АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 1
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Дунит - магматическая ультраосновная горная порода 7
1.2 Теоретические представления о механизме твердофазного восстановления
из оксидов 12
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ТВЕРДОФАЗНОМУ
ВОССТАНОВЛЕНИЮ ЖЕЛЕЗА 28
2.1 Исходные данные 28
2.2 Методика экспериментов 28
2.3 Теоретическое изучение программ, используемых для обработки
экспериментальных данных 31
3. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ .... 33
3.1 Результаты обработки данных 33
3.2 Обсуждение результатов 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 42
В настоящее время запасы руд, которые распространены и быстрее поддаются переработке при извлечении металлов чаще приходится использовать горные породы и комплексные руды. Существуют определенные неудобства при извлечении железа из комплексного сырья, в котором оно находятся в одной кристаллической решетке с другими, ^восстанавливаемыми при печной плавке металлами. Необходимы специальные технологические процессы и нововведения, которые основаны на актуальных проблемах и теориях, это поможет получить ценные компоненты из бедного сырья. Одним из научных направлений считается процесс твердофазного восстановления.
Так как теория твердофазного восстановления металла из руды заинтересовывает все больше исследователей, то приходится изучать более подробно механизм твердофазного восстановления, что более удобно при исследовании пород с низким значением содержания железа [1].
Жидкофазный процесс по производству железа имеет много вариантов и применяется в огромных масштабах. Но такой метод восстановления металла с предварительным плавлением шихтовых материалов требует больших энергетических затрат на нагрев и плавление руды. Образующийся шлак требует добавления флюсующих оксидов для образования легкоплавких соединений.
Восстановление без плавления шихтовых материалов дает возможность уменьшить затраты электроэнергии, расходы шлакообразующих элементов. При этом металлы восстанавливаются из оксидов без плавления, а образование металлической и шлаковой фазы происходит в твёрдом виде.
Железисто-магнезиальные силикаты - это группы минералов темного цвета, включенных в класс силикатов и представляющихся составной частью основных и ультраосновных 5-ти изверженных пород (габбро, базальты, диабазы и др.) К более распространенным группам минералов относятся: пироксены, амфиболы, оливин.
Можно также выделить дунит как основу нашего исследования, так как данная порода является комплексным оксидом, особенностью являются катионы разных зарядов, которые расположены в кристаллической решетке. Анионные вакансии находятся внутри руды при твердофазном восстановлении в комплексных и бедных рудах, а не скапливаются в верхней части руды как это происходит в богатых металлом рудах или в монооксидах. Насыщенное содержание железа не позволяет охватить большое количество образующих вакансий внутри образца, поэтому анионные вакансии собираются в верхней части образца. Это связано с тем что при твердофазном восстановлении в обогащенных металлом рудах восстановление железа проходит не полностью.
Благодаря группированию подобных вакансий в катионах образуется металлическая связь и из этих частиц восстанавливается металл. Частицы этого восстановленного металла создают металлический слой, который не позволяет анионам проходить через нее и таким образом восстановить катионы металла нельзя получить внутри образца. В дуните и других комплексных оксидах частицы металла образуются внутри руды и не распространяется на поверхность образца. Металлическая фаза распределяется относительно равномерно по всему объему куска, т.е. восстановление происходит во всех частях образца, и очень важно, что скорость и степень восстановления вблизи поверхности соизмерима со скоростью и степенью восстановления в глубине образца. Количество восстанавливаемого металлического железа может меняться в зависимости от состава фазы, из которой оно было восстановлено [2].
Теоретико-методологической основой исследования являются подходы на тему твердофазного восстановления взяты из работ В. Е. Рощина «Твердофазное восстановление железа - основа безотходных технологий переработки комплексных руд и техногенных отходов», «Физические основы селективного восстановления металлов в кристаллической решетке комплексных оксидов», Л. Б. Хорошавин «Форстерит» и А. С. Бильгенов «Модификация фазового состава комплексного оксида с низким содержанием железа после твердофазного карботермического восстановления»
Выявление с помощью количественного и качественного фазового анализа особенностей выделения металла в разных минеральных составляющих горных пород могут быть основой для освоения процессов карботермического твердофазного восстановления металлов из руд.
Данная работа посвящена исследованию оценки распределения металлических частиц - продуктов твердофазного восстановления железа в железисто- магнезиальных силикатах
Нами был проделан и проанализирован ряд экспериментов, в результате чего можно сделать следующие выводы по работе:
1. Разработана надежная методика определения количественных параметров
выделения металлических частиц в комплексных оксидах с равномерным распределением восстанавливаемого металла при твердофазном
карботермическом восстановлении
2. Экспериментально подтверждена возможность твердофазного
восстановления железа порошкообразным графитом в комплексной руде дунита. В результате экспериментов увеличились количество, размер каждой металлической частицы и общая площадь металлических частиц в оксидных фазах дунита.
3. Повышение температуры при твердофазном восстановлении металла проявляется эффективнее по сравнению с увеличением времени выдержки. Это может свидетельствовать о том, что процесс твердофазного восстановления длится определенное время при разных температурах, а не длится на протяжении всей времени выдержки.
