Оценка эффективности использования бакальских сидеритов в доменной плавке

Металлургические предприятия Урала испытывают дефицит железорудного сырья, который компенсируется использованием материалов, завозимых из Центральной России, Кольского полуострова и Казахстана. Замена их на местное сырье увеличит конкурентоспособность производимого на Урале металла, поэтому вопрос оценки возможности замены привозного сырья на местное является весьма актуальным. Таким сырьем могут быть сидеритовые руды Бакальского месторождения. Они не пользуются спросом у металлургов из-за низкого содержания железа и высокого магния. Расчеты доменной плавки, произведенные с помощью балансовой логико-статистической модели, показали, что добавки обожженного и металлизованного концентратов улучшают показатели. Однако с ростом сидеритов в шихте увеличивается содержание оксида магния в шлаке, что влияет на его вязкость и делает затруднительным или невозможным плавку с использованием более 20 % сидеритов. Для разжижения шлака предложено использовать оксид бора. С помощью термодинамического моделирования проведена оценка влияния добавок в шихту 1 – 3 % В₂О₃ на химический состав шлака и распределение бора между металлической и оксидной фазой. Показано, что в процессе плавки происходит восстановление бора из шлаковой фазы и его частичный переход в металл. Это вызывает уменьшение содержания В₂О₃ в конечном шлаке. Сравнительный анализ полученных расчетных и экспериментальных данных показывает близкое содержание бора в металле, определенное теоретически и экспериментально. Это необходимо учитывать при расчете шихты. По расчетным данным основным восстановителем бора является кремний, а экспериментальные данные показывают, что им является углерод.

1. Чернобровин В.П. Сырьевая безопасность черной металлургии России // Пространство и Время. 2011. № 3(5). С. 111–118.

2. Волков Ю.В., Соколов И.В., Смирнов А.А. Стратегия освоения сырьевых ресурсов Урала // Горная Промышленность. 2006. № 4. С. 57–62.

3. Волков Ю.В., Славиковский О.В., Соколов И.В., Смирнов А.А. Перспективы развития сырьевой базы горно-металлургических предприятий Урала // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 5. С. 286–290.

4. Пахомов В.П., Душин А.В. Оценка минерально-сырьевой безопасности УрФО // Экономика региона. 2008. № 3. С. 129–143.

5. Валиев Н.Г., Славиковский О.В., Славиковская Ю.О. Особен­ности освоения минерально-сырьевой базы на урбанизированных территориях Урала // Горный информационно-аналитичес­кий бюллетень. 2012. № 6. С. 344–347.

6. Корнилков С.В., Кантемиров В.Д. Железорудные месторождения Приполярного Урала как перспективная сырьевая база уральской металлургии // Известия вузов. Горный журнал. 2015. № 8. С. 22–28.

7. Эффективность и перспективы применения сидеритовых руд в доменной плавке / В.А. Красноборов, С.Л. Ярошевский, А.А. Денисов, В.С. Рудин, В.И. Бирючев, М.Ф. Полушкин. Донецк, 1996. 88 с.

8. Юрьев Б.П., Меламуд С.Г., Спирин Н.А., Шацилло В.В. Технологические и теплотехнические основы подготовки сидеритовых руд к металлургическим переделам. Екатеринбург: ООО АМК «День РА», 2016. 428 с.

9. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И. Применение сидеритовых руд при производстве чугуна и стали. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. 116 с.

10. Ахлюстина А.И., Жуковский Г.В., Квасков А.П. Технологичес­кая классификация железных руд Бакальского месторождения // Труды института «Уралмеханобр». 1972. № 18. С. 37–43.

11. Жунев А.Г., Федоренко Н.В., Червоткин В.В. и др. Окислительный обжиг сидеритовых руд в шахтных печах// Окускование железных руд и концентратов. Труды института «Уралмеханобр». 1976. № 3. С. 28–38.

12. Бланк М.Э., Червоткин В.В., Кончаковский В.Р. Разработка и исследование двухстадийного способа металлизации железорудного сырья в трехзонной шахтной печи // Теория и практика прямого получения железа. Москва: Наука, 1986. С. 207–211.

13. Юрьев Б.П., Дудко В.А. Обоснование необходимости восстановления сидеритовой руды и разработка газовой схемы для получения восстановительного газа // Сталь. 2022. № 1. С. 2–6.

14. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И. Леонть­ев, Н.А. Ватолин, С.В. Шаврин, Н.С. Шумаков. Моск­ва: Металлургия, 1997. 432 с.

15. Ченцов А.В., Чесноков Ю.А., Шаврин С.В. Балансовая логико-статистическая модель доменного процесса. Москва: Наука, 1991. 92 с.

16. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Гуляков В.С. Металлизация сидеритовой руды при восстановительном обжиге // Металлы. 2016. № 3. С. 8–13.

17. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Шешуков О.Ю Анализ современных методов переработки сидеритовых руд // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2011. № 3. С. 49–52.

18. Вяткин В.П., Гаврилюк Л.Я., Остроухов М.Я. и др. Опытные плавки с участием в шихте Бакальских сидеритов // Шлаковый режим доменных печей. Москва: Металлургия, 1961. 350 с.

19. Жило Н.Л. Формирование и свойства доменных шлаков. Моск­ва: Металлургия, 1974. 120 с.

20. Акбердин А.А., Киреева Г.М., Ким А.С. Физические свойства борсодержащих доменных шлаков // Комплексное использование минерального сырья. 1996. № 3. С. 27–31.

21. Liu W., Pang Z., Wang J., Zuo H., Xue Q. Investigation of visco­sity and structure of CaO–SiO2–MgO–Al2O3–BaO–B2O3 slag melt // Ceramics International. 2022. Vol. 48. No. 12. Р. 17123–17130. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.02.268

22. Belov G.V., Iorish V.S., Yungman V.S. IVTANTHERMO for Windows – database on thermodynamic properties and related software // Calphad. 1999. Vol. 23. No. 2. P. 173–180. https://doi.org/10.1016/S0364-5916(99)00023-1

23. Акбердин А.А, Ким А.С. Доменная плавка на борсодержащих шлаках // Теория и практика производства чугуна: Труды Меж­дународной научно-практической конференции, посвященной 70-летию КГГМК «Криворожсталь». Кривой Рог, 2004. С. 146–149.