Журналы →  Черные металлы →  2024 →  №7 →  Назад

Подготовка сырьевых материалов
Название Влияние смеси нефелина, красного шлама и обожженного кокса на прочность железорудных окатышей
DOI 10.17580/chm.2024.07.02
Автор А. Б. Лебедев, Э. Л. Ноа, Х. Я. Мартинес, Д. А. Баландинский
Информация об авторе

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

А. Б. Лебедев, научный сотрудник НЦ «Переработка ресурсов», канд. техн. наук, эл. почта: 2799957@mail.ru
Х. Я. Мартинес , аспирант кафедры отраслевой экономики, эл. почта: s233201@stud.spmi.ru
Д. А. Баландинский, аспирант кафедры химических технологий и переработки энергоносителей, эл. почта: s235031@stud.spmi.ru

 

Университет Максимо Гомес Баэс, Сьего-де-Авила, Куба

Э. Л. Ноа, аспирант кафедры гидрогеологии и инженерной геологии, ассистент гидравлической инженерной кафедры, эл. почта: s233146@stud.spmi.ru

Реферат

Для черной металлургии научно-практический интерес представляет разработка технологии переработки металлургических шламов и шламов горной промышленности в качестве добавки для получения высокопрочных окатышей с высоким содержанием железосодержащей фазы для последующего использования в качестве шихты. Повышение количества восстановленного железа для гематитовых кварцитов достигается увеличением объема обожженного кокса в качестве восстановителя, что открывает возможность работы с труднообогатимыми рудами, потенциал запаса которых не ограничен. Большинство подобных работ связано с воздействием углеродных компонентов на железосодержащие фазы в основном для некомкующихся рудных материалов, а также порошков. В качестве связующего материала использована 2%-ная смесь красного шлама (КШ) с нефелином, извлеченным из шлама сапонитовых руд методом флотации. В качестве восстановителя железа из гематитовой фазы добавляли обожженный кокс при температуре 1600 °C в количестве от 0,5 до 3,5 %. Для исследования фазовых превращений были получены окатыши размером от 12 до 16 мм в тарельчатом лабораторном окомкователе из гематитовых кварцитов и прошедшие термическую обработку при температуре от 1100 до 1200 °C. Установлена прочность на сжатие при добавлении обожженного кокса более 3,5 %, которая составляет 240–250 кг/образец. Выполнен расчет экономических показателей. Ежегодное снижение финансового риска и коэффициента капитализации на 10 % обеспечит стабильное развитие производства окомкования по предложенной технологии. Значение показателя Burn rate от 8 до 9 % гарантирует стабильность развитие новой технологии окомкования в условиях жесткой конкуренции. Установлено, что вовлечение в переработку труднообогатимого сырья (гематитовых руд, нефелина и КШ) устанавливает спрос на бедные окатыши при шихтовке с богатыми окатышами в доменном производстве чугуна.

Ключевые слова Красный шлам, кокс, гематитовый кварцит, прямое восстановление, комбинированные окатыши, железосодержащая фаза
Библиографический список

1. Sizyakov V. M., Brichkin V. N. On the role of calcium hydrocarboaluminates in improvement of the technology of complex processing of nephelines // Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 231. P. 292–298. DOI: 10.25515/PMI.2018.3.292
2. Trushko V. L., Utkov V. A. Development of import subtituting technologies for increasing productivity of sintering machines and strength of agglomerates // Journal of Mining Institute. 2016. No. 221. P. 675–680. DOI: 10.18454/pmi.2016.5.675
3. Kudinova A. A., Poltoratckaya M. E., Gabdulkhakov R. R., Litvinova T. E. et al. Parameters influence establishment of the petroleum coke genesis on the structure and properties of a highly porous carbon material obtained by activation of KOH // Journal of Porous Materials. 2022. Vol. 29. P. 1599–1616.
4. Працкова С. Е., Бурмистров В. А., Старикова А. А. Термодинамическое моделирование оксидных расплавов системы CaO – Al2O3 – SiO2 // Известия вузов. Серия «Химия и химическая технология». 2020. Т. 63. № 1. С. 45–50. DOI: 10.6060/ivkkt.20206301.6054
5. Ли Ц. Разработка инструментария для оценки величины технологического потенциала предприятий черной металлургии // Азимут научных исследований: экономика и управление. 2019. Т. 8. № 4 (29). С. 255–259.
6. Su Z., Li L., Liu Z., Huang C. et al. Fabrication, microstructure, and hydration of nano β-Ca2SiO4 powder by co-precipitation method // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 296. 123737. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123737
7. Дякин П. В., Пивинский Ю. Е., Прохоренков Д. С., Дороганов В. А. Фазовый состав, структура и некоторые свойства материалов на основе ВКВС боксита композиционного состава в системе Al2O3 – SiO2 – SiC // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2020. № 2. С. 115–125. DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-2-115-125
8. Zubkova O. S., Kuchin V. N., Toropchina M. A., Ivkin A. S. Potential application of saponite clay for production of drilling fluids // International Journal of Engineering. 2024. Vol. 37, Iss. 11. P. 2142-2149. DOI: 10.5829/ije.2024.37.11b.01
9. Cheng S., Shevchenko M., Hayes P. C., Jak E. Experimental phase equilibria studies in the FeO-Fe2O3-CaO-SiO2 system in air: results for the iron-rich region // Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. Vol. 51, Iss. 4. P. 1587–1602. DOI: 10.1007/s11663-020-01886-w
10. Бобков В. И., Дли М. И., Федулов А. С. Имитационное моделирование процесса сушки окатышей из отходов апатит-нефелиновых руд // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2020. № 55. С. 109–115.
11. Grudinskii P. I., Dyubanov V. G., Zinoveev D. V., Zheleznyi M. V. Solid-phase reduction and iron grain growth in red mud in the presence of alkali metal salts // Russian Metallurgy (Metally). 2018. No. 11. P. 1020–1026. DOI: 10.1134/S0036029518110071
12. Павловец В. М. Использование порообразующих добавок растительного происхождения при производстве железосодержащего окускованного сырья // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2019. № 3 (29). С. 14–20.
13. Boikov A. V., Savelev R. V., Payor V. A., Erokhina O. O. The control method concept of bulk material behaviour in the pelletizing drum for improving the results of DEM-modeling // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 17. P. 10–13.
14. Овчинникова Е. Л., Горбунов В. Б., Шаповалов А. Н. К вопросу о влиянии вида магнийсодержащих материалов на микроструктуру и свойства готового агломерата // Теория и технология металлургического производства. 2019. № 1. С. 18–23.
15. Boikov A. V., Savelyev R. V., Payor V. A., Erokhina O. O. Evaluation of bulk material behavior control method in technological units using DEM. Part 1 // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 19. P. 4–7.
16. Халифа А. А., Бажин В. Ю., Шалаби М. Э. М. Х., Абдельмонейм А. и др. Повышение эффективности карботермического восстановления красного шлама при обработке микроволнами // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2021. Т. 25. № 2 (157). С. 264–279.
17. Pyagay I. N., Svakhina Y. A., Titova M. E. et al. Effect of hydrogel molar composition on the synthesis of LTA-type zeolites in the utilization of technogenic silica gel // Silicon. 2024. DOI: 10.1007/s12633-024-03053-1
18. Пелевин А. Е., Корнилков С. В., Дмитриев А. Н., Багазеев В. К. Повышение качества магнетитовых концентратов при раздельном обогащении природных типов и разновидностей железных руд // ГИАБ. 2021. № 11-1. С. 306–317. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_306
19. Gorlanov E. S., Mushihin E. A., Schneider S. R., Kovalskaya K. V. Synthesis of carbon – TiC/TiB2 composites at the electrolytic reduction of fused salts // Journal of The Electrochemical Society. 2023. Vol. 170, Iss. 10. 102501. DOI: 10.1149/1945-7111/acfac4
20. Khalifa A., Bazhin V., Kuskova Y., Abdelrahim A. et al. Study the recycling of red mud in iron ore sintering process // Journal of Ecological Engineering. 2021. Vol. 22. No. 6. P. 191–201. DOI: 10.12911/22998993/137966

21. Алексеев А. И., Зубкова О. С., Васильев В. В., Куртенков Р. В. Очистка карьерного водоотлива от взвеси сапонитовой породы методом сгущения // Обогащение руд. 2020. № 5. С. 35–40.
22. Bersenev I. S., Petryshev A. Yu., Kolyasnikov A. Yu., Milokhin E. A. et al. Improving the sinter at PAO NLMK // Steel in Translation. 2018. Vol. 48, Iss. 9. P. 585–592.
23. Алексеев А. И. Комплексная переработка апатит-нефелиновых руд на основе создания замкнутых технологических схем // Записки Горного института. 2015. Т. 215. С. 75–82.
24. Гзогян Т. Н., Гзогян С. Р. Сравнительный анализ разрушения неокисленных железистых кварцитов методом объемного сжатия // ГИАБ. 2022. № 4. С. 43–55. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_4_0_43
25. Hammond O. S., Atri R. S., Bowron D. T., de Campo L. et al. Structural evolution of iron forming iron oxide in a deep eutectic-solvothermal reaction // Nanoscale. 2021. Vol. 13, Iss. 3. P. 1723–1737. DOI: 10.1039/D0NR08372K
26. Пягай И. Н., Кремчеев Е. А., Пасечник Л. А., Яценко С. П. Карбонизационная переработка остатков бокситов как альтернативный процесс извлечения редких металлов // Цветные металлы. 2020. № 10. С. 56–63.
27. Пиирайнен В. Ю., Баринкова А. А. Разработка композиционных материалов на основе красного шлама // Обогащение руд. 2023. № 3. С. 37–43.
28. Khalifa A. A., Bazhin V. Y., Shalabi M. E. K. Study of the kinetics of the process of producing pellets from red mud in a hydrogen flow // Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 254. P. 261–270. DOI: 10.31897/PMI.2022.18
29. Jin J., Liu X., Yuan S., Gao P. et al. Innovative utilization of red mud through co-roasting with coal gangue for separation of iron and aluminum mi nerals // Journal of Industrial & Engineering Chemistry. 2021. Vol. 98. P. 298–307. DOI: 10.1016/j.jiec.2021.03.038
30. Opalev A., Alekseeva S. Methodological substantiation of the choice for optimal modes of equipment operation during the stage-wise concentrate removal in iron ores beneficiation // Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 256. P. 593–602. DOI: 10.31897/PMI.2022.80
31. Hoang M. D., Do Q. M., Le V. Q. Effect of curing regime on properties of red mud based alkali activated materials // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 259. 119779. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119779
32. Reichelt L., Hippmann S., Brichkin V. N., Bertau M. Oxidation of sulphur dioxide using micro- and nanoparticles of various iron oxides // Journal of Inorganic and General Chemistry. 2021. Vol. 647. P. 1583–1593. DOI: 10.1002/zaac.202100091
33. Ширяева Е. В., Подгородецкий Г. С., Малышева Т. Я., Деткова Т. В., Горбунова В. Б. Влияние низкощелочных красных шламов на состав и структуру агломерационной шихты из железорудных концентратов различного генезиса // Известия вузов. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 9. С. 13-17.
34. Pelevin A. Iron ore beneficiation technologies in Russia and ways to improve their efficiency // Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 256. P. 579–592. DOI: 10.31897/PMI.2022.61
35. Svakhina Y. A., Titova M. E., Pyagay I. N. Products of apatite-nepheline ore processing in the synthesis of low-modulus zeolites // Indonesian Journal of Science and Technology. 2023. Vol. 8, Iss. 1. P. 49–64. DOI: 10.17509/ijost.v8i1.51979
36. Alekhnovich V., Syasko V., Umanskii A. Multi-parameter complex control of metal coatings on ball plugs of pipeline shut-off valves // Inventions. MDPI. 2024. Vol. 9, Iss. 78. P. 1-13. DOI: 10.3390/inventions9040078

Language of full-text русский
Полный текст статьи Получить
Назад