ОСНОВЫ АГЛОМЕРАЦИИ. ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Агломерат, офлюсованный обожженной известью

Известь добавляли до основности, равной 0,5 и 1,0.

Показатели процесса спекания руды и концентратов с извес­тью приводятся в табл. 45.

Из табл. 43 и 45 следует, что максимальная температура в зо­нах спекания концентрата несколько понижается при замене из­вестняка обожженной известью. Однако снижение температуры не ухудшило, а скорее улучшило прочность агломерата, что сви­детельствует о более широком развитии жидких фаз в процессе

11 А. М. Парфенов

спекания с известью. Удельная производительность установки при замене известняка известью повысилась во всех опытах.

Минералогический состав агломерата с известью отличается от состава агломерата с известняком только количественным соотношением основных минералов.

Ориентировочный минералогический состав приводится в табл. 46.

Существенное отличие количественного соотношения одних и тех же минералов у обоих агломератов, а именно: вюстит и стек­ло преобладают в неофлюсованных агломератах из руды и лишь в незначительных количествах содержатся в таких же агломера­тах из концентратов. В офлюсованных агломератах эти состав­ляющие в большем количестве присутствуют также в получен­ных из руды и в меньших — из концентрата.

Двухкальциевый силикат (2СаО • Si02) и кальциевый фая­лит {(ВеО, CaO)Si02J, наоборот, в большем количестве присутст-

вуют в составе агломератов, полученных из концентрата. Геден бергит является преобладающим минералом в офлюсованных агломератах, полученных из руды, и лишь в незначительных ко­личествах содержится в тех же агломератах из концентратов Наибольшее количество фаялита (Fe2SiO.}) содержится в иео - флюсованном агломерате из концентрата, а свободный кремне - зем распределен равномерно во всех видах агломератов.

Во всех изученных агломератах наблюдаются включения вто­ричного кремнезема и остатка извести.

Изучение офлюсованных агломератов из руды через 10 и 15 дней после спекания показало, что силикат кальция с показате­лем преломления 1,650 переходит в двухкальциевый силикат с показателем преломления 1,735. Остальные составные части не изменились.

В агломерате из концентратов никаких значительных изме нений в составе за время пребывания на воздухе не обнаружено.

Агломераты из руды и концентрата с основностью 1,0 под верглись фазовому анализу с определением содержания каль­ция, кремнезема и железа по составляющим агломерат минера лам

Полученные результаты приводятся в табл. 47, 48, 49.

Как видно из табл. 47, основная масса кальция в агломера тах, изготовленных из криворожской руды, представлена стек­лом и кальциевым фаялитом, а в агломератах из магнетитового концентрата — стеклом, кальциевым фаялитом и двухкальцие - 11*

вым силикатом. Ферритов кальция обнаружено не было ни в аг­ломератах из руды, ни в агломератах из концентрата.

Данные табл. 48 показывают, что подавляющее количество кремнезема падает на образование стекла и кальциевого фая­лита.

Свободный кремнезем представлен кварцем и кристобалитом и составляет не более 5% от общей суммы кремнезема в агломе­ратах.

Основная масса железа представлена магнетитом, вюститом и гематитом; отклонение только в агломерате из концентрата с обожженной известью, где железо, связанное со стеклом, преоб­ладает над железом гематита.

Процесс спекания в этом случае протекал при пониженной температуре, по-видимому, с обильным образованием легко­плавкого железистого шлака. Невысокие температуры в зоне спекания, по данным Д. Г. Хохлова и В. Я. Миллера [18], благо­приятствуют образованию ферритов кальция. Однако в данном исследовании ферритов кальция обнаружено не было. Очевид-

Распределение кремнезема по ссставлпсшкм офлюсогагксго агломерата
при добавках известняка и обожженной извести

Распределение железа по состав лающим офлюсованного агломерата при
добавках известняка и обожженной извести

но, образование ферритов кальция требует каких-то дополнитель­ных условий, не имевших места при проведении данных опытов, несмотря на крупность, благоприятствующую спеканию мате­риалов.

Из диаграммы состояния системы СаО — Fe203, представлен­ной на рис. 44, видно, что наиболее низкая температура плавле­ния этой системы соответствует 1200°. Это дало повод некоторым исследователям считать, что в случае тройной системы СаО — Fe203 — SiO? первая жидкая фаза образуется за счет СаО — Fe203, являющейся в дальнейшем растворителем для Si02. Такое предположение вряд ли отвечает действительности,

так как обязательное появление FeO в начальной стадии горе­ния углерода представляется более вероятной основой для об­разования жидкой фазы за счет легкоплавких соединений FeO с Si02 и магнетитом. И не случайно во всех агломератах, как из богатых, так и бедных руд, всегда обнаруживается присутствие фаялита, тогда как ферриты кальция замечены лишь в единич­ных исследованиях.

Исследование офлюсованных агломератов показало, что ве­щественный состав их лишь в незначительной степени зависит от вида и количеств добавляемых флюсов, основным же факто­ром является химико-минералогический состав исходного рудно­го сырья.

Относительно небольшие количества образующегося при спе­кании двухкальциевого силиката не могут являться основным фактором, влияющим на изменение прочности офлюсованных агломератов. Разрушающее действие на агломерат, помимо сво­бодной СаО, оказывает также вторичный кремнезем, образова­

ние которого осталось не выясненным, но вызвано, по-видимому, распадом какого-то нестойкого силиката.

В исследованных образцах не установлено наличие ферритов кальция, что ставит под сомнение возможность первоочередного их получения в процессе спекания.

Е. Ф. Вегман в своем исследовании [52] также делает заклю­чение, «что ферриты кальция не играют в процессе получения офлюсованного агломерата той важной роли, которая им иногда ошибочно приписывается».

По-видимому, для образования ферритов кальция необходи­мы особые, недостаточно выясненные условия, которые, очевид­но, имели место в некоторых исследованиях, где было установ­лено их наличие.

Главнейшим минералом, составляющим железный агломерат, является магнетит (Fe304 или Fe203-Fe0), которым представле­но обычно свыше 90% железных окислов. В зависимости от ус­ловий охлаждения кристаллы магнетита имеют более или менее развитые формы: от дендритов и скелетов (рис. 45) до хорошо развитых кристаллов (рис. 46).

Замечено, что чем больше в агломерате силикатов, тем со­вершеннее форма магнетитовых зерен. Часто магнетит встре­чается в виде так называемых глобулярных зерен (рис. 47), что говорит о неблагоприятных условиях для кристаллизации и является обычно результатом спекания с избытком топлива.

Кристаллические прорастания магнетита и силикатов закиси железа наблюдаются двух типов: эвтектического (рис. 48) с ха­рактерной структурой, свойственной эвтектикам в металлических сплавах, и прорастаний, свидетельствующих о распаде твердого раствора с выпадением магнетита, располагающегося между плоскостями силиката (рис. 49).

Гематит наблюдается в агломерате преимущественно по гра­ницам зерен и оторочек вокруг пор и трещин, что указывает на его вторичное происхождение, а также вдоль плоскостей магне­тита (рис. 50). В хорошем прочном агломерате содержание ге­матита составляет обычно не свыше 3—5%, но при спекании крупных руд его количество может быть и больше, причем в за­печенных зернах он бывает обычно первичного происхождения. При агломерации руды с недостатком топлива нередко значи­тельное сохранение первичного гематита. Такой агломерат имеет красновато-бурый цвет и отличается рыхлым сложением и малой прочностью.

Из силикатов наибольшее распространение имеет фаялит — Fe2Si04, а при производстве офлюсованного агломерата — ор - тосиликаты кальция и железокальциевые силикаты. Фаялит кри­сталлизуется в виде характерных пластинок (рис. 51), ветре-

Рис. 49. Выпадание магнети­та между плоскостями си­ликата в результате распа­да твердого раствора. Х438

чающихся во всех агломератах и реже в виде мелких неправиль­ных зерен. В офлюсованных агломератах при неудовлетвори­тельном ходе процесса спекания и больших добавках известняка можно видеть невооруженным глазом белые включения извести. На рис. 52 приведен фотоснимок микроструктуры офлюсованно­го агломерата.

Изучение микроструктуры агломерата показывает, что фор­мирование его протекает в твердом, вязком и жидком состоя­ниях. При этом следует отметить существенное различие темпе­ратурных условий даже очень близких участков агломерата, что подтверждается различием характера и форм минералов на этих участках.