Ишимбаев Алексей Владимирович, аспирант
620062, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
ведущий инженер-конструктор
620902, г. Екатеринбург, пос. Полеводство, ул. Старожилов, 72
Aleksei V. Ishimbaev, Postgraduate Student
19, Mira St., Yekaterinburg 620062
Leading Design Engineer
72, Starozhilov St., Polevodstvo cottage estate,Yekaterinburg 620902
Берсенев Иван Сергеевич, к.т.н., доцент
620062, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
руководитель группы
620902, г. Екатеринбург, пос. Полеводство, ул. Старожилов, 72
Ivan S. Bersenev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor
19, Mira St., Yekaterinburg 620062Leading Design Engineer, Team Supervisor
72, Starozhilov St., Polevodstvo cottage estate,Yekaterinburg 620902
Груздев Андрей Игоревич, руководитель группы
620902, г. Екатеринбург, пос. Полеводство, ул. Старожилов, 72,
Andrei I. Gruzdev, Team Supervisor
72, Starozhilov St., Polevodstvo cottage estate,Yekaterinburg 620902
Спирин Николай Александрович, д.т.н., профессор
620062, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19
Nikolai A. Spirin, Dr. Sci. (Eng.), Professor
19, Mira St., Yekaterinburg 620062
Матюхин Владимир Ильич, к.т.н., доцент, старший научный сотрудник
620062, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19,
Vladimir I. Matyukhin, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Senior Researcher
19, Mira St., Yekaterinburg 620062
Торобеков Бектур Османович, инженер
620902, г. Екатеринбург, пос. Полеводство, ул. Старожилов, 72
Bektur O. Torobekov, Engineer
72, Starozhilov St., Polevodstvo cottage estate, Yekaterinburg 620902
Мотыгулин Ильяс Асядулович, инженер
620902, г. Екатеринбург, пос. Полеводство, ул. Старожилов, 72
Il’yas A. Motygulin, Engineer
72, Starozhilov St., Polevodstvo cottage estate, Yekaterinburg 620902
Цель – исследовать теплофизические свойства брикетов как альтернативы обожженным железорудным окатышам для формирования искусственной донной постели на конвейерных обжиговых машинах. Методология включала физическое моделирование сушки (продувка теплоносителем 150/300°C), дилатометрический анализ, измерение температурных профилей в брикетах, а также математическое моделирование в ПО TOREX Sensible Indurating Machine. Брикеты изготавливались из концентрата окисленных железистых кварцитов с органическими и неорганическими связующими (цемент, бентонит) при давлении 15 т (цилиндры Ø35×35 мм). Установлено, что переувлажнение при сушке не снижает прочность брикетов (70,1 даН/брикет) благодаря низкой пористости (10% против 30% у окатышей), ограничивающей водопоглощение. Показано, что сушка брикетов протекает на 30–40% медленнее, что обусловлено уменьшенной удельной поверхностью и сниженной проницаемостью по сравнению с железорудными окатышами и требует корректировки режимов нагрева. Коэффициент теплопроводности составил 0,12 Вт/(м·К). Показано, что при обжиге спекание происходит исключительно в поверхностных слоях (глубина 2-3 мм), так как внутренние зоны не достигают температурного порога спекания (>1000°C) из-за низкой теплопроводности материала. Целостность брикета обеспечивается прочностью обожженной корки и термостойкостью связующего в ядре. Математическое моделирование для конвейерной обжиговой машины № 3 АО «Михайловский горно-обогатительный комбинат» показало, что замена стандартной постели, представляющей собой обожженные окатыши с температурой 80°C, на брикеты с температурой 15°C увеличивает производительность данной машины на 25% (до 583 даН/окатыш) и снижает удельный расход природного газа при обжиге окатышей на 8,3% (до 8,8 м³/т) при сохранении качества основной продукции – показателя прочности. Полученные результаты подтверждают принципиальную возможность промышленного применения брикетов всех испытанных составов в качестве искусственной донной постели конвейерной обжиговой машины, демонстрируя их ключевое теплофизическое преимущество – снижение те- плопотерь в зоне колосников.
The study aimed to examine the thermophysical properties of briquettes as an alternative to indurated iron ore pellets in the formation of an artificial bottom bed in horizontal-grate machines. The methodology included physical simulation of the drying process (circulation of a heat transfer agent at 150/300℃), dilatometric analysis, measurement of temperature profiles in briquettes, and mathematical modeling with the use of TOREX Sensible Indurating Machine software. The briquettes were made from oxidized ferruginous quartzite concentrate with organic and inorganic binders (cement; bentonite) under a load of 15 t (cylinders measuring Ø35×35 mm). It was established that excessive moisture during drying does not reduce the strength of briquettes (70.1 daN/briquette) due to their low porosity (10% as compared to 30% in pellets) that limits water absorption. The drying of briquettes was shown to proceed 30–40% slower due to their reduced specific surface area and permeability compared to iron ore pellets, thus requiring adjustments to the heating conditions. The thermal conductivity coefficient amounted to 0.12 W/(m·K). During firing, sintering occurs exclusively in the surface layers (depth of 2–3 mm) since the inner zones do not reach the sintering temperature threshold (>1000℃) due to the low thermal conductivity of the material. The integrity of the briquette is ensured by the strength of the indurated surface and the thermal stability of the binder at its core. The mathematical simulation performed for the horizontal-grate machine No. 3 at the Mikhailovsky Mining and Processing Plant showed that the replacement of a standard bed comprising indurated iron ore pellets having a temperature of 80℃ with briquettes having a temperature of 15℃ increases the capacity of this machine by 25% (up to 583 daN/pellet) and reduces the specific consumption of natural gas during iron ore pellet firing by 8.3% (up to 8.8 m3/t) while maintaining the quality of the main product – the strength index. The obtained results confirm the feasibility of using briquettes of all tested compositions as an artificial bottom bed in horizontal-grate machines, demonstrating their key thermophysical advantage – heat loss reduction in the grate zone.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.