Разработка технологии выплавки рафинированного ферромарганца с применением специальных комплексных восстановителей

Роль марганца в производстве стали исключительно велика. Особенностью силикотермического процесса получения рафинированного ферромарганца являются большие потери марганца с отвальными шлаками. Последний при охлаждении рассыпается с образованием тонкодисперсного порошка вследствие полиморфного превращения ортосиликата кальция β-Ca₂SiO₄  →  γ-Ca2SiO₄ при температуре 450  –  470  °С с увеличением объема на 12,3  %. При увеличении объема внутри шлака возникают значительные внут ренние напряжения, что приводит к его рассыпанию в мелкодисперсное состояние в ходе остывания. Данная работа посвящена усовершенствованию технологии выплавки рафинированных марок ферромарганца путем использовании специальных комплексных восстановителей. Проведены эксперименты по моделированию процесса выплавки рафинированного ферромарганца в руднотермической печи рафинировочного типа РКО-0,1 МВА с использованием АМС. Установлены технологические режимы процесса плавки, оптимальные составы шихты. Шихта сходила равномерно без обвалов и выбросов. Наблюдалась стабильность токовой нагрузки. Таким образом, крупно-лабораторными опытными плавками доказана принципиальная возможность получения рафинированного ферромарганца с применением в качестве восстановителя комплексного сплава АМС. Использование АМС как восстановителя вместо ферросиликомарганца обусловлено достаточным содержанием в нем кремния и алюминия. Наличие в АМС химических соединений и твердых растворов железа, кремния и алюминия должно существенно снизить потери кремния и алюминия на окислительные процессы при взаимодействии с кислородом воздуха. Вовлечение в металлургический передел при выплавке рафинированного ферромарганца сплава АМС (взамен дорогостоящего ферросиликомарганца) позволит получить сплав с высокой добавленной стоимостью и с наилучшими технологическими параметрами благодаря наличию дополнительного алюминия в сплаве. Результаты рентгенофазовых исследований образцов шлаков показывают, что минералогическими составляющими являются геленит, двухкальциевый силикат и манганозит. Отмечено, что геленит в них является доминирующей фазой, которая представляет собой твердый раствор, что предотвращает рассыпание шлака. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований решены поставленные задачи – разработана и опробована технология выплавки рафинированного ферромарганца с использованием специального комплексного восстановителя АМС.

1. Технология марганцевых ферросплавов. Ч. 2. Низкоуглеродистые сплавы / В.И. Жучков, Л.А. Смирнов, В.П. Зайко, Ю.И. Воронов. – Екатеринбург: УроРАН, 2008. – 442 с.

2. Рысс М.А. Производства ферросплавов. – М.: Металлургия, 1985. – 34 с.

3. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. – М.: Металлургия, 1988. – 784 с.

4. Садовский Н.Г., Гасик М.И. Об окислении кремния, растворенного в марганце // Известия АН СССР. 1976. № 6. С. 54 – 56.

5. Бобкова О.С. Силикотермическое восстановление металлов. 2-ое изд., перераб. и доп. – М: Металлургия, 1990. – 187 с.

6. Schurman E. Das Gleichgewicht zwischen Schlake und Metall bei der Erzengeng von Ferromangan mit neidrigen kohlen gehalten // Stahl und Eisen. 1978. Bd. 98. No. 25. S. 1359 – 1360.

7. Гасик М.И., Лякишев Н.П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. – М.: Интермет Инжиниринг, 1999. – 764 с.

8. Еремин Н.И., Дергачев А.Л. Экономика минерального сырья. – М.: МГУ, 2007. – 504 с.

9. Леонтьев Л.И., Жучков В.И., Смирнов Л.А. и др. Производство ферросплавов в мире и России // Сталь. 2007. № 3. С. 43 – 47.

10. Байсанов С.О. Закономерности фазовых равновесий в металлургических системах и разработка на их основе эффективных технологий выплавки ферросплавов: Дис. ... док. техн. наук. – Караганда: ХМИ, 2002. – 295 с.

11. Пат. 26606 РК. Способ получения рафинированного ферромарганца // М.Ж. Толымбеков, С.О. Байсанов, А.С. Байсанов и др. Опубл. 25.12.2012.

12. Габдуллин Т.Г., Такенов Т.Д., Байсанов С.О., Букетов Е.А. Физико-химические свойства марганцевых шлаков. – Алма-Ата: Наука, 1984. – 92 с.

13. Есенгалиев Д.А., Байсанов А.С., Султангазиев Р.Б. и др. Фазовый состав шлаков производства рафинированного ферромарганца // Фундаментальные и прикладные науки сегодня. Матер. II Междунар. науч.-практич. конф. 19 – 23 декабря 2013 г. – М., С. 161 – 163.

14. Гасик М.И. Особенности кристаллической структуры стабилизированного ортосиликата кальция как минеральной фазы – офлюсованного марганцевого агломерата. – В кн.: Физико-химические исследования малоотходных процессов в электротермии. – М.: Наука, 1985. С. 7 – 21.

15. Чепеленко Ю.В. Исследование процесса извлечения марганца из отвальных шлаков // Металлургия и коксохимия. 1966. № 3. С. 96 – 106.

16. Хитрик С.И., Ем А.П., Гасик М.И., Кравченко В.А. Комплексное использование марганцевых шлаков // Развитие ферросплавной промышленности в СССР. – Киев: НТО ЧМ УССР, 1961. С. 141 – 147.

17. Зайко В.П., Верушкин В.В., Воронов Ю.И. Извлечение марганца из шлаков отходов производства ферросиликомарганца // Электрометаллургия. 2003. № 12. С. 27 – 32.

18. Вагин В.В., Зубанов В.Т., Величко Б.Ф. и др. Изделия из огненно-жидких шлаков производства силикомарганца – эффективные заменители металла, цемента, огнеупорного материала // Сталь. 1993. № 11. С. 35 – 39.

19. Шультс Ю.А., Гасик М.И., Шрамко М.С. и др. Использование отвальных шлаков производства металлического марганца при выплавке стали // Сталь. 1984. № 9. С. 37 – 39.

20. Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И. и др. Металлургия марганца Украины / Под ред. М.И. Гасика. – Киев: Техника, 1996. – 472 с.