Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ представлений о строении, свойствах и методах исследования шлаковых систем 5
1.1. Основные теории строения шлаковых расплавов 7
1.2. Важнейшие технологические свойства доменных шлаков 13
1.3. Методы исследования структуры и физико-химических свойств шлаковых расплавов 21
1.4. Выводы и постановка задач исследования 30
2. Экспериментальное определение структурно-чувствительных характеристик шлакового расплава с различным содержанием MgO и моделирование его структуры методом молекулярной динамики 32
2.1. Методы экспериментального определения свойств шлака 32
2.1.1. Опытное определение плотности 32
2.1.2. Опытное определение поверхностного натяжения 37
2.1.3. Опытное определение вязкости и электропроводности 39
2.2. Результаты экспериментального определения структур
но-чувствительных характеристик шлакового расплава 43
2.2.1. Результаты опытного определения плотности и поверхностного натяжения 44
2.2.2. Результаты опытного определения вязкости и электропроводности доменного шлака 48
2.3. Компьютерное моделирование структуры расплава 50
2.3.1. Метод молекулярной динамики з
2.3.1.1 Исходные данные и параметры модели 54
2.3.1.2 Выбор потенциалов межчастичного взаимодействия в оксидах 56
2.4. Структурные характеристики расплава 10-компонентной шлаковой системы по результатам компьютерного моде лирования 58
3. Расчет вязкости конечного доменного шлака по химическому составу и температуре жидких продуктов плавки 63
3.1. Методика расчета вязкости многокомпонентного шлака.. 63
3.2. Проверка и применение предложенной методики расчета вязкости для реальных доменных шлаков 72
3.3. Определение температуры жидких продуктов плавки 75
4. Прогнозирование физико-химических свойств доменных шла ков применительно к доменным печам ОАО «ММК» 80
4.1. Применение предложенной методики расчета вязкости шлака для анализа конечного шлака доменной печи №7.. 81
4.2. Определение эмпирических зависимостей различных параметров доменной плавки от вязкости шлака 90
4.3. Влияние повышения содержания магнезии в конечном шлаке на его свойства 91
4.4. Влияние вязкости шлака на распределение серы между чугуном и шлаком 96
Заключение 102
Библиографический список
- Важнейшие технологические свойства доменных шлаков
- Опытное определение вязкости и электропроводности
- Проверка и применение предложенной методики расчета вязкости для реальных доменных шлаков
- Определение эмпирических зависимостей различных параметров доменной плавки от вязкости шлака
Введение к работе
Актуальность работы. Качество чугуна зависит от состава шихтовых материалов, расхода кокса и десульфурационной способности шлака, которая определяется его количеством, составом и вязкостью.
Непосредственное экспериментальное определение вязкости шлака затруднено. Графический метод с использованием существующих диаграмм вязкости позволяет учитывать влияние лишь 4-5 базовых оксидов. С развитием методов компьютерного моделирования появилась возможность сравнительно просто, без значительных временных и материальных затрат рассчитывать свойства многокомпонентных высокотемпературных расплавов.
В связи с вышеизложенным, актуальной для металлургии является задача разработки и развития методов экспериментального и теоретического определения свойств шлака по его химическому составу и температуре, что особенно перспективно в условиях нестабильной сырьевой базы.
Цель и задачи работы. Целью диссертации является разработка методики оперативного прогноза свойств конечного доменного шлака по его химическому составу и температуре для повышения качества чугуна по содержанию серы, и оценки возможности применения новых нетрадиционных видов железорудного сырья. Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
изучить и обобщить имеющиеся сведения о структуре и свойствах доменных шлаков, методах их определения для установления связи параметров шлакового режима с показателями доменной плавки;
экспериментально определить зависимость важнейших свойств доменного шлака от его химического состава и температуры;
создать компьютерную модель промышленных доменных шлаков для определения их структуры и основных свойств;
разработать методику оперативного расчета вязкости шлаков для корректировки состава шихтовых материадоа
Научная новизна работы заключается в следующем:
получены опытные температурные зависимости плотности, поверхностного натяжения, вязкости и электропроводности реального доменного шлака в интервале 1350.. 1550 С;
получены зависимости для определения плотности и электропроводности для ненасыщенного газом шлака от температуры;
впервые создана компьютерная модель реального 10-компоненшого доменного шлака, позволившая исследовать его ионную структуру и получить кинетические характеристики;
получены эмпирические зависимости, отражающие влияние вязкости доменного шлака на содержание серы в чугуне.
Научная и практическая значимость работы. Разработанные методики расчета свойств шлаков совместно с моделированием структуры позволили получить новые данные о поведении различных оксидов в шлаковом расплаве. Это позволяет увеличить десульфурапионную способность шлака за счет повышения его диффузионной подвижности путем изменения прихода соответствующих компонентов с шихтой.
Разработаны рекомендации по корректировке шихты доменной плавки в условиях нестабильных рыночных поставок железорудных материалов, позволяющие осуществить упреждающее регулирование шлакового режима и стабилизировать содержание серы в чугуне.
Разработаны методики уточнения показаний пирометра излучения и расчета температуры шлака по содержанию кремния в чугуне, определяемому методом ТЭДС, котррые позволяют получать более достоверную информацию о нагреве горна доменной печи.
Апробация работы и публикации. По теме диссертационной работы имеется 10 публикаций, из них 2 статьи в центральных журналах. Основные положения и результаты доложены и обсуждены на TV-й Международной научно-практической конференции «Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий» 2003 г., г. Москва; на Международной научно-технической конференции молодых
специалистов ОАО «ММК» 2004 г., на 62-й и 63-й научно-технических конференциях Магнитогорского государственного технического университета по итогам научно-исследовательских работ, на региональной научно-технической конференции «Новые программные средства для предприятий Урала» 2003 г., наХ1-й Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» в г. Екатеринбурге 2004 г., на VII Российском семинаре «Компьютерное моделирование физико-химических свойств стекол и расплавов» в г. Кургане 2004 г. Работа выполнялась при поддержке гранта за 2003 г. правительства Челябинской области и Минобразования РФ. Методика расчета вязкости шлака доложена на техническом совете доменного цеха ОАО «ММК» и рекомендована к опытно-промышленной проверке и использованию в системе «Автоматизированное рабочее место газовщика», а также при оценке состава шихтовых материалов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Содержание работы изложено на 118 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков и 15 таблиц, библиографический список из 114 наименований и приложения.
Важнейшие технологические свойства доменных шлаков
С течением времени взгляды на теорию строения шлаковой системы меняются. В 2001 году А.И. Зайцев и Б.М. Могутнов представили принципиально новый подход к значимости ионной природы металлургических шлаков для понимания их поведения и свойств. Наличие большого количества достоверных данных термодинамических исследований для 16 шлаковых систем различной сложности по активностям всех компонентов позволило им выяснить, что энтропия жидкого шлака существенно ниже конфигурационной энтропии, которую следовало бы ожидать в случае, если бы шлак был ионным раствором. Она даже несколько ниже конфигурационной энтропии молекулярного раствора.
Согласно этой теории структурными единицами шлаковых расплавов являются неассоциированные или мономерные молекулы компонентов, гетеромо-лекулярные ассоциативные комплексы и полимерные структуры Si02. В основу нового подхода к строению жидких шлаков положена теория ассоциированных растворов Пригожина, поскольку для большинства этих объектов характерно интенсивное взаимодействие между компонентами, которое и является причиной ассоциации.
Для доказательства правильности рассматриваемых представлений о строении шлаковых расплавов ими были выполнены расчеты диаграмм состояния большинства известных шлаковых систем. Расчеты включали экстраполяцию активностей компонентов расплава на неизученные температурно-концентрационные области. Они основывались на термодинамических функциях твердых фаз, определенных только экспериментальным путем одновременно с изучением расплавов. Результаты расчета очень хорошо согласовывались с независимыми данными физико-химического анализа. Интересны результаты, полученные А.И. Зайцевым и Б.М. Могутновым для области геленит-анортит-волластонит системы CaO-Al203-Si02[17].
Теория расплавов с интенсивным межчастичным взаимодействием базируется на предположении, что жидкий шлак представляет собой ассоциированный раствор, структурными единицами которого служат полимерные образования, гетеромолекулярные комплексы (ассоциаты) и неассоциированные молекулы компонентов. Эти единицы находятся в динамическом равновесии, которое подчиняется закону действия масс. В жидких растворах, принадлежащих системам со слабым межчастичным взаимодействием, ассоциации не наблюдается. Однако их термодинамическое поведение также хорошо описывается на основе представлений, что структурными единицами раствора являются молекулы компонентов. Естественно, что часть структурных составляющих должна быть диссоциирована на ионы, иначе невозможно объяснить электрические свойства расплавленных шлаков. Однако степень диссоциации не может быть значительной, иначе трудно было бы найти количественную трактовку представительных массивов экспериментальных данных по термодинамическим свойствам на основе молекулярных представлений. Таким образом, предложенная А.И. Зайцевым и Б.М. Могутновым новая теория в какой-то степени схожа с рассмотренной выше молекулярной теорией строения шлаков. Отличие заключается в том, что ассоциированный раствор не является идеальным, то есть поведение молекул и молекулоподобных кластеров не описывается законом Рауля. Кроме того, состав комплексов в предложенном подходе выбирается не интуитивно и не по минералогическому составу твердого шлака, а путем оптимизации больших массивов экспериментальных термодинамических данных. Установленные таким путем характеристики ассоциатов описывают как физико-химические свойства, так и структуру расплава.
Единственным прямым опытным путем получения информации о структуре жидкости являются данные дифракционных экспериментов. О.А. Есин занимался анализом структурных данных дифракционных экспериментов, им же была выдвинута теория о полимерной модели сначала для металлических затем и для силикатных расплавов. По данным дифракционных экспериментов он су дил о достоверности полученных им уравнений для оценки размеров областей упорядоченных атомов на основе полимерной модели [18-19]. В рамках этой модели Г.А. Топорищевым и Л.Б. Бруком было получено уравнение, позволяющее определять вязкость двойных силикатных расплавов по их степени полимеризации. Результаты расчета имели хорошую сходимость с экспериментальными данными [20-21]. Свое дальнейшее развитие полимерная модель получила применительно к силикатным расплавам в работе В.К. Новикова [22]. Автор отмечает, что из дифракционных данных о строении бинарных силикатных расплавов следует, что эти расплавы имеют сильно выраженную микронеоднородную структуру, что подтверждается и ультраакустическими исследованиями, причем для расплавов, богатых SiC 2, характерно наличие трехмерной сетки кремнезема, с одной стороны и циклических силикатных анионов, с другой. Экспериментальные данные по криоскопии силикатных расплавов говорят о резком ограничении размеров линейных и кольцевых форм и присутствии в расплаве сложных кремнекислородных образований, представляющих собой элементарные зародыши блоков Si02. Экспериментально было подтверждено наличие в силикатных расплавах наряду со сложными кремнекислородными образованиями (SiC 2)i, являющимися предельной формой (i-»c-»-oo), где с - число самозамыканий, комплексных анионов $1{ОЦ 7сс , лишь простейших силикатных анионов: мономеров SiO -, коротких линейных цепочек Si20 и Si30 , плоских колец SijOjf, Si40j2, Si6Ojg . Кроме того, ни в кристаллических, ни в стеклообразных, ни в жидких силикатах не было обнаружено изомерных форм анионов, например разветвленных цепочек. Это дало возможность автору и далее развивать полимерную модель силикатных расплавов. По его мнению существовавшие на тот момент полимерные модели бинарных силикатных расплавов (С. Мэссона, О.А. Есина, Д. Гэскелла [19, 23-27]) позволяли получить уравнения для расчета их основных структурных характеристик. Однако к их главным недостаткам автор причисляет применимость в ограни ченном интервале составов, трудоемкость вычислений, сложность учета всех возможных форм комплексных анионов. В.К. Новиков поставил перед собой следующую цель: получить уравнения, позволяющие сравнительно просто рассчитывать структурные характеристики бинарных силикатных расплавов во всем интервале их составов с учетом наличия кольцевых ионов. Ему удалось рассчитать активности компонентов, теплоты смешения, распределение силикатных анионов и атомов кремния по видам силикатных анионов, оценить тепловой эффект реакции полимеризации и изменение энтропии. Постепенно усложняя задачу Новикову удалось перейти к расчету характеристик для многокомпонентных силикатных расплавов вида Me 0-Me"0-Si02. Результаты,
полученные им для систем FeO-CaO-Si02 (CaO =CaO+MgO), FeO-MnO-Si02, имеют удовлетворительную сходимость (для системы FeO-MnO-Si02), но даже сам автор отмечает, что, например, учет в выведенных им уравнениях числа молей всех концевых атомов кислорода приводит к тому, что в системе FeO-CaO-Si02 расчетные активности FeO оказываются больше единицы и стремительно растет расхождение с экспериментальными данными.
Опытное определение вязкости и электропроводности
Силовая схема печи позволяла достаточно плавно контролировать температуру в пределах до 1600С. Стандартное «плавание» температуры во время изотермической выдержки 5т = 10, абсолютная погрешность измерения температуры за счет нарушения калибровки термопары, смещения изотермической зоны печи и наличия температурных градиентов в ячейке составляла 10-12.
Порядок измерений предусматривал многократные повторные измерения в цикле, в группе и серии измерений и поэтапное обобщение результатов. Базовым экспериментом была политермическая серия измерений на одном исходном образце с использованием неизменного капилляра. Она состояла из 5 групп изотермических измерений при изменении температуры через 30-50, которое производили случайным образом, чтобы рандомизировать возможную систематическую ошибку из-за монотонного тренда температуры и уровня расплава. Как правило, в каждой серии одну или две группы при какой-либо температуре повторяли, используя их для оперативного контроля за ходом эксперимента и последующей оценки воспроизводимости измерений.
Каждая группа включала 5 циклов измерений, обеспечивающих двойной проход трех уровней погружения капилляра: измерение начинали при касании капилляром поверхности расплава - 0 мм, второй и третий циклы проводили при последовательном погружении капилляра на 10 и 20 мм, а четвертый и пя тый циклы - при обратном подъеме капилляра на глубины 16 и 8 мм. По за вершении группы измерений капилляр отрывали от расплава и контролировали изменение уровня поверхности расплава за время измерений. В результате двойного прохода в каждой группе измерений мы получали по два значения рю » и ріб и по одному р2о и ре, а также разницу уровней поверхности расплава до и после завершения группы измерений.
При нормальном ходе эксперимента каждый цикл измерений заключался в получении индивидуальных значений ртах при отрыве 3-5 пузырьков, которые обычно различались на 1-2 единицы шкалы манометра. При более значитель 37 ных расхождениях, которые сигнализировали о нарушении нормального хода эксперимента (например, о пузырьковом газовыделении из расплава), цикл удлиняли до 6-10 пузырьков. Если при этом показания не стабилизировались, то расплав рассматривали как эволюционируюпгую динамичную систему и продолжали эксперимент по запланированной программе. Единичные резкие выпады р в сторону занижения, возникающие из-за механических толчков печи или давления в ней выбраковывали сразу после записи результатов.
Каждый цикл измерений занимал приблизительно 10 мин, группа измерений из 5 циклов - около часа. Переход на новую изотермическую ступень с последующей стабилизацией температуры требовал 10-15 мин. Перед началом каждой серии измерений надежная стабилизация температурной зоны в печи устанавливалась не ранее, чем через 2 ч после включения печи или через 20 мин после достижения печью рабочей температуры.
При проведении серий опытов по измерению поверхностного натяжения мы использовали то же аппаратное обеспечение, что и при определении плотности шлакового расплава (рис. 2.2). Схема формирования газового пузыря приведена на рис. 2.3. При медленном (статичном) выдувании пузырька из капилляра, вертикально погруженного в расплав, максимальное давление р в момент отрыва пузырька определяется поверхностным натяжением с и плотностью расплава р, радиусом капилляра г и глубиной погружения h кромки капилляра в расплав: p = pgh + —. (2.4)
Для обеспечения тонкостенности пузыря, после явного касания, фиксируемого микроманометром как скачок давления, микровинтом выполняли регулировку, поднимая капилляр на 2 мм. Поверхностное натяжение определяли молибденовым капилляром, что исключало ошибку, связанную с растворением капилляра в шлаке. 2.1.3. Опытное определение вязкости и электропроводности
Методы измерения вязкости жидкостей, в том числе металлургических расплавов, основаны на регистрации в процессе измерения различных параметров, функционально связанных с вязкостью. Связь между этими экспериментально определяемыми параметрами и динамической и кинематической вязкостью жидкости обосновывается в математических теориях методов.
Ряд методов позволяет на основе измеряемых параметров путем прямого расчета по соответствующим формулам определить динамическую и кинематическую вязкость жидкостей. В некоторых методах вследствие сложности математической теории или трудности учета различных поправок, связанных с побочными явлениями, которые возникают в процессе измерения, вязкость определяют по градуировочным кривым, связывающим ее с наблюдаемыми параметрами.
Опытное определение вязкости шлака проводили в Институте Металлургии УрО РАН на вибрационном вискозиметре конструкции СВ. Штенгель-мейера (рис. 2.4). Эта установка позволяет определять вязкость в пределах от 0.1 до 10 Па с (что соответствует интервалу 1-100 пз). Предел допускаемой основной погрешности измерения, при градуировании вискозиметра составляет ±3% без учета вязкости градуировочных жидкостей.
Для получения резонанса необходимо, чтобы частота тока, питающего катушку вибратора 8 была равна собственной частоте механических колебаний подвижной системы вискозиметра (2,4,6,9). При наступлении резонанса амплитуда колебаний подвижной системы становится максимальной и в обмотке измерительной катушки 6 индуктируется максимальная ЭДС. Принцип работы вискозиметра состоит в том, что при опускании шпинделя в жидкость резонанс нарушается. Чем больше вязкость жидкости, тем меньше становится амплитуда колебаний подвижной системы и тем меньше ЭДС в измерительной катушке.
Проверка и применение предложенной методики расчета вязкости для реальных доменных шлаков
Существует много методик расчета вязкости на основе полуэмпирических методов. Из-за того, что эмпирические данные по различным агрегатам и предприятиям достаточно разнятся, основным недостатком таких методик является то, что практически каждая из них должна быть адаптирована к конкретным условиям использования. Другим недостатком является то, что большинство методик было разработано для синтетических и полусинтетических составов шлака, что не позволяет учесть влияние на вязкость таких важных компонентов, как оксиды калия, марганца, натрия, титана, а также плавикового шпата, иногда добавляемого в печь для разжижения шлака.
Для разработки модели расчета вязкости доменных шлаков, которая была бы применима в условиях доменного цеха, в качестве базовой использовали методику определения вязкости шлака, разработанную японскими учеными в 1998 году [92]. Выбор именно этой методики как базовой обоснован тем, что она современна, прошла проверку в исследовательской лаборатории металлургического предприятия «Kokan Mining Co. Ltd.» и позволяет учитывать влияние максимально широкого спектра составов реального доменного шлака в производственном интервале температур,
На основании исследования этой и ряда других работ [92-94], где акцент сделан именно на эмпирические исследования, мы предположили, что при расчете вязкости доменного шлака нужно учитывать влияние двух основных параметров - влияние соотношения в расплаве кислых, основных и амфотерних оксидов и влияние массовой доли каждого оксида в расплаве, с учетом физических параметров каждого из них, а также влияние температуры. Базовый вид уравнения расчета вязкости решили оставить прежним: Л = Ал0ехр(—-J, (3.1) где А и Е - коэффициенты зависимости вязкости шлака от температуры, ц0 - вязкость гипотетически чистых оксидов в расплаве, В - приведенный коэффициент основности. Рассмотрим каждый из параметров уравнения (3.1). Вязкость шлака очень сильно зависит от физического нагрева. Коэффициенты А и Е рассчитываются по уравнениям второго и первого порядка, соответственно, которые учитывают влияние температуры на суммарную вязкость каждого из оксидов расплава (коэффициент А) и влияние температуры на вязкость при приведенном коэффициенте основности (коэффициент Е). Уравнения для расчета коэффициентов А и Е имеют вид: А = 1,745-1,961 х 1(Г3Т + 7,060 х 10_7Т2; (3.2) Е = 11,13-3,65 хЮ 3Т, (3.3) где Т - температура расплава, К. Рассчитанные по уравнениям (3.2) - (3.3) температурные коэффициенты применимы только в интервале температур от 1330 до 1600 С, что соответствует интересующей нас температуре конечного доменного шлака. Авторы оригинальной методики вывели эти уравнения, изучая опытным путем зависимость вязкости оксидных расплавов от температуры. Эмпирические коэффициенты в уравнениях для расчета температурных коэффициентов А и Е были подобраны с таким расчетом, чтобы как можно точнее подходить к экспериментальным данным, полученным для полусинтетических шлаковых расплавов, взятых за образцы, а также соответствовать стандартному описанию измерений вязкости материалов для высоких температур.
Модифицированный коэффициент основности В , который используется в методике, может быть рассчитан по формуле (3.4): В = SCaiWQB+a Wpe E(aiWi)A +all2o3WAl2o3 +aTio2WTio2 где a j -специфический коэффициент; Wj - массовый процент оксида в шлаке; А, В - индексы кислых и основных оксидов соответственно; а - модифицированный специфический коэффициент. Приведенному коэффициенту основности отведена важная роль в данной методике. Как видно из формулы приведенного коэффициента основности, по сравнению с используемыми обычно коэффициентами основности ——, CaO + MgO и т. д. в нашем случае считается, что на основность шлака оказы Si02+Al203 вают разное влияние не только кислые (индекс А) и основные (индекс В) оксиды, но также содержащийся в некоторых шлаках и повышающий основность РегОз. Кроме того, особо учитывается влияние на основность АЬОз и ТЮг, чего обычно раньше не делалось, это выражается в том, что для этих оксидов выведены особые уравнения для расчета специфического коэффициента а . Ввести этот коэффициент было предложено авторами оригинальной методики исключительно с целью повышения ее точности.
При разработке и унификации уравнений для расчета специфического коэффициента а для AI2O3 авторы опирались на опытные данные, полученные для 34 различных составов полусинтетической четырехкомпонентной системы Si02-Al2C 3-CaO-MgO. Это позволило установить достаточно точно температурную зависимость влияния оксида алюминия на основность шлака. Химический состав образцов приведен в табл. 3.1.
Определение эмпирических зависимостей различных параметров доменной плавки от вязкости шлака
По последним оценкам Россия имеет более чем достаточные запасы железорудного сырья, однако сравнительно сложные условия отработки месторождений (горно-геологические и экономико-географические) и относительно низкое качество руды не позволяют считать сырьевые условия достаточно благоприятными для развития российской черной металлургии в целом.
В частности, эти условия существенно неодинаковы для разных предприятий отрасли. В наиболее благоприятных сырьевых условиях работают предприятия Центра России. Благодаря своей близости к железорудным месторождениям КМА и Карельско-Кольской провинции, стабильно обеспеченными хо 92 рошим сырьем (главным образом, железистые кварциты с содержанием железа 32-37%, отчасти богатые руды с содержанием железа 52-57%) можно считать «Северсталь», Липецкий, Тульский, Оскольский металлургические комбинаты. Уральская металлургия находится в более сложном положении. Несмотря на то, что запасы руд весьма велики (14,6 млрд. т), качество этих руд не позволяет считать ситуацию благополучной. В Свердловской области из разведанных 8 млрд. т 87% составляют магнетиты Качканарского горнопромышленного типа с содержанием железа 15-17% и низким содержанием титана и всего около 100 млн. тонн магнетитовых руд.
В Челябинской области учтено запасов железных руд 1,3 млрд. т, из которых 995 млн. т - это бакальские сидериты, которые остаются практически невостребованными. Остальные 225 млн. т - магнетитовые руды Магнитогорской и Златоустовской групп, разбросанные по нескольким мелким месторождениям, самое крупное из которых - недавно приобретенное ОАО «ММК» Течен-ское, с запасами 68 млн. тис возможным объемом добычи 0,8-1,5 млн. т в год. Эти месторождения не в состоянии решить проблемы сырьевого обеспечения черной металлургии Южного Урала.
Месторождения КМА могут обеспечить Российскую металлургическую индустрию сырьем, однако их удаленность от предприятий Урала и постоянный рост железнодорожных тарифов делает неконкурентоспособным производимый на Южном Урале металл по цене в сравнении с ценами зарубежных и некоторых отечественных производителей. В этих условиях становится актуальной реализация программы развития и совершенствования местной сырьевой базы заводов Южного Урала. Стратегическим партнером ОАО «ММК» на данном направлении является АО «Бакальское рудоуправление» [109].
Разведанные по состоянию на 01.01.95 г. запасы руды по Бакальскому месторождению составляют в сумме всех категорий 1012 млн. т, из них представлено: - бурыми железняками - 38 млн. т; - сидеритами - 974 млн. т. Среднее содержание железа: - в бурых железняках - 43,7%; - в сидеритах - 31,1%.
К настоящему времени запасы бурых железняков истощились, поэтому в основу перспективного развития минерально-сырьевой базы Бакала должны приниматься запасы железной руды, представленной сидеритами.
В настоящее время сидеритовый концентрат на ОАО «ММК» используется крайне мало - в среднем 10 кг на тонну руды. Основная причина этого - существенное повышение содержания магнезии в конечном шлаке.
Используя адаптированную методику, исследовали изменение вязкости типичного доменного шлака, приведенного в табл.2.1. Для этого равномерно увеличивали содержание в этом шлаке MgO до 10, 12 и 14%. Увеличение MgO в конечном шлаке до 12% дает небольшое равномерное понижение вязкости, а дальнейшее увеличение MgO увеличивает вязкость (рис.
ОАО «ММК» значения 1,36. Такое повышение основности приведет к образованию излишне вязких шлаков, что, в свою очередь, в производственных условиях приведет к образованию подвисаний и, как следствие, сбоям в производстве и снижению качества чугуна. Чтобы избежать этого, был откорректирован состав шлака, с увеличением содержания MgO за счет снижения содержания в шихте СаО и AI2O3. Таким образом, увеличение MgO до 14% и рационализация состава конечного шлака обеспечивает практически неизменную его вязкость, оставляя показатели основности в технологически допустимых пределах в интервале температур 1330 - 1600С. 4.4. Влияние вязкости шлака на распределение серы между чугуном и шлаком Для успешной десульфурации чугуна (для увеличения коэффициента распределения серы Ls) необходима восстановительная среда и повышенная основность шлака. Экспериментальные исследования подтверждают эти соображения [50]. В то же время обобщенные данные В.И Логинова [38] показали связь вязкости шлаков с коэффициентом распределения серы:
