Трофімова Лариса Олексіївна. Розробка технології високотемпературної переробки дисперсних залізографітових відходів металургійного виробництва

Краткое описание

Трофімова Лариса Олексіївна. Розробка технології високотемпературної переробки дисперсних залізографітових відходів металургійного виробництва. : Дис... канд. наук: 05.16.02 - 2007.

Трофімова Л.О. Розробка технології високотемпературної переробки дисперсних залізографітових відходів металургійного виробництва. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - Металургія чорних металів. - Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2007.
Дисертація присвячена вивченню властивостей дисперсних залізографітових відходів (ЗГВ) металургійного виробництва і розробці технології їхньої високотемпературної переробки. Залежно від гранулометричного складу дисперсних ЗГВ встановлені закономірності зміни хімічних, фазового составів, насипний щільності і електрофізичних властивостей. За допомогою магнітного аналізу кількісно визначений розподіл магнетиту й металевого заліза в дисперсних ЗГВ. Досліджено кінетичні закономірності магнетизуючого випалу у власній атмосфері. Визначено умови повного магнітного перетворення оксидів заліза й одержання матеріалу з високими електрофізичними властивостями. Досліджено основні фізико-хімічні закономірності карботермічного самовідновлення (КТСВ) дисперсних ЗГВ. На підставі топохімічного аналізу процесу КТСВ отримані основні кінетичні рівняння процесу, що характеризують його різні стадії й лімітуючі фактори. В умовах ВАТ «Маркограф» організована дослідна ділянка по переробці дисперсних ЗГВ ВАТ «МК «Азовсталь» у новий продукт.

У дисертаційній роботі наведені теоретичне узагальнення і нове рішення науково-практичного завдання раціонального використання залізографітових відходів (ЗГВ) міксерного відділення й відділення десульфурації металургійного виробництва шляхом їх магнетизуючого випалу й карботермічного самовідновлення.
Для комплексного дослідження властивостей дисперсних ЗГВ використані стандартні методи (хімічний і дисперсний состави, насипна щільність) і нестандартні (електрофізичні властивості сv,Ом.мі уs, А.м2/кг) методи аналізу, методи дослідження морфології й мікроструктури (МІМ-8М, растровий електронний мікроскоп РЄМ-100У і просвічуючий електронний мікроскоп ДЖЕМ-7А).

Розроблено установки і методики для високотемпературної обробки дисперсних ЗГВ в шарах (щільному, що рухається та гравітаційно-падаючому) з використанням диференційно-термічного, хроматографічного і волюмодинамічного методів аналізу.

Уперше на основі дослідження комплексу властивостей установлені основні закономірності хімічного (Feобщ, FeО, Fe2О3, С, домішки), фазового (FeО, Fe2О3, Fe3О4) составів і насипної щільності ( 420-910 кг/м3), питомого об'ємного електричного опору (сv=(0, 2-2,0).10-4Ом.м) і питомої намагніченості насичення (уs= 5-45 А.м2/кг), залежно від гранулометричного складу дисперсних ЗГВ міксерного відділення й відділення десульфурації.

Експериментально встановлено, що з ростом розміру часток ЗГВ до 160 мкм відбувається різке зниження питомого об'ємного електричного опору сvз 103Ом.м до 10-4Ом.м при незначному зниженні магнітних властивостей, а при розмірі більше 160 мкм при стабілізації електричних властивостей відбувається різке зниження магнітних властивостей.
4. Аналіз морфології й мікроструктури показав, що при лускатій будові графіту частки оксидів заліза мають сферичну форму, значна їхня частина механічно пов'язана із графітом, а ряд часток перебувають навіть усередині графітових часток, що унеможливлює механічний і магнітний поділ графіту й оксидів заліза (FeО, Fe2О3, Fe3О4).
Уперше кількісно, за допомогою магнітного методу аналізу, визначений розподіл магнетиту і металевого заліза в дисперсних ЗГВ міксерного відділення й відділення десульфурації.

Запропоновано новий напрямок переробки дисперсних ЗГВ в матеріал з високими магнітними й електропровідними властивостями шляхом їх магнетизуючого випалу або карботермічного самовідновлення. Розроблено вихідні вимоги до дисперсних ЗГВ для їхньої високотемпературної обробки.
На підставі дослідження кінетичних закономірностей магнетизуючого випалу в шарах (щільному нерухомому й тому, що рухається) установлені умови повного магнітного перетворення дисперсних ЗГВ й одержання матеріалу з високими електрофізичними властивостями (уs= 70-85 А.м2/кг, сv= (0,2-2,0).10-4Ом.м).
Уперше запропонован магнетизуючий випал дисперсних ЗГВ в гравітаційно-падаючому шарі. Це дозволило з використанням контрольованої СО-СО2атмосфери здійснити процес протягом декількох секунд при температурі 900оС і досягти ступінь магнітного перетворення до 90 %. Отримані закономірності були покладені в основу розробки дослідного виробництва магнітного матеріалу з дисперсних ЗГВ.

8. З використанням диференціального термічного аналізу установлена температура початку металізації (960±5оС), а також уперше вивчені основні фізико-хімічні закономірності карботермічного самовідновлення дисперсних ЗГВ в інтервалі температур 970-1090оС. На підставі топохімічного аналізу процесу карботермічного самовідновлення отримані основні кінетичні рівняння процесу, що підтверджують стадійність і лімітуючи фактори процесу.

На підставі магнітного й електрофізичного аналізу карботермічного самовідновлення встановлена можливість одержання з дисперсних ЗГВ матеріалу з високою питомою намагніченістю насичення (уs= 160 - 170 А.м2/кг, при уsFeмет= 210 А.м2/кг) при досить низькому питомому об'ємному електроопорі (~ 2.10-4Ом.м).
Запропоновано структурну й технологічну схему дослідної ділянки по високотемпературній переробці дисперсних ЗГВ в магнетизований і відновлений графіт магнітний. В умовах ВАТ «Маркограф» організована дослідна ділянка по переробці дисперсних ЗГВ ВАТ «МК «Азовсталь» у новий продукт. Очікуваний економічний ефект становить 45 тис. грн. на рік.