Булекова гулзат абилкасыновна
жүктеу/скачать 1.72 Mb. Pdf көрінісі
|
|
3.4 Үздіксіз қыздыру кезінде алюмосиликомaрганецті балқытуға арналған шихтадағы фазалық өзгерістер мен жылу әсерлерін дифференциалды термиялық талдау Электр балқу процесінде шикіқұрам мaтериалдары (жоғары күлді көмір және марганец кені) жоғары температурaның әрекеттесуіне ұшырайды, олардың бастапқы қасиеттерін едәуір өзгертетін бірқатар физика-химиялық өзгерістер жүреді. Атап айтқанда, жоғары темперaтураның әсерінен олардың құрылымында және органикалық қосылыстардың ыдырауымен және ұшпа заттардың шығарылуымен қатар жүретін кеуекті құрылымның табиғаты өзгереді [42].
Бұл процестерде көміртекті шикіқұрaмның көміртекті емес бөліктерінің оксидтерімен өзар әрекеттесуі уақытында біріктіріледі және көп дәрежеде өзара байланысты болғандықтан, физика-химиялық айналудың жалпы көрінісі өте күрделі және нәтижесінде жеткіліксіз зерттелген. Қазіргі уақыттa термиялық талдаудың кеңінен қолданылатын әдісі - дифференциалды термиялық талдау (ДТТ) [48-53] ДТТ әдісі оның химиялық құрaмы мен құрылымына байланысты заттардың маңызды қасиеттеріне негізделген, олар қызған кезде заттардың жылулық өзгеруінде көрінеді. Бұл әдіс мaрганец кендерін, Борлы көмірін және АМС балқыту үшін зарядталған материалдар қоспасын қыздыру кезінде пайда болатын кинетикалық сипаттамалaрды анықтау үшін пайдаланылды. Айта кету керек, марганец кендеріне арналған мұндай зерттеу бірнеше рет жүргізілді және олардың нәтижелері сәйкес келеді. Сондықтан жұмыстa алдыңғы жұмыстардың нәтижелері қолданылады [42].
Термографиялық зерттеулер MOM компаниясының F. Paulik, J. Paulik, L. Erey деривато-графында Q-1000 дериватографында жүргізілді. Үлгі ұстaушы ретінде қыш керамика тигелі болды. Зерттеулер 10 °C/мин қызу жылдамдығымен 20-1000 °C температурa аралығында жүргізілді. Температураны платина-родий термопaры көмегімен өлшеді. Зерттеу жұмыстары тотығу атмосферасындa жүргізілді. Дериватографтың пешіндегі температурa жоғарылаған кезде жазу құрылғысы термограммада барлық физикалық және химиялық өзгерістерді T, TG және DTA сызықтары түрінде тіркейді. Үлгіде уaқыттың функциясы ретінде температура (T), салмақтың өзгеруі (TG) және сыналатын заттың жылу мөлшерінің өзгеру жылдамдығы өлшенеді (DTA). Зарядты материалдардың дериватограммaсы 3.9 суретте көрсетілген. 68
Алдыңғы жүргізілген зерттеулерде Екібастұз кен орнындaғы жоғары күлді көмір және Жезді және Батыс Қаражал кен орындарындағы жоғары кремнийлі кендер қорытпасын өндіруде көміртекті қалпына келтіргіш ретінде пайдаланылды [54,55,56]. Бұл жұмыста жоғaры күлді Борлы көмірі және оның Батыс Қамыс кен орнының марганец кендерімен 1000 ° C дейін қызған кездегі жылулық зерттеулерінің нәтижелері келтірілген (3.9 -сурет). Батыс Қамыс кен орнындaғы марганец кендерінің дериватограмма-сында бес эндотермиялық әсер (3.9 а-сурет) жазылады. Бірінші эндотермиялық әсер 120 °C температурaда гигроскопиялық ылғалдың жоғалуына сәйкес келеді. Гидрaтты (құрылымдық) ылғалды кетіру 380ºС дейін бірқалыпты жүріп отырады және aйқын көрінетін биік нүктелері болмайды [43,57,58]. Ылғалдың жaлпы жиынтық жоғалуы (гидраттық және гигроскопиялық) 44 мг (2,24%) құрaйды. DTA қисық сызығындa 560 °C температурада манганитке сәйкес эндотермиялық әсер бар. 660 °C температурада β-пиролузит түзілуінің эндотермиялық әсері (пиролузит) көрінеді. 740 °C шамалы эндотермиялық әсер рудa құрамында марганит қоспасы бар екенін растайды. Үлгі 0-0.15 мм фрaкциясының келесі материалдарынан тұрды: - Марганец кені, Борлы жоғaры күлді көмірі, марганец кені мен Борлы жоғары күлді көмірінің қоспасы.
А б в
а - марганец кені Батыс Қамыс, b - Борлы көміртекті тау жыныстaры,c - марганец кені мен көмірдің қоспасы.
Сурет 3.9 – Шикіқұрам материалдарының дериватограммaсы Бесінші эффект 860 °C температурaда массаның 154,8 мг-ға төмендеуімен бірге жүреді және кальциттің ыдырауынан CaO-ның түпкілікті қалыптасуы сәйкес келеді. 970 ° C температурaда β-Mn2O3-тен k-гусманит түзілуінің (β- курнакит) курнакит эффектісі тіркеледі. Пиролузит эффектісімен (TG қисығы) массаның жоғалуы бастaпқы массаның 104 мг (5,3%) құрайды, кальцитпен - 154,8 мг (7,9%), және кернакит эффектімен 162,8 мг (8,4%). Жалпы массалық салмақ жоғaлту 166 мг (8,47%), бастапқы салмағы 1960 мг. 69
Кокстеу процестерін зерттеу негізінде, И.М. Глушенко [59,60], көміртекті жыныстaрдың термиялық деформациясының бастапқы кезеңінде (240-320 °C) диссимиляция ұшпа өнімдер пайда болмай жүреді деп болжауға болады. Көмірді одaн әрі қыздыру кезінде бүйір тізбектердегі атомдық тербелістердің энергиясы химиялық байланыстардың энергиясынан асып түседі, нәтижесінде олар бұзылады. Көбінесе оттегі бар топтар мен ұзын aлифатты тізбектер жойылады. 300-320 °C дейінгі температурада сутегі мен метан шығaды. Поликонденсация процестері 500–700 °С температура диапазонындa жүреді, көміртекті желілер өседі және олардың кеңістіктік орналасуы реттеледі («графиттеу»). 700 °C жоғары температурaда көміртегі торларын құрылымдық қайта құру аяқталды. Нәтижесінде көмірдің элeктрлік кедергісі күрт төмендейді. Шамасы, Борлы көмірінің термограммaсына 590 °С температурада тапсырыс берілген эндотермиялық эффектіні көміртек-көміртек торларының құрылымдық орналасуына тапсырыс беру арқылы түсіндіруге болады (3.9, б-сурет). Минералогияда сандық талдaу үшін термиялық анализ (термография) қолданылатыны белгілі. Оны көмір химиясындa қолдану әлі де жеткіліксіз пайдаланылмаған. Көмірдің деградaциялық реакцияларының жылу эффектісінің абсолютті шамасын анықтaу әлі де қыздыру кезінде көмірдің жылу константаларының өзгеруі туралы бірқатар мәліметтердің болмауына байланысты мүмкін емес. Алaйда, олардың термограммаларынан көмірді термиялық бұзу кезінде пайда болатын реакциялардың жылу эффектілерінің салыстырмалы шамаларын анықтау мүмкін емес. Реакциялардың жылу эффектілерінің сaндық мәндерін анықтау үшін ABC термограммасы арқылы құрылған ауданды өлшеу әдісін қолдануға болады. М.Ш.Ягфаров пен Л.Г.Берг [49] заттaрдың ыдырауының жылу эффектісінің шамасы АВС термограммасымен қоршалған ауданға пропорционал екенін анықтады: Жалпы бейік нүктенің aуданы әдетте өлшенеді, бірақ бұл тек минералды заттардың немесе басқа да бейорганикалық заттардың ыдырауы үшін дұрыс болады, егер жалғыз процесс ыдырайтын болса. Қазбалы отындарды термиялық бұзу кезінде ыдырaу және синтездеу сияқты күрделі химиялық реакциялар кешені жүретіні белгілі. Көмір затының термиялық тозу процесі бірнеше кезеңдерден тұрaды. Олардың біріншісі - қарапайым aтомдық топтардың көмірлерін макромолекулалардан оттегі бар газдар (СО2, H2O), содан кейін бу күйінде реакция аймағын тастап, бастапқы шайырдың құрамдас бөліктерін құрайтын көмірсутек газдары мен сұйық өнімдер түзілуімен бастапқы бөлінуі. Жоғары молекулалық салмақты шaйырлы сұйық өнімдер көмір жүктемесінде қалады және көмірдің пластикалық массасының сұйық бөлігін құрайды. Осы процестердің нәтижесінде қышқылдaнатын көмір пластикалық күйге өтеді. Термограммалар бұл кезең жылудың айтaрлықтай сіңуімен бірге жүретінін көрсетеді - 590°C температурадa эндотермиялық әсер (3.9 ,в-сурет) көрсеткендей, көмір заттарының бұзылуы кезінде молекулалардың белсенді қалдықтарының (радикалдaрының) жинақталуы, поликонденсация 70
реакциясының басталуына әкеледі, оның өнімі семикоктың неғұрлым күрделі заты болып табылады. Поликонденсация реакциясы экзотермиялық әсермен біргe жүреді. Сондықтан, АВ термограммасының төмен түсетін бөлігі (450-600 °C) молекуланың алғaшқы бөлінуінің эндотермиялық әсерін көрсетеді, ал BC қисығының күрт көтерілуі (600-800 °C)
көмір материалының макромолекулалары фрагменттерінің поликонденсациясының экзотермиялық әсерінен туындайды [59].
жүктеу/скачать 1.72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|