Получение комплексного сплава из высококремнистой марганцевой руды и высокозольных углей Казахстана

Приведены результаты разработки теоретических и технологических основ получения комплексного кремний-алюминий-марганцевого сплава из высококремнистой марганцевой руды, высокозольных углей Карагандинского и Тениз-Коржункольского угольных бассейнов (угольных месторождений Борлы и Сарыадыр), кварцита месторождения Тектурмас и длиннопламенного угля месторождения Шубарколь. Проведением термодинамически-диаграммного анализа четырехкомпонентной системы Fe – Si – Al – Mn, построенного на основе справочных данных и рассчитанных термодинамических данных (для соединений с неизвестными термодинамическими данными) создана математическая модель фазовой структуры. Составы алюмосиликомарганца, полученного из углей Карагандинского и Тениз-Коржункольского угольных бассейнов, в отличие от сплава АМС из экибастузских углей, сдвинуты в области тетраэдров с относительно большими объемами. Данный факт свидетельствует об их повышенной устойчивости и технологической предсказуемости. Результаты проведенных серий экспериментальных испытаний в руднотермической печи показали возможность получения сплава алюмосиликомарганец регулируемого химического состава с использованием высокозольных углей месторождений Борлы и Сарыадыр, некондиционной высококремнистой марганцевой руды месторождения Западный Камыс с добавкой в шихту длиннопламенного угля месторождения Шубар коль и кварцита месторождения Тектурмас непрерывным бесшлаковым способом. Химический состав сплава регулировали добавкой марганцевой руды в навеску шихтовых материалов. Получен комплексный сплав с химическим составом, % (по массе): 32  –  53  Si; 15,5  –  25,0  Al; 12  –  32  Mn; 8 – 20 Fe; 0,02 – 0,05 P; 0,2 – 0,5 C. Полученный металл не рассыпается в порошок при хранении. Это обеспечивается низким содержанием фосфора и высоким содержанием алюминия (более 10 %). Определены фазовые составляющие опытного сплава. Использование отвальных высокозольных углей, некондиционных марганцевых руд и полное исключение кокса обеспечивают низкую себестоимость сплава. Комплексный сплав предлагается применять для раскисления и легирования стали, а также в качестве восстановителя при получении рафинированных сортов ферромарганца.

1. Толымбеков М.Ж., Ахметов А.Б. Применение комплексных ферросплавов в металлургии // Сталь. 2007. № 8. С. 51 – 52.

2. Толымбеков М.Ж., Ахметов А.Б., Байсанов С.О. и др. Некоторые аспекты производства и применения комплексных ферросплавов в металлургии // Сталь. 2009. № 5. С. 34 – 37.

3. Бородаенко Л.Н., Такенов Т.Д., Габдуллин Т.Г. Электротермия комплексных сплавов с активными элементами. – Алма-Ата: 1990. – 120 с.

4. Szudio A., Jastrzebski R. Wybrane aspektu teoretyczne i practyczne zastosowania ztoru FeSiAl w procesie obtleniania stali // Hutnik (PRL). 1981. Vol. 48. No. 8 – 9, P. 371 – 375.

5. Емлин Б.И., Манько В.А., Друинский М.И. и др. Выплавка ферросиликоалюминия из агломерированного боксита // Сталь. 1973. № 10. С. 903 – 904.

6. Манько В.А., Емлин Б.И., Гасик М.И. и др. Исследование и разработка технологии выплавки ферросиликоалюминия // Теория и практика получения и применения комплексных ферросплавов. – Тбилиси, 1974. С. 98 – 99.

7. Есенов Ш., Кунаев Д., Мухамеджанов С. Недра Казахстана. – Алма-Ата: Казахстан, 1968. – 468 с.

8. Друинский М.И., Жучков В.И. Получение комплексных ферросплавов из минерального сырья Казахстана. – Алма-Ата: Наука, 1988. – 208 с.

9. Медведев Г.В., Такенов Т.Д. Сплав АМС. – Алма-Ата: Наука, 1979. – 140 с.

10. Медведев Г.В., Волков С.С., Лаппо С.И. и др. Возможность производства сплава АМС из низкосортного сырья и использование его в металлургии // Сталь. 1970. № 7. С. 616 – 618.

11. Бережной А.С. Многокомпонентные системы окислов. – Киев: Наукова думка, 1970. – 544 с.

12. Процюк А.П., Карапетьянц М.Х. О термодинамическом исследовании процессов в многокомпонентных системах // Журнал прикладной химии. 1977. Т. 1. С. 169 – 171.

13. Свойства элементов: Справ. изд. – В 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. М.Е. Дрица. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд. Дом «Руда и Металлы», 2003. – 448 с.

14. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Руководство к выполнению термодинамических расчетов. – Л.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1975. – 66 с.

15. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Термодинамические расчеты в металлургии: Справочник. – М: Металлургия, 1985. – 137 c.

16. Касенов Б.К., Алдабергенов М.К., Пашинкин А.С. и др. Методы прикладной термодинамики в химии и металлургии. – Караганда: Гласир, 2008. – 332 c.

17. Heath D.L. Mathematical treatment of multicomponent systems // Jour. Amer. Ceram. Soc. 1957. Vol. 40. No. 2. Р. 50 – 53.

18. Денисов В.М., Пингин В.В., Антонова Л.Т. и др. Алюминий и его сплавы в жидком состоянии. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 267 с.

19. Моисеев Г.К., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. – М.: Металлургия, 1994. – 353 с.

20. Мухамбетгалиев Е.К., Байсанов С.О., Байсанов А.С. Термодинамически-диаграммный анализ системы Fe-Si-Al-Mn применительно к описанию составов комплексного сплава – алюмосиликомарганца // Электрометаллургия. 2014. № 4. С. 30 – 35.

21. Мухамбетгалиев Е.К, Байсанов С.О., Байсанов А.С., Жиембаева Д.М. Петрографическая оценка высокозольных углей Центрального Казахстана на предмет пригодности для выплавки алюмосиликомарганца // Materials of the IX Int. Sci.-Prsct. Conf. «Unlimited Education and Science – 2013» – Przemysl: Naukaistudia, 2013. Vol. 45. С. 21 – 25.

22. Пат. 25108 РК. Шихта для выплавки алюмосиликомарганца в руднотермической печи / С.О. Байсанов, М.Ж. Толымбеков, Е.К. Мухамбетгалиев и др; заявка № 2010/1180.1, 24.09.2010.

23. Мухамбетгалиев Е.К., Байсанов С.О. , Байсанов А.С., Рощин В.Е. Металлографическая и рентгенофазовая оценка сплава алюмосиликомарганец // Сб. тр. ХVI Междунар. науч. конф. «Современные проблемы электрометаллургии стали». – Челябинск-Магнитогорск, 05 – 09 октября 2015. Ч. 2. Изд. центр ЮУрГУ. С. 196 – 201.