Введение к работе
Актуальность темы. Широко известно большое значение углеродных материалов для развития электротермических производств: углерод необходим' для изготовления угольных и графитовых электродов, для строительства электрических печен. Велика роль углеродных материалов как восстановителей, п качестве которых, п основном, используется дефицитный и дорогостоящий доменный кокс.
Однако, запросы промышленности не обеспечиваются полностью всем объемом пыпускаемого кокса мелких фракции. Кроме того, металлургический кокс по своим физико-химическим свойствам (низкое удельное сопротивление, малая реакционная способность) не самый лучший материал для работы элсктро-руднотерчнческнх печей. Поэтому п последнее время, в связи с нехваткой высококачественного кокса для электротермических процессов, агломерации руд, получения фосфора Ті др., на...етнлась тенденция организаций' производства по" выпуску специальных видов кокса. Такой путь, однако, ведет к повышению jce-бестонмостн конечного продукта. Одним из путей ее снижения является переход к новым, более дешевым и активным углеродным материалам,, причем без существенного изменения основного технологического процесса. Таким обра-, зом, изыскание эффективных и дешевых углеродных восстановителей яплястся' одним из актуальных направлений в ходе развития современного элекгротермического производства.
Новым перспективным сырьем для производства углеродных восстановителей могут послужить шунгитовые породы, залежи которых в объемах, дисіл-точиых для промышленного использования, обнаружены в Восточном Казахстане. Поскольку шунгитовые породы представляют собой многофазную систему, основными структурными составляющими которой являются углерод и диоксид кремния, также используемый в электродуговых печах п качестве флюса, большой интерес представляет изучение возможности их использования в качестве "окускованнон" шихты - комплексного сырья для электротермических процессов.
Цель работы. Исследование структуры казахстанских шунгитовых пород в сравнении с коксом. Получение из шунгитовых пород углеродного концентрата заданного сретава. Создание технологии получения углсродкварцитовых брикетов на основе шунгатового концентрата. Определение возможности использования углеродных брикетов из шунгитового концентрата в качестве комплексного сырья для электротермических производств (на примере восстановления фосфора).
Научная новизна. В работе впервые проведено исследование структуры казахстанских шунгитовых пород (месторождения «Большевик») в сравнении с углями и коксом различными физико-химическими методами анализа (рентгенографическим, комбинационного рассеяния света, электронной микроскопии).
Установлено, что исследуемые шунгнты по структуре близки к углям VI -VII стадий метаморфизма. Впервые с помощью метола комбинационного рассеяния спета показана структурная идентичность шунгитового углерода с кок-
сом и древесным углем. Установлено отсутствие сходства между структурой шунгига и структурой кокса на надмолекулярном уровне.
Определены кинетические характеристики процесса гореннч шунпиового углерода.
Вперты: разработана методика флотационного обогащения казахстанских шупгитовых пород. Установлено, чю использование собирателя - керосина, соснового масла в качестве пенообразователя и регулятора - жидкого сгекла позволяет в процессе флотационного обогащения в одну стадию без перечистки увеличивать содержание углерода в 2,3 раза относительно исходной породы. Получен флотоконцентрат заданного химического состава.
Впервые разработана технология получения углеродкварцитовых брикеюв на основе шунгитового концентрата.
Исследованы свойства шупгитовых брикетов как восстановителя для электротермических процессов. Показана возможность использования углеродкварцптовых брикетов из шунгитового концентрата в качестве комплексного сырья (восстановителя и флюса) для электротермических процессов (на примере восстановления фосфорита).
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы в технологии проведения электротермических процессов, например, при производстве желтого фосфора.
Предложены углеродкварцитовые брикеты на основе местного сырья (шупгитовых пород) в качестве «окусковаиной» шихты, с заменой традиционно используемых кокса и кварцита. Шунгнтовые брикеты обладают более высокими, но сравнению с коксом, значениями показателя удельного электросопротивления, достаточной, прочностью, сопоставимы с коксом по реакционной способности.
Углеродкварцитовые брикеты на основе шунгитового флртокоицентрата и технология их получения успешно апробированы совместно с АО «ПОДФОС>> (г, Тараз) в ходе лабораторных и опытно-промышленных испытаний.
Апробации работы. Основные результаты докладывались па Республиканском научной конференции молодых ученых посвященной Дню химика (Алматы, 199S т.); на Международной конференции по аналитической химии (Ллматы, 1998 г.); на Международном симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения К.И. Сашаева (Алматы, 1999 г.); на Республиканской научной конференции молодых ученых. «Хнмикн-ХХ! века», посвященной 100-лсппо со дня рождения К.И. Сатпаева (Алматы, 1999 г.); на 2 Беремжановском съезде по химии и химической технологии (Ллматы 1999 г.); на международном симпозиуме "Физика и химия уїлеродньїх материалов" (Ллматы, 2000 г.); на научных семинарах кафедры химической физики ІСазГУ им. аль-Фараби.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных трудов (6 статей, тезисы 3 докладов).
Связь с планом основных научных работ: Диссертационная работа выполнена на кафедре химической физики химическою факультета Казахского государственного Национального Университета им. аль-Фарпби в сошвеїствин с планом ПИР КазГУ им. аль-Фараби и темой Межотраслевой научно-технической программы М.0157 "Создание и опытно-промышленное нспос-
пне технологий производства остро дефицитных химических продуїстоп Г: реактивов из отходов и промиродуктов химических.и металлургических производств" на 1998-2000 г.
Объем работы. Общий объем диссертационной работы составляет 120 страниц машинописного текста, включает 20 рисунков, 17 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 130 наименований.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, заключения, списка использованных источников и приложений.
