, ,
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕФТЕЙ В ПРОЦЕССЕ ОБЖИГА КОНЦЕНТРАТОВ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД
Карагандинский государственный университет имени , г. Караганда, Казахстан
Известно, что бурожелезняковые руды характеризуются невысоким содержанием железа и присутствием в них значительных количеств примесей фосфора, мышьяка.
В связи с этим концентраты из них не пригодны для металлургических процессов. С целью повышения качества концентрата за счёт подбора наиболее эффективного восстановителя проведена серия экспериментов по восстановительному обжигу концентратов бурожелезняковых руд месторождения Лисаковское (ЛГМК) в присутствии жидких углеводородных восстановителей (ЖУВ) в температурном интервале 400–800оС, с продолжительностью изотермической выдержки – 60 минут. Перед обжигом пробы концентрата предварительно обрабатывались 0,75% растворами нефтей месторождений Каражанбас, Кумколь, Алибекмола (Республика Казахстан).
Нефти выбранных месторождений имеют следующие характеристики: Каражанбас (%): С-85,6; Н-11,8; N-0,9; S - 2,1; О-2,3; ? -0,943 кг/м 3 ; µ - 539 Сст. Смолы-24,2%; нафтены-20-40%. Кумколь (%): С-74,3; Н-12,5; N-0,5; S-0,3; О-1,2; ? -0,814 кг/м 3 ; µ - 482 Сст. Смолы-10,8%; нафтены - 17-30%. Алибекмола (%): С-78,4; Н-13,0; N-0,7; S-1,6; О-0,7; ? -0,853 кг/м 3 ; µ -340 Сст. Смолы - 6,87%; нафтены - 36,2%.
Нефти указанных месторождений различно влияют на потерю массы и выход магнитной фракции огарков ЛГМК. При повышении температуры обжига с 400 до 800оС наблюдается увеличение потери массы для всех образцов, причем наибольшие потери массы характерны для образцов, обработанных нефтью месторождения Алибекмола – 23,2%, наименьшие – для образцов, обработанных нефтью Каражанбас. Полученные зависимости потери массы огарков свидетельствуют о невысокой термической устойчивости 6 компонентов нефти месторождения Алибекмола, которые в условиях эксперимента деструктируют до легких газообразных углеводородов, имеющих кратковременные контакты с рудным материалом и характеризующихся низкой глубиной проникновения в зерно, что приводит к снижению эффективности процесса восстановления. Зависимости выхода магнитной фракции от температуры представлены на рисунке 1, из которого видно, что максимальный выход магнитной фракции для трех нефтей наблюдается при температуре 700оС.
Анализ кривых зависимостей выхода магнитной фракции от типа нефти (рисунок 1) показывает, что наиболее высокая степень магнетизации огарков ЛГМК, а также более глубокое извлечение железа в концентрат наблюдается при использовании тяжелой, высокосмолистой нефти месторождения Каражанбас при температуре 700оС. Нефть данного месторождения характеризуется высокой реакционной способностью в связи с большим содержанием в ней смолисто-асфальтеновых веществ (САВ).
Основными структурными единицами САВ являются конденсированные ароматические, нафтеновые и гетероциклические кольца, причем в конденсированной части углерод находится в нафтеновых структурах. 1 –исходный ЛГМК; 2 – нефть месторожденияАлибекмола; 3 – нефть месторожденияКумколь;4 – нефть месторожденияКаражанбас (концентрация жидкого углеводорода – 0,75%)
Рисунок 1 – Влияние температуры обжига на выход магнитной фракции трех различных восстановителей Предполагается, что атомы углерода, входящие в нафтеновые циклы, являются в основном третичными. Это позволяет предположить, что нафтеновые циклы образуют общую полициклическую периконденсированную систему и не являются изолированными фрагментами. 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 800 1000 Температура, оС Выход магнитной фракции, % 1 2 3 4 7
Нафтеновые фрагменты относительно легко дегидрируются с образованием активного водорода. В условиях опыта именно активный водород является основным восстановителем ЛГМК. Газообразные продукты в основном состоят из водорода и алканов, причем больше всего образуется метана, этана и пропана. Таким образом, установлено, что наиболее высокой восстановительной активностью среди исследованных нефтей характеризуется нефть месторождения Каражанбас.
Низкую активность нефтей Алибекмола и Кумколь можно объяснить наличием в них высокой доли легких фракций, которые при нагреве до 400оС газифицируются в присутствии водяного пара - продукта дегидратации гидрогетита, замедляя его термическую активность и выводя его из реакционной зоны.
