ПРИЧИНЫ НАБУХАНИЯ (ИЗМЕНЕНИЯ РАЗМЕРОВ) ОКАТЫШЕЙ И БРИКЕТОВ ПРИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ИЛИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2026-3-18-30Ключевые слова:
окатыши, брикеты, набухание, обжиг, окисление, восстановление, оксиды железаАннотация
В статье рассмотрены причины изменения размеров железорудных окатышей и брикетов при окислительном или восстановительном обжиге (данный процесс также именуется набуханием). Набухание может оказывать влияние как на газопроницаемость шихты, так и на эффективность металлургических агрегатов. Процесс изменения объема может приводить к разрушению окускованной шихты, а также влиять на весь технологический процесс. В работе проанализированы основные механизмы, лежащие в основе процессов изменения объема материалов. К ним относятся: образование железных нитевидных кристаллов («волосовин») при восстановлении железа из вюстита, разрушение формирующейся при восстановлении металлической корки давлением газовой фазы на границе раздела фаз, а также возникновение внутренних напряжений, обусловленных разницей в кристаллической структуре и удельных объемах оксидов железа (гематита, магнетита и вюстита) на различных стадиях фазовых превращений. Особое внимание уделено основным факторам, определяющим интенсивность и характер набухания. Систематизировано влияние условий, среди которых предварительный обжиг (температура, и время), параметры восстановительного газа (химический состав, температура, скорость потока), наличие и природа примесей, а также исходная пористость материала. Понимание этих закономерностей является важным для разработки стратегии управления процессом восстановления и создания высококачественного железорудного сырья, устойчивого к набуханию. На основе анализа экспериментальных данных, полученных различными исследовательскими группами, показано, что введение определенных добавок и оптимизация параметров процесса позволяют эффективно контролировать и подавлять нежелательное расширение сырьевых материалов при окислительном или восстановительном обжиге. Анализ данных демонстрирует, что проявление и интенсивность набухания определяются сложным взаимосвязанным влиянием минералогического состава сырья и технологических параметров.
Библиографические ссылки
Turkdogan E. T., Vinters J. V. Reducibility of iron ore pellets and effect of additions. Canadian Metallurgical Quarterly, 1973, vol. 12, no. 1, pp. 9–21.
Yi L., Huang Z., Jiang T. etc. Swelling behavior of iron ore pellet reduced by H2–CO mixtures. Powder Technolo-gy, 2015, vol. 269, pp. 290–295.
Nasr M. I., Omar A. A., Hessien M. M., El-Geassy A. A. Carbon monoxide reduction and accompanying swelling of iron oxide compacts. Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan, 1996, vol. 36, no. 2, pp. 164–171.
Wang H., Sohn H. Y. Effects of firing and reduction conditions on swelling and iron whisker formation during the reduction of iron oxide compact. The Iron and Steel Institute of Japan International (ISIJ Int.), 2011, vol. 51, no. 6, pp. 906–912.
Sharma T., Gupta R. C., Prakash B. Effect of firing condition and ingredients on the swelling behaviour of iron ore pellets. The Iron and Steel Institute of Japan International (ISIJ Int.), 1993, vol. 33, no. 4, pp. 446–453.
Gupta S. K., Lu W.-K. Effect of additives on the strength, reducibility and swelling of low silica iron ore pellets. Canadian Metallurgical Quarterly, 1987, vol. 26, no. 4, pp. 329–339.
Sharma T., Gupta R. C., Prakash B. Swelling of iron ore pellets by statistical design of experiment. The Iron and Steel Institute of Japan International (ISIJ Int.), 1992, vol. 32, no. 12, pp. 1268–1275.
Wang H., Sohn H. Y. Effects of reducing gas on swelling and iron whisker formation during the reduction of iron oxide compact. Steel Research International, 2012, vol. 83, no. 9, pp. 903–909.
Nakiboglu F. Mechanism of swelling of iron oxide pellets. PhD thesis, University of Queensland, 1981, 173 p.
Sharma T., Gupta R. C., Prakash B. Effect of gangue content on the swelling behaviour of iron ore pellets. Min-erals Engineering, 1990, vol. 3, no. 5, pp. 509–516.
Chang M., De Jonghe L. Whisker growth in reduction of oxides. Metallurgical Transactions B, 1984, vol. 15, no. 4, pp. 685–694. DOI: 10.1007/bf02657290.
Halim K. S. A., Bahgat M., El-Kelesh H. A. etc. Metallic iron whisker formation and growth during iron oxide re-duction: basicity effect. Ironmaking & Steelmaking, 2009, vol. 36, no. 8, pp. 631–640.
St. John D. H., Nakiboglu F., Hayes P. C. The effect of sulfur on the gaseous reduction of solid calciowüstites. Metallurgical Transactions B, 1986, vol. 17, no. 2, pp. 383–393.
Li G. H., Tang Z. K., Zhang Y. B. etc. Reduction swelling behaviour of haematite/magnetite agglomerates with addition of MgO and CaO. Ironmaking & Steelmaking, 2010, vol. 37, no. 6, pp. 393–397.
Nascimento R. C., Movrão M. B., Capocchi J. D. T. reduction-swelling behaviour of pellets bearing iron ore and charcoal. Canadian Metallurgical Quarterly, 1998, vol. 37, no. 5, pp. 441–448.
Kapelyushin Yu. The use of magnetite ore in advanced ironmaking. PhD thesis, University of New South Wales Sydney, 2017, 238 p.
Sharma T., Gupta R. C., Prakash B. Effect of porosity on the swelling behaviour of iron ore pellets and bri-quettes. The Iron and Steel Institute of Japan International (ISIJ Int.), 1991, vol. 31, no. 3, pp. 312–314.
Nicolle R., Rist A. The mechanism of whisker growth in the reduction of wüstite. Metallurgical Transactions B, 1979, vol. 10, no. 3, pp. 429–438. DOI: 10.1007/bf02652516.
Geiger G. H., Levin R. L., Wagner J. B. Studies on the defect structure of wustite using electrical conductivity and thermoelectric measurements. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 1966, vol. 27, pp. 947–956.
Wiberg M. General discussion. Discussions of the Faraday Society, 1948, vol. 4, pp. 231–233.
El-Geassy A. A., Nasr M. I., Hessien M. M. Effect of reducing gas on the volume change during reduction of iron oxide compacts. The Iron and Steel Institute of Japan International (ISIJ Int.), 1996, vol. 36, no. 6, pp. 640–649.
St. John D. H., Matthew S. P., Hayes P. C. The breakdown of dense iron layers on wustite in CO/CO2 and H2/H2O systems. Metallurgical Transactions B, 1984, vol. 15, no. 4, pp. 701–708.
Hayes P. C., Grieveson P. Microstructural changes on the reduction of hematite to magnetite. Metallurgical Transactions B, 1981, vol. 12, no. 3, pp. 579–587. DOI: 10.1007/bf02654330.
Hayes P. C., Grieveson P. The effects of nucleation and growth on the reduction of Fe2O3 to Fe3O4. Metallurgi-cal Transactions B, 1981, vol. 12, no. 2, pp. 319–326. DOI: 10.1007/bf02654465.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
