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

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.       

1. Zou 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.

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

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

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

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

6. 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.

7. Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Протопопов Е.В., Михайлова Л.Ю. Теоретические основы и технология выплавки стального полупродукта в конвертерах и ДСП под магнезиальными шлаками. Известия вузов. Черная металлургия. 2020;63(7):491‒498.

8. Zhang H., Yuan Zh., Mei L., Peng X., Liu K., Zhao H. The behavior of CO2 supersonic jets in the converter slag-splashing process. Journal of Sustainable Metallurgy. 2022;8(4): 1803‒1815.

9. 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 Research, International. 2023;30(9):1661–1674.

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

11. 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

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

13. Манашев И.Р., Степанова А.А. Практика применения магнезиальных флюсов в кис-лородно-конвертерном процессе на пред-приятиях России. Теория и технология металлургического производства. 2017; (4(23)):18‒22.

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

15. Кожухов А.А. Исследование влияния вязкости и температуры плавления конвертерного шлака на его вспенивание. Сталь. 2014;(2):15‒18.

16. 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).

17. https://doi.org/10.1177/03019233241262579

18. He L., Chen M. Study on slag splashing behavior in a 120 t converter based on physical and mathematical simulation. Steel Research International. 2023;94(12):202300227.

19. https://doi.org/10.1002/srin.202300227

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

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

22. Sinelnikov V., Szucki M., Merder T., Pieprzyca J., Kalisz D. Physical and numerical modeling of the slag splashing process. Materials. 2021;14(9):2289.

23. https://doi.org/10.3390/ma14092289

24. Очур-оол 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.

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

26. 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.