ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕНТОНИТА В ПРОЦЕССЕ ЕГО СУШКИ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Салькова Елена Сергеевна

студент 5 курса, кафедра металлургии и металловедения

СТИ НИТУ «МИСиС», г. Старый Оскол

E-mail: 7_koketka_7@mail.ru

Кузьменко Никита Андреевич

студент 3 курса, кафедра металлургии и металловедения

СТИ НИТУ «МИСиС», г Старый Оскол

Тимофеева Анна Стефановна

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент каф. металлургии и металловедения СТИ НИТУ « МИСиС», г Старый Оскол

Рост конкуренции на рынке железорудного сырья наряду с возрастающей стоимостью природного газа ставят перед всеми, в том числе и перед производителем: повысить качество продукта и снизить затраты на его производство. При производстве окатышей в качестве связующего используется бентонит. Бентонит — природный глинистый минерал, имеющий cвойство разбухать при гидратации (в 14—16 раз) (рис. 1).

Рисунок 1. Бентонит

Главным составляющим бентонитовых глин является монтмориллонит (рис. 2) и бейделлит (рис. 3). Монтмориллонит (иначе — наноглина) — глинистый минерал, относящийся к подклассу слоистых силикатов (Al₂O₃·4SiO₂·H₂O) .

Рисунок 2. Монтмориллонит

Рисунок 3. Бейделлит

На основе производственных данных было выяснено, что при измельчении бентонита происходит изменение комкующих свойств бентонита. Результатом изменения свойств может быть различный гранулометрический состав после измельчения и наличие различных добавок (боксита, известняка), которые ранее измельчались в этом аппарате.

Целью нашей работы является исследование влияния содержания боксита и известняка при измельчении бентонита на его реологические свойства и комкуемость. Склонность дисперсного материала к мокрому гранулированию методом окатывания характеризует скорость образования и роста гранул, а также их прочность. Комкуемость принять оценивать через прочность сцепления частиц влажного материала в грануле. Прочность определяется характером взаимодействия твердой и жидкой фаз, расстояниями между зернами, т. е. плотностью упаковки зерен в грануле [1 c. 15]. Каждый конкретный дисперсный материал в зависимости от поверхностных свойств и степени уплотнения может удерживать только определенное количество влаг, таким образом прослеживается связь между влагоемкостью и прочностью гранул.

Для исследований комкуемости бентонита лабораторные исследования приближали к производственным. Для первого этапа экспериментов были подготовлены пробы бентонита (рис. 4а). Затем эти пробы подсушивались в муфельной печи SNOL 7,2/1200 в специальных формах (рис. 4б).

а)                                                       б)

Рисунок 4. Порции бентонита, приготовленные для экспериментов

Измельчение бентонита проводили в дробилке (рис. 5) и мельнице (рис. 6) после дробления и измельчения в них сначала боксита, затем известняка. Определяли массу оставшегося материала после дробления и измельчения боксита, а затем известняка путем взвешивания аппарата до и после эксперимента.

Высушенный бентонит измельчали в дробилке (рис. 5) и затем — конусном истирателе ЛДИ — 65 (рис. 6) . Определение гранулометрического состава проводили на вибросите по ГОСТ 6613 (рис. 7).

Рисунок 5. Дробление бентонита в дробилке КМД 6.1

Рисунок 6. Истирание бентонита в мельнице в ЛДИ-65.

Рисунок 7. Определение гранулометрического состава бентонита на вибросите

Проведены эксперименты по реологическим свойствам бентонитов: хакасского и азербайджанского с флюсующими добавками известняка и боксита, в следующем процентном содержании: 0,2; 0,4; 0,6 и 1 % от массы.

Данные экспериментов представлены на рис. 8—12.

Рисунок 8. Водопоглощение бентонитов в зависимости от количества добавок

Рисунок 9. Коллоидальность бентонитов в зависимости от количества добавок

Рис. 10. Глинистая составляющая бентонитов в зависимости от количества добавок

Рисунок 11. Набухаемость бентонитов в зависимости от количества добавок

Рисунок 12. Бентонитовое число в зависимости от количества добавок

Если сравнить чистый бентонит, то азербайджанский имеет более высокие показатели (на графиках чистый бентонит обозначен одной точкой), таких, как бентонитовое число, набухаемость, глинистая составляющая, водопоглощение. При внесении добавок в бентонит меняются и реологические свойства. Так, при добавлении боксита азербайджанский бентонит глинистая составляющая практически не меняется, даже чуть становится выше при увеличении добавки до 1 %, также увеличивается набухаемость. Если иже сравнивать с известняком, то реологические свойства лучше — это может быть и потому что известняк обладает тоже некоторыми связующими свойствами.

Для определения комкуемости шихты с азербайджанским и хакасским бентонитом при добавлении во время измельчения боксита и известняка провели эксперименты на чашевом лабораторном окомкователе с частотой вращения 120 оборотов в минуту. К навеске железорудного концентрата добавили бентонит, боксит и известняк (одинаковое количество для всех видов бентонита). В результате отбирали пригодные для производства окатыши диаметром более 5 мм и взвешивали их. Результаты эксперимента представлены на рис. 13.

Рисунок 13. Комкуемость шихты с различным содержанием боксита и известняка (внесенных при измельчении):

1 ряд — азербайджанский бентонит с добавлением боксита

2 ряд — азербайджанский бентонит с добавлением известняка

3ряд — хакасский бентонит с добавлением боксита

4ряд — хакасский бентонит с добавлением известняка

Проанализировав, данные, полученные в эксперименте представленном графиками 8—12 и 13,можно отметить, что лучшие показатели по комкуемости шихты представлены азербайджанским бентонитом с добавлением известняка для всех процентных соотношениях. Поэтому этот вид бентонита желательно измельчать после известняка. Хакасский бентонит несколько лучший результат дает с бокситом, поэтому измельчение хакасского бентонита желательно проводить после боксита.

Список литературы:

1.Тимофеева А.С., Тимофеев Е.С. Теплофизические особенности окисленных окатышей и металлизованного продукта. Учебное пособие. — Старый Оскол: «ТНТ»,2005. — 187 с.