ШУУД АНГИЖРУУЛСАН ТӨМӨР ҮЙЛДВЭРЛЭХ БОЛОМЖИЙН СУДАЛГАА

Илтгэгч: Батгэрэл.Ц Отгончимэг.Л

ДТҮ-ийн хөдөлмөр хамгааллын инженер, ШУТИС-ийн ДаТС-ын багш ch_batuk2007@yahoo.com , aaniukhai@yahoo.com

Хураангуй

Монгол Улсын Засгийн Газрын мөрийн хөтөлбөрт эх орны эрдэс түүхий

эдийг боловсруулах үйлдвэрийг түлхүү хөгжүүлэх зорилт тавьсан. Энэ

хөтөлбөрийн хүрээнд Дарханы Төмөрлөгийн үйлдвэрийг түүхий эдээр хангах,

ангижруулсан төмрийн үйлдвэр байгуулах төсөл олон жилийн турш яригдаж

байгаа билээ.

Өнөөдөр Дарханы төмөрлөгийн үйлдвэр төслийн хүчин чадлынхаа дөнгөж

гуравны нэгд хүрэхгүй хувийг ашиглан хаягдал төмөрлөг хайлж байгаа бөгөөд

түүний нөөц багасан түүхий эдийн байнгын хомсдолд орж байна. Түүнчлэн хайлж

буй хаягдал төмөрлөг нь техникийн шаардлага хангахгүй, чанар муутай байх нь

элбэг.

Сүүлийн жилүүдэд хүдрээс төмрийг шууд ангижруулах процессыг судлаж,

үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх тал дээр гадаад, дотоодын олон эрдэмтэн, судлаачид,

үйлдвэрлэгчид эрчимтэй ажиллаж байна. Төмөрлөгийн үйлдвэрийг бүрэн хүчин

чадлаар явуулахын тулд анхдагч түүхий эд болох ангижруулсан төмрийг ган

хайлалтанд өргөн ашиглах, төмрийн орд газруудын нөөц, шинж чанарын судалгаа

явуулах зайлшгүй шаардлагатай болоод байна.

Түлхүүр үг: эргэх хоолой , зуух, бат бэх, хугацаа

Оршил

Нэгэнт төмрийн хүдрийн орд газруудыг ашиглах тохиолдолд зөвхөн

Дарханы төмөрлөгийн үйлдвэрийг түүхий эдээр хангахын зэрэгцээ бүс нутгийн

хүрээн дэх ангижруулсан төмрийн хэрэгцээ, зах зээлийн менежментийн асуудлыг

оновчтой тогтоох

Монгол улсад төмөрлөгийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлснээр улс орны эдийн засгийн

чадавхийг нэмэгдүүлэхэд дорвитой хувь нэмэр оруулж, манай улсыг хүнд

үйлдвэржүүлэх ач холбогдолтой юм.

Иймээс бусад орны төмрийн хүдрээс төмөр ангижруулах технологийн судалгаан

дээр үндэслэн өөрийн орны түүхий эдийг ашиглаж төмөр ангижруулах технологийн

оновчтой хувилбарыг тогтоох боломжийг энэхүү ажлын хүрээнд судалсан болно.

Судалгааны ажлын зорилго:

Нүүрс ашиглаж ангижруулсан төмөр гарган авах технологийн горимыг

судлах

Зорилгоо биелүүлэхийн тулд дараах асуудлуудыг тавьж шийдвэрлэсэн. Үүнд:

Монгол орны төмрийн орд газруудын нөөц, ашиглалтын онцлогт харьцуулсан дүн

шинжилгээ хийх

Төмрийн хүдрийг баяжуулах техник, технологийн онцлогийг судлах

Баяжмалаас ангижруулсан төмөр гарган авах технологи боловсруулах

Ангижруулсан төмөрт физик, химийн шинжилгээ хийж, олон улсын стандарттай

дүйцүүлэн дүгнэх

Судалгааны объект:

Монгол орны төмрийн хүдрийн орд газруудыг харьцуулан судалсны үр дүнд

Төмөртолгойн төмрийн хүдрийн ордыг судалгааны объект болгон авсан.

Судалгааны арга ба аргачлал:

Физик, химийн шинжилгээний арга

Математик статистик, загварчлал

Металл судлал

Судалгааны ажлын шинжлэх ухааны шинэлэг тал:

Уг ажлын шинжлэх ухааны шинэлэг талууд гэвэл:

Төмрийг шууд ангижруулах технологийн судалгаа

Нүүрс ашиглан ангижруулах боломжийн судалгаа

Судалгааны ажлын практик ач холбогдол:

Ангижруулсан төмөр гарган авах технологи боловсруулснаар Дарханы

Төмөрлөгийн Үйлдвэрийн түүхий эдийн асуудлын зарим хэсгийг шийдэж, бүрэн

хүчин чадлаар ажиллах боломжийг бүрдүүлж өгнө.

Үндсэн хэсэг

Судалгааны ажлын материал, объект

Судалгааны ажлын объект нь Монгол орны төмрийн хүдрийн орд газруудыг

харьцуулан судалсны үр дүнд Төмөртолгойн төмрийн хүдрийн ордыг сонгон авсан.

Төмөртолгойн орд газрын төмрийн хүдрийн химийн найрлага

¹ Ордын нэр Хүдрийн төрөл

Ордын

нөөц, сая

тн

Элементийн

агуулга, %

Fe % S % P %

Дарха

н-С

эл

энги

йн р

ай

он

Төмөртэйн орд

Бага хүхэртэй

исэлдсэн

227

52.7 0.08 0.05

Бага хүхэрт 51.447 0.14 0.04

Хүхэрлэг 51.06 2.28 0.05

Ордын

хэмжээгээр 51.75 0.83

0.04

6

Төмөртолгой

н орд

Исэлдсэн

27.9

60.48 0.01

3 0.01

Хүхэрлэг 53.57 3.91 0.01

Ордын

хэмжээгээр 51.06 2.1 0.01

Баянгол

Анхдагч магнетит

200

49.41-

60.51 3.56 0.22

Хагас

мартитжсан

49.13-

65.33 0.22

0.07

4

Ордын

хэмжээгээр

49.13-

66.51 2.1 0.1

Хуст-Уул Ордын

хэмжээгээр 8

44.4-

47.12 2.12 0.02

Ангижруулсан төмөр үйлдвэрлэх зориулалтын бөөнцгийг Төмөртолгойн

хүдрийг нойтон аргаар баяжуулан гарган авсан 64%-н агуулгатай баяжмал, Улаан-

Овоотын нүүрс, Хөтлийн цемент шохойн үйлдвэрийн шохойн чулуу, Мандал овоон

шавар зэргийг нунтаглан 0,074мм-ийн ширхэглэлтэй нунтаглаж дараах

харьцаагаар хольж бөөнцөг бэлдэв. Бөөнцгийг Баяжмал- 78%, Нүүрс – 18%,

Шавар -3%, Шохойн чулуу- 1% Ус/чийг/-8%гэсэн харьцаагаар бэлтгэсэн дээжээ гар

бөөнцөглөгч тавгаар /ф-525мм, тавагны өргөн 90мм, 45⁰ / 25эрг/мин хурдтай

эргүүлж шихтийн материал дээрээс усаар шүршиж бөөнцөг үүсгэхэд ф10-15мм

хэмжээтжэй гарч байлаа. Гарсан бөөнцгөө STAC P-50K загварын хатаах шүүгээнд

115⁰C-т 1 цаг хатааж чийгийг нь тодорхойлход 6-8% гарсан. Бөөнцөг бэлдэж буй

зургийг 3.1-т үзүүлэв.

Зураг .1.1 Бэлдсэн бөөнцгийг шатаахын өмнө лабораторт өгч шинжлүүлэв.

Шинжилгээний дүнг зураг1. -д үзүүлэв.

Зураг 1.2. Ангижруулсан төмөр гарган авах үеийн туршилт, судалгаа

Ангижруулсан төмрийн туршилтыг ШУТИС-ийн Дарханы Технологийн

сургуулийн лабораторт өөрсдийн хийсэн эргэх зууханд гүйцэтгэж явуулсан.

Туршилтанд төмрийн баяжмал, Улаан-овоотын нүүрс, Хөтөлийн шохойн

чулуу, Мандал-овоогийн шавар ашигласан. Туршилтанд бэлтгэсэн нүүрс, шавар,

шохойн чулуу, баяжмалыг тодорхой харьцаагаар холиод бөөнцөг бэлтгэв.

Бөөнцөгийг 8, 10, 12 мм-ийн хэмжээтэйгээр бэлтгэж туршилтанд ашигласан.

Бэлтгэсэн бөөнцөгийг эргэх зууханд хийж/ зураг-1.3 а,б / ангижруулах

процессыг явуулсан. Ангижруулалт явуулж буй байдлыг 1.4. дугаар зурагт

харууллаа.

Зураг 1.3.а /Эргэх зуух- Rotary kiln furnace /Зураг 3.3.б /Эргэх зуух-Rotary kiln

furnace / Зураг 1.4. Ангижруулалт явуулж буй байдал

Ангижруулсан бөөнцгийг Дарханы Төмөрлөгийн Үйлдвэрийн СШТ-ын

лабраторит шинжилүүлсэн.

Үүний үр дүнд металлургийн үйлдвэрийн шаардлага хангахуйц ангижруулсан

төмөр гарган авсан. Шинжилгээ хийлгэсэн шинжилгээний дүнг доорх хүснэгтээр

харуулав. Ангижруулсан төмрийн химийншинжилгээний дүн

- Бат бэхийг шалгах тооцоолол

Туршилтаар гаргаж авсан шууд ангижруулсан төмрийнхөө бат бөхийг

үзэхийн тул ШУТИС-ийн Дархан Технологийн сургуулийн технологийн барилгын

салбарын лабораторт бат бөх хатуулаг хэмжих төхөөрөмжийн тусламжтайгаар

туршив.

Бат бөхийг шалгахдаа тусгайлан бэлтгэсэн 2 хошууны дунд бөөнцгөө

байрлуулан, дээд тавцан дээр сав байрлуулж, байрлуулсан савандаа ачаа болгож

элсийг багаар гооожуулан ачаалсан.

Үүний дүнд бөөнцөг шахагдан хагарсан тул дээрээс ачаалсан бүх ачаагаа

авч жигнэхэд 18,103кг болов. Туршилт явуулсан төхөөрөмж болон туршилт явуулж

буй байдлыг зураг 3.5.-д үзүүлэв.

Зураг 1.5. Бат бөхийг шалгаж буй байдал

ТУРШИЛТЫН ҮР ДҮН

Туршилтаар гаргаж авсан ангижруулсан төмрийн бат бөхийг лабораторийн

төхөөрөмж дээр үзсэний дараа түүний үр дүнг дараах байдлаар тодорхойлов.

∑

∑

∑

20ш дээжинд үйлчилсэн /дарсан / ачааны нийт жин /i1…i20/

Бат бөх нь 1,81МПа буюу 18.1кгх/см2 байна

Шууд ангижруулсан төмөр гарган авах туршилтын хугацаа, температурын

үзүүлэлтүүдийг хүснэгт 1.1.д үзүүлэв.

Хүснэгт 1.1

Температур ,0С

Хуга

цаа,

ми

н

650 700 750 800 850 903 1000 1051 1100 1150 1200

15 0,103 0,33 1,85 2,08 2,9 6,8 8,6 11,3 13,6 14,9 16,35

20 0,105 0,67 2,01 2,8 4,1 7,5 9,31 11,8 14,2 15,8 16,48

25 1,2 1,02 2,54 3,02 3,7 5,8 8,6 10,99 13 14,98 16,52

30 1,8 2,101 2,77 3,68 4,6 8,13 9,56 11,8 13,99 16,3 16,64

35 2 2,8 3,106 3,84 4,89 8,16 10,1 12,01 14,54 16,24 16,86

40 2,01 3,02 3,68 4,12 4,92 8,26 10,6 12,34 14,56 16,66 16,98

45 2,5 3,54 4,1 4,48 5,12 8,32 10,9 12,46 14,98 16,95 17,84

50 2,8 3,64 4,32 4,97 5,54 8,49 11,54 12,87 13,99 17,101 17,86

55 4,103 4,52 5,24 6,01 7,24 9,02 11,69 13,46 16,01 17,3 17,9

60 6,2 5,23 6,21 7,21 8,6 10,4 12,34 14,42 16,76 17,7 17,95

65 8,1 8,7 9,12 9,67 10,23 11,42 12,86 15,32 17,22 17,84 18,103

Дээрх туршилтын хүчин зүйлүүдийн утгыг зураг 1.1. болон 1.2-д графикаар

үзүүлэв.

Зураг 1.6. Ангижруулах температураас хамаарсан бат бөхийн үзүүлэлт

Зураг 1.7. Бөөнцөгийн шатаах хугацаанаас хамаарсан бат бөхийн үзүүлэлт

Хүснэгт 1.2

Бөөнцгийн шатаах хугацаанаас хамаарсан бат бөхийн үзүүлэлт

Температур ,0С

Хуга

цаа,

ми

н

650 700 750 800 850 903 1000 1051 1100 1150 1200

15 0,103 0,33 1,85 2,08 2,9 6,8 8,6 11,3 13,6 14,9 16,35

20 0,105 0,67 2,01 2,8 4,1 7,5 9,31 11,8 14,2 15,8 16,48

02468

101214161820

хү

ч /кгх

/см

2/

температур /Т, 0C/

Бат бөх, температурын хамаарал 15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

02468

101214161820

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

хү

ч /к

гх/с

м2

/

хугацаа /t,мин/

Бат бөх, хугацааны хамаарал 650

700

750

800

850

903

1000

1051

1100

1150

1200

25 1,2 1,02 2,54 3,02 3,7 5,8 8,6 10,99 13 14,98 16,52

30 1,8 2,101 2,77 3,68 4,6 8,13 9,56 11,8 13,99 16,3 16,64

35 2 2,8 3,106 3,84 4,89 8,16 10,1 12,01 14,54 16,24 16,86

40 2,01 3,02 3,68 4,12 4,92 8,26 10,6 12,34 14,56 16,66 16,98

45 2,5 3,54 4,1 4,48 5,12 8,32 10,9 12,46 14,98 16,95 17,84

50 2,8 3,64 4,32 4,97 5,54 8,49 11,54 12,87 13,99 17,101 17,86

55 4,103 4,52 5,24 6,01 7,24 9,02 11,69 13,46 16,01 17,3 17,9

60 6,2 5,23 6,21 7,21 8,6 10,4 12,34 14,42 16,76 17,7 17,95

65 8,1 8,7 9,12 9,67 10,23 11,42 12,86 15,32 17,22 17,84 18,103

Хүчин зүйлүүдийн утгын өөрчлөлтийн түвшинг тодорхойлохдоо урьдчилсан

туршилтын үр дүнг үндэслэл болгосон бөгөөд утгыг хүснэгт 1 -д үзүүлэв.

Хүснэгт 1.3

Хүчин зүйлүүд, тэдгээрийн өөрчлөлтийн түвшин, туршилтын нөхцөл

Регрессийн коэффициентийн утгыг үнэлэхийн тулд төлөвлөлтийн матрицын

хувилбар бүр дэх туршилтыг гурван давтамжтай хийж гүйцэтгэлээ. Төлөвлөлтийн

матриц болон хүчин зүйлүүдийн оноосон утга, туршилтын үр дүнг хүснэгт 1.4-д

үзүүлэв.

Хүснэгт 1.4

Туршилтын төлөвлөлтийн матриц

N

Стандарт

төлөвлөлтийн

матриц

Ажлын матриц Гарах үзүүлэлт Дундаж Дисперс

x1 x2 X1 X2 y1 y2 y3 Y S^2(j)

1 1 1 60 1180.00 18.3 18.6 18.9 18.6000

0

0.09000

0

Хүчин зүйлүүд Хүчин зүйлүүдийн өөрчлөгдөх утга Өөрчлөгдөх

хүрээ -1,414 -1 0 +1 +1,414

X1- 47.93 50.00 55 60.00 62.07 5

Х2- 1059.3 1080.00 1130 1180.00 1200.00 50

2 -1 1 50 1180.00 18.10 18.2 18.6 18.3010

0

0.06940

3

3 1 -1 60 1080 17.95 17.97 17.99 17.9700

0

0.00040

0

4 -1 -1 50 1080 16.92 16.95 16.98 16.9500

0

0.00090

0

5 -1.414 0 47.93 1130 17.98 17.42 17.46 17.6200

0

0.09760

0

6 1.414 0 62.07 1130 17.08 17.2 17.6 17.2933

3

0.07413

3

7 0 -1.414 55 1059.3 17.82 17.88 17.92 17.8733

3

0.00253

3

8 0 1.414 55 1200 18.52 18.58 18.62 18.5733

3

0.00253

3

9 0 0 55 1130 18.93 18.34 18.42 18.5633

3

0.10243

3

10 0 0 55 1130 19.32 18.31 19.28 18.9700

0

0.32710

0

11 0 0 55 1130 18.01 18.3 18.7 18.3366

7

0.12003

3

12 0 0 55 1130 17.83 17.92 18.32 18.0233

3

0.06803

3

13 0 0 55 1130 17.28 17.36 17.27 17.3033

3

0.00243

3

Кохрены шалгуураар дисперс нэгэн төрөл болохыг шалгавал: Gтооц=0,419,

Gхүсн=0,975 болох бөгөөд Gтооц<Gхүсн болж туршилтын тоог нэмэх шаардлагагүй

гэдэг нь батлагдлаа.

Хоѐрдугаар эрэмбийн ротатабель төлөвлөлтийн үр дүнг боловсруулж

регрессийн тэгшитгэлийн коэффициентуудыг тодорхойлов.

Стъюдентын шалгуураар коэффициентуудын нөлөөлөх утгыг тогтоож,

коэффициентуудыг:

2

0 iijjiijiiu xbxxbxbbY (1)

тэгшитгэлд орлуулан бичиж регрессийн коэффициентуудын нөлөөллийг

тодорхойлоход:

2436.180 b ;1071.01 b ;1946.02 b ;1802.021 b ;3177.0

11 b ;1844.022 b гэж олдлоо.

Стьюдентийн шалгуураар шалгахад:

2436.180 b ;1071.01 b ;1946.02 b ;1802.021 b ;3177.0

11 b ;1844.022 b коэффициентууд

хүчинтэй болж байна.

Хоѐр хүчин зүйлийн туршилтыг явуулж дараах математик загварыг

гаргалаа.

22

212121 1844.03177.01802.01946.01071.024.18 xxxxxxy

Энд гаргаж авсан загвар нь урсалтын бат бэхийн хязгаарыг илэрхийлж

байгаа эсэхийг Фишерийн шалгуураар шалгахад Fx=4.87>Fтооц=2.106 болсон тул

тэгшитгэл төсөөтэй болж батлагдлаа.

Оновчтой утгыг Гессийн матрицийн аргаар тодорхойлоход шинэ төвийн

координатууд нь х1=0, х2=1.414 үед хамгийн их утга нь у=18.24 болж байна.

Бат бэхэд нөлөө хамгийн их байх үеийн хүчин зүйлүүдийн оновчтой утгууд

Х1=55; Х2=1200 гэсэн шинэ төв олдлоо.

Гаргаж авсан бодит утгуудын тусламжтайгаар бат бэхэд нөлөөлөх хүчин

зүйлүүдийн хамаарлын гадаргууг байгууллаа (зураг 4.3).

Зураг 1.7 Бат бэхэд нөлөөлөх хүчин зүйлүүдийн хамаарлын гадаргуу

Мөн 3 хүчин зүйлүүдийн утгын өөрчлөлтийн түвшинг тодорхойлохдоо урьдчилсан

туршилтын үр дүнг үндэслэл болгосон бөгөөд утгыг хүснэгт 2-д үзүүлэв.

Дээрх туршилтын үр дүнгээс үзэхэд 12мм гочтой бөөнцгийг эргэх зууханд

/rotary kiln/ 12000С температурт 65 минутын хугацаанд халааж нүүрсхүчлийн

хийгээр ангижруулах нь үр дүнтэй гэж магадлалаа.

15

45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

650

750

850

1000

1100

1200

Хугацаа , мин

Хүч

/к

гх/м

м2/

Температур,t

Ангижруулсан төмрийн температур ба барих хугацаа, бат бөх

чанарын график

18-20

16-18

14-16

12-14

10-12

8-10

6-8

4-6

2-4

0-2

12 ìì

Төмрийн баяжмал Нунтаглаж бэлтгэсэн

нүүрс, бентонит

Нунтаглаж бэлтгэсэн

шохойн чулуу

Холигч Бөөнцөг бэлтгэх

Ангижруулах зуух Соронзон ялгагч

Хаягдал Ангижруулсан төмөр

1.8 дугаар зураг. Ангижруулсан төмөр гарган авах технологийн бүдүүвч

Ерөнхий дүгнэлт

1. Шууд ангижруулсан төмөр гаргаж дээрх технологиудаас “Эргэх хоолойт

зуухны (rotary kiln technology) технологийг сонгон судаллаа. Эргэх хоолойт зуух нь

бусад зуухуудыг бодвол харьцангуй энгийн технологитой манай улсад өргөн

ашиглагддаг. Иймээс бид энэ зуухыг сургуулийн лабораторт үйлдвэрлэн туршилт

явуулах боломжийг хангасан.

2. Судалгааны үр дүнд Төмөртолгойн хүдрийг анхдагч хүдэр болгон авч, хатуу

холигч материал болох шохойн чулуу /Хөтөл/, нүүрс /Улаан-Овоот/, бентонит

/Мандал-Овоо/-ийг ашиглан 12 мм-ийн /дундаж/ хөндлөн огтлолтой, хатуу

ангижруулагч нэмэлт 15-20 %, ангижруулах температур 1200 – 1250 0С, тухайн

температурт барих хугацаа 65 минут байх нь хамгийн тохиромжтой болох нь

тогтоогдлоо.

3. Туршилтаар лабораторийн нөхцөлд, технологийн дагуу гаргаж авсан

ангижруулсан төмөр нь 83.4% төмрийн агуулгатай байгаа нь шинжилгээгээр

нотлогдсон тул бидний хүссэн шаардлагыг хангаж байна.