ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ГОРЯЧЕБРИКЕТИРОВАННОГО ЖЕЛЕЗА МЕТОДОМ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В данном исследовании рассмотрен вопрос окисления горячебрикетированного железа (ГБЖ), основные внешние факторы, влияющие на окисление, и приведена методика определения реакционной способности  ГБЖ методом перепада давления окружающей атмосферы брикета  за счет уменьшения кислорода, пошедшего на окисление. В работе определена  реакционная способность горячебрикетированного железа.

Ключевые слова: горячебрикетированное железо, приборы, окисление, методика

Все формы железа, полученного методом прямого восстановления – окатыши или  горячебрикетированное железо (ГБЖ) – имеют различную  поверхностную активность, обусловленную  их пористой  структурой. При открытом хранении и транспортировке различные формы железа, полученного методом прямого восстановления, в разной степени могут проявлять свои пирофорные свойства [1].

По мнению международных экспертов на пожароопасность железа, полученного методом прямого восстановления, оказывает существенное влияние кажущаяся плотность конечного продукта. В соответствии с редакцией International Maritime Solid Bulk Cargoes Code (IMSBS Code) [2] при перевозке морем DRI делится на три категории (Таблица 1)

Таблица 1.

Классификация железа прямого восстановления при его транспортировке морем

С 01.01.2011 года IMSBS Code получает статус обязательного. В качестве  одного из показателей, контролируемых при погрузке DRI на суда, вводится показатель - кажущаяся плотность предъявляемого к перевозке груза.

Отдельно необходимо отметить тот факт, что преимущества ГБЖ стали частью правил транспортировки Международной Морской Организации (IMO). Кодекс ИМО делает различие между железом прямого восстановления и губчатым железом, брикетированным при температуре ≥650°С и имеющем насыпную плотность >5 г/см³, что значительно упрощает требования транспортировки и допускает «хранение на открытом воздухе до погрузки на судно». С другой стороны, если брикеты не являются достаточно прочными, то при транспортировке даже в пределах  предприятия, выпускающего брикеты, они терпят разрушение за счет неоднократной перевалки. При транспортировке зарубежным потребителям, особенно, морским путем, перевалки дополнительно испытывают брикеты  в портах погрузки-выгрузки. Причем, при перевалке в портах  используется грейферная перегрузка. В результате могут получиться не целые брикеты, а смесь брикетов и различного гранулометрического состава кусков раздробившихся брикетов. Поэтому важное значение для окисления металлизованного продукта играет прочность горячебрикетированного железа. Кроме того, если ГБЖ транспортируется морским путем, появляется возможность  увеличения скорости окисления железа [3].

В условиях кафедры металлургии и металловедения была разработана методика исследования  реакционной способности  ГБЖ и проведены эксперименты, с использованием приборов  (рис-2).Реакционная способность металлизованного продукта это объем кислорода, необходимого для окисления одной тонны продукта в сутки.

                      А)                                      Б)                                 В)

А)-Вакуумный эксикатор,  Б)- микроманометр  Testo-510, В)-психрометр  для измерения влажности окружающей среды

Рисунок 1. Приборы для определения вторичного окисления методом перепада давления

Эксикатор предназначен для  измерения перепада давления внутри его при нахождении металлизованного продукта в течение определенного времени.

Для определения окисления железа необходимо взять 3 ГБЖ с одной партии производства, взвесить их. Зарегистрировать температуру окружающей среды и влажность.

Затем эти брикеты положить в эксикатор, закрыв плотно крышку эксикатора. Для этого необходимо смазать поверхности соприкосновения дна и крышки эксикатора смазкой и подключить микроманометр (рис.2). Открыть кран соединения атмосферы с эксикатором в крышке его, подождать пока выровняется давление в эксикаторе с давлением атмосферы, и закрыть кран. При этом необходимо зарегистрировать начало времени эксперимента. Далее снимать показания микроманометра через каждый час, а также влажность и температуру окружающей среды.

Рисунок 2. Установка для определения реакционной способности ГБЖ

Нами были проведены по данной методике исследования по определению реакционной способности  ГБЖ в течение месяца. Учитывая, что в начале содержание кислорода в эксикаторе будет равно содержанию его в атмосфере и с течением времени происходит окисление железа под действием кислорода, то изменение давления в эксикаторе - это есть как раз изменение  давления кислорода, так как его остальные газы не реагируют с железом.  Зная ΔР и применим  формулу для воздуха, находящегося в эксикаторе и найдем изменение массы  воздуха:

,

где

 – перепад давления в эксикаторе в Па,

 – объем воздуха в эксикаторе, м³,

– газовая постоянная воздуха,

– температура воздуха в эксикаторе.

Но изменение массы воздуха происходило только за счет изменения массы кислорода, т.е. = _.. Можно найти V кислорода (м³), а равное , где плотность кислорода при данных условиях. Тогда, реакционная способность будет равна

= ,

где  - масса брикетов в кг

1000кг=1т

Зная, сколько поглощает масса брикетов кислорода за определенное время, можно найти реакционную способность горячебрикетированного железа. По данным эксперимента она равна 0,025

Cписок литературы:

1. Снопков В.И. Технология перевозки грузов морем: Учебник для вузов. 3-еизд., перераб. и доп.-С.Петербург:АНО НПО “Мир и Семья”, 2001 г.-560с .илл.
2. International Maritime Solid Bulk Cargoes Code (IMSBС Code) and supplement.-London: International Maritime Organization, 2009-445p.
3. Правила Безопасности Морской Перевозки Навалочных грузов (Правила НГ), СТО 318.1.38-2009. Книга 1,2 – СПб., ЦНИИМФ, 2009.-842 с.