К.х.н. Каримова Л.М., д.т.н. Жумашев К.Ж., Кайралапов Е.Т.

Химико-металлургический институт имени Ж. Абишева , Казахстан

Изучение прочностных характеристик окатышей из чернового медного концентрата забалансовой руды при использовании в качестве связующего

раствор серной кислоты

 

Необходимым условием подготовки   медного сырья к обжигу является гранулирование исходного материала. При этом   большое значение имеет   получение гранул, прочностные характеристики которых позволяют выдерживать нагрузки, возникающие при транспортировке и перегрузках, а также при переработке в обжиговой печи. Для решения этой   задачи требуется изучить прочностные свойства гранул и определить   условия   получения   наиболее прочных   окатышей.

Исследованию подвергались гранулы, полученные из чернового флотоконцентрата с гранулометрическим составом по классу -0,074 мм (выход 60,3%) с химическим составом (%): Cu –4,3; S –3,49; Fe –3,18; CaO – 3,05; Na ₂ O –1,52; K ₂ O –1,20. В качестве связующего использовались смесь из раствора лигносульфонатов ( сульфит-спиртовая барда ? =1,04) и серной кислоты 10%. Концентрат подвергался   окатыванию на укрупнено-лабораторном грануляторе с диаметром чаши 1,2 м, высота борта 15 см и подаче   связующего разбрызгиванием. Фракции гранул необходи­мого размера отсеивали на ситах, класс -10+ 7 мм ( d _ср =8,5 мм). Сушку гранул проводили на решетке, под которую подавался нагретый до заданной температуры воздух. Для определения выхода целых гранул в каждом опыте отбирали 100 гранул и задавали высоту при их одновременном сбрасывании. Для определения выхода целых сырых и высушенных при 100 ⁰ С гранул в каждом независимом опыте путем фиксирования нагрузки отбирали по 20 окатышей Полученные результаты по определению статической прочности выхода целых представлены в таблице 1. Статистическую оценку воспроизводимости экспериментальных данных проверяли по критерию Кохрена . Статическая прочность, она же выход целых гранул (в долях единицы), рассчитывалась по вероятностной формуле энергостахастической прочности [1].

 

Таблица 1. Результаты опытов по определению характеристик эффективного поверхностного натяжения ? _с , Н/м, или энергии поверхности разрушения, Дж/м ² , и статической прочности сырых и высушенных гранул Р _с (д .е )

G, кг	Сырые гранулы				G, кг	Высушенные гранулы
		? с (3)		Р с (5)			? с (4)		Р с (6)
0,7	66,7984	70,7136	0,85	0,8909	1,580	182,7256	180,0164	0,95	0,9454
0,8	74,2253	75,0864	0,825	0,8357	1,880	185,3729	187,9961	0,875	0,8845
1,0	88,5305	83,832	0,775	0,7022	2,280	197,8192	198,6357	0,75	0,7553
1,250	99,9337	94,764	0,625	0,5239	3,385	228,6779	228,0276	0,275	0,2689
1,300	97,4147	96,9504	0,5	0,4900	3,585	233,451	233,3474	0,2	0,1991
1,500	100,1385	105,696	0,25	0,3669

 

По результатам табл. 1 ( G – ) построим зависимость и получим уравнения для эффективного поверхностного натяжения для сырых и высушенных гранул

                        , R =0,9057,                  (1)

 

                        R =0 ,9933 .                  (2)

 

Подставляя уравнение (1), (2) для сырых и высушенных гранул в модель [1], получаем расчетную вероятностную модель статической прочности   сырых и высушенных гранул:

                ,                     (3)

                 .                    (4)

Полученные результаты статической прочности по (3), (4) проверяли на адекватность экспериментальных и расчетных зависимостей по коэффициенту корреляции R , который составил для сырых и высушенных гранул R = 0,6825, R =0,8779 и его значимость t _R = 2,555>2, t _R =6,631 соответственно, данные которых для сырых и высушенных гранул представлены в табл. 1.

По уравнениям (3), (4), рассчитали номограмму для определения статической прочности, в которой варьировали разрушающую нагрузку и диаметр гранул при известной насыпной массе (табл. 2, 3)

 

Таблица 2.Номограмма статической прочности сырых гранул

 

Таблица 3. Номограмма статической прочности высушенных гранул (при 100 ⁰ С)

 

Уравнение для статической нагрузки может быть выражена через вес слоя, поскольку этот вид нагрузки в промышленных условиях является основным (в бункерах, штабелях, сушильных, обжиговых и плавильных печах). Эта нагрузка учитывается в приближении рядовой упаковки слоя через высоту и насыпную массу [1, с. 43].

                     ,                            (5)

 

где h _c – высота слоя, м, – прилагаемая сила, ? – насыпная масса гранул, кг/м ³ ; – ускорение силы тяжести, равное 9,82 м/с ² .

Подставляем уравнение (5) в (3), (4) для сырых и сухих гранул соответственно, с учетом известных численных величин ( ? , g ) получим расчетную модель для сохранности гранул при статической нагрузке в бункерах

                     ,                   (6)

                   .                  (7)

 

По этим уравнениям, возможно, рассчитать номограмму характеризующую сохранность гранул при статической нагрузке в бункерах при вариации высоты слоя для сырых и высушенных гранул.

В целом результаты по определению статической прочности окатышей чернового медного концентрата показали возможность получения адекватных зависимостей эффективного поверхностного натяжения как для сырых, так и для высушенных гранул, через фиксированной разрушающей нагрузки с установлением статистической оценки воспроизводимости экспериментальных данных по критерию Кохрена по выходу целых гранул. По результатам опытов по статической прочности окатышей эффективное поверхностное натяжение закономерно увеличивается от сырых гранул (66,7984-100,1385 Н/м) к сухим (182,7256-233,451 Н/м). Для обеспечения сохранности гранул в среднем не менее 80% допустимая высота слоя, для среднего диаметра гранул, для сырых окатышей составляет 0,4 метра , а для высушенных не более 1 метра .

 

Список использованных источников:

1.       Малышев В.П. Разрушаемость и сохранность конгломератов / В.П. Малышев, К.Д. Телешев, А.М. Нурмагамбетова . – Алматы : НИЦ « ? ылым », 2003. – 336 с.