Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Криворізький технічний університет

Кафедра металургії чорних металів та ливарного виробництва

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Теорія процесів окускування»

для студентів спеціальності 6.090401

«Металургія чорних металів»

Кривий Ріг

2011

Зміст

	Стор.
Лабораторна робота №1. Визначення здатності до грудкування залізорудних матеріалів	3
Лабораторна робота №2. Вивчення набухаємості та інших характеристик тонко дисперсних матеріалів	9
Лабораторна робота №3. Визначення відновлювальності окускованих залізорудних матеріалів	14
Лабораторна робота №4. Визначення пористості окускованих матеріалів	18
Лабораторна робота №5. Визначення здатності до розм`якшення та температурного інтервалу розм`якшення агломерату та обкотишів	21

Лабораторная работа № 1 определение комкуемости железорудных концентратов

Цель работы: ознакомление с методами определения характеристических влагоемкостей железорудных концентратов, как сырья для окускования.

Теоретические сведения

Основными силами, обеспечивающими прочность сцепления частиц шихты в окатыше, являются молекулярные и капиллярные силы. Они зависят от следующих основных факторов:

• содержания влаги в окомковываемом материале;

• гранулометрического состава этого материала;

• природы окомковываемого материала (гидрофобный или гидрофильный), формы зерен (пластинчатая, шарообразная или цилиндрическая);

• условий образования гранул – длительности окомкования и его интенсивности, т.е. степени уплотнения окатышей, характеризуемой их пористостью.

Формы воды в сыпучем материале:

• гидратная, т. е. химически связанная вода в гидратные соединения;

• гигроскопическая, или адсорбционная – представлена поверхностным слоем толщиной в несколько молекул воды, уплотненным молекулярным полем твердого вещества – имеет особые свойства: большую плотность, теплопроводность и электропроводность.

Следовательно, максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) шихты отвечает состоянию, при котором вся поверхность ее частиц покрыта молекулами адсорбированной воды максимальной толщины, на которую способен материал шихты;

• капиллярная вода – по своим физическим свойствам относится к обычной свободной воде, находящейся в капиллярах под отрицательным давлением (меньше атмосферного), что приводит к возникновению стягивающих капиллярных сил. В зависимости от количества воды в капиллярах, вода бывает капиллярно-стыковой (вода окружает точки контакта зерен не сообщающимися друг с другом кольцами; порция воды в точке контакта называется манжетой), канатной (состояние защемленного воздуха) и полностью заполняющей все капилляры - максимальная капиллярная влагоемкость (МКВ).

В 1969 г. В.М. Витюгин и А.С. Богма предложили оценивать способность дисперсных материалов к окомкованию показателем относительной комкуемости:

(1.1)

Этот показатель постепенно развивался по мере изучения состояния влажной шихты и его влияния на влажность готовых сырых окатышей, их прочность на удар и сжатие.

В 1973 г. было предложено характеризовать комкуемость шихт относительным коэффициентом:

(1.2)

где W_hkb – влажность, соответствующая наименьшей капиллярной влагоемкости, включающая адсорбированную и неподвижную капиллярно-стыковую воду;

W_мг – влажность, соответствующая максимальной гигроскопической влагоемкости, представленной, в основном, неактивной прочно связанной водой, находящейся в микропорах частиц.

Числитель формулы (1.2) представляет собой количественное выражение способности дисперсного материала удерживать капиллярно-неподвижную воду, обуславливающую прочность сырого окатыша, а знаменатель количество капиллярно-подвижной воды, определяющей скорость окомкования.

По комкуемости все материалы делятся на 5 групп:

Значение КОТН	Комкуемость материала
<0,2	Не комкуется
0,2–0,35	Слабая
0,35–0,5	Средняя
0,5–0,8	Хорошая
>0,8	Очень хорошая

На основании выражения (1.2) можно рассчитывать значения:

(1.3)

(1.4)

С учетом того, что влага в окатышах не заполняет все капилляры вследствие наличия зажатого воздуха, оптимальную влажность окатышей определяют в зависимости от характеристик крупности шихты:

W_ОПТ = 6,055 – 0,072 f + 0,055 S, % (при R = 0,846) (1.5)

W_ОПТ = – 0,33 – 0,01 f + 0,004 S + 0,092 W_ОПТ (при R = 0,9) (1.6)

где f и S – соответственно содержание фракции -50 мкм в % и удельная поверхность шихты, м2/кг;

W_ОПТ и Δ W_ОПТ – соответственно оптимальная влажность и ее колеблемость, отвечающие условиям получения окатышей достаточно прочных на сжатие и достаточно пластичных на удар;

R – коэффициент корреляции.

Пределы применения уравнений (1.5) и (1.6): f = 20 – 99 %; S = 125 – 300 м2/кг.