автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и внедрение ресурсосберегающей технологии выплавки марганцевых ферросплавов в сверхмощных рудовосстановительных электропечах

- од

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

На правах рукописи

ЛЮБОРЕЦ Игорь Иванович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ В СВЕРХМОЩНЫХ РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

Специальность 05.16.02 — «Металлургия черных металлов»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск 1996

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Государственной металлургической Академии Украины и ОАО "Никопольский завод ферросплавов"

Научный руководитель кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

А.Н.Овчарук

Научный консультант академик HAH Украины, •

доктор технических наук, профессор '

М.И.Гасик

Официальные оппоненты:

Заведующий лабораторией новых металлургических процессов ГМетАУ, доктор технческих наук, профессор

Рабинович A.B.

Начальник управления цветной металлургии Мшшрома Украины, кандидат технических наук

Коломоец В.Т.

Ведущее предприятие - открытое акционерное общество "Запорожский завод ферросплаыов" Минпрома Украины

Защита состоится ........1996 г в час. на заседании спе-

циализированного совета К 03.11.03 при Государственной металлургической Академии Украины по адресу: 320635, г.Днепропетровск, пр.Гагарина, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной металлургической Академии Украины

Автореферат разослан ........?7?г^...1996 г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета кандидат технических наук , доцент '

Ю.С. Паниотов

Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАПОТЫ

Актуальность проблемы. Глубокие структурные изменения в экономике , связанные с реализацией курса на реструктуризацшо_лро-мышленности и всемерную интенсификацию общественного производства, неотделимы от пересмотра негативной практики расточительного отношения к минерально-сырьевым ресурсам страны. Очевидно, что важнейшим резервом повышения производительности труда и развития общественного производства является всемерная экономия сырья, топлива и энергии, применение ресурсосберегающих малоотходных технологий, снижение материалоемкости продукции, вовлечение в передел вторичных ресурсов и ранее неиспользовавшихся бтходов производства. В свете этого особо актуальными являются исследования, и разработки, направленные на бережное и комплексное использование марганца, занимающего второе место после железа в структуре добычи и переработки рудного сырья и использующегося в качестве важнейшего компонента при выплавке многочисленных марок сталей.

На долю Украины приходится 2,176 млрд.т разведанных марганцевых руд,, что составляет 12% мировых запасов и 70% СНГ. Однако по минералогическому составу эти запасы не вполне благоприятны и представлены (на 80%) карбонатными и смешанными окисно-карбонатными рудами, характеризующимися пониженным содержанием ведущего элемента и повышенным фосфора и кремнезема, что и обуславливает значительные потери марганца на стадии электрометаллургического передела (15-20%) и трудности получения низкофосфористых марок сплавов. Поэтому важное значение для повышения эффективности производства марганцевых ферросплавов, снижения материалоемкости продукции и экономии сырьевых ресурсов является повышение уровня использования вторичных материалов. Особенно актуально решение указанных проблем в связи с возросшими требованиями к экологической безопасности процессов и охране окружающей среды.

Научные разработки и практические результаты выполненной диссертационной работы получены при проведении научно-исследовательских работ по координационному плану Минпрома Украины, тематическому плану Государственной металлургической академии Украины, Государственной программы "Ресурсосбережение" (тема Государственного комитета по науке и технологиям N 5.53./124-92) и реализованы в промышленное производство в рамках региональных и заводских комплексных научно-технических программ.

Цель работы. Разработка и внедрение ресурсосберегающей технологии производства конкурентноспособных на мировом рынке марганцевых ферросплавов в современных рудовосстановительных печах Никопольского завода ферросплавов с использованием низкосортного марганцевого сырья Никопольского месторождения, обеспечивающей

повышение эффективности использования марганца, комплексную утилизацию вторичных материалов, экономию сырьевых и энергетических ресурсов, улучшение экологии и охрану окружающей Среды.

Научна« ппшппа.

- научно обобщены данные о современном состоянии и основных тенденциях общемирового развития черной металлургии и их взаимосвязь с производством марганцевых ферросплавов в Украине;

- обработкой методами математической статистики многочисленных данных работы промышленных печей определено количественное влияние содержания марганца в исходном сырье на показатели выплавки марганцевых ферросплавов в сверхмощных рудовосстанови-тельных электропечах;

- термодинамическим анализом основных реакций электроплавки марганцевых ферросплавов показана роль косвенного и прямого восстановления оксидов марганца, железа и фосфора, определены условия восстановления фосфора и его распределения между газовой и металлическими фазами;

- на основании разработанной методики и экспериментов в промышленных условиях рассчитан тепловой КПД рудовосстановитель-ных печей различных типоразмеров и определены основные направления оптимизации их геометрических и электрических параметров;

- выполненными исследованиями с привлечением современных методов химического, спектрального,- диференциальиотермического, микрорентгеноспектрального и петрографического анализов опреде-

■ лены физико-химические свойства, вещественный состав и металлургическая ценность вторичных материалов производства марганцевых ферросплавов;

- выявлены основные закономерности распределения фосфора между оксидной и металлической фазами и его влияние на качество передельного малофосфористого шлака;

- исследованы различные режимы утилизации вторичных марга-нецсодсржащих материалов в собственном производство и смежных отраслях промышленности: •

Практическая значимость и реализация результатов работы. Использование выполненных теоретических и экспериментальных исследований и результатов опытно-промышленных работ позволило:

1. Разработать и внедрить в промышленную практику технологическую схему комплексного использования вторичных марганецсо-держащих материалов в собственном производстве и смежных отраслях промышленности.

2. Составить сквозной баланс марганца на стадии добычи, обогащения, металлургического передела и использования в сталеплавильном производстве, определить распределение основных и примесных

элементов- при электроплит« марганцевых ферросплавов d рудовос-стаиовительных печах повышенной мощности.

3. Определить количественное влияние основных технологических и электрических параметров выплавки марганцевых ферросплавов в условиях ОАО "НЗФ" и установить оптимальные пределы основных управляющих факторов.

4. Усовершенствовать геометрические и электрические параметры сверхмощных рудовосстановительных печей, обеспечивших их надежную и долгосрочную эксплуатацию.

5. Внедрить в условиях завода сквозную технологию совместной агломерации концентратов никопольских руд и вторичных марга-нецсодержащих материалов собственного производства' и выплавки силикомарганца с его применением.

6. Отработать в промышленных условиях Днепровского металлургического комбината им.Дзержинского технологию производства стали с использованием ковшевых остатков, некондиционной мелочи силикомарганца и металлоконцентрата взамен стандартного силикомарганца.

7. Совершенствовать технологию дефосфорации марганцевого сыр.ь.я электрометаллургическим способом и отработать в полупромышленных условиях технологическую схему производстна низкофосфористых марганцевых ферросплавов, предусматривающую брикетирование гранулированного малофосфорнстого шлака совместно с газовым углем.

В. Разработать и внедрить технологическую схему фракционирования марганцевых ферросплавов с использованием современного дробильно-сортировочного оборудования и отработать в промышленных условиях технологию фракционирования ферросплавов методом усадочио-термического разрушения.'

. Реализация разработок диссертации в промышленное производство позволила в условиях ОАО НЗФ при постоянном снижении качества поступающего на завод марганецсодержащего сырья обеспечить •повышение эффективности производства конкурентноспособных на . мировом рынке марганцевых ферросплавов массового сортамента. За счет утилизации вторичных мелкодисперсных марганецсодержащих материалов (A.c. СССР № 999615) сэкономлено в 1994 г. 98 тыс.т базовых тонн (48% Мп) марганцевого сырья, а в 1995 г. 54'тыс.т, что эквивалентно 9,4 и 5,2 млн.долларов США'соответственно.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международном семинаре "Технический прогресс в производстве ферросплавов" (Чехословакия, Истебня, 1984 г.), на Всесоюзном совещании по металлургии марганца (Москва,J975 г.), П Всесоюзном совещании по совершенствованию технологии производства сплавов марганца (Никополь, 1980 г.), Ш Всесоюзном совещании по металлургии марганца (Москва, 1981 г.), 1 Республиканской конференции по эффективности реконструкции, технического пере-

вооружения и повышению технико-экономического уровня производства на предприятиях черной металлургии (Днепропетровск, 1984 г.), на Н-УЦ Республиканских конференциях ферросплавщиков Украины (Днепропетровск, 1973, 1978, 1981, 1982, 1985, 1989 гг.), на Всесоюзном совещании по металлургии марганца (Никополь, 1991 г.), на Международных конференциях: "Современное состояние и перспективы развития электротермического производства цветных и черных металлов и неорганических материалов Украины': (г.Днепропетровск, 1994 г.), "Теория и практика электротермии ферросплавов" (г.Никополь, 1996 г.) на ежегодных координационных совещаниях Миипрома по проблеме ферросплавов, на научном семинаре кафедры электрометаллургии Г'МетАУ, научно-технических советах ОАО НЗФ.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 печатных работах, новизна разработок защищена 12 авторскими свидетельствами на изобретения.

Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложениях. Работа изложена на 184 стр. машинописного текста, содержит 36 рис. и 49 таблиц. Библиография насчитывает 172 наименовании литературных источников.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- анализ вопросов, связанных с современным состоянием и перспективами развития мировой и отечественной марганцеворуднон сырьевой базы ферросплавной промышленности, с целыо повышения эффективности использования сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, утилизацию отходов производства;

- результаты исследования физико-химических и технологических особенностей выплавки марганцевых сплавов в рудовосстановитель-ных печах повышенной мощности, обеспечивающих ведение процесса в наиболее рациональных пределах основных управляемых энерготех-нологпческих параметров;

- полученные в ходе систематических комплексных исследований новые данные о структуре энергетических потерь рудовосстановитель-пых печен различных типоразмеров, позволившие значительно сократить расход электроэнергии и наметить пути повышения надежности эксплуатации плавильных агрегатов; '

- результаты исследования физико-химических свойств и вещественного состава вторичных марганецсодержащих' материалов, разработанные технологические схемы их рационального использования;

- разработанные, освоенные и внедренные в промышленной практике технологии подготовки и утилизации вторичных марганецсодержащих оксидных и металлсодержащих материалов в собственном производстве, при выплавке чугуна и стали и в других отраслях промышленности;

- результаты исследования и совершенствования элсктромсталлур-гического метода дефосфорации отечественного млргалцеворудного

сырья, обеспечившего получение по содержанию примесных элементов конкурентноспособных на мировом рынке марганцевых ферросплавов;

- эколого-экономическая оценка результатов внедрения ресурсосберегающей технологии производства марганцевых ферросплавов в условиях реформирования промышленности.

Личный пклал автора диссертации в разработку научных,положе-ний и внедрение полученных результатов заключается в том, что все исследования и промышленные эксперименты проведены при непосредственном участии автора или под его руководством. Обобщение результатов работы проведено автором самостоятельно.

Автор диссертации искренне благодарит академика НАН Украины проф.докт.техн.иаук Гаснка МИ., вед.п.сорт., канд/гехн.наук Ов-чарука А.Н., своих коллег по работе, сотрудников ГМетАУ, УкрНИ-Испецстали, Механобрчермета, руководство завода за поддержка ' и оказанную помощь при проведении совокупных исследовании, обобщены в диссертации.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследования, представлены результаты, вынесенные на защиту и перечень опубликованных работ по теме диссертации.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ УКРАИНЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ

Обобщены и проанализированы данные о современном состоянии развития черной металлургии в Украине. В итоге реформирования экономики наблюдается обвальный спад производства. Так, в настоящее время выпуск проката в стране соответствует уровню 1960 г и составляет всего 39,4% от уровня 1990 г, резко сократился объем производства стали (табл.1) при неизменной структуре ее выплавки, где по-прежнему на долю мартеновской приходится 52,5%, а кислородно-конвертерной и электростали соответственно 43,6 и. 3,9%. Показано, что если в сталеплавильном производстве использовать только кислородно-конвертерный способ и электроплавку стали на уровне показателей производства 1990 г, то можно обеспечить достигнутый объем 1995 г и выйти по структуре выплавки стали к уровню развитых стран. Изменение структуры производства стали сказалось па характере^по-требления ферросплавов. В промышленно развитых странах наблюдается тенденция к снижению удельного расхода марганца, Так, с 1980 г по 1992 г он сократился с 6,11 к г/т до 5,31 кг/т стали. Изменяется

структура потребления марганцевых ферросплавов в сторону увеличения доли марганца, вносимого силикомарганцем.

Таблица 1

Динамика изменения выплавки стали в Украине за 1990-19995 гг. , тыс. т

Г од ы

1990 1991 1992 1993 1994 1995

Сталь всего 50321,7 42928,5 39883,6 31255,4 23350,4 21803,5

н том числе: 27196,3 23220,0 21559,7 16669,8 11815,6 11438,7

- мартеновская

- кислородно-конвертерная ' 21272,8 18007,9 16593,9 13174,8 100661,0 9523,1'

- электросталь 1849,5 1702,5 1729,0 1410,0 863,7 841,7

Средний расход марганца па металлургических предприятиях Украины несколько выше (6,1 кг/т), чем в развитых странах, 48-64% которого вносится силикомарганцем.'

По данным Международного института марганца мировые запасы марганцевой руды оцениваются в 18 млрд.тонн и распределяются следующим образом,%: Украины - 21, Южная Африка - 57, Габон - 7, Австралия - 4, остальной мир - 11. Состав исходной марганцевой руды стран западного мира отличается высоким содержанием основного компонента (49-52,2% Мп) и низким содержанием фосфора (0,04-0,1%), по международной классификации эти руды относятся к высококлассным.

Украина является основным держателем марганцеворудных запасов и производителем марганцевых ферросплавов в Европейско-Азиатском регионе. Ежегодный объем добычи сырой руды в Никопольском бассейне (Украина) превышал 80% от общей добычи в странах СНГ. Однако качество марганцевого сырья, поставляемого металлургическим предприятиям, ухудшается. Обработка данных за 25 летний период методами математической статистики показала,что за период с 1960 по 1980 гг. содержание марганца в товарных концентратах ежегодно снижалось на 0,47%, а с 1980 по 1995 гг. на 0,2%.

Отмеченное снижение концентрации марганца в исходном сырье и обусловленный этим рост удельных содержаний кремнезема и фосфора негативно отразилось на эффективности и производства марганцевых ферросплавов. Статистической'обработкой большого массива данных работы промышленных печей Никопольского завода ферросплавов показано, что снижение содержания марганца в сырье на 1% приводит к уменьшению извлечения марганца в сплав на 1,34% и увеличению удельного расхода электроэнергии на 69 юВт.ч/баз.топну. при выплавке силикомарганца и соответственно на 1,5% и 76,4 кВт.ч/баз.т при про-

изводстве ферромарганца. Низкое качество марганцевой руды обусловливает значительные потери марганца на всех стадиях - от добычи, обогащения металлургического передела и использования в сталепла-. вильном производстве, которые превышают 60%.

Выполненными исследованиями распределения основных элементов между продуктами плавки (табл.2) при производстве силикомар-. ганца и высокоуглеродистого ферромарганца в сверхмощных рудовос-становительных печах НЗФ показано, что до 30-35% марганца теряется с вторичными маргаиецсодержащими материалами - шлаками, шла-мами, пылями, скрапом и другими отходами, рациональное использование которых и является основной задачей настоящей работы.

Таблица 2

Распределение основных и примесных элементов между продуктами выплавки силикомарганца (числитель) и ферромарганца (знаменатель), % по массе

Продукты плавки Марганец Кремний Фосфор

Металл 72-80 40-48 75-80

• 70-73 8 - 10 80-85

Шлак 10- 14 50- 60 3 - 4

12- 16 70- 80 2-3

Отходы 4 - 8 3-5 4 - 6

5 - 8 6 - 8 • 3 - 5

Скрап 2-4 1 - 3 2-5

3-5 2 - 4 2 - 4

Шлам 2 - 5 2 - 4 4 - 6

4 - 6 3-5 3 - 4

У/1ет и неучтенные 1 - 2 0.5 - 1 1 - 2

потери .1-2 0,5 - 1 2-3

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГОТЕХ'НОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ В СВЕРХМОЩНЫХ РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

Ценность марганцевого сырья и эффективность его использования в электрометаллургическом производстве зависит от содержания в нем ведущего и вредных примесных элементов, а также 'гранулометрического состава. Большинство руд месторождений стран Западного мира применяются при металлургическом переделе практически без особой подготовки. Отечественная марганцевая руда подвергается обогаще-

mtio по сложным технологическим схемам: промывка, дробление, гравитация, магнитная сепарация, флотация, обжиг - магнитная сепарация и др., что позволяет повысить содержание марганца в концентрате, но одновременно приводит к ухудшению гранулометрического состава концентратов,'использование которых без предварительного Окуско-вания затруднительно. Кроме того все существующие способы механического обогащения практически не позволяют снизить содержание в марганцевых концентратах наиболее вредной примеси - фосфора. Поэтому физико-химические свойства поступающих иа завод марганцевых концентратов и определяют технологическую схему их подготовки к электрометаллургическому переделу, предусматривающую агломерацию всех маргансцсодержащих материалов и их частичную дефос-форацию электрометаллургическим способом.

Выполненные многочисленные исследования в промышленных условиях аглофабрики завода позволили внедрить технологию спекания марганцевого агломерата различных марок и назначения. Для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца может производиться агломерат марок: АМНВ-1, АМНЖ и AMO; для силикомарганца -АМНВ2 и малофосфористого шлака АМНШ

В работе проведен термодинамический анализ процессов, протекающих в рудовосстановительных печах, выплавляющих марганцевые сплавы. Показано, что высшие оксиды марганца МпОг , Мп:Оз и' МпзО« могут легко восстанавливаться косвенньш путем в верхних горизонтах печи с экзотермическим эффектом, а образующийся в ванне печи МпО как продукт развития реакции косвенного восстановления высших оксидов марганца может быть восстановлен до металла (карбида) только твердым углеродом по схеме:

МпОт +(1 +х)С ^ МпСх +СО (I)

' AGT°= 106293 -123Т.

Количественной оценкой изменения показателей производства высокоуглеродистого ферромарганца при замене железорудных окатышей чугунной стружкой показана возможность снижения удельного расхода кокса на 29 кг и электроэнергии на 185 кВт.ч/баз.т.

В качестве одного из эффективных методов повышения технико-экономических показателей производства высокоуглеродистого ферромарганца рекомендуется полный вывод дополнительного железосодержащего материала из шихты с введением необходимого количества железа вне печи.

Сравнительным анализом основных геометрических и электрических параметров сверхмощных рудовосстановительных печей НЗФ различных типоразмеров показано, что для выплавки высокоуглсро-дистого ферромарганца с кремнием до 1% наиболее целесообразно использовать печи типа РПЗ-48М2, обладающие минимальной удельной объемной мощностью плавильного пространства (98,6 кВ А/м3 ). и плотностью тока (5,26 А/см2 ), при этом удельный расход электроэнергии на 47-84 к Вт. ч/баз.т ниже в сравнении с печами РПЗ-48.И РПЗ-бЗ,

Разработанная а работе методика позволила впервые выполнит!, исследования теплового режима работа! всех печей завода, определить структуру энергетических потерь и тепловой КПД (табл.З). Показано, что изменение геометрических параметров печей и обеспечение их работы на оптимальных значениях фактической мощности позволило повысить коэффициент использования подводимой мощности на 1011%.

Таблица 3

Структура тепловых потерь и распределение подводимой энергии, %

Потери Потери с Потери с Тепло Факти- Вид

N через отхо - охлажда- техноло- ческая

печи кожух и дящими ющей гическо- мощь • оплава

подину газами водой го процесса ноеть, Мвт

1 1,7 3,3 21,5 73,5 52 СМн

2 1,8 2,2 20,7 75,3 54 СМн

• 3 2,1 0,80 27,1 70,0 40 ФМн

4 1,2 0,9 26,6 71,3 42 ФМн

5 1,1 1,6 22,4 . 76,1 56 СМн

б 0,86 1,72 23,7 73,8 50 Смн

7 1,57 1,1 15,9 82,5 44 Смн "

8 1,62 0,7 ■ 13,8 .. 84,5 42 Смн

11 3,6 0,23 12,6 83,3 21 МФШ

12 3,9 0,10 11(3 84,3 23 МФШ

13 4,5 1,3 24,6 69,5 51 Смн

14 6,9 1,3 24,1 67,7 58 Смн

15 1,22 1,74 24,0 73,2 50 Смн

16 0,5 2,36 22,1 75,0 54 Смн

17 0,95 0,88 22,0 76,1 48 Смн

18 0,92 1,21 20,4 77,5 44 СМн

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ МАРГА-НЕЦСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ '

Методами химического, спектрального, днфференциадыю-термического, микрорентгеноспектрального и петрографического анализов исследованы фпзнко-хнмнческие свойства вторичных марга-нецсодержащих материалов производства марганцевых ферросплавов в условиях ОАО НЗФ.

Установлено, что массовая доля марганца в отвальных шлаках производства снликомарганца и ферромарганца колеблется в пределах 11-14%, а в шлаковом песке, образующемся при дроблении п рассеве шлака снликомарганца по фракциям, выше (16-18%), что обусловлено наличием значительного количества корольков сплава.

Отвальные шлаки и шлаковый песок представлены силикатами марганца, марганцсво-силикатным стеклом, сравнительно крупными (1-3 мм) и мелкими корольками и частицами металла. Содержание металлической фазы в отвальном шлаке снликомарганца составляет 24%, а в шлаковом песке - 5-12% н состоит из 70-72% марганца, 13-17% кремния, 0,4-0,5% фосфора, 2,1-2,3% углерода, остальное железо, т.е. соответствует составу снликомарганца.

Шламы аглофабрики и газоочисток плавильных цехов характеризуются высокой влажностью (15-32%) и содержат соответственно 2528% п 16-20% марганца, они неоднородны по микроструктуре и наряду с остроугольными частицами диаметром 0,01-0,04 мм. представленными препмущесствепно оксидами марганца, железа и их сростками с силикатами и кварцем, имеются круглые частицы диаметром 0,02-0,06 мм, которые состоят из оксидов марганца и включений углерода. Оксиды марганца представлены гаусманитом и курнакитом.

Шламы и пыли представлены значительным количеством мелкодисперсной фракции 0,05 мм (27-87,9%), характеризуются удельной поверхностью (396-1913 кг/мм ), сравнительно близкими значениями плотности (2,75-3,5 кг/м ) и температурами плавления (1373-1403 К). Эти материалы обладают повышенной способностью к окомкованию, что позволяет их использовать в качестве связующего при получении агломерата и окатышей.

Разработана и внедрена технология переработки ферросплавных шлаков с извлечением немагнитного металла методом пневматической сепарации. Сущность метода заключается в разделении материала, находящегося па перфорированной рабочей поверхности сепаратора, под воздействием восходящего пульсирующего воздушного потока и одновременного механического встряхивания, обеспечивающих разрыхление постели, необходимое для взаимного перемещения зерен. Суще-•ствеиное различие в плотностях частиц снликомарганца (6,2-6,5 г/см3 ) и шлака (2,7-2,9 г/см3 ) представляют возможность их эффективного разделения. Степень извлечения металла достигает 88% при содержании металла о металлокоицентрате 97%.

В промышленных условиях ОГОК отработана технология извлечения металлической фазы из отвальных шлаков методом гидроогсад-ки. Извлечение металла при этом способе составляет 90%.

В настоящее время на заводе создана установка и осваивается технология извлечения металла из шлака методом радиоволповой сепара-. цип, позволяющем перерабатывать шлак фракции 10-70 мм и более полно извлекать металл.'

Лабораторными, опытно-промышленными и промышленными исследованиями отработана и внедрена технология производства марганцевого агломерата с использованием вторичных маргнпецсодержа-щих материалов - шламов, пылен, отсевов шлакопереработкп, метал-локонцентрата и граншлака производства ферромарганца. Установлено оптимальное соотношение вторичных материалов в аглошихте, обеспечивающее необходимое качество агломерата требуемые и механические свойства. Показано, что добавка в аглошн.чту 7,3% отсевов шлакопереработкп или такого же количества граншлака ферромарганца повышает скорость спекания агломерата на 6,9% при этом снижается удельное содержание фосфора па 6,3%, а также значительно повышается электросопротивление агломератов марки АМНВ-! и АМНВ-2, что положительно сказывается на ведении процесса элсктро-плавки.

Петрографическими исследованиями установлено, что как обычный агломерат, так полученный с использованием вторичных материалов состоят из рудной (гаусманит, манганозит, брауннт, якобсит) и силикатной (тефроит, стекло) фаз. В опытном агломерате наблюдается значительное количество корольков металла округлой или неправильной формы диаметром 0,01-5 мм. Исследованиями методом локального рентгено-спектрального анализа на микроанализаторе MS -46 фирмы "КАМЕКА" показано* что присутствующие в шлаках корольки металла защищены тонкой окисной пленкой, которая предохраняет их от окисления в процессе агломерации, а включения металла обломочной формы подвергаются частичному поверхностному окислению до образования вокруг них защитной пленкой.

Внедренная на заводе технологическая схема переработки отвальных шлаков производства марганцевых ферросплавов позволила не только прекратить вывоз шлаков'в отвал, но и начать переработку накопленных ранее" отвальных шлаков. Получаемые в результате переработки шлаков материалы; граншлак, щебенка, отсевы шлакопереработкп, абразивный материал и металлоконцентрат используются как в собственном производстве, так и в смежных отраслях промышленности.

Так, в условиях металлургического комбината нм.Дзержинского в 250-т конвертерах освоена технология выплавки кипящей и полуспокойной стали Зкп и Зпс с использованием металлоконцентрата (45,7% Мп, 19,1% Si , 1,4% С, 0,23% Р, 5,1% Fe- , 3,5% АЬОз , 7,3% СаО) и некондиционной мелочи спликомарга^ца (66,5% Мп, 18,4% Si , 1,3% С, 0,36% Р, 11,4% Fe , 1,7% СаО).

Применение этих материалов для раскисления стали в ковше обеспечивает экономию 0,197-0,791 кг/т стали стандартного силикомаргаи-ца. При этом усвоение марганца на 1,1-4,4% выше, чем при действующей технологии.

В последнее время широкое применение в производстве стали и литья находит попутный металл, образующийся в электрометаллургическом методе дефосфорации марганцеворудного сырья.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНКУРЁН-ТНОСПОСОБНЫХ НА МИРОВОМ РЫНКЕ МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ

Выплавка марганцевых ферросплавов массового сортамента (силикомарган?ц, ферромарганец), отвечающих требованиям мировых стандартов из'марганцеворудного сырья, поступающего на НЗФ, не представляется возможной вследствие высокого удельного содержания фосфора. Известные многочисленные и разрабатываемые в настоящее время методы дефосфорации, как марганцевого сырья, так и ферросплавов не решают эту серьезнейшую проблему.

Единственным промышленным способом, обеспечивающим продукцией уровень содержания фосфора в марганцевых ферросплавах, является выплавка малофосфористого шлака в рудовосстановитель- • ных электропечах.

В работе выполнены исследования по определению влияния состава исходного марганцеворудного сырья и технологических параметров на показатели процесса выплавки малофосфористого шлака и его качество. Обработка результатов работы промышленных печей, выплавляющих малофосфористый шлак, методом регрессионно-корреляционного анализа позволила установить количественное влияние основных переменных технологического процесса. Основным параметром оптимизации при выплавке МФШ является его качество, оцениваемое содержанием марганца и фосфора. Определяющее влияние на этот показатель оказывает качество исходного сырья и доля восстановителя в шихте.

Согласно закону распределения Нерста, коэффициент распределения фосфора между шлаком и.попутным металлом при определенной

, ЬоР)

температуре можно представить выражением Ьр = ^ ^ , из которого

следует, что содержание фосфора'в шлаке пропорционально его концентрации в попутном металле, т.е. для снижения концентрации фосфора в шлаке необходимо стремиться к снижению его содержания в попутном металле. <

Практически это достигается двумя путями, либо дополнительным восстановлением марганца, с переводом его в попутный металл и разбавлением фосфора, либо за счет искусственного разбавления попутного металла железом или другими металлоосадителями. Выполненные в работе исследования подтвердили эти -выводы количественными

данными. Так, увеличение доли восстановителя в шихте (отношение твердого углерода к марганцу), на 0,01 приводит к снижению содержания марганца в шлаке на 0,18% и фосфора на 0,00049%.

Термодинамическими расчетами реакции восстановления три-кальцийфосфата углеродом в присутствии оксида кремния, марганца и железа показано, что металлодобавки смещают равновесие в область более низких температур:

Саз(РС>4)2 + 5С -ь 3 Si02 = ЗСаО ■ Si02 + 5СО + Р2 (2)

AG = 1397,165 -1,078 Т;

Саз(Р04)2 + 5С+ 4Мп + 3Si02 = ЗСаО • Si02 н' 2Мп2Р 5СО (3) Д G = 1057,185 - 0,875 Т

Саз(Р04)2 + 5С + 4Fe + 3Si02 = ЗСаО • Si02 + 2Fe2P + 5СО (4)

Д G = 1073,965 - 0,860 Т . Так, температура начала восстановления трикальцийфосфага углерода (2) составляет 1023 °С, а в присутствии марганца и железа (3,4) она снижается соответственно до 935 °С и 975 °С, что обеспечивает более полное восстановление фосфора и осаждение его в попутный металл.

Проведенные в промышленных условиях опыты по выплавке малофосфористого шлака с использованием в качестве металлоосадителя попутного металла собственного производства показали, что ввод в шихту 50 кг на базовую тонну шлака указанного материала позволяет повысить извлечение марганца на 1%, выход шлака марки П1 на 3,6%, снизить расход агломерата на 15 кг/баз.т и коксика на 5,9 кг/баз.г. Для дальнейшего совершенствования процесса электрометаллургического способа дефосфорацни предложено (А.С. 1621522) в качестве металлоосадителя использовать металлоконцентрат , отсевы ферросплавов или шлаковый песок.

Выполненными скрупулезными исследованиями микроструктуры и фазового состава проб шлака, отобранных на выпуске и разливке показано, что концентрация фосфора в оксидной составляющей шлака, представленной манганозитом, глаукохронтом, тефроитом и стеклом, находится на уровне фона, Качество малофосфористого шлака по содержанию фосфора определяется наличием в нем корольков попутного металла, которые концентрируются в нижней части слитка. Размер и количество королькоп а, следовательно, и содержание фосфора в шлаке возрастает к концу разливки в 4,4 раза.

Количественный анализ мелких (3-5 мкм) корольков показал, что они однофазные и содержат 62,93V,. железа, 28% марганца н 15,08% фосфора, а более крупные (1-3 мм) двухфазные: светлая состоит из 72,56-78,96% марганца, 22,8-26,4% железа и 1,11-1,47% фосфора, а темная представлена марганцем (59,51-63,99%), железом (22,54-27,19%) и фосфором (21,51-25,95%). Исследования количественного распределения элементов в попутном металле подтвердили, что микроструктура и состав попутного металла- аналогичны королькам больших (1-3 мм) размеров,

В силу особенностей физико-химических свойств малофосфористого шлака (температура плавления его на 100-150 С ниже, чем марганцевого концентрата или агломерата) использование его в шихтовой смеси для выплавки марганцевых ферросплавов в значительной степени ухудшает технико-экономические показатели процесса. Выполненными в работе исследованиями установлено количественное влияние расхода малофосфористого шлака на содержание фосфора в силико-маргапце и показатели его выплавки. Так, для получения конкурентно-способного на мировом рынке сплава (0,30-0,35% Р) расход шлака на базовую тонну сплава составляет 950-1300 кг. Уравнения регрессии, описывающие влияние содержания фосфора в сплаве на основные показатели имеют вид:

Оуд = 4756 - 1908 • [ Р ], Я = 0,38 (5)

Пр = 41,4+ 162,7 [Р], Я = 0,42 (6)

Лмп = 73,9 + 21,75 [Р]," Я=0,33 (7)

где <3уд , Пр, т)мп - соответственно удельный расход электроэнергии, кВт.ч/баз.т, производительность печи баз.т/смену и извлечение марганца в сплав, %. Из приведенных уравнений следует, чю снижение концентрации фосфора в сплаве на 0,1% производительность печи и извлечение марганца снижается на 16,3 баз.т/смену и 2,17% соответ-. ственно, а удельный расход электроэнергии возрастает на 190 кВт.ч/т. Еще более отрицательное влияние оказывает введению в шихту малофосфористого шлака на показатели выплавки ферромарганца. Так, при снижении, фосфора на указанную выше величину дополнительно расходуется 400 кВт.ч/б.т. электроэнергии.

В настоящее время на заводе разработана и освоена технология выплавки силикомарганца с фосфором до 0,35% с применением низкофосфористого агломерата (Р/Мп = 0,0031-0,0045) получаемого спеканием марганцеворудного сырья с гранулированным шлаком. Однако существенного улучшения показателей производства данная технология не обеспечивает.

Одним из возможных вариантов повышения эффективности производства низкофосфористого силикомарганца с применением малофосфористого шлака является технологическая схема, предусматривающая брикетирование гранулированного шлака с углем. Отработанная в полупромышленных условиях предложенная схе^а позволяет повысить извлечение марганца до 87%, кремния 70% и снизить удельный расход малофосфористого шлака на 35%, при этом себестоимость продукции снижается на 30%.

С целью наращивания объема Производства фракционированных ферросплавов на заводе разработан и внедрен ряд мероприятий, направленных на обеспечение выпуска экспортной продукции, отвечающий требованиям потребителей по фракционному составу. Так, в цехе М> 1 введен в эксплуатацию дробильно-сортнровочиый комплекс с использованием импортного оборудования. Комплекс обеспечивает получение ферросплавов фракции от 5 до 80 мм.

Разработана и внедрена технология разливки ферросплавов в ячеистые мульды, позволяющая получать сплавы определенных фракции без дробления. ■

В промышленных условиях отрабатывается технология фракционирования ферросплавов методом усадочно-термичсского разрушения, заключающаяся в создании определенного режима циклического нагрева и резкого охлаждения слитков в процессе передвижения их на ленте разливочной машины. Эта технология исключает механическое дробление, снижает количество мелкой и пылевидной фракции сплава, повышает производительность разливочной машины.

ГЛАВА 5. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕРОПРИЯТИИ

Основными источниками пылегазовых выбросов при производстве марганцевых ферросплавов являются металлургические переделы, связанные с агломерацией концентратов, выплавкой сплавов марганца в рудовосстановнтельпых печах, их разливкой п фракционированием.

Аглофабрика завода оборудована двухступенчатой очисткой газов после агломерации при спекании марганцевого агломерата. На первой ступени газы очищают в сухих одиночных циклонах диаметром 1,5 м, па второй - в низконапорной прямоугольной трубе Вептури (0,55 х 4,2 м) и центробежном скруббере - каплеуловителе диаметром 6,5 м.

Для очистки технологических газов от рудовосстановнтельпых печей производства марганцевых ферросплавов применяют мокрую и сухую схемы газоочисток. Фактическое количество газов, поступающих на очистку составляет 800-900 нм3 /т сплава.

При работе завода на проектной мощности суммарный выход пм-лей и шламов составляет около 192 тыс.т в год, из которых свыше 97% улавливается. Уловленные пылп и шламы используются в основном производстве путем их подшихтовки в аглошихту и некоторая часть отгружается металлургическим заводом для производства железорудного агломерата с повышенным содержанием марганца.

Наибольшее количество твердых выбросов при производстве ферросплавов образуют отвальные шлаки, которых накопилось за время работы свыше 8 млн.тонн. Разработанная и внедренная на заводе схема комплексного использования вторичных ресурсов (рис. 1) позволяет полностью перерабатывать шлаки текущего производства и начать их утилизацию со шлакового отвала. Внедрение разработанных меро-приятий'в производство позволяет не только повысить эффективность производства марганцевых ферросплавов при неуклонном снижении качества используемого марганцеворудного сырья, по и значительно снизить вредное влияние отходов производства па окружающую среду.

РиС. 1 Схема комплексной переработки вторичных материалов на Никопольском заводе ферросплавов. '

Содержание взвешенных веществ в атмосфере города и на границе санитарной зоны завода не превышает ПДК (0,5 мг/м3 ) и составляет 0,13-0,35 мг/м3, в пределах допустимых норм находится и концентрация вредных соединений: МпОг - 0,003-0,010 (ПДК - 0,010 мг/м3); S02 -0,13-0,18 (ПДК-0,5 мг/м3); СО-0,2 мг/м3 (ПДК 5 мг/м3); 1М02 -0,060,08 (ПДК 0,08 мг/м3).

В 1994 году по разработкам автора работы (A.C. 9996 ^утилизировано 181 тыс.т шламов, 4,5 тыс.т пылей и 46,7 тыс.т шлакового песка, что в пересчете на марганцевый концентрат экономия составила 94 тыс.базовых (48% Мп) тонн.

ВЫВОДЫ

Главный итог настоящей диссертации работы заключается в том, что в ней поставлены и получили конкретные решения актуальной задачи ресурсосбережения в области выплавки крупнотопажных марганцевых ферросплавов в сверхмощных рудовостановительных электропечах ОАО "Никопольский завод ферросплавов". ■ •

Решение главной задачи стало возможным благодаря выполненным исследованиям физико-химических свойств исходного марганце-ворудного сырья, продуктов плавки и вторичных материалов электротермического производства, проведенных в промышленных условиях технологических и опытно-конструкторских разработок по совершенствованию действующих и разработке новых технологических схем и процессов выплавки марганцевых ферросплавов массового сортамента - товарного силпкомарганца и высокоуглеродистого ферромарганца с широким вовлечением вторичных материалов, решением экологиче-

ских задач и обеспечением конкурентноспособности продукции па мировом рынке.

В числе частных задач решенных в настоящей диссертации, органически связанных между собой, и являющихся слагаемыми общей задачи, следует отметить следующие:

1. Научно обобщены многочисленные литературные данные о современном состоянии н основных тенденциях общемирового развития черной металлургии и их взаимосвязь с производством ферросплавов в Украине. Показано, что характерным признаком сталеплавильного

• производства промышленно развитых стран является снижение темпов роста производства стали с преобладанием в о о структуре двух основных способов выплавки: кислородно-конвертерного и элсктро-печного. Это обуславливает увеличение объемов выплавки силико-марганца, доля которого в общем расходе марганца в сталеплавильном производстве Украины (6,1 кг/т) составляет 48-64%.

2. Выполнен анализ мировых разведанных запасов марганца, показана роль Украины в производстве марганцевого сырья и ферросплавов, доля которой в выпуске марганцевых сплавов в настоящий период составляет 68% от общего их производства странами СНГ и около 22% мирового. Приведена динамика изменем1я качества марганцевых товарных концентратов, производимых горнообогатительными комбинатами Никопольского бассейна и поставляемых заводу. Показано, что с 1960 по 1980 гг. содержание марганца в товарных концентратах ежегодно снижалось в среднем па 0,47%, а в период с 1980 по 1995 гг. - на 0,2%. Определено количественное влияние содержания марганца в исходном сырье па основные показатели выплавки марганцевых ферросплавов в сверхмощных рудовостановн-тельных электропечах. Составлен сквозной баланс марганца от добычи руды до производства стали, полезное использование которого на конечной стадии составляет 30-40%, исследовано распределение ведущих и примесных элементов при электроплавке марганцевых ферросплавов и определены основные статьи потерь марганца на стадии элекгроме-таллургнческого передела, основное количество которого - 12-16% теряется со шлаками и 4-6% со шламами.

3. Термодинамическим анализом основных реакций электроплавки марганцевых ферросплавов показана роль косвенного и прямого восстановления оксидов железа, фосфора и марганца, определены условия восстановления фосфора и его распределения между газовой и металлической фазами, рассчитаны энергетические параметры процессов дегидратации, декарбонизации и восстановления карбонатов и оксидов основных компонентов шихтовой смеси. Исследовано влияние количествам вида железосодержащих добавок на показатели выплавки высокоуглеродистого ферромарганца. Установлено '.го замена железорудных окатышей металлическими добавками позволяет снизить удельный расход кокса на 29 кг и электроэнергии па 1К5 кВт.ч/баз.т.

4. Впервые получены новые данные о теплоэнергетических параметрах работы рудовостановнтельных печей НЗФ. Разработанная методика, многократные комплексные исследования температурного режима работы действующих печей и выполненные расчеты позволили установить, что: тепловой КПД печей различных типоразмеров колеблется от 67% (РПЗ-48) до 85% (РКГ-75) и зависит, прежде всего, от геометрических параметров ванны печи, фактической мощности и вида выплавляемого сплава; в структуре энергетических потерь основная доля приходится на потери с охлаждающей водой - 79,2% (РКГ-75) и 77,9 (РПЗ-48). Внедрение рекомендаций по изменению геометрических параметров печей (увеличение глубины ванны с 2850 до 3850 - 4500 мм) и обеспечению их работы на оптимальных пределах фактической мощности (при выплавке силикомарганца - 49-50 Мвт, ферромарганца - 4042 Мвт) позволили повысить коэффициент использования подводимой мощности для печей РПЗ-48 с 60% до 71% и печей РПЗ-63И1 с 64% до 75%.

5. Выполненными исследованиями с привлечением современных методов химического, спектрального, днференциально-термического, микрорентгеноспектрального и петрографического анализов определены основные физико-химические свойства и вещественный состав вторичных материалов производства марганцевых ферросплавов. Разработаны основные направления комплексного использования марга-нецсодержащих отходов - шламов (16-28% Мп): шлаков (10-14% Мп), пылен (25-27%) и металлосодержащих материалов в собственном производстве и смежных отраслях промышленности.

6. Исследована, разработана и внедрена в условиях ОАО "НЗФ" сквозная технология совместной агломерации концентратов никопольских руд и вторичных марганецсодержащих материалов ферросплавного производства и выплавки силикомарганца МнС17 с его применением. Показана высокая эффективность использования шламов, пылей и отсевов шлакопереработки взамен первичного сырья. Освоена технология выплавки силикомарганца с применением метал-локонцентрата (44-50% Мп, 0,3-0,4% Р), ввод которого в количестве 3,2% от массы основного марганецсодержащего сырья позволяет повысить извлечение марганца на 1,9%, производительность-печи РПЗ-48 на 8,9%, а удельный расход электроэнергии снизить на- 8,3'%. В промышленных условиях Днепровского металлургического комбината им.Дзержинского отработана технология производства стали с использованием ковшевых остатков, некондиционной мелочи силикомарганца и металлоконцентрата взамен стандартного силикомарганца, позволяющая повысить усвоение марганца на 3,4-5,1% и снизить общий расход марганцевых ферросплавов.

7. Определены рациональные направления совершенствования технологии производства ферросплавов с использованием низкосортного марганцеворудного сырья, обеспечивающей их конкурентноспособность па мировом рынке. С применением методов математической'

статистики исследовано и установлено количественном влияние основных технологических параметров па показатели выплавки и качество малофосфористого марганцевого шлака (40-42% Мп, 0,013-0,025% Р) в промышленных печах РКЗ-16,5 и РКЗ-22,5. Показано, что для обеспечения получения шлака с пониженным содержанием фосфора необходимо работать на отношениях : твердого углерода к марганцу (Ств/Мп) - 0,19; Мп/ БЮа в шихте 2,65 и МпО/ БЮз в шлаке 1,97. Выполненными исследованиями фазового состава шлака и распределения элементов по ходу его разливки установлено, что качество малофосфористого шлака определяется наличием в нем попутного металла, который представлен как микрокорольками (0,001-0,005 мм), так и более крупными (3-4 мм) включениями. Как правило, микрокорольками, представляющие собой первичный металл, содержат повышенное количество железа 55-60%, марганца 25-30% п фосфора 13-15%, а более крупные имеют сложный состав и представлены двумя фазами: светлая состоит из марганца (73,4%), железа (17,3%) и фосфора (0,14%), а темная соответственно 57-60%, 20-28% и 11-32%. Концентрация фосфора в оксидных фазах малофосфористого шлака - манганознте, глау-кохронте и стекле близка к уровню фона.

8. Выполнены термодинамические расчеты реакций восстановления трнкальцийфосфата углеродом в присутствии металлического марганца и железа, которые сдвигают равновесие в область более низких температур. Так, температура начала восстановления трнкальцийфосфата углеродом составляет 1023 "С, а в присутствии марганца и железа она снижается соответственно до 935 °С и 975 °С. что обеспечивает более полное восстановление и осаждение фосфор:, в попутный металл. В промышленных условиях отработана технология выплавки малофосфористого шлака с применением в шихту в качестве металлооеа-дителя попутного металла. Показано, что ввод в шихтовую смесь неподготовленного по фракционному составу попутного металла в количестве 50 кг на базовую тонну шлака позволяет повысить извлечение марганца па 1%, выход шлака с пониженным содержанием фосфора на 3,6%, снизить расход агломерата на 15 кг/баз.т и кокса на 5,9 кг/баз.т. Показана перспективность применения вторичных металлосодержа-щйх осаднтелей для улучшения качества шлака и показателей его выплавки.

9. На основе обработки большого массива данных работы промышленных печей, выплавляющих марганцевые ферросплавы с различной концентрацией фосфора, методами математической статистики, установлено количественное влияние расхода малофосфорпстого шлака на качество сплава и показатели его выплавки. Так, для снижения концентрации фосфора в снликомарганце на 0,1% необходимо израсходовать 750 кг малофосфорпстого шлака на базовую тонну, при этом производительность печи п извлечение марганца снижается на 16,3 баз.т/сут. и 2,17% соответственно, а удельный расход электроэнергии возрастает на 190 кВт.ч/т. Отработанная в полупромышленных

условиях технология производства низкофосфористых марганцевых ферросплавов, предусматривающая брикетирование гранулированного малофосфорнстого щлака совместно с газовым углем позволяет повысить производительность печи на 18%, извлечение марганца на 14% и снизить расход электроэнергии на 24%. Разработана и внедрена технологическая схема фракционирования марганцевых ферросплавов с использованием современного дробильно-сортнровочного оборудования (щековой дробилки фирмы КиЕКЕЫ и вибрационного грохота фирмы БЕКО ) и усовершенствованной конструкции мульд разливочных машин. В промышленных условиях отработана технология фракционирования ферросплавов методом усадочно-термического разрушения, исключающая механическое дробление и повышающая эффективность процесса.

10. Разработана и внедрена в промышленность технологическая схема комплексного использования вторичных марганецсодержащих материалов, предусматривающая: грануляцию огненожидких шлаков с получением строительного материала; дробление корок шлака на дро-билыю-сортировочном комплексе с получением фракционированной щебенке и абразивных материалов для строительной индустрии, машиностроения и металлургии, обогащение шлаковой щебенки методами пневмосепарации, гидроотсадки и радноволновой сепарации с получением металлоконцентрата, содержащего 60-95"., металлической фазы и являющегося ценным сырьем прн выплавке стали й ферросплавов; изготовление изделий из шлакового литья - утяжелители магистральных газонефтепроводов, фундаментальных блоков, футеровки циклонов газоочистки и трубопроводов, облицовочной плитки и др., утилизацию мелкодисперсных марганецсодержащих материалов - пылен, шламов, отсевов шлакопереработки путем их агломерации с основным марганцеворудным и железорудным сырьем. Это позволило создать практически безотходную технологию выплавки марганцевых ферросплавов в условиях ОАО "НЗФ".

11. В результате внедрения выполненных разработок обеспечено получение конкурентноспособных на мировом рынке марганцевых ферросплавов массового МнС17Р35и сортамента ФМн78Р55, обьем их экспорта в страны дальнего зарубежья доведен до 30%, повышена эффективность производства марганцевых ферросплавов при неуклонном снижении качества используемого марганцеворудного сырья, снижено вредное влияние отходов производства на окружающую среду. Содержание взвешенных веществ в атмосфере города и на границе санитарной зоны завода не превышает ПДК (0,5 мг/м3 ) и составляет 0,'13-0,35 мг/м3 , в пределах допустимых норм находится и концентрация вредных соединений: МпОг - 0,003-0,010 (ПДК 0,010 мг/м3); Б 02 - 0,13-0,18 (ПДК 0,5 мг/м3); СО - 0,2 мг/м3 (ПДК 5 мг/м3}

N02 - 0,06-0,08 (ПДК 0,085 мг/м3). Утилизация вторичных мате- ' риалов для собственных нужд завода позволила сэкономить в 1994 г. 98 тыс.т марганцевого сырья в пересчете на базовое содержание мар-

г'0

ганца (48%), а в 1995 г. - 54 тыс.т, При сложившейся в настоящее время мировой цене на марганцевое сырье (2 доллара США за тоннопроцент) реальный экономический эффект составляет 9,4 млн. и 5,2 млн. долларов США соответственно.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах

1. Люборец И.И. Технический прогресс в производстве марганцевых ферросплавов па Никопольском заводе ферросплавов. // В кн.: Технический прогресс в производстве ферросплавов. (Доклад на международном семинаре, Чехословакия, г.Истебня), 23-25.10, 1984 г., с.

- 219-226.

2. Ганцеровский О.Г., Чепеленко Ю.В., Овчарук А.Н., Хптрнк С.И., Люборец И.И. Влияние основных технологических факторов на показатели процесса выплавки ферромарганца в электропечах РПЗ-

' 48М2, // Сталь, 1978, - № 5, - с. 434-436,

3. Рогачев И.П., Овчарук А.Н., Люборец И.И. К вопросу комплексного использования вторичных материалов образующихся при производстве марганцевых ферросплавов, // В кн.: Комплексное использование сырья и вторичных ресурсов в электрометаллургии ферросплавов. Днепропетровск, 1982, с.21.

4. Гладких В.А., Лысенко В.Ф., Рогачев И.П., Овчарук А.Н., Петров A.B., Ткач Г.Д., Люборец И.И. Исследование технологии металлургического передела шлакового песка силикомарганца II Металлургия и коксохимия, К.: Техн1ка, 1983, - вып,81, с.53-56.

5. Величко Б.Ф., Ткач Г.Д., Люборец И.И., Карманов Э.С., Чичагов А.Б. Снижение потерь металла со шлаками при выплавке марганцевых ферросплавов. Сталь,- 1983, - № 5, - с.8-9.

6. Кривенко В.В., Овчарук А.Н., Гасик М.И., Люборец И.И. и др. Технология агломерации марганцев!х концентратов с применением микрогранулирования для ферросплавного производства. // Сб. трудов международной научно-практической конференции " Теория и практика електротермии ферросплавов". г.Никополь , 1996, С.77-79.

7. Овчарук А.Н., Ганцеровский О.Г., Рогачев И.П., Карманов Э.С., Ткач Г.Д., Чепеленко Ю.В., Люборец И.И. Сравнительный анализ структуры энергетических потерь герметичных рудовосстановитель-гных печей, выплавляющих силикомарганец. Тбилиси: Сабчота Са-

• картвело, - 1983, -С. 423-427.

8. Рогачев И.П., Чуб П.И., Люборец И.И., Тарасенко В.В., Овчарук А.Н., Махницкий В.А. Утилизация некондиционных марганецсо-держащих материалов в сталеплавильном производстве. // Металлургическая и горонорудная промышленность. 1987, - № 3 - С.43-48.

9. Кашкуль В.В., Гриншпунт А.Г., Люборец И.И. Передовой опыт эксплуатации рудовосстановительных электропечей. М. Металлургия. 1988. - 88с.

Ю.Грищенко С.Г., Каргина З.П., Дащевский Ю.М., Люборец И.И.,Кучер И.Г., Бельченко E.H. Выплавка высокоуперодистого

ферромарганца с использованием концентратов из смешанной руды. //Сталь, -1991,-№ 11,-С.34-36. П.Грищенко С.Г., Проскурин Г.П., Люборец И.И. Современное со* стояние и перспективы развития добычи и переработки марганцевого сырья на Украине. //Сталь, 1992. - № 10, - С.39-41. 12.Ганцеровский О.Г., Овчарук А.Н., Рогачев И.П., Кузнецова A.A., Люборец И.И. Статистический анализ технологических данных производства малофосфористого шлака // Проблемы металлургического производства, К.: Техн1ка , 1992,- вып.108. - С.95-100. 13.0вчарук А.Н., Рогачев И.П., Коваль A.B., Люборец И.И., Ганце-ровский О.Г., Кучер И.Г. Количественные закономерности изменения технико-экономических показателей производства силикомар-ганца с различной концентрацией фосфора. // Проблемы металлургического производства. К.: Техн1ка, 1993. - вып. 109. - С-49-53. И.Овчарук А.Н., Коваль A.B., Люборец И.И., Рогачер И.П., Погреб-няк А.И., Ляшенко B.C., Кучер И.Г- Распределение основных и примесных элементов между продуктами электротермической дефосфо-рации марганцевого сырья. //В кн.: Современное состояние и перспективы развития электротермического производства цветных металлов, ферросплавов и других неорганических материалов. Днепропетровск, 1994,-С.75-76.

15.Овчарук А.Н., Коваль A.B., Люборец И.И., Рогачев И.П., По: гребняк А.И., Ганцеровский О.Г., Кучер И.Г., Кривецко В.В., Ляшенко B.C. Исследование минералогического состава марганцевого сырья. II, В кн.: Современное состояние и перспективы развития электротермического производства цветных металлов, ферросплавов и других неорганических материалов. Днепропетровск. 1994, - С.36-37.

По теме диссертации получены авторские свидетельства СССР: 999615, 973631, 998555, 1039977, 1126612, 1216217, 1291619, 1485551, 15225224, 1643627, 1650749, 1621522.

Люборец И.И. Разработка и внедрение ресурсосберегающей технологии выплавки марганцевых ферросплавов в сверхмощных рудовосстановительных электропечах.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - металлургия черных металлов, Государственная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск.

Работа посвящена решению актуальной проблемы внедрения ресурсосберегающей технологии производства марганцевых ферросплавов массового сортамента в современных рудовосстановительных электропечах. Исследовано распределение марганца между продуктами электроплавки и определены основные статьи его лоз ерь, установлено количественное влияние содержания марганца в исходном сырье

на показатели процесса плавки, выполнен анализ физико-химических свойств вторичных марганецсодержащих материалов, разработана и внедрена технологическая схема комплексного использования вторичных марганецсодержащих материалов в собственном производстве и смежных отраслях промышленности, обеспечивающая повышение эффективности производства, охрану окружающей среды и выпуск кон-курентноспособной на мировом рынке продукции.

Ключевые слова: марганець, електротермиь обесфосфорен-ня сировини, агломерацш, ресурсозбереження, охорона навко-лишнъого середовшца, конкурент/locnpOMO.nCiii сплави.

Luborets I.I. Elaboration and implementation of the resource-saving technology of producing manganese ferro-alloys in high power ore-smelting electric furnaces.

Thesis for competition of technical candidates degree on the speciality 05.l6.02-"Metallurgy of ferrous metals", State Metallurgical Academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1996. ,

The dissertation is devoted to solving actual problem of implementation of the resource-saving technology in ferro-alloys production of wide-range assortment using modern ore-smelting electric furnaces.

The distribution of manganese between products of smelting has been researched. All basic points of its losses are determined as well as quantity . influence of manganese in initial raw materials at the indexes of the smelting process. This work also contains : the analysis of physical-chemical properties of the recycled manganese alloys. The technological scheme of the complex, utilization of the recycled manganese alloys in its own production and adjoint branches of industry is worked out and put into operation. The above said technology provides the increase of production efficiency, environmental protection and the output of the competitive produce to the ■ world market.

Key words : manganese, electrotreatment, dephosphorisation of raw materials, agglomeration, resource saving, ' environmental production, competitivt