Металургійні властивості хромітових руд Побужжя і розробка раціональних режимів отримання високовуглецевого феррохрому

ВИСНОВКИ

У дисертації на підставі узагальнення і аналізу літературних даних і результатів теоретичних і експериментальних досліджень вирішена важлива науково-прикладна задача, яка полягає в дослідженні металургійних властивостей хромітових руд і концентратів Побужського родовища і використовування вітчизняної сировини для отримання вуглецевого феррохрома.. Рішення поставлених в роботі задач було досягнуте в результаті проведення комплексу досліджень із залученням сучасної апаратури і методів аналізу, що дозволило зробити ряд істотних узагальнень, висновків і принципових положень, сукупність і органічний взаємозв'язок яких визначає актуальність роботи, її головний науковий результат, практичну цінність і значущість.

1. Виконаний аналіз сучасного стану теорії і технології виплавки високовуглецевого феррохрома. Узагальнені відомості про відновлення оксидів хрому і заліза в процесі виплавки високовуглецевого феррохрома, що є в літературі. Дана характеристика конструкції і технічних характеристик сучасних рудовосстановітельних печей для виплавки високовуглецевого феррохрома, приведений узагальнений аналіз шихтових матеріалів, а також процесу виплавки високовуглецевого феррохрома, розглянуті мінералогічні, петрографічні і физико-хімічні властивості шлаків виробництва високовуглецевого феррохрома, питання інтенсифікації плавки і основні напрями вдосконалення технології виробництва високовуглецевого феррохрома

2. На підставі досліджень крісталлохимічеськіх властивостей хромітових руд Побужья встановлено, що природні шпінеліди хромсодержащей серії (хромшпінеліди) є твердими розчинами проміжного складу між пірохромітом і хромітом і можуть бути описані формулою (Mg, Fe) Про(Cr, Al, Fe)₂O₃. На підставі проведеного мікрорентгеноспектрального аналізу встановлено, що в спектрі поглинання смуга 7800-8000 см-1 характеризує іон Cr3+ в структурі шпінелі.

3. У результаті досліджень мінералогічних властивостей хромітових руд Побужья показано, що в хромітових рудах містяться наступні мінеральні різновиди хромшпінелідов: магнохроміт (Mg,Fe) ПроСr₂O₃, хромпікотіт (Mg,Fe) Про(Сr,Al)₂O₃, алюмохроміт FeO(Сr, Al) 2O3. Встановлено, що зерна хромшпінелідов зцементовані серпентіном складу 3(Mg, Fe) Про2SiO₂ 2H₂O або залізистим цементітом. Компонентами порожньої породи в рудах є: тальк, хлорит, магнезит, кварц, гидрооксид залоза і ін. Зміст шкідливих домішок: S - 0,02-0,056%, P₂O₅ - 0,01-0,04%, що не перевищує допустимі вимоги для чорної металургії (S - 0,05%, P₂O₅ - 0,07%).

4. Дослідженнями по розподілу елементів між мінеральними фазами хромітової руди родовища Ліповеньковського прояву встановлено, що мінеральні складові зерен хромшпінелідов, як бідних, так і багатих руд практично не відрізняються, відмінність полягає тільки в змісті порожньої породи. На підставі досліджень впливу температури на кінетику углеродотермічеського відновлення хромітових концентратів Побужья встановлено, що з підвищенням температура швидкість процесу відновлення збільшується в середньому на 10% на кожні 100.

5. Дослідження по вивченню впливу способу підготовки шихтових матеріалів на кінетику відновлення хромітових руд Побужья показують, що брикетування шихти на 10-15% прискорює процес відновлення в порівнянні з використовуванням не окомкованой шихти. Дослідження впливу типу хромітових концентратів на кінетику відновлення показують, що більшою швидкістю відновлення володіють шихтовиє матеріали з вищим змістом провідних елементів (хрому і заліза). Встановлено що, зниження змісту порожньої породи позитивно вплине на ступінь і швидкість відновлення хромітових руд Побужья.

6. Випробувані різні варіанти крупної шихт для виплавки високовуглецевого феррохрома і показано, що варіювання крупної компонентів шихти приводить до збільшення неоднорідності системи в ході відновлення, уповільнення утворення шлаку і зростання вірогідності відходу стану реагуючої системи від рівноваги. Це помітно прискорює (на 5-7%) відновлення шихт, що підтверджене експериментально. Дослідженнями вплив надлишку відновника на кінетику відновлення хромітових руд Побужья встановлено, що підвищення змісту відновника в шихті з 5 до 15% приводить до поліпшення кінетичних можливостей процесу, за рахунок збільшення питомої контактної поверхні рудне зерно-відновник.

7. Досліджено впливи добавок кварциту на відновлення хромітових руд Побужья. Показано, що із зростанням змісту кварциту в шихті від 25 до 40% з розрахунку на кінцевий вміст в шлаку, збільшується швидкість процесу відновлення унаслідок утворення більш жідкотекучего шлаку. Проведено дослідження кінетики углеродотермічеського відновлення хромітов з варіюванням виду вуглецевого відновника. Показано, що найбільшою швидкістю відновлення характеризуються шихти, що містять деревне вугілля, далі слідує коксик, на якнайменшій швидкості наголошено в шихтах використовуючих графіт.

8. На основі хімічних аналізів складу металу і шлаку, одержуваних перериванням процесу відновлення досягши наростаючих величин втрати ваги шихтової суміші, побудовані кінетичні криві відновлення провідних елементів хрому і заліза. Показано, що відновлення заліза випереджає відновлення хрому на ранніх стадіях процесу, завдяки чому залізо є розчинником відновленого хрому, що знімає термодинамічні утруднення при відновленні хрому з хромшпінелідов.

9. Дослідженням послідовності перетворень хромітов Побужья встановлено, що до 1300°С відновлення хромітових руд визначається структурно-текстурнимі особливостями, від яких залежить відносно вільне проникнення газу-відновника всередину шматків руди. Відновні процеси при цьому розвиваються виключно на поверхні рудних зерен. Починаючи з 1300°С, особливо з 1500°С, в суцільних і густовкрапленних рудах відбувається помітне спеканіє рудних зерен, найінтенсивніше в зовнішніх ділянках шматків руди. Крізні до цього пори і тріщини в рудах стають замкнутими, а деякі з них зникають абсолютно. Доступ газу всередину шматків руди припиняється, і продовжує відновлюватися лише сама зовнішня зона шматків руди. Таким чином, подальше відновлення руди може здійснюватися лише чисто дифузійним шляхом.

10. Встановлено, що значний вміст силікатної зв'язки в рудах робить сприятливий вплив на процес відновлення. Силікатна складова утворює з тугоплавкими оксидами хротміта розплав, обумовлює з хромшпінеліда відновлення оксидів заліза і хрому вже з розплаву прямим шляхом. Вище 1500°С на перетворення хромшпінеліда істотно впливає наявність силікатних компонентів в руді, створюючих розплав, в якому йде розчинення хромшпінеліда.

11. У умовах ВАТ “ Побужській феронікелевий комбінат” розроблені і упроваджені технологічні рекомендації по виплавці високовуглецевого феррохрома з використанням вітчизняної сировини, ретельна підготовка хромітових руд (усереднених і сбрікетіроанних) покращує техніко-економічні показники плавки. Так витрата електроенергії знизилася на 6-8%, витягання хрому в сплав підвищилася на 5-6%, а продуктивність печі виросла на 6-9%, понизити питому витрату електроенергії на 6-8%. Реальний економічний ефект складає 84 тис. грн.

АННОТАЦИЯ

Гриншпунт В.А. „Металлургические свойства хромитовых руд Побужья и разработка рациональных режимов получения высокоуглеродистого феррохрома” - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - “Металлургия черных металлов” - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2006.

Диссертация посвящена исследованию металлургических свойств хромитовых руд Побужья и разработке рациональных режимов получения высокоуглеродного феррохрома.

Экспериментально показано, что в хромитовых рудах содержатся минеральные разновидности хромшпинелидов: (Mg, Fe)ОСr₂O₃ - магнохромит (Mg, Fe) О(Сr, Al)₂O₃ - хромпикатит FeО(Сr, Al)₂O₃ - алюмохромит. Установлено, что зерна хромшпинелидив сцементированы серпентином состава 3(Mg, Fe) О2SiО₂ 2H₂O или железистым цементитом Fe₂Si₂O₆. Компонентами пустой породы в рудах являются: тальк (Mg₆(Si₈O₂₀) OH), хлорит ((Mg₅Al)(Si₃Al)O₁₀(OH)₈), магнезит (MgCO₃), кварц (SiO₂), гидрооксид железа (FeOOH). Содержание вредных примесей: S - 0,02-0,026%, P₂O₅ - 0,01-0,04%, что не превышает допустимые требования для черной металлургии (S - 0,05%, P₂O₅ - 0,07%).

В диссертационной работе исследовано влияние температуры, способа подготовки материалов шихты, типа хромитовых концентратов, избытка восстановителя, добавок кварцита, вида углеродного восстановителя на кинетику углеродотермического восстановления хромитовых концентратов Побужья.

Разработанные и выданные рекомендации по обеспечении рациональных режимов процесса выплавки высокоуглеродистого феррохрома, способствующие повышению технико-экономических показателей, которые включают предварительную металлизацию хромитовой руды перед ее последующим восстановлением в электропечи. Внедрены эффективные научно-обоснованные технологии выплавки высокоуглеродистого феррохрома с использованием отечественного сырья, что позволило повысить производительность печей на 6-9 %, снизить удельный расход электроэнергии на 6-8 % и улучшить технико-экономические показатели процесса.

Ключевые слова: Хромитовая руда, высокоуглеродистый феррохром, кинетика, рудовосстановительная электропечь.

АНОТАЦІЯ

Гріншпунт В.О. „Металургійні властивості хромітових руд Побужжя і розробка раціональних режимів отримання високовуглецевого ферохрому” - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - “Металургія чорних металів” - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню металургійних властивостей хромітових руд Побужжя і розробці раціональних режимів отримання високовуглецевого ферохрому.

Експериментально показано, що в хромітових рудах містяться мінеральні різновиди хромшпінелідів: (Mg, Fe)OСr₂O₃ - магнохроміт (Mg, Fe)O(Сr, Al)₂O₃ - хромпікатит FeО(Сr, Al)₂O₃ - алюмохроміт. Встановлено, що зерна хромшпінелідів зцементовані серпентином складу 3(Mg, Fe)O2SiО₂ 2H₂O або залозистим цементитом. Компонентами порожньої породи в рудах є: тальк (Mg₆(Si₈O₂₀)OH), хлорит ((Mg₅Al)(Si₃Al)O₁₀(OH)₈), магнезит (MgCO₃), кварц (SiO₂), гідрооксид заліза (FeOOH). Вміст шкідливих домішок: S - 0,02-0,026%, P₂O₅ - 0,01-0,04%, що не перевищує припустимі вимоги для чорної металургії (S - 0,05%, P₂O₅ - 0,07%).

В дисертаційній роботі досліджено вплив температури, способу підготовки шихтових матеріалів, типу хромітових концентратів, надлишку відновника, добавок кварциту, виду вуглецевого відновника на кінетику вуглецевотермічного відновлення хромітових концентратів Побужжя.

Розроблені і видані рекомендації по забезпеченню раціональних режимів процесу виплавки високо вуглецевого ферохрому, сприянню підвищення техніко-економічних показників, які включають попередню металізацію хромітової руди перед її подальшим відновленням в електропечі. Впроваджені ефективні науково-обґрунтовані технології виплавки високовуглецевого ферохрому з використанням вітчизняної сировини, що дозволило підвищити продуктивність печей на 6-9 %, понизити питому витрату електроенергії на 6-8 % і поліпшити техніко-економічні показники процесу.

Ключові слова: хромітова руда, високовуглецевий ферохром, кінетика, рудо відновлювальна електропіч.

ANNOTATION

Grinshpunt V.A. “Metallurgical properties of Pobuzhye chromites ores and development of efficient modes of obtaining high carbon ferrochrome” - typescript.

Dissertation on competition of graduate degree of candidate of engineering sciences on speciality 05.16.02 - “Ferrous metallurgy” - The National metallurgical academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2006.

The thesis is dedicated to researches of Pobuzhye chromites ores metallurgical properties and development of efficient modes of obtaining high carbon ferrochrome.

It was experimentally shown that there are mineral variety of chromspinellides in chromites ores: (Mg, Fe)•O•Cr₂O₃ - magnochromite, (Mg, Fe)•O•(Cr, Al)₂O₃ - chrompicatite, FeO•(Cr, Al)₂O₃ - alumochromite. It is determined that chromspinellides grains cemented by serpentine that compounds 3((MgFe)•O•2SiO₂•2H₂O or ferrous cementite Fe₂Si₂O₆. The ingredients of waste material in ores are talk (Mg₆(Si₈O₂₀)OH), chloride ((Mg₅Al)•(Si₃Al)O₁₀(OH)₈), magnesite (MgCO₃), quartz (SiO₂), ferric hydro-oxide (FeOOH). Detrimental impurities content: S-0.02-0.26%, P₂O₅-0.01-0.04%, that do not exceed allowed tolerance for ferrous matellurgy (S -0.05%, P₂O₅-0.07%).

The influence of the temperature, mode of the charge material preparation, type of chromite concentrate, excess of reducing agent, quartzite additive, sort of carbon reducing agent into kinetics of carbon-thermal reduction of Pobuzhye chromite ores are investigated in the thesis.

Recommendations on support the efficient mode of melting process the high-carbone ferrochromium are developed and issued that will assist to increase technical-economical rates, which include preliminary metallization of chromite ores before its further reduction in electric furnace. Effective scientific-based technologies of melting high carbon ferrochromium with using domestic raw material are introduced. This allowed to increase productivity of furnaces into 6-9 %, to reduce discharge intensity of electric power into 6-8 % and to improve the process technical-economical rates.

Key words: chromites ore, high-carbon ferrochromium, kinetics, ore-reduction electric furnace.

Размещено на Allbest.ru