Физико-химическое взаимодействие жидкой и твердой фаз при окомковании железорудных материалов
Измельченные железорудные материалы (исключая флотационные концентраты, обработанные специальными веществами) можно отнести к гидрофильным дисперсным системам, одной из характерных особенностей которых является их интенсивное взаимодействие с водой. В соответствии с положениями термодинамики такая система будет стремиться уменьшить свою энергию, с одной стороны, за счет уменьшения величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз (при взаимодействии с водой), а с другой - за счет понижения степени дисперсности (в результате взаимного сцепления частичек). Таким образом, в целом дисперсная система железорудный концентрат - вода обладает определенным термодинамическим стремлением к окомкованию.
Рис. 2.6 Кривые смачивания различных концентратов |
Рис. 2.7 Кривые смачивания смеси концентратов (НС), жирного угля (Ж) и их смесей: 1 - 100% НС; 2 - 95% НС + 5% Ж; 3 - 90% НС + 10% Ж; 4 - 85% НС + 15% Ж; 5 - 80% НС + 20% Ж; б - 100% Ж НС - не спекающийся уголь |
Железные руды и концентраты обладают неодинаковой способностью давать прочные гранулы в процессе окомкования. Говорят, что они обладают различной «комкуемостью». При этом под «комкуемостью» следует понимать скорость образования и роста гранул и их прочность. Так как скорость возникновения комочков сама определяется прочностью сцепления увлажненных частичек, то комкуемосгь количественно может оцениваться через один параметр - прочность сцепления частичек влажного материала, то есть прочностью сырого окатыша.
В связи с этим основное внимание при изучении процессов окомкования железорудных материалов должно быть обращено на исследование закономерностей взаимодействия между отдельными частичками, из которых складываются суммарные механические свойства комочков. Агломерационная шихта является материалом неоднородным. Она состоит из мелких твердых частиц, воды и воздуха в порах между ними. Физико-химические свойства этих трех фаз отличаются друг от друга. При изменении количественного соотношения между ними неизбежно будет меняться и характер взаимодействия отдельных составляющих шихты, существенно изменяя ее свойства в целом. В конечном итоге взаимодействие между указанными тремя фазами определяется межатомными и межмолекулярными силами.