Главная | Обратная связь

Теоретические сведения

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 (степени гидрофильности), 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. Этот слой имеет особые свойства: бо’льшую 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 (т.е. меньше атмосферного), что приводит к возникновению стягивающих капиллярных сил. В зависимости от количества воды в капиллярах, вода бывает 1) капиллярно-стыковой (вода окружает точки контакта зерен не сообщающимися друг с другом кольцами; порция воды в точке контакта называется манжетой);
2) канатной (состояние защемленного воздуха); 3) 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)

 

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. комкуемость шихт было предложено характеризовать отно­сительным коэффициен­том:

 

(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 (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 (2) можно рассчитывать значения:

 

??? (3)

 

(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) (5)

DW_ОПТ = – 0,33 – 0,01 f + 0,004 S + 0,092 W_ОПТ(при R = 0,9) (6)

 

где f - содержание фракции -50 мкм, %

S – 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 (5) и (6): f = 20 – 99 %; S = 125 – 300 м2/кг.