Введение к работе
Актуальность работы. Проблема утилизации некондиционного по минералогическому и гранулометрическому составу фосфатного сырья является одной из актуальных задач фосфорной промышленности. Вовлечение данного вида сырья в электротермическое производство желтого фосфора возможно в результате его предварительной подготовки. Одним из способов такой подготовки является грануляция тонкомолотого сырья и обжиг его при высоких температурах с цельи получения высококачественных фосфоритных окатышей.
В настоящее время на Каратауском химическом заводе ведется производство фосфоритных окатышей, однако, опыт его работы свидетельствует о больших затратах, связанных с низким качеством конечного продукта, не соответствупце-го требованиям, предъявляемым к окатышам и производству фосфора и не позволяющим использовать их в руднотермичес-ких печах. Кроме того, высокое пылеобразование в процессе производства окатышей ухудшает экологическую обстановку данного региона.
Качество готовой продукции при правильном ведении технологического процесса связано с нестабильностьо химического и минералогического состава фосфоритов Каратау. Прочность окатышей обусловлена рядом физико-химических іревращений, сопровождающих процесс производства окатышей гачиная с их грануляции и сушки, и кончая обжигом при вы-іоких температурах. Естественно, различие химического и іинералогического состава исходного сырья отразится на ротекании физико-химических преобразований, а отсюда и а качестве готовой продукции. Определение основных при-ин образования мелочи и пыли при производстве фосфорит-ых окатышей, а также установление взаимосвязи между ми-ералогическим составом окатышей и их технологическими войствами будет способствовать решению задачи повышения Іфективности фосфорной промышленности.
Цель работы. Изучение физико-химических преобразований в процессе термоподготовки фосфоритных окатышей, влияющих на их структуру и предопределяющих технологические свойства конечного продукта. Указанная цель определила следующие задачи:
изучение физико-химических и технологических свойств термообработанных в лабораторных и промышленных условиях окатышей;
исследование влияния вещественного и химического состава различных типов фосфоритных руд на характер фазо-образования при термической подготовке;
определение основных причин образования мелочи и пыли при производстве окатышей;
установление взаимосвязи минералогического состава и технологических свойств окатышей;
выбор показателей качества сырья, пригодного для производства высококачественных окатышей.
Полученные результаты позволят выдать рекомендации
для производства окатышей с целью достижения необходимых
качественных показателей. ;
Методы исследования. С целью изучения процессов ми-нералообразования, сопровогвдащих обжиг окатышей, в работе были использованы химический и рентгенофлюоресцентный методы анализа, а также дериватограЬия, рентгенография, инфракрасная спектроскопия и петрография. Данные методы применялись при исследовании образцов исходной фосфоритной руды и окатышей, полученных при различных условиях.
Научная новизна.
-
Получены данные о связи минералогического состава и структурно-механических свойств фосфоритных окатышей.
-
Показано влияние структурного состояния новообразованных соединений на упрочнение окатышей на стадии их ' термоподготовки.
-
Установлена зависимость прочностных свойств термообработанных окатышей от структурного типа анионного , радикала силиката, а также присутствия силикофосфатного
5.
расплава (стекла) и кристалличности фосфатного вещества.
4. Определены пределы содержания карбонатных и крем
нистых минералов в фосфорите, обеспечивающие требуемые
технологические свойства окатышей. Введенное понятие "мо
дуль фаг." позволяет определить пригодность фосфатного
сырья для производства высококачественных окатышей.
5, Введены понятия "степень участия" силикатных сое
динений в образовании структуры окатыша и "степень крис
талличности" фосфатного вещества, а также предложена за
висимость прочностных свойств термообработанных окатышей
от этих характеристик.
Практическая ценность.
-
Разработаны рекомендации для промышленного производства окатышей с целью повышения качества продукции и увеличения эффективности работы фабрики окатышей на основе учета особенностей минерального состава фосфорита.
-
Проведенные исследования и выявленные нами взаимосвязи между прочностью окатышей и их составом позволили сформулировать следующие характеристики сырья и окатышей:
2.1. Показатель "степени участия" компонентов С St ) в формировании структуры окатыша. Данный показатель определяется по рентгендифракционным спектрам обожженных окатышей как отношение интенсивностей характеристических рефлексов отражения пироксеновых и пироксеноидных соединений ( \ ) к интенсивности рефлекса кварца ( J ):
2.2. "Степень кристалличности" фосфатного вещества ( С ). Величина данного показателя определяется по инфракрасным спектрам поглощения термообработанных окатышей как отношение суммы интенсивностей дублетной полосы поглощения ортофосфат-иона при 604 и 575 см~ (3j + 3g ), определенной между максимумом и минимумом каждой из них к интенсивности полосы при волновом числе 604 см" ( J з ), измеренной от базовой линии:
^1 + ^2
С «= ±—73 —
к Сі з
2.3. "Модуль фаз" фосфоритной муки ( Мх );. Данная характеристика определяется как отношение количественного содержания кварца к карбонатным минералам исходного фосфатного сырья:
"I КВ.
Ф ^дол.+/Пкт. '
где: т, КВі, ^2-дОЛ#» hn кт< -содержания ( масс.Д ) мине
ралов кварца, доломита, кальцита,определяемые из следупцих
выражений:
^ кв. С общ. 5й0о ~ С связ.^02
К дол. = 4.57 -СМ90
"* кт> - 2.27- С С02 - 1.09 -.Л дод. ,
где: С - данные химического анализа оксидов элементов ( %)
-
Показатели "степени участия" компонентов в структу-рообразовании окатышей и "степень кристалличности" фосфат -ного вещества позволят проводит управление технологическим процессом еще на стадии обжига окатышей, не дожидаясь его окончания и получения результатов испытаний технологических свойств готовой продукции.
-
Использование " модуля фаз" совместно с модулем кислотности ( Мк ) в производственных условиях позволит правильно выбирать фосфатное сырье и состав композиций для производства высококачественных окатышей. При этом рекомендуется использование фосфоритной мужи, характеризующейся М* равным 1.0 - 1.3 и М : 0.66 - 0.77. При непригодности фосфатного сырья по данным показателям предложено проводить шихтование его-флюсующими добавками до достижения вышеприведенных значений предлагаемых параметров.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 5 статьях, 2 тезисах и сообщены на трех научно-технических советах и конференции.
Структура и объем работы ^Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка использованной литерату-
ры и приложения. Объем диссертации составляет ^//^-страниц, в том числе 52 рисунка и 22 таблицы. Список литературы включает 130 наименований.
