.GorbunovV. B.

к.т.н., доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий,

119049, Москва, Ленинский пр., 4

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Energy-efficient and Resource-saving Industrial Technologies”,

Moscow

vbg1953@mail.ruШаповаловА. Н.ShapovalovA. N.

к.т.н., доцент кафедры металлургических технологий и оборудования,

462359, Оренбургская обл., Новотроицк, ул. Фрунзе, 8

Сand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of Chair “Metallurgical Technology and Equipment”,

Novotroitsk, Orenburg Region

ПисаревС. А.PisarevS. A.

магистрант,

119049, Москва, Ленинский пр., 4

MA Student,

Moscow

ДуровН. М.DurovN. M.

к.т.н., старший преподаватель кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий,

119049, Москва, Ленинский пр., 4

Cand. Sci. (Eng.), Senior Lecturer of the Сhair “Energyeffi cient and Resource-saving Industrial Technologies”,

Moscow

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS)Russian FederationНовотроицкий филиал НИТУ «МИСиС»РоссияNovotroitsk branch of the National University of Science and Technology “MISIS”Russian Federation2016301120165911814820Copyright © Овчинникова Е.В., Горбунов В.Б., Шаповалов А.Н., Писарев С.А., Дуров Н.М., 20162016Овчинникова Е.В., Горбунов В.Б., Шаповалов А.Н., Писарев С.А., Дуров Н.М.Ovchinnikova E.V., Gorbunov V.B., Shapovalov A.N., Pisarev S.A., Durov N.M.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/967

Применительно к условиям агломерационного процесса проведена оценка химического состава и поведения магнийсодержащих материалов (сидерита Бакальского месторождения и серпентинитомагнезита Халиловского месторождения) при их нагреве до 1200 °С. На основе полученных термограмм установлено, что в сидерите значительная часть тепла расходуется на диссоциацию изоморфных карбонатов, а в серпентинитомагнезите – на дегидратацию серпентина. Отличительной особенностью поведения серпентинитомагнезита является выделение значительного количества тепла в интервале 800 – 850 °С, связанного с образованием форстерита. Рассмотрена и обоснована возможность использования комбинированной магнезиальной смеси в агломерационном производстве.

Regarding to sintering process the authors have evaluated chemical composition and behavior of the magnesium materials (Bakal-type siderite and Khalilovo-tipe serpentinite-magnesite) during heating to 1200 °С. On the basis of thermograms it was determined that regarding to the siderite much of the heat is spent on the isomorphic carbona te decomposition and to the serpentinitemagnesite heat is spent on the serpentine dehydration. Distinguished feature of the serpentinite-magnesite behavior is formation of forsterite accompanied by heat in the temperature range of 800 – 850 °С. The authors have considered and argued the possibility of using the compound magnesium mixture at the sintering production.

магнезиальный агломератбакальский сидеритсерпентинитомагнезитхимический составминералогический составтермический анализэндотермический и экзотермический эффектыmagnesium agglomerateBakal-type sideriteserpentinite-magnesitechemical compositionmineralogical compositionthermal analysisendothermic and exothermic effectsМинистерство образования и науки РФReferencesЭффективность и перспективы применения сидеритовых руд в доменной плавке / В.А. Красноборов, С.Л. Ярошевский, А.А. Денисов и др. – Донецк: Новый мир, 1996. – 74 с.Krasnoborov V.A., Yaroshevskii S.L., Denisov A.A., Rudin V.S., Biryuchev V.I., Polushkin M.F. Eff ektivnost’ i perspektivy primeneniya sideritovykh rud v domennoi plavke [Effi ciency and application prospects of siderite ore in blast furnace smelting]. Donetsk: Novyi mir, 1996, 74 p. (In Russ.).Шаповалов А.Н., Заводяный А.В., Братковский Е.В. Применение серпентинитомагнезитов Халиловского месторождения в агломерационном производстве // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 3. С. 25 – 29.Shapovalov A.N., Zavodyanyi A.V., Bratkovskii E.V. Use of metallic serpentito-magnsite ore from Halilovskoe deposit for agglomerate production. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2011, no. 3, pp. 25–29. (In Russ.).Термический анализ минералов и горных пород / В.П. Иванова, Б.К. Касатонов, Т.Н. Красавина, Е.Л. Розинова. – Л.: Недра, 1974. – 399 с.Ivanova V.P., Kasatonov B.K., Krasavina T.N., Rozinova E.L. Termicheskii analiz mineralov i gornykh porod [Thermal analisis of minerals and rocks]. Leningrad: Nedra, 1974, 399 p. (In Russ.).Шаталова Т.Б., Шляхтин О.А., Веряева Е.С. Методы термического анализа: Методическая разработка. – М.: МГУ им. Ломоносова, 2011. – 72 с.Shatalova T.B., Shlyakhtin O.A., Veryaeva E.S. Metody termichesko go analiza: Metodicheskaya razrabotka [Methods of thermal analysis. Methodical development]. Moscow: MGU im. Lomonosova, 2011, 72 p. (In Russ.).Pan Y., Zhu R., Banerjee S.K. etc. Rock magnetic properties related to thermal treatment of siderite: Behavior and interpretation // Journal of geophysical research. 2000. Vol. 105. No. B1. Р. 783 – 794.Pan Y., Zhu R., Banerjee S.K., Gill J., Williams Q. Rock magnetic properties related to thermal treatment of siderite: Behavior and interpretation. Journal of geophysical research. 2000, vol. 105, no. B1, pp.783–794.Gotor F.J., Maclas М., Ortega А., Criado J.M. Comparative study of the kinetic of the thermal decomposition of synthetic and natural siderite samples // PhysChem Minerals. 2000. No. 27. Р. 495 – 503.Gotor F.J., Maclas M., Ortega A., Criado J.M. Comparative study of the kinetic of the thermal decomposition of synthetic and natural siderite samples. Phys Chem Minerals. 2000, no. 27, pp. 495–503.Dubrawski J.V. Thermal decomposition of some siderite-magnesite minerals using DSC // Journal of thermal analysis. 1991. Vol. 37. Р. 1213 – 1221.Dubrawski J.V. Thermal decomposition of some siderite-magnesite minerals using DSC. Journal of thermal analysis. 1991, vol. 37, pp. 1213–1221.Шацилло В., Меламуд С, Ленегов А., Дудчук И. Опыт использования сидероплезитов Бакальского месторождения в условиях современного аглодоменного производства // Национальная металлургия. 2005. Сентябрь – октябрь. С. 74 – 79.Shatsillo V., Melamud S., Lenegov A., Dudchuk I. Experience in the use of sideroplezit ore from Bakal depozite in the conditions of sinter plant. Natsional’naya metallurgiya. 2005, September–October, pp. 74–79. (In Russ.).Ключковский С.П., Смирнов А.Н., Савченко И.А. Разработка физико-химических основ комплексного использования высокомагнезиальных сидеритов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2015. № 1. С. 26 – 31.Klyuchkovskii S.P., Smirnov A.N., Savchenko I.A. Development of physical and chemical bases of an overall use of high-magnesia siderites. Vestnik MGTU im. G.I. Nosova. 2015, no. 1, pp. 26–31. (In Russ.).Юрьев Б.П., Костоусова Т.И. Исследование свойств сидеритовой руды и продуктов ее обжига в процессе термообработки // Изв. вуз. Черная металлургия. 1999. № 3. С. 17 – 23.Yur’ev B.P., Kostousova T.I. Study of the properties of siderite ore and its products after thermal processes. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1999, no. 3, pp. 17–23. (In Russ.).Матюхин В.И., Меламуд С.Г., Шацилло В.В. и др. Исследование особенностей обжига мелких фракций сидерита во вращающейся печи // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 9. С. 652 – 657.Matyukhin V.I., Melamud S.G., Shatsillo V.V., Matyukhin O.V., Matyukhina A.V. The investigation of fi ring of siderite small fractions in rotary furnace. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2015, vol. 58, no. 9, pp. 652–657. (In Russ.).Минералы: Справочник. Т. II. Вып. 2. Простые окислы / Под ред. Ф.В. Чухрова, Э.М. Бонштедт-Куплетской. – М.: Наука, 1965. – 344 c.Mineraly (spravochnik). T.II., vyp. 2: Prostye okisly [Minerals (reference book). Vol. II, Issue 2: Simple oxides]. Chukhrov F.V., Bonshtedt-Kupletskaya E.M. eds. Moscow: Nauka, 1965, 344 p. (In Russ.).Пат. 2041963 РФ. МПК С22В1/04. Способ подготовки сидеритов к доменной плавке / А.С. Вусихис, В.И. Двинин, Л.И. Леонтьев, С.Г. Майзель; заявл. 08.04.1993; опубл. 20.08.1995.Vusikhis A.S., Dvinin V.I., Leont’ev L.I., Maizel’ S.G. Sposob podgotovki sideritov k domennoi plavke [Method of siderites preparation for blast furnace smelting]. Patent RF no. 2041963, MPK S22V1/04, publ. 20.08.1995. (In Russ.).Логачев Г.Н., Пишнограев С.Н., Гостенин В.А. Оценка влияния содержания концентрата обожженного сидерита в аглошихте на показатели доменного производства ОАО «ММК» // Сталь. 2012. № 6. С. 4 – 5.Logachev G.N., Pishnograev S.N., Gostenin V.A. Infl uence of roasted siderite concentrate in the sintering batch on blast-furnace performance at OAO MMK. Steel in Translation. 2012, vol. 42, no. 6, pp. 502–503.Александров Л.И. Опыт производства высокоосновного агломерата на фирме «TataSteel» // Новости черной металлургии за рубежом. 2006. № 4. С. 30 – 32.Aleksandrov L.I. Evolution of sinter quality at “Tata Steel”. Novosti chernoi metallurgii za rubezhom. 2006, no. 4, pp. 30–32. (In Russ.).Близнюков А.С. Улучшение работы доменных печей путем повышения качества агломерата и задачи на будущее // Новости черной металлургии за рубежом. 2008. № 1. С. 22 – 27.Bliznyukov A.S. Quality improvement of sintered ores in relation to blast furnace operation. Novosti chernoi metallurgii za rubezhom. 2008, no. 1, pp. 22–27. (In Russ.).Yang Jiaolong, Lu Longwen. Fu Lianchun, Li Huaiyan. Industrial of serpentine addition into burden of No. 5 blast furnace of WISCO // 6 International Congress on the Science and Technology of Ironmaking (ICSTI 2012) cluding 42 ABM Ironmaking Seminar and 13 ABM Iron Ore Symposium, Rio de Janeiro, Oct. 14-18, 2012. SanPaulo. 2012, p. 49 – 60.Yang Jiaolong, Lu Longwen. Fu Lianchun, Li Huaiyan. Industrial of serpentine addition into burden of no. 5 blast furnace of WISCO. 6 International Congress on the Science and Technology of Ironmaking (ICSTI 2012) cluding 42 ABM Ironmaking Seminar and 13 ABM Iron Ore Symposium, Rio de Janeiro, Oct. 14-18, 2012. San Paulo: 2012, pp. 49–60.Гурьева В.А. Влияние алюмомагнезиального сырья на свойства керамики // Вестник ОГУ. 2011. № 4 (123). С.165 – 169.Gur’eva V.A. Eff ect of alumina-magnesia raw on formation of ceramics properties. Vestnik OGU. 2011, no. 4 (123), pp.165–169. (In Russ.).Широян Д.С., Громова И.В., Элжиркаев Р.А. Изучение возможности переработки серпентинитомагнезитового сырья Халиловского месторождения на сульфат магния // Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. XXVIII. № 5. С. 122 – 125.Shiroyan D.S., Gromova I.V., Elzhirkaev R.A. Study of the opportunities for processing serpentine-magnesite raw from Khalilovsk deposit into magnesium sulfate. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2014, vol. XXVIII, no. 5, pp.122–125. (In Russ.).Martinez E. The eff ect of particle size on the thermal properties of serpentine minerals // The American mineralogist, 1961. Vol. 46. July – August. Р. 901– 912.Martinez E. The eff ect of particle size on the thermal properties of serpentine minerals. The American mineralogist. 1961, vol. 46, July–August, pp. 901–912.Минералы: Справочник. Т. IV. Вып. I. Силикаты со структурой переходной от цепочечной к слоистой, слоистые силикаты (каолиновые минералы, серпентины, пирофиллит, тальк, слюды) / под ред. Ф.В. Чухрова. – М.: Наука, 1992. – 599 c.Mineraly (spravochnik). T. IV, vyp. 1: Silikaty so strukturoi perekhodnoi ot tsepochechnoi k sloistoi, sloistye silikaty (kaolinovye mineraly, serpentiny, pirofillit, tal’k, slyudy) [Minerals (Reference book). Vol. IV, Issue 1: Silicates with structure transforming from chain-type to layer-type. Layer-type silicates (kaoline-type minerals, serpentine, profi llite, talcum]. Chukhrova F.V. ed. Moscow: Nauka, 1992, 599 p. (In Russ.).Hršak D., Sučik G., Lazić L. The thermophysical properties of serpentinite // Metalurgija. 2008. Vol. 47. No. 1. Р. 21 – 31.Hršak D., Sučik G., Lazić L. The thermophysical properties of serpentinite. Metalurgija. 2008, vol. 47, no. 1, pp. 21–31. (In Czech).Ashimov U.B., Bolotov Yu.A., Arykbaev R.K. Thermal analysis of serpentinites // Alma-Atinsk Power Engineering Institute. MISIS. Translated from Ogneupory. 1990. No. 8. Р. 491 – 494.Ashimov U.B., Bolotov Yu.A., Arykbaev R.K. Thermal analysis of serpentinites. Refractories (English translation of Ogneupory), 1990, vol. 30, no. 7–8, pp. 491–494.Хорошавин Л.Б. Форстерит 2MgO∙SiO2. – М.: Теплотехник, 2004. – 368 с.Khoroshavin L.B. Forsterit 2MgO·SiO2 [Forsterite 2MgO∙SiO2 ]. Moscow: Teplotekhnik, 2004, 368 p. (In Russ.).Малышева Т.Я., Павлов Р.М. Влияние минералогического состава связок на прочностные свойства агломератов различной основности // Изв. вуз. Черная металлургия. 2012. № 11. С. 6 – 10.Malysheva T.Ya., Pavlov R.M. Bundle mineral composition influence on basicity of sinter with diff erent strength properties. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2012, no. 11, pp. 6–10. (In Russ.).Металлургия чугуна: Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Ю.С. Юсфина. – М.: ИКЦ «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: Uchebnik dlya vuzov [Cast iron metallurgy: Textbook for universities]. Yusfi n Yu.S. ed. Moscow: IKTs “Akademkniga”, 2004, 774 p. (In Russ.).Bayliss P., Warne S.St.J. Diff erential thermal analysis of siderite-kaolinite mixtures // American mineralogist. 1972. Vol. 57. Р. 960 – 966.Bayliss P., Warne S.St.J. Diff erential thermal analysis of siderite-kaolinite mixtures. American mineralogist. 1972, vol. 57, pp. 960–966.

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