Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СУХОЙ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ

Султамурат Г.И. 1 Боранбаева Б.М. 1 Максютин Л.А. 1 Асауова А.Е. 1
1 Карагандинский государственный технический университет
Настоящая статья посвящена исследованию закономерностей сухой магнитной сепарации переработки техногенных отходов конверторной плавки высокофосфористых чугунов. В условиях АО «АрселорМиттал Темиртау» шлак, получаемый в конверторном цехе не утилизируется из за повышенного содержания в нем вредных примесей (сера, фосфор) и как отходы производства в отвал направляется 82,85 % шлака. Выполнен обобщенный анализ соотношения железа, извлеченного агломерационным и доменным скрапом и отправляемым в отвалы металлургического производства. Настоящая работа содержит результаты магнитной сепарации конверторного шлака. Результаты обработки полученных данных по магнитной сепарации конверторных шлаков различных фракций показала, что доля магнитной и немагнитной части зависит от крупности фракции. Так же приведены показатели эффективности извлечения железа методом магнитной сепарации конверторного шлака в зависимости от индукции.
дробление
фракция
конверторный шлак
магнитная сепарация
анализ образцов
обогащение
1. Кюн М. Улучшение использования отхоов месталлургического производства – шаг на пути к устойчивому развитию // Черные металлы. – 2013. – С. 35-42.
2. Исследование и разработка технологии обесфосфорирования лисаковских железных руд Республики Казахстан. Промежуточный отчет. № госрегистрации 0113РКОО154, 2014 г.
3. Отчет по теме «Разаработка и освоение новых технологических схем утилизации отходов металлургического передела ОАО «ИСПАТ КАРМЕТ» 2004 г.
4. Технологическая линия подготовки руды и техногенных отходов для решения широкого спектра задач глубокого обогащения руд горнодобывающих предприятий и техногенных отходов металлургических предприятий Республики Казахстан. Отчет, № гос. регистрации 0112РК02866. Инв. № 0213РК02692, 2013 г.
5. Сұлтамұрат Г.И., Максютин Л.А., Султангазиева А.Б. Исследование процессов утилизации техногенных отходов конверторного производства // Труды Международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан – 2050» (Сагиновские чтения №5) 20-21.06.13. В 4-х ч. Часть 3. КарГТУ. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2013. – 383 с. – С. 179-181.

Настоящая работа содержит материалы предварительных исследований по возможности утилизации конверторного шлака АО «АрселорМиттал Темиртау» по маршрутной технологии (рис. 1).

Определение фракционного состава исходного конверторного шлака проводили путем рассева на виброситах и взвешивания отдельных фракций на технических весах в лабораторных условиях. Таким образом, металлические включения конверторного шлака имеет правильную шарообразную форму частиц размерами от 20-30 мкм, шлак конверторного производства представляет собой техногенный отход в котором железосодержащая часть представлена в виде мельчайших металлических корольков различной дисперсности. Это показывает то, что в процессе охлаждения и застывания жидкого конверторного шлака происходит расслоение.

Внедрение в технологию производства извлечение мелкодисперсного металла путем магнитной сепарации измельченного конверторного шлака с дальнейшим брикетированием полученного обогащенного продукта позволит значительно уменьшить потери железа в отвалах.

Для исследования закономерностей сухой магнитной сепарции конверторный шлак фракций >40, 40-20, 20-10, 10-5 мм подвергли подготовке к испытаниям согласно маршрутной технологии (рис. 1).

Каждая из фракций прошла стадии дробления в щековой дробилке, затем измельчения в шаровой мельницы с последующим рассевом по фракциям 5-3, 3- 1, 1-0 мм. Перед магнитной сепарацией все фракции довели до крупности 0,5 -2 мм в соответствии с требованиями инструкции по работе магнитного сепаратора.

Результаты магнитной сепарации конверторного шлака приведены в табл. 1.

Результаты обработки полученных данных по магнитной сепарации конверторных шлаков различных фракций показала, что доля магнитной и немагнитной части зависит от крупности фракции (рис. 2).

sult1.tif

Рис. 1. Логическая схема исследования возможности утилизации конверторного шлака АО «АрселорМиттал Темиртау» (a – существующая технология производства)

Таблица 1

Результаты магнитной сепараций

Фракций, мм

Магнитная часть

Немагнитная часть

Итого

103 кг

%

103 кг

%

103 кг

%

1

2

3

4

5

6

7

Фракция +40

3-5

59

0,16

7

0,06

66

0,14

1-3

95

0,26

24

0,22

119

0,25

0-1

36530

99,58

11370

99,72

47930

99,68

Итого

36684

100

11401

100

48085

100

Итого, %

76,28

100

23,72

100

100

100

Фракция +20

3-5

99

0,62

33

0,13

132

0,33

1-3

31

0,20

0

0

31

0,07

0-1

15580

99,18

24820

99,87

40400

99,60

Итого

15710

100

24853

100

40563

100

Итого, %

38,72

100

61,28

100

100

100

Фракция +10

3-5

210

0.40

77

3.35

287

0.52

1-3

228

0.44

5

0.3

233

0.43

0-1

51520

99.2

2220

96.4

53740

99.1

Итого

51958

100

2302

100

54260

100

Итого, %

95,75

100

4,25

100

100

100

Фракция +5

           

3-5

100

0.2

0

0

100

0.2

1-3

113

0.6

5

0.5

118

0.6

0-1

24690

99.2

950

99.5

25640

99.2

Итого

24903

100

955

100

25858

100

Итого, %

96,30

100

3,7

100

100

100

Фракция +40

           

3-5

125

0.7

8

0.1

133

0.2

1-3

318

2.2

48

0.7

366

0.6

0-1

14450

97.1

7250

99.2

21700

99.2

Итого

14893

100

7306

100

22199

100

Итого, %

67,08

100

32,92

100

100

100

sult2.tif

Рис. 2. Распределение конверторного шлака на магнитную и немагнитную части в зависимости от фракций

sult3.tif

Рис. 3. Распределение магнитной части конверторного шлака в зависимости от крупности измельчения фракций

sult4.tif

Рис. 4. Распределение немагнитной части конверторного шлака в зависимости от крупности измельчения фракций

Более высокое разделение конверторного шлака на магнитную и немагнитную составляющие характерно для более мелких фракций 10–20, 10–5 мм.

На рис. 3, 4 приведено распределение магнитной и немагнитной части в зависимости от крупности измельчения каждой фракции конверторного шлака.

Как видно из приведенных графиков, крупность измельчения любых фракций конверторного шлака >40, 40-20, 20-10, 10-5 мм способствует более полному извлечению ее магнитной части или железа. Разделение конверторного шлака на магнитную и немагнитную части составляет величину порядка 99,2–99,6 %.

Следовательно для более глубокого извлечения железа из конверторного шлака необходимо проводить магнитную сепарацию на предварительно измельченном шлаке. При этом очень важным являются параметры магнитной сепарации (табл. 2).

Таблица 2

Химический анализ продуктов обогащения конверторного шлака методом магнитной сепарации

Материал

Магнитная индукция, Тесла

Содержание, %

Fe

FeO

P2O5

CaO

Исходный шлак

-

31,22

24,35

2,19

40,8

Магнитная фракция

0,07

38,23

34,68

1,61

29,1

Немагнитная фракция

0,07

20,76

12,58

2,91

62,6

Магнитная фракция

0,4

33,72

23,78

1,98

35,7

Немагнитная фракция

0,4

17,00

11,79

2,56

48,6

Как показали исследования, по обогащению конверторного шлака крупностью 5-20 мм методом магнитной сепарации, при магнитной индукции в диапазоне 0,07-0,4 Тесла происходит разделение шлака на магнитный концентрат, содержащий 33,72-38,23 % железа; 29,1-25,7 % окиси кальция; 1,61-1,98 % пятиокиси фосфора (табл. 2).

Из полученных данных (табл. 2), магнитная сепарация увеличивает содержание железа и снижает содержанию фосфора в магнитной части конверторного шлака. Эффективность магнитного обогащения конверторного шлака оценивали показателями обогащения по содержание железа в исходном конверторном шлаке (αFe), в магнитной фракции (βFe) и в немагнитной части конверторного шлака (νFe). Чем выше содержание железа в магнитной части и чем ниже оно в немагнитной фракции, тем эффективнее считается обогащение.

Выходом магнитной фракции конверторного шлака (γкш) – это соотношение масс магнитной фракции (Pмф) и исходного конверторного шлака (Ркш). Масса последнего принята за 100 %. Аналогично вычисляется и выход немагнитной части конверторного шлака.

sultanm1.wmf %; sultanm2.wmf %.

Выход магнитной фракции при магнитной сепарации конверторный шлак может быть вычислен по содержаниям железа в исходном конверторном шлаке, магнитной и немагнитной ее фракциях. При магнитной индукции 0,07 Тесла выход магнитной фракции составил:

sultanm3.wmf.

Выход немагнитной фракции составил:

γнф =100 – 59,87 = 40,13 %.

Извлечение железа (εмф) в магнитную фракцию конверторного шлака определяется как соотношением масс железа в магнитную фракцию конверторного шлака и в исходном конверторном шлаке. При магнитной индукции 0,07 Тесла извлечение железа в магнитную фракцию составило:

sultanm4.wmf.

Доля оставшегося железа в немагнитной части конверторного шлака составила

sultanm5.wmf.

Коэффициенты обогащения (Ко) показывает, во сколько раз содержание железа в магнитной фракции больше, чем в исходной конверторном шлаке. При магнитной индукции сепаратора равной 0,07 Тесла коэффициент обогащения равен:

Ко = βFe / αFe = 38,22 / 31,22 = 1,22.

Коэффициент сокращения показывает во сколько раз масса магнитной фракции меньше массы исходного конверторного шлака. При магнитной индукции сепаратора равной 0,07 Тесла коэффициент сокращения равен:

Кс = 100 / γкш = 100 / 59,87 = 1,67.

Эффективность обогащения конверторного шлака необходимо оценивать по всем показателям обогащения одновременно. Так, высокое содержание железа в магнитной фракции может сопровождаться ее низким выходом или низким извлечением железа во фракцию. Наоборот, высокий выход магнитной фракции связан с пониженным содержанием железа в нем и т. д.

В табл. 3 приведены показатели эффективности извлечения железа методом магнитной сепарации конверторного шлака в зависимости от индукции.

Таким образом, из 1 т конверторного шлака можно получить 598,7 кг магнитной фракции. При этом 73,32 % Fe может быть возвращено в металлургическии передел (в конверторную плавку). Немагнитная фракция, обогащенная фосфором объемом 402,3 кг, после извлечения фосфора может быть использована в качестве добавок агломерационной шихты; а продукты дефосфорации – направлены на получение фосфорсодержащих удобрений.

Таблица 3

Показатели обогащения конверторного шлака

Материал

Магнитная индукция, Тесла

Содержание Fe, %

Выход, %

Извлечение железа, %

Коэффициент обогащения

Коэффициент сокращения

Исходный шлак

-

31,22

       

Магнитная фракция

0,07

38,23

59,87

73,32

1,22

1,67

Немагнитная фракция

0,07

20,76

40,13

26,68

   

Магнитная фракция

0,4

33,72

85,05

91,86

1,08

1,18

Немагнитная фракция

0,4

17

14,95

8,14

   

Заключение

1. Анализ современного состояния и тенденции развития технологии утилизации конвертерного шлака по литературным источникам показал, что в странах Евросоюза шлак, полученный при производстве стали, практически полностью находит свое применение в дорожном строительстве (48 %), гидротехнике (3 %), производстве удобрений (3 %), использовании для внутренних технических нужд (10 %), около 13 % отправляется на захоронение в отвалы. По данным АО «АрселорМиттал Темиртау». Конверторный шлак перерабатывают с целью извлечения металлического скрапа, при этом более 80 % шлака поступает в отвал.

2. Измельчение любых фракций конверторного шлака >40, 40-20, 20-10, 10-5 мм до 0,074 мм способствует более полному извлечению магнитной части или железа. Разделение конверторного шлака на магнитную и немагнитную части составляет величину порядка 99,2-99,6 %. Извлечение железа в магнитную фракцию при магнитной индукции 0,07 Тесла составило 73,32 % при 0,4 Тесла – 91,86 %.


Библиографическая ссылка

Султамурат Г.И., Боранбаева Б.М., Максютин Л.А., Асауова А.Е. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СУХОЙ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 11-2. – С. 170-174;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7700 (дата обращения: 22.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074