ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ В ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ УМЕРЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Методами физико-химического анализа изучен процесс окисления магнетита и титаномагнетита в окускованных железорудных материалах при умеренных (400 – 1000 °С) и высоких (1000 – 1350 °С) температурах. Для изучения кинетики процесса окисления использовали брикеты из ольховского магнетитового и качканарского титаномагнетитового концентратов, а также образцы неофлюсованных и офлюсованных до основности 1,3 железорудных качканарских окатышей. Установлено, что при умеренных температурах лимитирующей стадией процесса окисления является диффузия реагента на участках шаровой поверхности, величина которых меньше общей поверхности шара. При высоких температурах как в изотермических, так и в неизотермических условиях лимитирующей стадией процесса является диффузия кислорода в порах окатышей. По кинетическим зависимостям изотермического окисления исследуемых материалов рассчитана кажущаяся энергия активации при заданных степенях превращения, изменение которой связано с изменением вида диффузии реагентов через слой продукта реакции. Определены кажущиеся коэффициенты диффузии кислорода в качканарских окатышах при температурах 500 – 1000 °С. Разработана методика определения степени окисления окатышей в зависимости от изменения времени и температуры в неизотермическом режиме. Показана возможность использования этой методики для расчета степени окисления окатышей при их обжиге на конвейерных машинах. Полученные в работе результаты могут быть использованы для определения степени завершенности окислительных процессов в обжигаемом слое окатышей и при оптимизации режимных параметров их термической обработки на обжиговых установках. 

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

2. Mazanek E., Krupinska Z., Kulgawezuk D. Zur Oxydationsreaktion von Magnetit // Arch. Eisenhüttenwesen. 1973. B.44. No 8. S. 571 – 577.

3. Papanastassion 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.

4. Readman P.W., O’Reilly W. Oxidation processes in titanomagnetites // Z. Geophys. 1971. B. 37. No 3. S. 329 – 338.

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

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

7. Плотников С.В., Бормотов А.С. Механизм фазовых превращений при окислительном обжиге промышленных окатышей из концентратов руд железистых кварцитов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. No 3. С. 29 – 32.

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

9. Юсфин Ю.С., Базилевич Т.Н. Обжиг железорудных окатышей. – М.: Металлургия, 1973. – 272 с.

10. 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.

11. Abzalov V.M., Klein V.I., Yur’ev B.P. Oxygen diffusion in pores of iron-ore pellets // Steel in Translation. 2008. Vol. 38. No 6. P. 421 – 423.

12. Уэндландт У. Термические методы анализа. – М.: Мир, 1978. – 526 с.

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

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

15. Горбачев В.А., Абзалов В.М., Юрьев Б.П. Поведение реакционной зоны при окислительном обжиге железорудных окатышей // Изв. вуз. Черная металлургия. 2007. No 6. С. 11 – 13.