ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ КУЗБАССА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ФЛЮСОВДЛЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ

Авторы

  • Александр Александрович Уманский Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-4403-9006
  • Евгений Валентинович Протопопов https://orcid.org/0000-0002-7554-2168
  • Полежаев Сергей Александрович Сибирский государственный индустриальный университет 

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-110-119

Ключевые слова:

магнезиальные флюсы, горячие ремонты футеровки, кислородный конвертер, отходы обогащения руд, кислотное выщелачивание

Аннотация

С целью обоснования возможности и целесообразности производства из местного сырья магнийсодержащих флюсов, присаживаемых в конвертерный шлак при использовании технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку кислородных конвертеров, проведен комплекс исследований. Изучен процесс кислотного выщелачивания оксида магния из отходов обогащения серпентин-магнетитовых руд Абагурской аглофаборики (закономерности влияния вида применяемых кислот, их концентрации, температуры пульпы и гранулометрического состава исходных отходов). Согласно полученным закономерностям степень извлечения оксида магния из серпентина при использовании для выщелачивания соляной, серной и азотной кислот увеличивается при повышении их концентрации с 5 до 20 %, а при дальнейшем росте концентрации указанных кислот ‒ изменяется незначительно и, в ряде случаев, разнонаправленно. При этом абсолютные значения степени выщелачивания оксида магния имеют высокие значения уже при концентрации перечисленных кислот на уровне 5 %. Показано, что повышение температуры пульпы с 30 до 80 °С значительно увеличивает степень извлечения окиси магния из серпентина при прочих равных условиях, а дальнейшее повышение температуры пульпы вплоть до 110 °С уже не оказывает значимого влияния на степень извлечения оксида магния. Установлено влияние повышения степени измельчения серпентина на степень извлечения из него оксида магния вне зависимости от вида применяемой кислоты при прочих равных условиях. Дополнительно проведенными исследованиями кинетики рассматриваемого процесса кислотного выщелачивания подтверждено значимое влияние повышения температуры на увеличение степени извлечения оксида магния из серпентина. Установлено влияние увеличения продолжительности рассматриваемого процесса на его эффективность. На основании проведенных исследований предложен вариант технологических схем комплексной переработки серпентин-магнетитовых руд, включающий в себя выщелачивание оксида магния из серпентина с последующей нейтрализацией маточного раствора и извлечением из него ценных компонентов.

Биографии авторов

Александр Александрович Уманский, Сибирский государственный индустриальный университет

д.т.н., доцент, профессор кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Евгений Валентинович Протопопов

д.т.н., профессор, профессор кафедры металлургиичерных металлов и химической технологии

Полежаев Сергей Александрович, Сибирский государственный индустриальный университет 

магистрант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Библиографические ссылки

ou Q., Hu J., Yang Sh., Wang H., Deng Ge. Investigation of the splashing characteristics of lead slag in side-blown bath melting process. Energies. 2023;16(2):1007.

Чернятевич А.Г., Сигарев Е.Н., Чернятевич И.В., Чубин К.И., Чубина Е.А. Нетрадиционные технологии ифурменные устройства для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера. Сталь. 2017;(6):15‒20.

Yang G., Li B., Sun M., Qin D., Zhong L. Numerical simulation of the slag splashing process in a 120 ton top-blown converter. Met-als. 2023;13(5):940.

Chen G.J., He S.P. Effect of MgO content in slag on dephosphorisation in converter steelmaking. Ironmaking &Steelmaking. 2015;42(6):433‒438.

Калиногорский А.Н., Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Фейлер С.В., Багрянцев В.И. Исследование особенностей примене-ния вихревых технологий для нанесения огнеупорных покрытий на футеровку конвер-теров. Сообщение 2. Характеристики и па-раметры движения капель шлака. Известия вузов. Черная металлургия. 2015;58(12):896‒900.

Chen L., Diao J., Wang G., Qiao Y., Xie B. Experimental study on slag splashing with modified vanadium slag. Ironmaking and Steelmaking. 2019;46(2):165‒168.

Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Протопопов Е.В., Михайлова Л.Ю. Теоретические осно-вы и технология выплавки стального полу-продукта в конвертерах и ДСП под магне-зиальными шлаками. Известия вузов. Чер-ная металлургия. 2020;63(7):491‒498.

Zhang H., Yuan Zh., Mei L., Peng X., Liu K., Zhao H. The behavior of CO2supersonic jets in the converter slag-splashing process. Jour-nal of Sustainable Metallurgy. 2022;8(4):1803‒1815.

Wang R.F., Zhang Bo., Liu Ch.Ju., Jiang M.Fa. Review on monitoring and prevention technologies of splashing induced by inappropriate slag foaming in BOF. Journal of Iron and Steel Re-search, International. 2023;30(9):1661–1674.

Zhang H., Liu Ke., Zhao H., Tian Yu., Liang J., Yuan Zh. Numerical simulation of innova-tive slag splashing process in a converter using a nozzle-twisted oxygen lance. Journal of Sus-tainable Metallurgy. 2024;10(2):864‒879.

Qi F., Zhou Sh., Zhang L., Huo H., Liu Zh., Cheung Sh.C.P., Li B. Numerical study on droplet splashing behavior of slag-splashing for converter protection using volume of fluid-discrete phase model two-way conversion model. Steel Research International. 2024:202400289. https://doi.org/10.1002/srin.202400289

Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Фейлер С.В., Сигарев Е.Н. Новые технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров. Известия вузов. Черная ме-таллургия. 2014;57(6):7‒12.

Манашев И.Р., Степанова А.А. Практика применения магнезиальных флюсовв кис-лородно-конвертерном процессе на предприятиях России. Теория и технология ме-таллургического производства. 2017;(4(23)):18‒22.

Смирнов Л.А., Ровнушкин В.А., Смирнов А.Л. Особенности формирования и фазово-минералогический состав конвертерных шлаков. Металлы. 2015;(2):26‒34.

Кожухов А.А. Исследование влияния вязко-сти и температуры плавления конвертерно-го шлака на его вспенивание. Сталь. 2014;(2):15‒18.

Zhang H., Yuan Zh., Zhao H., Zhao L., Kong D., Lu Yi. Thermodynamic simulation of slag–refractories interactions in innovative slag-splashing processes in converters. Ironmaking and Steelmaking. 2024;51(8).https://doi.org/10.1177/03019233241262579

He L., Chen M. Study on slag splashing behav-ior in a 120 t converter based on physical and mathematical simulation. Steel Research Inter-national. 2023;94(12):202300227.https://doi.org/10.1002/srin.202300227

Zhang H., Yuan Zh.Fu., Zhao H.X., Xu B.Sh., Liu Ke., Mei Lu., Ma Bo.W. Numerical simu-lation of co2 used for slag splashing process in converter. Steel Research International. 2023;94(10):202300025.https://doi.org/10.1002/srin.202300025

Wang R., Zhang Bo., Hu Ch., Liu Ch., Jiang M. Study on splashing mechanism in basic ox-ygen furnace based on slag foaming modeling. Steel Research International. 2022; 93(1):202100318. https://doi.org/10.1002/srin.202100318

Sinelnikov V., Szucki M., Merder T., Pieprzyca J., Kalisz D. Physical and numerical modeling of the slag splashing process. Mate-rials. 2021;14(9):2289.https://doi.org/10.3390/ma14092289

Очуроол А.П., Манзырыкчы Х.Б., Зырянова В.Н. Кристаллическая структура минералов группы серпентина (хризотил-асбест). Вестник Тувинского государственного университета. Технические и физико-математические науки. 2021;(4(86)):14‒22.

Орлов А.А., Аверина Г.Ф., Ульрих Д.В., Черных Т.Н. Исследование возможности получения жаростойких бетонов на основе серпентинфосфатных композиций. Вестник Пермского национального исследова-тельского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика.2022;(1(45)):71‒78.

Лихачева А.Ю., Горяйнов С.В., Ращенко С.В., Сафонов О.Г. Особенности разложения серпентина в присутствии щелочных хлоридов: КР-исследование при высоком давлении и температуре. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2019;83(6):750‒752

Загрузки

Опубликован

25.12.2024

Как цитировать

Уманский, А. А. ., Протопопов, Е. В. ., & Александрович, П. С. . (2024). ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ КУЗБАССА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ФЛЮСОВДЛЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(4), 110–119. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-110-119

Выпуск

Раздел

Металлургия и материаловедение

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)