Утилизация дисперсных отходов ферросплавного производства на базе металлургического СВС-процесса

Выполнен обзор способов переработки дисперсных отходов ферросплавного производства. Рассмотрена проблема образования и накопления на ферросплавных заводах циклонной пыли (продукта улавливания от дробления и фракционирования – ПУД), образующейся при измельчении ферросплавов. Показаны недостатки известных методов по утилизации такой пыли. Исследована возможность получения товарных азотированных лигатур из ПУД и некондиционной мелочи ферросплавов с использованием технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). На базе предложенного металлургического СВС метода разработана технология и показана возможность крупнотоннажного производства азотированных сплавов ферросилиция, феррованадия, феррохрома и других композиционных материалов, востребованных на рынке. Синтезированные СВС материалы превосходят по качеству азотированные ферросплавы, получаемые обычным печным методом, в частности имеют меньшее содержание кислорода, водорода и других примесей. Они отличаются лучшими физико-механическими свойствами: плотностью, пористостью, прочностью и др. На основе метода металлургического СВС в Магнитогорске на производственной базе научно-технической производственной фирмы «Эталон» создано производство азотированных ферросплавов и композиционных лигатур с возможностью переработки до 5000 т в год циклонной пыли ферросилиция и других сплавов. Разработан новый подход к практической реализации СВС метода и показана возможность использования продуктов синтеза в металлургии. Основное применение получаемых продуктов – использование в качестве легирующих добавок при выплавке сталей и сплавов широкой номенклатуры: трансформаторной, рельсовой, нержавеющей, высокопрочной конструкционной и др. Другим востребованным потребителем композиционных металлургических СВС материалов является огнеупорное производство. Модифицирование традиционных огнеупоров, используемых при выплавке чугуна, стали и цветных металлов новыми композиционными СВС материалами на основе нитридов, боридов, карбидов и других тугоплавких соединений способно значительно повысить срок службы и сократить затраты на огнеупоры.

утилизация дисперсных отходов, циклонная пыль ферросилиция, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, низкоуглеродистый феррохром, продукт улавливания от дробления (ПУД), феррованадий, металлургический СВС, азотированные ферросплавы, композиционные легирующие материалы

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

2. Павлов С.В., Снитко Ю.П., Плюхин С.Б. Отходы и выбросы при производстве ферросилиция // Электрометаллургия. 2001. № 4. С. 22 – 28.

3. Канаев Ю.П., Бондарев А.А., Брыляков В.И. и др. Освоение переплава ферросилициевой мелочи с получением чистых марок ферросилиция и комплексных модификаторов // Сталь. 2000. № 10. С. 67 – 70.

4. Зиатдинов М.Х., Шатохин И.М., Леонтьев Л.И. CВС технология композиционных ферросплавов. Часть I. Металлургический СВС процесс. Синтез нитридов феррованадия и феррохрома // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 5. С. 339 – 346.

5. Мержанов А.Г., Мукасьян А.C. Твердопламенное горение. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2007. – 336 с.

6. Мержанов А.Г. Научные основы, достижения и перспективы развития процессов твердопламенного горения // Известия РАН. Серия химическая. 1997. Т. 46. № 1. С. 7 – 31.

7. Мизин В.Г., Чирков Н.А., Игнатьев В.С. и др. Ферросплавы: Справочное издание. – М.: Металлургия, 1992. – 415 с.

8. Pat. 1461119, GB. Int. Cl. C01B21/06. Method for Treatment of Ferrosilicon Nitride / Iwamoto S., Denki Kagaku Kogyo. Publ. 13.01.1977.

9. Lopes A.B. The influence of ferrosilicon nitride on the performance of the modern taphole mud for blast furnace // Refractories Applications and News. 2002. Vol. 7. No. 5. P. 26 – 30.

10. Pant P., Dahlmann P., Schlump W., Stein G. A new nitrogen alloying technique – a way to distinctly improve the properties of austenitic steel // Steel Research. 1987. Vol. 58. No. 1. P. 18 – 25.

11. Zakorzhevskii V.V., Borovinskaya I.P. Some regularities of α-Si3 N4 synthesis in a commercial SHS reactor // Int. Journal of SelfPropagating High-Temperature Synthesis. 2000. Vol. 9. No. 2. P. 171 – 191.

12. Мукасьян А.С., Мержанов А.Г., Мартыненко В.М. и др. О механизме и закономерностях горения кремния в азоте // Физика горения и взрыва. 1986. № 5. С. 43 – 49.

13. Boyer S.M., Moulson A.J. A mechanism for the nitridation of Fecontaminated silicon // Journal of Materials Science. 1978. Vol. 13. No. 8. P. 1637 – 1646.

14. Vlasova M.V., Lavrenko V.A., Dyubova L.Yu. etc. Nitriding of ferrosilicon powders // Journal of Materials Synthesis and Processing. 2001. Vol. 9. No. 3. P. 111 – 117.

15. Andrievski R.A. Melting point and dissociation of silicon nitride // Int. Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 1995. Vol. 4. No. 3. P. 237 – 244.

16. Messier D.R., Riley F.L., Brook R.J. The α/β silicon nitride phase transformation // Journal of Material Science. 1978. Vol. 13. No. 6. P. 1199 – 1205.

17. Shatokhin I.M., Ziatdinov M.Kh., Manashev I.R. etc. Self-propagating high-temperature synthesis (SHS) of composite ferroalloys // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 18. P. 52 – 57.

18. Зиатдинов М.Х., Шатохин И.М., Леонтьев Л.И. CВС технология композиционных ферросплавов. Часть II. Синтез нитрида ферросилиция и борида ферротитана // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 7. С. 527 – 534.

19. Зиатдинов М.Х. Горение хрома в спутном потоке азота // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. № 4. С. 51 – 60.

20. Колокольцев В.М., Вдовин К.Н., Чернов В.П. и др. Исследование механических и эксплуатационных свойств высокомарганцевой стали, легированной азотированным феррохромом // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2016. № 3. С. 46 – 54.

21. Крылов С.А., Макаров А.А., Тонышева О.А., Мосолов А.Н. Исследование влияния качества расходуемого электрода на технологический процесс электрошлакового переплава под давлением высокоазотистых сталей // Электронный научный журнал «Труды ВИАМ». 2018. № 9 (69). С. 3 – 10.