Әдiстемелiк нұсқаулықтар титулдік парағы

Металлургия кафедрасы

050709 «Металлургия» мамандығының студенттеріне арналған

(қолы)

(қолы)
ЖжӘҚБ құпталған

ЖжӘҚБ бастығы _______________ А.А. Варакута, 20 __ж. «___» _________

(қолы)
Университеттің оқу-әдiстемелiк кеңесiде құпталған

20__ж. «___» ____________ хаттама №___,


Кіріспе
050709 «Металлургия» мамандығы бойынша мамандарды даярлауда «Кендайындау және байыту» пәнін меңгеруге міндетті теориялық, тәжірибелік және ғылыми-техникалық кешені.

Бұл жұмыс зертханалық сабақтарды өткізуге арналған әдістемелік нұсқаулық болып табылады.

Зертханалық жұмыста тәлімгерлер қазіргі заманғы кендайындау және байыту әдістерін өздігінен зерттеуге мүмкіндік береді.

Оларды қарқындату әдістері, сонымен қатар алынатын өнімнің сапасы.

Сонымен қатар өздік жұмыстарын жасауға біліктілігі толығып және түснігінің ауқымы кеңейеді, эксперименттік (сынақ) жұмыстарын жасауда тәжірибесі артады.

Теориялық білім негізінде шикізаттарды дайындау үрдістерін және жаңа кесектеу әдістерін жетілдіруге, оларды жасауға ұмтылуға мүмкіндік береді.

Әрбір зертханалық жұмыс бойынша бақылау сұрақтары студенттердің дайындық деңгейін анықтауға, жұмысты орындау және олардың сұрақтарды меңгеруде түсінуі тереңдігі.

Бұл әдістемелік нұсқаулықта зертханалық жұмыстар «Кен дайындау және байыту» курсы бойынша негізгі тақырыптар қамтылған, нәтижесінде студент оқып отырған курсты толығымен меңгеруге мүмкіндік алады.

Майда концентраттардан агломерат өндіру агломашинаның өнімділігі 1,5-2 есе азаюымен, сонымен қатар күйежентектеу кезіндегі жанармайдың өсуіне және агломерат сапасының нашарлауына байланысты. Осыған байланысты шекемтастарды барабанды, тәрелкелі және конусты түйіршіктегіштерде өндіру – теміркенді концентраттарды кесектеудің жаңа әдісі үлкен даму алады. Түйіршіктегіштің бетінен сырғып түсіп жатқан кесектердің ылғалды бетіне ұсақ бөліктерді домалату нәтижесінде шекемтастардың түзілуі болады.

Тостағанды түйіршіктегіш жиекке еңкейген, өске бекітілген диаметрі 5м дейін болатын болат немесе шойын тостағанды болып келеді. Тостағанның көлбеу (еңкею) бұрышы реттеледі, сонымен қатар, әртүрлі материалдар үшін қолайлы режимді таңдауға толығымен мүмкіндік беретін жетек құрылғысы тостағанды әртүрлі айналым сандарына айналдыруға болады.

Темір кендері мен концентраттары түйіршіктегіште берік шекемтастарды түзетін қабілеті бар әртүрлі кесектелуге бейім болады. Кесектердің пайда болуы ылғалданған бөліктердің ілінісу беріктігімен анықталатындықтан кесектелгіштік ылғалды материалдардың бөліктерінің ілінісу беріктігі арқылы бағалануы мүмкін.

Осыған байланысты теміркенді материалдардың кесектелу үрдісін қарастыру кезінде шекемтастардың жалпы механикалық қасиеттерінен құралатын ылғалды материалдың жеке бөліктерінің арасындағы өзара байланыс заңдылығын үйренуге назар аудару керек.

Ылғалды себілгіш материалдардың көлемінде

а) коллоидты ілініс күші;

б) механикалық ілініс күші;

в) молекулярлық байланыс күші;

г) капилярлы ілініс күші

Іліністің механикалық күші негізінен үйкеліс күші болып табылады, олар сыртқы қысымға тәуелді және осы күшке тура пропорционал болады, яғни төгілетін материал қабатындағы механикалық іліністің өзіндік мәні болмайды, ол басқа күштердің әсерінен пайдф болады.

Теміркен материалдарын шекемдеу кезінде молекулярлық және капилярлық ілініс негізгі күштер болып табылады. Бөлшектердің ілініс күшіне олардың ылғалдылығы әсер етеді. Әрбір қатты фазаның нақты кешендердің қасиеттеріне байланысты (шикіқұрамның гранулометриялық құрамы, бөлшектің физико-химиялық жағдайы) өзінің оңтайлы ылғалдау дәрежесі болады. Егер ылғал берілген мөлшерден асса, су маиериал бөлшектердің кеуектерін толық толтырады да, тартатын капилярлық менискалар алдымен кішірейіп, содан кейін толық жоғалады және де капилярлық ілініс күші азаяды.

Кесетеу үрдісі кезінде динамикалық жүктеме пайда болады, кейбір әсерлер нәтижесінен пайда болған кеуекиерден су артықшылығы сығылады және бөлшектер арақашықтығы жақындалады, олар адсорбцияланған су қабыршағының қалыңдығымен өлшенеді. Осындай ылғалдықта жүйе көбінесе екіфазалық болғандықтан (кеуектер толықтай сумен толады), капилярлық күштер жоғалады да, іліністің беріктігі тек қана молекулярлық күшпен негізделеді. Жеке тұрған бөлшектердің арасындағы ілініс «желім көпірі» арқылы жүзеге асады, яғни бөлшектердің арасындағы адсорбцияланған су қабыршағы көмегімен.

Ілініс күшінің мөлшеріне қатты бөлшектің табиғаты әсер етеді. Олар қатты қабаттың сулану мөлшерінің өзгеру байланысты әсер етеді, яғни су молекулаларының адсорбциялану қасиеттерінің өзгеруі.

Темір кенді материалдардың ілініс беріктігіне едәуір дәрежеде байланысты маңызды фактор болып олардың гранулометриялық табылады. Ылғалды шекемтастардың беріктігіне гранулометриялық құрамның әсері бөлшектер арасындағы орта арақашықтың өзгеруімен көрінеді: олардың беттері бір-біріне жақын орналасқан сайын ілініс күштерінен жоғары адсорбцияланған қабыршақтардың су молекулалары тәртіппен бағытталады. Осылайша, шекемдеу материалдарындағы жұқа фракциялардың құрамы көп болған сайын, шикі шекемтастар беріктірек болып түзіледі.

Шекемтастарды кептіру кезінде алдымен су ірі кеуектерден жойылады, мұнда бір-бірімен әрекеттеспейтін жеке сулы тығыздауыштар қалады. Бұл жағдайда капилярлы (тартылатын) күштер жоғарлайды және максималды дамиды. Кептіру кезінде жағалған азбайланысқан судың жоғалуының нәтижесінен кейбір материал бөлшектерінің арақашықтығы азаяды, өзара байланыс күштерінің жоғарлауымен бірлесе жүреді. 0,9 кГ/шекемтас шикі шекемтастарға қарағанда диаметрі 9,5 мм құрғақ шекемтастардың жаншу беріктігі 3-3,6 кГ/шекемтас дейін жоғарлайды.

Шикі шекемтастардың беріктігін арттыру мақсатымен қолданылатын шикіқұрамға әртүрлі қоспалар қосады, әдетте шикіқұрам салмағына қарай 0,5 %-дан 1 %-ға дейін қосылатын бентонит кең қолданылады. Бентонитті таңдауға оның үстіңгі қабат бетінде гельдерді түзу қабілеті себеп болды, ол саздың кез келген сыртының бөлшегінің үстіңгі қабат бетімен жобамен 7 есе артық. Шикіқұрамда бентонит болған кезде шикі шекемтастар кеуекті болады және оларды кептірген кезде ылғал кедергісіз жойылады.

Алайда бентонит қымбат материал болып табылады, себебі оның кен орны пайдаланылатын орыннан жиі жойылып отырады. Бентонитті қосу шекемтастағы бос жыныстың көлемін көбейтеді және кейде концентраттың (SiO₂ : Al₂O_?) кремнилі модулін нашарлатады. Осыған байланысты қазіргі уақытта бентонитті арзанырақ сирек емес материалдармен ауыстыру және шекемтастардың металлургиялық қасиеттерін нашарлатпайтын жұмыстар жүргізіліп жатыр. Оларға жататындар: соданың бентонитпен қоспасы, сода, кептірілген торф (ылғалдығы 8-10%), сулы ерітіндімен өңделген күйдіргіш натр, сөндірілген әк , CaCl₂, NaCl және FeSO₄. Хлорлы натри шекемтастың қалпына келтіруге теріс әсер етуіне байланысты қолданыс таппады.

Шикі шекемтастың басты қасиеті оның жылу төзімділігі болып табылады, оның мәні мынада: ол шекемтастың кебу ұзақтығын анықтайды және күйдіру беріктігін өткізуді күрделендіруі мүмкін, шекемтасты қыздырған кезде ылғалдың булануы жылдам жүреді және судың бөлінетін булары шекемтасты ішінен бұзуға тырысады. Шекемтастың жылу төзімділігі қатты бөлшектердің ілініс күшімен анықталатын олардың бөлінуге беріктігімен байланысты. Одан басқа жылутөзімділік шекемтастардың ылғалдығына байланысты, себебі ылғал көп болған сайын, сол уақыттағы булар басқа ылғалды шекемтастармен салыстырғанда тез пайда болады.

Бастапқы материалдар фракцияларға бөлуге жіберіледі және ылғал сыйымдылығына сыналады.

Алынған шекемтастар беріктікке жылу төзімділікке сынауға жіберіледі, сонымен қатар, әр түрлі жағдайларда өндірілген шекемтастардың грануламетриялық құрамы анықталады.

Нәтижелер түйіршіктегіштің жұмыс режимінің нұсқауымен кесте түрінде рәсімделеді.

1. Жұмыстың мақсаты.

2. Жұмыстың орындалу тәртібі.

3. Жұмыста қандай заңдылықтар тексеріледі.

2.Шикі шекемтастардың қасиетіне әсер ететін факторлар.

Гематиттік концентраттардан шекентастардың беріктігін арттыру 900-1000⁰С температураларда басталатын және 1200-1300⁰С және одан жоғары температурадағы гематиттің рекристаллизациясы нәтижесінде ең үлкен дамуға ие болады.

Бұл жағдайда рекристаллизация процесі нәтижесінде күйдіруші шекентасты бекітетін «гематиттік көпірлер» пайда болатын концентраттың көршілес байланысушы кішкентай бөлшектерінің арқасында жаңа гематиттердің өсуімен жүреді. Бөлуге арналған дайын шекентастың беріктігі күйдірудің ұзақтығына байланысты 150-200 кг және жоғарыны құрайды.

Магнетиттелген концентраттан алынған шекентастардың тотықтырғыш ауадағы күйдіруінде 900-1000⁰С температурадан және гематитің пайда болған түйіршіктерінің рекристаллизациясы нәтижесінде олардың беріктігі жоғарылай бастайды.

Бос қалдықтардың жоғары құрамы шекентастардың беріктігін азайтып, кен минералдарының бөлек түйіршіктерін бөлетін қождауыш байланыс пайда болады. Қождауыш байланыс арқасында ғана беріктенген қалдықтар 40-50 кг-нан көп емес жүкке шыдайды.

Беріктендіргіш күйдіруді жүргізуді шекентастардың өндірісі үшін олардың металлургиялық құндылығын жоғарылату мақсатымен шихтаға флюсты(известняк) қосу күрделілендіреді. Кальций тотығының бос минералмен(әсіресе кварцпен) әрекеттесуі тез балқығыш қосулардың пайда болуына әкеледі. Шекентастардың күйдірілуінде сұйық фазаның пайда болуы мүмкін емес, ол шекентастардың үлкен көлемде балқуларына, олрдың одан ары қолдану мүмкіндігінен айыру, өнімділігін азайтуға және күйдірілетін агрегаттардың бұзылуына әкеледі.

Терең байытылған концентраттардан бос қалдықтардың маңызсыз саны бар флюсталған шекентастарды алуда беріктендіргіш күйдірудің лимитті шарты болып күйдіру аймағындағы 1000⁰С-тан аспайтын жоғары температуралық аралық табылады, себебі бұл жағдайда кальций ферриттерінің балқу нәтижесінде сұйық фазаның пайда болуы байқалады.

Флюстелген шикем тастарды өндірумен байланысты қиыншылықтарды жеңу қос қабатты шикем тастарды дайындау және күйдіру жолымен мүмкін болып отыр, олардың ішкі бөліктері – ядросы, концентраттан және әктастан тұрады, ал сыртқы бөлігі – сыртқабықшасы – концентраттардың бірінен бүрленген. Күйдіру кезіңде ядро балқиды және оны сыртқабықшасы сіңіреді, ал күкірт барлық әктастың ядрода болуы салдарынан жойылады. Осылайша алынған шикем тастар өздерінің механикалық қасиеттері бойынша және қалпына келтірілуіне байланысты қарапайымдыларға жол бермейді.

Өнеркәсіптік жағдайларда шикем тастарды күйдірудің қарапайым түрі шахта пештерінде, күйдіретін конвейерлі машиналарда және қосарланған қондырғыларды іске асырылады, оған айналып тұратын, қозғалыстағы масақты торкөз немесе шахта пеші және түрлі комбинациядағы агрегаттар енеді. Барлық жағдайларда да шикі шикем тастар дәйекті түрде кептіріледі, қыздырылады және қарапайымдыландыратын жоғары температурада күйдіріледі, содан кейін шикем тастар қабатынан салқын ауаны жібере отыра біртіндеп салқындатылады.

Зертханалық жағдайларда студенттер шикем тастарды Тамман пешінде күйдіреді, оның қыздырғыш түтігіне термотөзімді цилиндр орнатылады, онда төменнен газдық түрлі қоспаларды беру жолы арқылы қажетті атмосфера құрылады.

Сыналып отырылған шикем тастарды түбі тесік магнезитті стақанға (немесе нихормды сымы бар кәрзеңкеге) орналастырады және содан кейін дәйекті түрде 105-120градус С температурасында арнайы шкафта 1-2 сағат бойы кептіреді, содан кейін 10-15 минут бойы 800 градус С-де муфельде қыздырады, соңында Тамман пешінде күйдіредлі. Күйдіру кестесін (температура, уақыт, құрамы және газ шығыны) оқыту береді. Күйдіріп болғаннан кейін шикем тастар ауада салқындатылады.

МЕТАЛЛДАНҒАН ШеКЕМ ТАСТАР

Шикем тастарды металлдау (немесе жартылай қалпына келтіру) екі жолмен іске асырылуы мүмкін:

• 
  шикем тастарды өндіру үшін, шихтаға ұсақталған көмір, кокс және т.с.с. түрінде, қатты көмір есебінен қарапайым күйдіру процессінде;
  
• 
  күйдірілген шикем тастарды, газ тәріздес немесе қатты қалпына келтіргішпен қалпына келтіру.
  

Металданған шекемтас алу тәсілдерінің бірі екіқабатты шекемтас алу болып келеді: ішкі ядро концентрат қоспасы мен қатты отынан жасалады, ал сыртқы қабыршақ концентраттан; күйдіруден кейін мұндай шекемтастар жазықтықта бөлшектеп металдандырылған орталықпен қатар қалпына келтірілмеген темір тотығы болады. бірқабатты металдандырылған шекемтастар жұмысымен салыстырғанда ақырғы айтылып кеткен тәсіл домналық пеште газдың жақсы таралуын бейімдейді.

Зертханалық шарттарда студенттер металдандырылған шекемтастарды алуды Тамман пешінде жүргізеді. Бұл жұмыстың тәртібі:кептірілген шекемтастарды пештің реакциялық құбырында түсіріп нейтралды және азқышқылды газда қыздыруды бейімдейді; суытылған шекемтастар екінші рет тотықпас үшін күйдіруден кейін суға салып шынықтырады.

Студенттерге шекемтастарды күйдіру режимі мұғаліммен тапсырылады.

Белгілі тәртіппен шекемтастардың порциясын күйдіруін 900, 1100, 1200 және 1350 С температурада жүргізеді.

Алдыңғы тапсырмаға қарағанда студенттер бірнеше бірдей шекмтас порцияларын бір температурада күйдіреді, бірақ күйдіру ұзақтығын өзгертеді.

Күйдіру температурасы,	Күйдіру уақыты, мин	Газ құрамы, %	Шекемтастың беріктігі, кГ/шекемтас	Шекемтастың хим. құрамы

Жіберілім сұрақтары

1. 
   Жұмыстың мақсаты қанда?
   
2. 
   Жұмысты толтыру тәртібі.
   
3. 
   Бұл жұмыста қандай заңдылық тексеріледі?
   

Бақылау сұрақтары

1. 
   Шекемтастарды беріктеу механизмі.
   
2. 
   Шекемтастардың құрамы.
   
3. 
   Шекемтастарды қолдану тиімділігі.