Аннотация
В виду истощения железорудных месторождений наиболее остро встает вопрос по переработке более бедных и труднообогатимых руд. Развитие доменного производства чугуна как основного способа переработки рудного железа сдерживается возрастающим дефицитом коксующихся углей и значительными экологическими проблемами. Цель исследований – изучение влияния параметров восстановительного процесса и состава шихты на получение железа прямого восстановления (гранулированного чугуна) при переработке сидеритовой руды ООО «Бакальское рудоуправление» Южного Урала (г. Бакал Челябинской обл.) с целью получения гранулированного чугуна. Объектом исследований явились образцы сидеритовой руды с содержанием оксида железа ~49,5 мас. % (по данным рентгенофлюоресцентного анализа). Основными минералами в пробе руды являются сидерит (~ 90%), доломит (~10%), также зафиксированы следы кварца. В качестве восстановителя для извлечения железа из руды использовался каменный уголь Шубаркольского месторождения (г. Караганда, Казахстан) с крупностью частиц 0,25 мм. Магнезит, оксиды кальция и кремния (с крупностью частиц не более 0,1 мм) добавляли в шихту в качестве флюсов до получения шлака следующего состава, мас. %: CaO – 25, SiO2 – 55, MgO – 20. В экспериментах по отработке технологии окускования шихты применяли карбоксиметилцеллюлозу как связующее. Плавку окомкованной шихты проводили по температурному режиму: загрузка в печь – при 1200°С, последующий постепенный (в течение 10 мин) нагрев до 1350°С, следующие 10 мин – нагрев до 1400°С и выдержка при этой температуре в течение 5 мин. В результате проведенных экспериментов подтвердилась возможность получения чугуна из исследуемой сидеритовой руды, однако извлечение железа оказалось довольно низким – 38%. В дальнейшем планируется обогатить данную руду и провести эксперименты по получению гранулированного чугуна из концентрата.
Ключевые слова:
Бакальское рудоуправление, сидеритовые руды, гранулированный чугун, окатыши, шлак, чугун.
1. Backman J., Kyllönen V., Helaakoski H. Methods and Tools of Improving Steel Manufacturing Processes: Current State and Future Methods // IFAC PapersOnLine, 2019. Vol. 52. Issue 13. P. 1174–1179. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.355.
2. Wang P., Ryberg M., Yang Y., Feng K., Kara S., Hauschild M., et al. Efficiency stagnation in global steel production urges joint supply- and demand-side mitigation efforts // Nature Communication, 2012. No.12. Article number: 2066. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22245-6.
3. Liu Q., Cho J.-W., Pereloma E. Editorial: Advances in Steel Manufacturing and Processing // Frontiers in Materials, 2021. No. 8. Article number: 708572. https://doi.org/10.3389/fmats.2021.708572.
4. Sun Y., Tian S., Ciais P., Zeng Z., Meng J., Zhang Z. Decarbonising the iron and steel sector for a 2 °C target using inherent waste streams // Nature Communication, 2022. No. 13. Article number: 297. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27770-y.
5. Sonter L., Barrett D., Moran C., Soares-Filho B. Carbon emissions due to deforestation for the production of charcoal used in Brazil’s steel industry // Nature Climate Change, 2015. No. 5. P. 359–363. https://doi.org/10.1038/nclimate2515.
6. Fennell P., Driver J., Bataille C., Davis S. Cement and steel: nine steps to net zero // Nature. 2022. Vol. 603. P. 574¬–577. https://doi.org/10.1038/d41586-022-00758-4.
7. Sheshukov O., Mikheenkov M., Vedmid L. Features of Technogenic Iron Oxide Recovery // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020. No. 969. P. 12–52. https://doi.org/10.1088/1757-899X/969/1/012052.
8. Nielsen H. Technology and scale changes: The steel industry of a planned economy in a comparative perspective // Economic History of Developing Regions, 2018. Vol. 33. Issue 2. P. 90–122. https://doi.org/10.1080/20780389.2018.1432353.
9. Дорофеев Г.А., Зинягин Г.А., Макаров А.Н. Производство стали на основе железа прямого восстановления: монография. Старый Оскол: ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2021. 324 с.
10. Товаровский И.Г., Лялюк В.П., Эволюция доменной плавки. Днепропетровск: Пороги, 2001. 424 с.
11. Улучшение эколого-экономических параметров технологий литейного производства на основе использования рентгеновской вычислительной томографии / Самочкин В.Н., Барахов В.И., Васин Л.А., Курский В.А. // Известия ТулГУ. Науки о земле. 2018. № 4. С. 33–41.
12. Леонтьев Л.И., Колпаков С.В., Селиванов Е.Н. Современные проблемы металлургии России и Урала // Недвижимость и инвестиции. Правовое регулирование, 2007. № 3–4(32–33). С. 1–6.
13. Панишев Н.В., Бигеев В.А., Дудчук И.А. Опыт проблемы и перспективы переработки шпатовых железняков Бакальского месторождения // Теория и технология металлургического производства. 2017. № 1(20). С. 7–15.
14. Анализ возможного использования углей месторождения Шубарколь при выплавке технического кремния / Сафонов А.А., Маусымбаева А.Д., Портнов В.С., Парафилов В.И., Коробко С.В. // Уголь. 2019. № 2(1115). С. 68–72.
15. Диаграммы состояния силикатных систем: справочник. Выпуск третий. Тройные силикатные системы / Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Ланин В.В., Курцева Н.Н., Бойкова А.И.; под ред. В.П. Барзаковского. Л.: Наука, Ленингр. отд., 1972. 448 с.
16. Рощин В.Е., Рощин А.В. Физика пирометаллургических процессов. М: Инфа-Инженерия, 2021. 301 с.