ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ В ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

С использованием методов физико-химического анализа (дифференциально-термического и минералогического) проведено изучение процесса окисления магнетита (титаномагнетита) на образцах из ольховского магнетитового и качканарского титаномагнетитового концентратов при низких температурах (200 –400 °C). Получены кинетические кривые для исследуемых материалов при различных температурах, типичные для топохимических процессов. Вычислены значения удельных скоростей окисления магнетита разной крупности при различных температурах, а также значения кажущейся энергии активации процесса. С целью выявления лимитирующей стадии процесса окисления магнетита и титаномагнетита изучено влияние парциального давления кислорода в газовой фазе на кинетику окисления. С использованием графического метода рассчитан порядок реакции окисления по кислороду при определенных температурах и степени окисления. Изучено влияние включений титана в магнетите на кинетику фазового перехода магнетит – гематит. Определены кинетические закономерности и характер окисления исследуемых материалов в неизотермических условиях при разных скоростях нагрева. Установлено, что в начальной стадии процесс окисления магнетита и титаномагнетита в температурном интервале 200 –400 °Cпротекает в смешанном режиме, а затем процесс переходит в диффузионный режим. Полученные результаты представляют определенный интерес и могут быть использованы для оптимизации режимов низкотемпературного окисления железорудных материалов на ленте конвейерной обжиговой машины. 

1. 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.

2. Кокорин Л.К., Лелеко С.Н. Производство окисленных окатышей. – Екатеринбург: Уральский центр ПФ и рекламы «Марат», 2004. – 280 с.

3. 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.

4. Yur’ev B.P., Spirin N.A. Oxidation of iron–ore pellets // Steel in Translation. 2011. Vol. 41, No. 5. P. 400 – 403.

5. 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. 4. P. 336 – 338.

6. Юсфин Ю.С., Малышева Т.Я., Плотников С.В. Критерии качества железорудных окатышей из концентратов руд магнетитовых кварцитов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2009. № 5. С. 7 – 10.

7. Mazanek E., Krupinska Z., Kulgawezuk D. Zur Oxydation – sreaktion von Magnetit // Arch. Eisenhüttenwesen. 1973. Bd. 44. No. 8. S. 571 – 577.

8. Рapanastassion D., Bitsianes G. Mechanism and kinetics underlying the oxidation of magnetite in the induration of iron ore pellets // Met. Trans. 1973. Vol. 4. No. 2. P. 487 – 496.

9. Булах А.Г., Золотарев А.А., Кривовичев В.Г. Общая минералогия. – М.: Академия, 2008. – 360 с.

10. Gillot B., Jemmali F., Clerc L., Rousset A. Iron cation distributions and kinetic study of the low-temperature oxidation of finely divided titanomagnetites // Reactivity of Solids. 1986. Vol. 2, Issues 1–2, October. P. 95 – 106.

11. Petersen N., Moll A. Low-temperature oxidation of synthetic Al-and Mg-doped titanomagnetites // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1982. Vol. 30. Issue 4. December. P. 330.

12. Takatoshi Akimoto, Hajimu Kinoshita, Toshio Furuta. Electron probe microanalysis study on processes of low-temperature oxidation of titanomagnetite // Earth and Planetary Science Letters. 1984. Vol. 71. Issue 2. December. P. 263 – 278.

13. Gapeev A.K., Gribov S.K. Kinetics of single-phase oxidation of titanomagnetite // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1990. Vol. 63. Issues 1–2, 1 October. P. 58 – 65.

14. Saikat Samanta, Siddhartha Mukherjee, Rajib Dey. Oxidation behaviour and phase characterization of titaniferous magnetite ore of eastern India// Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. Vol. 24. Issue 9. September. P. 2976 – 2985.

15. Gui-hong Han, Tao Jiang, Yuan-bo Zhang, Yan-fang Huang, Guang-hui Li. High-Temperature Oxidation Behavior of Vanadium, Titanium-Bearing Magnetite Pellet// Journal of Iron and Steel Research, International. 2011. Vol. 18. Issue 8. August. P. 14 – 19.

16. Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия. – М.: Изд-во Книжный дом «Университет», 2010. – 588 с.

17. Yur’ev B.P. Heat transfer in a bed of iron–ore pellets // Steel in Translation. 2010. Vol. 40, No. 4. P. 330 – 333.

18. Щербаков В.П. Роль кинетики в окислении титаномагнетитовых зерен // Изв. АН СССР. Серия физика Земли. 1982. № 5. С. 43 – 49.

19. Меламуд С.Г., Юрьев Б.П. Исследование кинетики окисления титаномагнетитовых качканарских окатышей // Металлы. 2000. № 1. С. 3 – 10.

20. Розовский А.Я. Кинетика топохимических реакций. – М.: Химия, 1974. – 224 с.

21. Франк-Каменецкий Д.А. Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. – М.: Интеллект, 2008. – 408 с.

22. Физико-химические и теплотехнические основы производства железорудных окатышей / В.М. Абзалов, В.А. Горбачев, С.Н. Евстюгин, В.И. Клейн, Л.И. Леонтьев, Б.П. Юрьев / Под ред. акад. РАН Л.И. Леонтьева. – Екатеринбург: МИЦ, 2015. – 335 с.

23. Readman P.W., Reilly W. Oxidation processes in titanomagnetites // Z. Geophys. 1971. Bd. 37. No. 3. S. 329 – 338.

24. Мерер Х. Диффузия в твердых телах. – М.: Интеллект, 2011. – 536 с.