МОДЕРНИЗАЦИЯ  УСТАНОВКИ  ДЛЯ  ИЗМЕРЕНИЯ  РЕАКЦИОННОЙ  СПОСОБНОСТИ  МЕТАЛЛИЗОВАННОГО  ПРОДУКТА

Груздов  Виталий  Сергеевич

Е-mail :  vit48467512@mail.ru

Елина  Анастасия  Сергеевна

Е-mail :  nastikelina@mail.ru

Черных  Светлана  Геннадьевна

Е-mail :  valkiriasv@mail.ru

Пивикова  Маргарита  Сергеевна

Е-mail : 

студенты  4  курса,  факультета  ММТ  СТИ  (филиал)  НИТУ  МИСиС,  РФ,  г.  Старый  Оскол

Тимофеева  Анна  Стефановна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  ММ  СТИ  НИТУ  МИСиС,  РФ,  г.  Старый  Оскол

Е-mail : 

" target="_blank">

Растущие  экологические  требования  к  современным  производствам  это  общемировая  практика.  Конечно,  это  затрагивает  и  производство  стали.  В  последнее  время,  все  чаще  в  литературе  упоминают  об  ГБЖ  —  горячебрикетированное  железо.  Этот  продукт  прямого  восстановления,  с  высоким  (более  90  %)  содержанием  железа.  ГБЖ  является  качественной  шихтой  для  выплавки  стали  в  бездоменной  металлургии  в  основном  данный  материал  применяютдля  выплавки  электростали.  Привлекательность  данного  продукта  заключается  в  том,  что  продукция  является  энергетически  эффективной,  это  проявляется  как  на  этапе  производства,  так  и  в  процессе  переработки  на  металлургическом  производстве.

Реакционная  способность  —  это  способность  металлизованного  продукта  взаимодействовать  с  кислородом  воздуха,  также  это  явление  можно  назвать  вторичным  окислением.  Степень  металлизации  применяемого  для  выплавки  стали  губчатого  железа  колеблется  в  пределах  90—97  %,  но  в  ходе  реакций  вторичного  окисления  металлургическая  ценность  металлизованного  продукта  теряется.  Окисление  металлизованного  продукта  проходит  по  следующей  формуле:

2Fe  +  4H₂O  +  O₂  =  2Fe  (OH)₃+  H₂  +  9300  кДж/кгFe.  (1)

Гидроксид  железа  реакции  (1)  получается  пористым  и  не  служит  защитой  от  дальнейшего  окисления.  При  повышении  температуры  губчатого  железа  может  идти  реакция

2Fe  +  2Н₂О  =  Fe(ОH)₂+Н₂-  59,7  кДж/т.  (2)

Выделяющийся  в  ходе  реакции  водород  может  образовывать  взрывоопасные  смеси  или  гореть.  Реакционная  способность  металлизованного  продукта  зависит  от:  удельной  площади  поверхности  и  пористости  материала,  температуры  и  влажности  окружающей  среды.

  Но  стремление  губчатого  железа  к  окислению  определяется  его  реак­ционной  способностью,  которая  измеряется  количеством  прореагиро­вавшего  кислорода  с  1  т  окатышей  за  сутки.  Этим  показателем  пользу­ются  все  фирмы,  выпускающиеметаллизованное  сырье.  Различный  металлизованный  продукт  (окатыши,  чипсы,  брикеты)  обладает  различной  реакционной  способностью  [1].

На  кафедре  ММ  СТИ  НИТУ  МИСиС  была  создана  установка  для  измерения  реакционной  способности  металлизованного  продукта  рис  (1).

Рисунок  1.  Установка  по  определению  реакционной  способности  металлизованного  продукта

В  ходе  апробации  были  выявлены  недостатки  данной  установки,  такие  как  недостаточная  герметизация  реакционного  сосуда,  неудобство  извлечения  пробы  материала  погружаемого  в  реакционный  сосуд,  необходимость  перевода  показаний  манометра  из  миллиметров  водного  столба  в  объемные  единицы  (см³).

Доработки  в  установке  изготовлен  новый  сосуд,  крышка  которого  накручивается  по  резьбе,  с  маленьким  шагом,  также  дополнительно  изготовлена  и  установлена  прокладка  из  полиуретана.  Экспериментальным  путем  было  установлено,  какой  объем  воздуха  расходуется  для  изменения  показания  манометра  на  1  мм.  вод.  ст.,  изготовлена  новая  шкала.  Внешний  вид  установки  представлен  на  рис  (2).

Рисунок  2.  Установка  по  определению  реакционной  способности  металлизованного  продукта

На  данный  момент  проводиться  дальнейшая  доработка  установки,  а  именно  осуществление  подогрева  реакционного  сосуда,  так  как  Реакционная  способность  металлизованного  продукта  зависит  от:  удельной  площади  поверхности  и  пористости  материала,  температуры  и  влажности  окружающей  среды.  Схема  дальнейшей  доработки  установки  представлен  на  рис  (3).

Рисунок  3.  Схема  модернизации  установки

Для  проведения  эксперимента  необходима  данная  установка  и  металлизованный  продукт  (брикеты,  четвертинки  брикетов,  металлизованная  мелочь,  окатыши)  в  нашем  случае  это  была  металлизованная  мелочь.  Была  взята  проба  объемом  500  г.,  которая  помещалась  внутрь  реакционного  сосуда,  после  чего  герметично  закрывалась  крышкой  и  перекрывали  трубку  для  подачи  газа.  В  течение  2  часов  через  каждые  20  минут  снимали  показания  манометра.  Результаты  представлены  в  таблице  1.

Таблица  1. 

Изменение  давления  в  сосуде  в  зависимости  от  времени

Расчет  реакционной  способности  производим  по  формуле  (1)

где:  m  —  масса  металлизованного  продукта,  кг; 

V  —  объем  поглощенного  кислорода,  см³; 

t  —  время  регистрации  поглощенного  объема  кислорода. 

Результаты  расчеты  приведены  на  графике  (рис.  №  4).

Рисунок  4.  График  зависимости  реакционной  способности  металлизованного  продукта  от  времени

Количество  сохраненного  железа  заранее  определяет,  сколько  руды  будет  сэкономлено.  Тем  самым  можно  избежать  проблемы  излишней  выработки  железной  руды  в  карьерах  и  в  шахтах.  Также  рационализировать  соотношения  добываемой  руды  и  произведенного  металлизованного  продукта.

Список  литературы:

1.Экстракция  черных  металлов  из  природного  и  техногенного  сырья:  учебное  пособие  для  вузов  по  направлению  "Металлургия"  /  А.С.  Тимофеева,  Т.В.  Никитченко,  Е.С.  Тимофеев.  Старый  Оскол:  ТНТ,  2012.  —  304  с.