автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающей технологии получения и использования никелевого концентрата из полиметаллического марганецсодержащего сырья

На правах рукописи

Кичнгмна Оксана Юрьевна

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

2 9 [Л"? 2012

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 2012

005012766

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» на кафедре металлургии черных металлов, стандартизации и сертификации.

Научный доктор технических наук, профессор

руководитель Нохрина Ольга Ивановна

Официальные Якушевич Николай Филиппович оппоненты: доктор технических наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» кафедра металлургии цветных металлов и химической технологии, профессор

Кашлев Иван Миронович

кандидат технических наук

ООО «СГМК-Ферросплав», главный инженер

Ведущая Федеральное государственное бюджетное образовательное

организация учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет», Юргинский технологический институт (филиал) Томского политехнического университета

Защита состоится « 11» апреля 2012 г. в 10°° часов в аудитории ЗП , на заседании диссертационного совета Д 212.252.01 при Сибирском государственном индустриальном университете по адресу: 654007, г. Новокузнецк, Кемеровской области, ул. Кирова, 42. Факс: (3843)-46-57-92. e-mail: ds21225201@sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Автореферат разослан «_» марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.252.01 д.т.н., профессор

О.И. Нохрина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Технический прогресс в машиностроении, строительстве, химии, энергетике и ряде других областей обусловливает повышение спроса на качественные стали и сплавы. Наиболее востребованными являются конструкционные, жаропрочные, кислотоустойчивые и нержавеющие марки стали, при производстве которых в качестве легирующих элементов используются цветные металлы, и одним из основных является никель.

Высокая цена на металлический никель на мировом рынке цветных металлов существенно влияет на себестоимость сталей, легированных этим элементом.

Замена никеля другими легирующими элементами не позволяет достичь требуемых свойств сталей, поэтому спрос на него остается стабильно высоким как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

Запасы богатых никелевых руд с содержанием примерно 4 % никеля ограничены. В связи с этим в производство вовлекают бедные силикатные руды с содержанием никеля 1,0 - 1,5 %. Альтернативным никельсодержа-щим сырьем являются полиметаллические марганцевые руды недавно разведанного месторождения Западной Сибири участков Сугул и Чумай и желе-зомарганцевые конкреции Тихого океана (ЖМК); никеля в них содержится до 0,5 %.

Разработка высокотехнологичных методов комплексной переработки полиметаллического марганецсодержащего сырья с целью использования продуктов обогащения при легировании стали является актуальной в настоящее время.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2013 годы)», госконтрактом по федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы и планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Цель работы

Разработка научно-обоснованных технологических процессов получения никелевого концентрата при комплексном обогащении полиметаллического марганецсодержащего сырья и использование никелевого концентрата для легирования стали.

Задачи работы

- исследование физико-химических закономерностей процессов извлечения никеля из полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- разработка технологических основ процесса комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- изучение и определение технологических параметров процесса леги-

рования стали с использованием никелевого концентрата.

Научная новизна

- выполнен термодинамический анализ и исследованы условия процессов выщелачивания марганца и никеля в водных растворах хлорида кальция и хлорида железа (II);

- определены оптимальные параметры процесса селективного осаждения железа, марганца, кобальта и никеля из раствора, полученного после выщелачивания полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- изучены закономерности и определены параметры процесса восстановления никеля из его монооксида при выплавке стали в электропечи.

Практическая значимость и реализация работы

- разработаны технологические основы и предложена схема процесса комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- разработаны технологические основы процесса легирования стали никелем с использованием никелевого концентрата;

- результаты исследований использованы при геолого-экономической оценке прогнозных ресурсов перспективных участков месторождений марганцевых руд в западной части Алтай-Саянской складчатой области, что подтверждено актом об использовании научно-исследовательских работ ФГУГП «Запсибгеолсъемка»;

- научные результаты работы внедрены в практику подготовки специалистов по направлению Металлургия черных металлов ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», что подтверждено актом о внедрении результатов научно-исследовательских работ в учебный процесс.

Методы исследований

Исследование гидрометаллургического обогащения марганецсодержащего сырья осуществляли в лабораторных и полупромышленных автоклавах. Химический и фазовый составы марганцевых руд и ЖМК, концентратов гидрометаллургической переработки, продуктов термической обработки определяли с помощью методов химического, спектрального и микрорентге-носпектрального анализов.

Изучение кинетики восстановления никеля проводили в печи сопротивления методом непрерывного взвешивания. Процесс легирования стали никелем изучали в дуговых лабораторных печах вместимостью 10,0 кг.

Математическое моделирование, термодинамические расчеты, обработку результатов исследований осуществляли на ПЭВМ с использованием стандартного пакета программ Microsoft Office, программного комплекса «Терра».

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов подтверждается: большим объемом экспериментальных данных; сходимостью результатов прикладных и теоретических исследований; применением современных методов статистической обработки результатов; высокой

воспроизводимостью полученных результатов.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований гидрометаллургической переработки полиметаллического марганецсодержаще-го сырья;

- технологические режимы комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- теоретические и экспериментальные исследования физико-химических особенностей процесса восстановления никеля из его монооксида в условиях выплавки стали в электропечи;

- технология использования никелевого концентрата при легировании стали в дуговой электропечи.

Автору принадлежит:

- постановка задач теоретических и экспериментальных исследований;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований гидрометаллургической переработки марганцевых руд и ЖМК, определение оптимальных условий автоклавного выщелачивания и осаждения металлов из растворов;

- разработка основ технологии гидрометаллургической комплексной переработки марганцевых руд и ЖМК;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований легирования стали никелевым концентратом;

- обработка полученных результатов, анализ, обобщение, научное обоснование, формулировка выводов и рекомендаций.

Апробация работы

Основные положения диссертации были доложены на следующих конференциях:

- Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения», Новокузнецк, 2008 г.;

- 66-ой научно-технической конференции участников молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.И.К.), Магнитогорск, 2008 г.;

- Всероссийской научно-технической конференции «Научное наследие И.П. Бардина», Новокузнецк, 2008 г.;

- Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения», Новокузнецк, 2009 г.;

- Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодых ученых «Инновационные технологии и экономика в машиностроении», г. Юрга, 2010 г.;

- 16-ой Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири», г. Томск, 2010 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество», Новокузнецк, 2010 г.

- VIII конгрессе обогатителей стран СНГ, г. Москва, МИСиС, 2011 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия:

технологии, управление, инновации, качество», Новокузнецк, 2011 г.;

- III Конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», Москва, 2011 г.

Соответствие паспорту специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов п. 1 «Рудное, нерудное и энергетическое сырье», п. 2 «Твердое и жидкое состояние металлических, оксидных, сульфидных, хлоридных систем», п. 4 «Термодинамика и кинетика металлургических процессов», п. 9 «Подготовка сырьевых материалов к металлургическим процессам и металлургические свойства сырья», п. 13 «Гидрометаллургические процессы и агрегаты».

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна в рецензируемом научном журнале.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложений. Работа изложена на 143 страницах печатного текста, содержит 16 таблиц, 25 рисунков, список использованных литературных источников включает 192 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Анализ состояния сырьевой базы, способов производства и применения никеля в металлургии

Никель и его сплавы широко используются в различных отраслях промышленности; более 65 % от общего потребления никеля используется в металлургии при легировании стали, поэтому спрос на него стабильно высокий. Традиционная технология легирования стали в дуговой электропечи осуществляется путем присадки никеля или ферроникеля в завалку.

Анализ минерально-сырьевой базы никеля и его рынка позволил установить, что отечественные и мировые запасы богатого никельрудного сырья не велики и истощаются в связи с постоянно увеличивающимся спросом.

Потребность в никеле можно частично удовлетворить за счет вовлечения в производство полиметаллических марганцевых руд, ЖМК и извлечения из них ценных металлов.

Проведенный аналитический обзор современного состояния вопроса получения никеля показал, что производство никеля и его сплавов - матери-алоэнергоемкий процесс. Снижение энерго- и материалоемкости производства является актуальной задачей, одним из путей решения которой является получение легирующих материалов из оксидного никелевого сырья и их использование при легировании стали.

Разработка способов комплексного обогащения этих материалов позволит получать высококачественные концентраты, которые можно использовать в металлургии.

2 Изучение физико-химических закономерностей процесса извлечения никеля и марганца из полиметаллического марганецсодержащего сырья при его выщелачивании хлоридными растворами

Анализ химических способов обогащения марганцевых руд, особенно карбонатных, показал, что одним из перспективных и универсальных является кальцийхлоридный, представляющий собой автоклавное выщелачивание сырья раствором хлорида кальция при температуре 493 - 513 К.

Использование в качестве реагента водного раствора хлорида кальция с добавками водного раствора хлорида железа (II), позволяет получать высококачественные марганцевые концентраты из руд и ЖМК различного химического и минерального состава, а также из отвального шлака и пыли производства марганцевых сплавов. При этом ценные примеси, в частности, никель, остаются в хвостах гидрометаллургического обогащения.

Для определения возможности выщелачивания никеля и марганца хлоридными растворами была проведена термодинамическая оценка вероятности протекания реакций взаимодействия чистых оксидов никеля и марганца с хлоридными растворами СаС12 и РеС12 в интервале температур от 300 до 600 К (реакции (1) - (4)):

№0(тв) + С аС12(ж) + Н20(ж) = №С12(ж) + Са(ОН)2(тв); (1)

МпО(тв) + СаС12(ж) +Н20(ж) = МпС12(ж)+ Са(ОН)2(тв); (2)

№0(тв) + РеС12(ж) + Н20(ж) - №С12(ж) + Ре(ОН)2(тв); (3)

МпО (тв) + РеС12 (ж) +Н20 (ж) = МпС12 (Ж)+ Ре(ОН)2 (тв). (4)

Результаты термодинамического анализа показали, что протекание реакций (1) - (3) в выбранном температурном интервале маловероятно: реакция (1) является обратимой, а реакция (4) взаимодействия монооксида марганца с водным раствором хлорида железа (II) во всем интервале температур термодинамически вероятна.

Процесс совместного выщелачивания оксидов марганца и никеля водными растворами хлорида кальция и хлорида железа (II) можно описать следующими реакциями:

К10(тв)+2Мп0(тв)+ЗРеС12(тв)+ЗН20^Н12+(р.р)+2МпС13-(р.р)+ЗРе(0Н)2(тв);(5) М10(тв)+2Мп0(тв)+ЗСаС12(тв)+ЗН20^Ы12+(Р.р)+2МпС13"(Р.р)+ЗСа(0Н)2(Тв).(6) Термодинамический анализ реакций (5) и (6) в стандартных условиях показал, что процесс совместного выщелачивания марганца и никеля из оксидов хлоридными растворами с образованием хлорокомплексов является термодинамически вероятным: для реакции (5) ДГС°(Т = 298 К) = - 185,98 кДж, для реакции (6) ДГС°(Т = 298 К) = - 98,36 кДж.

Учитывая, что изменение энтропии реакций с конденсированными веществами не бывает значительным по величине, то и при повышении температуры до 600 К знак изменения стандартной энергии Гиббса реакций (5) и (6) не изменится, следовательно, сохраняется вероятность протекания этих реакций.

Таким образом, результаты термодинамического анализа процесса

выщелачивания оксидов никеля и марганца показали, что в качестве реагента целесообразно использовать водный раствор хлорида железа (II). Образование комплексных солей типа №[МпС13]2 с донорно-акцепторными связями способствует более полному извлечению марганца и никеля в раствор.

3 Исследование комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья

Экспериментальные исследования процессов выщелачивания проводили в лабораторном автоклаве. В автоклав объемом 75 см3 загружали исследуемый материал, заливали его раствором хлорида кальция, для приготовления которого использовали технический хлорид кальция, содержащий 96,6 % СаС12. Объем раствора 60 см3, соотношение твердого к жидкому по массе 1:9.

Автоклав плотно закрывали, помещали в сушильный шкаф, оборудованный рамкой для вращения, затем температуру в камере поднимали до заданной величины. Продолжительность выдержки отсчитывали с момента достижения температуры эксперимента 493 К. После окончания опыта автоклав извлекали из камеры и охлаждали до температуры 353 - 363 К, затем раствор фильтровали, остаток промывали дистиллированной водой и сушили при 377 К. Извлечение марганца и никеля оценивали по массе и результатам химического анализа хвостов гидрометаллургического обогащения.

Экспериментальное изучение растворения чистых оксидов марганца и никеля в водных растворах хлорида кальция и хлорида железа (II) показало, что химически чистые оксиды N¡0 и МпО в насыщенном растворе хлорида кальция практически не растворяются, в то время как при использовании водного раствора хлорида железа (II) марганец переходит в раствор (таблица 1) практически полностью, но извлечение никеля при этом не превышает 1 %. Невысокое извлечение никеля в раствор из химически чистого №0(„) подтверждает результаты термодинамических расчетов.

Таблица 1 - Результаты выщелачивания марганца и никеля из чистых оксидов

Вещества, загружаемые в автоклав Условия опыта Извлечение в раствор, %

Реагент Концентрация % по массе Температура, К Время, ч

N1 Мп

№0(тв) СаСЬгр-п) 41 483 3,0 5 -

МпОГтв) СаСЬ^.р) 41 488 3,0 - 3,7

№0(тв, РеС12(„-„) 18 483 3,0 1 -

МпО(ТВ) РеС12(р-в> 18 493 3,0 - 99,2

При выщелачивании никеля и марганца из природных материалов, химический состав которых представлен в таблице 2, в качестве реагентов использовали водные растворы хлоридов кальция и железа (II), а также водный раствор хлорида кальция с добавкой водного раствора хлорида железа (II).

Таблица 2 - Химический состав полиметаллических марганцевых руд и ЖМК

Материал Химический состав, % по массе

Мп РЄ(общ) Si02 А120З Р S CaO MgO BaO Ni Co Cu

МРМ Сугул 20,4 2,0 50,6 6,96 0,039 <0,1 0,75 0,77 0,1 0,5 3,0 0,7

МРМ Чумай 48,8 3,0 17,5 5,90 0,225 <0,1 іе опр 0,68 0,07 0,5 3,0 0,2

ЖМК 15,17 16,2 13,74 3,6 0,255 іе опр 2,6 2,01 не опр. 0,46 0,27 0,22

Примечание. МРМ - марганцевая руда месторождения

Результаты экспериментального выщелачивания природных материалов показали, что при использовании в качестве реагента водного раствора хлорида кальция концентрацией 700 г/л извлечение никеля в раствор составило 10,1 %, что значительно выше показателей, полученных при выщелачивании чистых оксидов. Это подтверждает предположение, что образование хлорокомплексов способствует повышению извлечения никеля и марганца.

Изучение влияния концентрации хлорида кальция в водном растворе на извлечение марганца и примесей цветных металлов из природного сырья показало, что изменение концентрации хлорида кальция в исследуемых пределах (450 - 740 г/л) не приводит к значительному увеличению извлечения никеля и марганца. Извлечение никеля изменяется в пределах 8,4 - 10,1 %, марганца - 60,2 - 60,5 %.

В результате изучения процесса выщелачивания марганца и никеля из их оксидов водным раствором хлорида кальция с добавками водного раствора хлорида железа (II) при температуре 493 К в течение 3 ч установлено, что при введении в водный раствор хлорида кальция водного раствора хлорида железа (II) в количестве 10 % извлечение никеля увеличилось до 50,7 %, марганца до 76,2 %.

Использование водного раствора хлорида железа (II) при выщелачивании полиметаллического марганецсодержащего сырья позволило повысить извлечение марганца до 95 - 97 %, никеля до 98 - 99 % (рисунок 1). Очевидно, что протекание реакций взаимодействия водного раствора хлорида железа (II) с оксидами никеля и марганца с образованием хлорокомплексов способствует более глубокому извлечению никеля из полиметаллического минерального сырья.

Проведенные исследования по выщелачиванию природных марганец-содержащих материалов позволили определить оптимальные технологические параметры процесса: реагент - водный 18 %-ный раствор FeCl2, температура процесса - 493 К и продолжительность выщелачивания - 3 ч.

Определенный интерес представляет вовлечение в производство солянокислых травильных растворов, в состав которых входит 220 - 203 г/л FeCh, 60 - 70 г/л HCl, 15-25 г/л FeCl3. Для нейтрализации соляной кислоты использовали железную стружку. Полученный раствор применяли в качестве реагента при выщелачивании марганцевых руд и ЖМК. Извлечение никеля составило 99,1 %, марганца - 99,0 %.

12 3 4

Время, ч

а

Время, ч б

Рисунок 1 - Влияние температуры процесса и времени выдержки на извлечение никеля (а) и марганца (б) из полиметаллического марганецсодержащего сырья (реагент водный раствор хлорида железа (II))

Наряду с марганцем и никелем в раствор переходят также и другие присутствующие в рудном сырье элементы, в частности, железо и кобальт. В связи с этим определяли способы и условия селективного их осаждения.

Экспериментальные исследования по осаждению железа, марганца, никеля и кобальта из полученных при выщелачивании растворов позволили определить последовательность и условия этого процесса: - осаждение железа

РеС13 + Ш4ОН + Н20 = Ре(ОН)3| +Ш3"Г + ЗНС1, рН = 4 - 5, Т = 298К; (7)

- осаждение марганца

МпС12 + Са(ОН)2 = Мп(ОН)21 + СаС12, р\\ = 1 - 8, Т = 298К; (8)

- осаждения кобальта

СоС12 + №2С03 =2ЫаС1 + СоС03|, рН = 8 - 9, Т = 323К, (9)

- осаждение никеля при температуре 298 К

4№С12 +Са(С10)2 44Са(ОН)2 = 2№203|+ 5 СаС12 + Н20, р\\ = 10, Т = 298К. (10)

В таблице 3 представлен химический состав концентратов, полученных в результате обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья.

Таблица 3 - Состав концентратов

Концентрат Химический состав, % по массе Извлечение основного элемента концентрат, %

Ni Мп Fe Со Си

Никелевый 45,0 2,3 1,4 0,5 0,1 95

Марганцевый 0,78 57,1 4,3 5,78 0,09 92

Железный 2,6 5,31 58,01 6,9 0,11 93

Кобальтовый 0,08 25,62 14,32 32,27 <0,02 60

В полученных концентратах диоксид кремния и сера присутствуют в виде следов, содержание фосфора менее 0,015 %.

На основании полученных данных была разработана схема комплексной переработки оксидного полиметаллического марганецсодержащего сырья, содержащего примеси цветных металлов, представленная на рисунке 2.

4 Термодинамический анализ восстановления никеля из оксида

Термодинамические расчеты были выполнены с использованием программного комплекса «Терра». Решение задачи по определению условий восстановления никеля из оксида осуществляли с использованием методов математического моделирования на основе расчета равновесных состояний в модельных термодинамических системах. Достоинство этих методов заключается в возможности рассчитать равновесие многокомпонентных систем, изменяя в широком диапазоне управляющие воздействия.

Процесс восстановления никеля из оксида исследовали в системах Ni - О - С и Ni - О - С - Fe, представленных набором веществ /NiO - пС и /NiO - иС -mFe203, где I, п и т - количество молей NiO, С и Fe203 соответственно. Исходный состав системы формировали заданием значений параметров I, п и т.

Методика исследования включала следующие этапы:

- расчет возможных составов и определение термодинамических условий, необходимых для осуществления процесса восстановления никеля;

- определение границ концентрационных областей протекания восстановительных процессов;

Полиметаллическое оксидное марганецсодержащее сырье

ДРОБЛЕНИЕ (фр. 0,125 мм) |

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ Т=493 К, время 3 часа, извлечение никеля в _раствор 98 % по массе_

Раствор 18 % БеСк

Осадок

Железный концентрат, извлечение 85 "А по массе

Л

Осадок ЗГ

Марганцевый концентрат, извлечение 83 % по массе

Осадок

ЗЕТ

Обжиг Т=673К

Кобальтовый концентрат, извлечение 60 % по массе

| ФИЛЬТРАЦИЯ 1

| ФИЛЬТРАЦИЯ |

ЧІУ

| Раствор, рН=4-5 Аммиак 1 | Осаждение железа |

гзе

Осадок ЗГ

Раствор, рН=7-8 г

Обжиг Т=423К

Раствор Са(ОН)д

Осаждение марганца

ФИЛЬТРАЦИЯ

Раствор, рН=8-9

Обжиг Т=473К ЗЕІ

Л

Раствор КагГСОЪ

ФИЛЬТРАЦИЯ

Осаждение кобальта

-

Раствор, рН=8-9 (-

Осаждение никеля

ФИЛЬТРАЦИЯ ^ , , ^

Осадок

Раствор

Сушка

Никелевый концентрат, извлечение 83 % по массе

Рисунок 2 - Технологическая схема комплексной переработки оксидного полиметаллического марганецсодержащего сырья

- нахождение параметров входного потока, при которых обеспечивается достижение оптимального состава системы в равновесных условиях.

Моделирование возможных составов, которые могут получаться в результате протекания процессов восстановления никеля в термодинамических системах, № - О - С и № - О - С - Ре, осуществляли изменением количества углерода в системах, что позволило оценить границы концентрационных областей протекания восстановительных процессов. Модельные системы № -0-CиNi-0-C-Fe формировали путем задания исходного состава смеси в виде 1 моля N¡0 и Ре203 и п молей углерода (рисунок 3).

Количество углерода, моль

Рисунок 3 - Зависимость содержания никеля в металле от количества углерода в системах: № - О - пС при температуре 1073 К (1) и № - О - пС - Ре при температуре 1873 К (2)

Термодинамические расчеты для системы № - О - пС, проводимые при температурах 1073, 1573 и 1873 К, показали, что максимальное восстановление 1 моля оксида никеля при температуре 1073 К достигается при расходе 0,5 моля углерода, а при температурах 1573 и 1873 К - при расходе 0,2 моля углерода на 1 моль N¡0.

Полное восстановление никеля из оксида в системе № - О - С - Ре при температуре 1873 К происходит при содержании углерода в количестве 0,5 моля. При дальнейшем увеличении содержания углерода в системе одновременно с восстановлением никеля из его оксида начинается восстановление железа из оксида.

Результаты термодинамического моделирования показали, что никель из оксида можно полностью восстановить при температуре 1073 К в системе № - О - С, и при температуре 1873 К в системе № - О - С - Ре.

5. Исследование процесса легирования стали никелем

Лабораторные исследования кинетики восстановления никеля из монооксида в интервале температур 1073 - 1473 К проводили методом непрерывного взвешивания.

Шихту, состоящую из монооксида никеля и кокса ОАО «Евраз-ЗСМК» в соотношении 7:1, тщательно перемешивали и прессовали; брикет помещали в алундовый тигель, который в свою очередь устанавливали в графитовый тигель и подвешивали на специальной подвеске в предварительно нагретую печь сопротивления. В качестве связующего использовали жидкое стекло плотностью 1,24 г/см3 в количестве 5 % от массы навески. Изотермическую выдержку проводили при температуре: 1073, 1173, 1273 и 1473 К, которую фиксировали термопарой. С помощью электронных весов фиксировали изменение массы пробы в процессе восстановления никеля из монооксида через 60 с. Брикеты выдерживали в печи до прекращения убыли их массы.

В результате экспериментов установлено (рисунок 4), что при температурах 1273 и 1473 К никель из монооксида восстанавливается практически полностью в течение 20 - 30 мин, что также подтверждено результатами рентгенофазового анализа.

11 16 21

26 31 36 41 Время, мин.

46 51 56 61 66

Рисунок 4 - Зависимость степени восстановления никеля из оксида от длительности изотермической выдержки при температуре: 1073 К (/), 1173 К (2), 1273 К (.?) и 1473 К (4)

Для определения технологических параметров процесса легирования стали никелем с использованием никелевого концентрата, полученного при обогащении полиметаллического марганецсодержащего сырья, были проведены две серии экспериментальных плавок стали в лабораторной дуговой печи по двухшлаковой технологии. Исследования легирования стали никелем проводили в лабораторных условиях с использованием двух видов брикетов: из никелевого концентрата и смеси никелевого концентрата и кокса фракцией менее 0,125 мм, в качестве связующего использовали жидкое стекло. Брикеты вводили в завалку.

В результате проведенных исследований было установлено, что восстановление никеля практически завершается в период плавления. Извлече-

ние никеля при использовании брикетов из смеси никелевого концентрата и кокса (серии 1, 2, Л) составляет 97 - 98 %, а при использовании брикетов, состоящих только из никелевого концентрата (серии 4, 5, 6), извлечение никеля на уровне 93 - 95 % (таблица 4).

В результате комплекса лабораторных исследований разработана схема получения никелевого концентрата из полиметаллического марганецсо-держащего сырья и его использования при легировании стали, позволяющая получить сквозное извлечение никеля на уровне 90 %.

Таблица 4 - Результаты легирования стали никелем

Показатель Значения показателя по се риям плавок

1 2 4 5 6

Содержание №, %:

- в стальном ломе 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

- в конце плавления 2,91 2,94 2,93 2,85 2,79 2,83

- в готовом металле 2,91 2,94 2,93 2,85 2,79 2,83

- в шлаке в конце плавления 0,084 0,057 0,063 0,144 0,207 0,165

Масса слитка, кг 9,98 9,97 9,95 9,96 9,97 9,95

Извлечение % по массе 97,2 98,1 97,9 95,2 93,1 94,5

Примечание. Состав стального лома, %: 0,275 С; 0,267 Бі; 0,423 Мп; 0,175 Сг; 0,027 8; 0,028 Р

По предварительной оценке замена металлического никеля никелевым концентратом, полученным при гидрометаллургическом обогащении полиметаллических марганцевых руд и ЖМК, позволит значительно сократить затраты на легирующий элемент.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ современных способов производства никеля свидетельствует о целесообразности разработки ресурсосберегающей технологии комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья, позволяющей получать высококачественные никелевые и марганцевые концентраты.

2. Результаты термодинамического анализа реакций взаимодействия оксидов никеля и марганца с водными растворами хлорида кальция и хлорида железа (II) показали, что в качестве растворителя целесообразно использовать водный раствор хлорида железа (II). Показана вероятность образования комплексных солей типа ЩМпС1з]2 с донорно-акцепторными химическими связями, способствующих более полному выщелачиванию никеля и марганца из природного сырья.

3. Экспериментально определены оптимальные технологические пара-

метры выщелачивания оксидного полиметаллического марганецсодержаще-го сырья: автоклавное выщелачивание проводится водным раствором хлорида железа (И) при температуре 493 К, продолжительность процесса 3 ч.

4. Экспериментально определены технологические параметры и последовательность селективного осаждения ценных компонентов из раствора, полученного при выщелачивании оксидного полиметаллического марганец-содержащего сырья.

5. На основании результатов термодинамического моделирования и экспериментального изучения процесса восстановления установлены оптимальные параметры восстановления никеля из его оксида.

6. Разработана технологическая схема комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья с последующим использованием полученного никелевого концентрата для легирования стали, позволяющая получить сквозное извлечение никеля на уровне 90 % и значительно снизить затраты на легирующий элемент.

7. Научные результаты работы внедрены в практику подготовки специалистов по специальности 150100 «Металлургия черных металлов» ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» (акт о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс).

8. Результаты исследований использованы при геолого-экономической оценке прогнозных ресурсов перспективных участков месторождений марганцевых руд в западной части Алтай-Саянской складчатой области (акт об использовании научно-исследовательских работ ФГУГП «Запсибгеолсъем-ка»),

РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах и изданиях

1. Кичигина О.Ю. Восстановление оксида никеля углеродом // Известия вузов. Черная металлургия. - 2010. - № 10. - С. 20 - 23.

Труды периодических изданий и научно-практических конференций

2. Кичигина О.Ю. К вопросу комплексного обогащения марганцевого сырья / О.Ю. Кичигина, A.B. Сидоров // «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения»: сборник докладов Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2008. - С. 37 -39.

3. Кичигина О.Ю. Комплексная переработка железомарганцевых конкреций/ О.Ю. Кичигина A.B. Сидоров, // Сборник докладов 66-ой научно-технической конференции участников молодежного научно-инновационного конкурса. - Магнитогорск: изд. МПУ, 2008. - С. 34 - 36.

4. Нохрина О.И. Комплексная переработка марганцевых и полиметаллических руд / О.И. Нохрина, И.Е. Прошунин, О.Ю. Кичигина // Научное

наследие И.П. Бардина: тр. всеросс. науч.-тех. конф. - Новокузнецк: изд. Си-6ГИУ, 2008. - С. 22 - 26.

5. Кичигина О.Ю. Комплексное обогащение марганцевого сырья / О.Ю. Кичигина и [др.] //«Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения»: сборник докладов Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2009. - С. 48 - 50.

6. Кичигина ОАО., Изучение кинетики восстановления оксида никеля углеродом / О.Ю. Кичигина // Инновационные технологии и экономика в машиностроение: тр. межд. науч.-практ. конф. - Томск: Изд. Томского политехнического университета, 2010. - с. 170- 174.

7. Кичигина О.Ю. Селективное получение оксидов марганца и никеля при обогащении марганцевых руд /О.Ю. Кичигина, О.И. Нохрина // Материалы 16-ой Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири». - Томск: САН ВШ;В-Спектр, 2010. -С. 56-59.

8. Кичигина О.Ю. Изучение процесса выщелачивания при обогащения марганцевых руд/ О.Ю. Кичигина, И.Е. Прошунин, О.И. Нохрина // Металлургия: технологии, управление, инновации, качество: тр. всеросс. науч.-практ. конф. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2010. - С. 93 - 97.

9. Кичигина О.Ю. Исследование кинетики восстановления оксида никеля углеродом / О.Ю. Кичигина // Металлургия: технологии, управление, инновации, качество: тр. всеросс. науч.-практ. конф. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2010. - С. 113 - 120.

10. Кичигина О.Ю. Комплексное обогащение марганцевых руд / О.Ю. Кичигина, И.Е. Прошунин, И.Д. Рожихина // Сб. материалов VIII конгресса обогатителей стран СНГ. Т. 1. М.: МИСиС, 2011. - С. 75 - 79.

11. Кичигина О.Ю. Закономерности извлечения никеля из полиметаллического марганецсодержащего сырья при его выщелачивании хлоридными растворами / О.Ю. Кичигина [и др.] // Металлургия: технологии, управление, инновации, качество: тр. всеросс. науч.-практ. конф. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2011.-С. 104-109.

12. Кичигина О.Ю. Технология получения и использования никелевого концентрата из полиметаллического марганецсодержащего сырья / О.Ю.Кичигина // «Перспективы развития металлургических технологий»: сборник тезисов докладов III Конференции молодых специалистов. - М.: ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», 2011. - С. 74, 75.

Подписано в печать 02.03.2012г. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,99. Уч.-изд. л. 1,10. Тираж 120 экз. Заказ 170.

Сибирский государственный индустриальный университет 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42. Издательский центр СибГИУ

61 12-5/3158

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

На правах рукописи

КИЧИГИНА ОКСАНА ЮРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор Нохрина О.И.

Новокузнецк 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ, СПОСОБОВ .............

ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ НИКЕЛЯ В МЕТАЛЛУРГИИ

1.1 Использование никеля в металлургии...........11.........................................

1.2 Состояние сырьевой базы никеля..............................................................15

1.3 Способы производства никеля..............................................................21

1.3.1 Пирометаллургические способы переработки никельсодержащего сырья...........

..............................................................................................21

1.3.2 Гидрометаллургические способы переработки никельсодержащего сырья..............

...............................................................................................26

1.4 Анализ способов обогащения марганецсодержащего сырья,

имеющего(м) в своем составе никель................................................................32

1.5 Использование оксидного сырья при легировании стали.........................37

Выводы по главе 1........

ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ Фи'зи'кО-ХИмЙч'ЁаЖ

ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ И МАРГАНЦА ИЗ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЫРЬЯ ПРИ ЕГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ ХЛОРИДНЫМИ РАСТВОРАМИ л 1

2.1 Термодинамический анализ процесса взаимодействия монооксидов.....

никеля и марганца с хлоридом кальция и хлоридом железа (II)..............41

2.2 Термодинамическая оценка совместного выщелачивания монооксидов никеля и марганца в хлоридных растворах кальция и железа (II)...........48

2.3 Влияние давления на термодинамические характеристики реакции

растворения монооксида никеля раствором хлорида железа (II).............52

Выводы по главе 2...............

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЗУШЛЕКСН ОБОГАЩЕНИЯ.................^

П=ЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО

3.1 Методика эксперимента с'^¿га марганца.........

..............................................................................................55

3.2 Выщелачивание никеля и марганца растворами хлорида кальция и

хлорида железа (II).........

3.3 Изучение процесса выщелачивания полиметаллического марганецсодержащего сырья хлоридом железа (II).....................................

3.4 Изучение процесса выщелачивания марганцевой руды и ЖМК в крупнолабораторном автоклаве................................................................70

3.4 Изучение селективного осаждения железа, марганца, кобальта и

никеля из раствора..............................................................^

Выводы по главе 3.......

.....................................................................................76

ГЛАВА 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ ОКСИДА 78 4.1 Методика термодинамического моделирования . ..............................78

4.2 Результаты термодинамического моделирования

процесса

восстановления никеля из оксида............................................84

ГЛАВА Я.КЧ.1«.......

5.1 Лабораторные исследования процесса восстановлёнщ никеля...............^

из оксида........

...............................................................................................92

5.2 Исследование прямого легирования стали никелем....................................

Выводы по главе 5......

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........... .........................................................................................105

ПРИЛОЖЕНИЕ А....... .........................................................................................106

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ................................................................................108

ПРИЛОЖЕНИЕ В... ...................................................................................110

ПРИЛОЖЕНИЕ Г... ...............................................................................112

ПРИЛОЖЕНИЕ Д.......... ....................................................................................114

ПРИЛОЖЕНИЕ Е..... .................................................................................116

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.............................................................................................118

СПИСОК ИСПО ЛЬ ЗУЕМЫХ ИСТОЧНЖОВ. ......................\\\

• ••••••»•«•.••«•.»о».«»»»« х^э

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Технический прогресс в машиностроении, строительстве, химии, энергетике и ряде других областей обусловливает повышение спроса на качественные стали и сплавы. Наиболее востребованными являются конструкционные, жаропрочные, кислотоустойчивые и нержавеющие марки стали, при производстве которых в качестве легирующих элементов используются цветные металлы, и одним из основных является никель.

Высокая цена на металлический никель на мировом рынке цветных металлов существенно влияет на себестоимость сталей, легированных этим элементом.

Замена никеля другими легирующими элементами не позволяет достичь требуемых свойств сталей, поэтому спрос на него остается стабильно высоким как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

Запасы богатых никелевых руд с содержанием примерно 4 % никеля ограничены. В связи с этим в производство вовлекают бедные силикатные руды с содержанием никеля 1,0 - 1,5 %. Альтернативным никельсодержащим сырьем являются полиметаллические марганцевые руды недавно разведанного рождения Западной Сибири участков Сугул и Чумай и железомарганцевые креции Тихого океана; никеля в них содержится до 0,5 %.

Разработка высокотехнологичных методов комплексной переработки полиметаллического марганецсодержащего сырья с целью использования продуктов обогащения при легировании стали является актуальной в настоящее время.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ по аналитической ведомственной целевой про-

место-кон-

грамме «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2013 годы)», госконтрактом по федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы и планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Цель работы

Разработка научно-обоснованных технологических процессов получения

никелевого концентрата при комплексном обогащении полиметаллического

марганецсодержащего сырья и использование никелевого концентрата для легирования стали.

Задачи работы

- исследование физико-химических закономерностей процессов извлечения никеля из полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- разработка технологических основ процесса комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- изучение и определение технологических параметров процесса легирования стали с использованием никелевого концентрата.

Научная новизна

- выполнен термодинамический анализ и исследованы условия процессов

выщелачивания марганца и никеля в водных растворах хлорида кальция и хлорида железа (II);

- определены оптимальные параметры процесса селективного осаждения железа, марганца, кобальта и никеля из раствора, полученного после выщелачивания полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- изучены закономерности и определены параметры процесса восстановления никеля из его монооксида при выплавке стали в электропечи.

Практическая значимость и реализация работы

- разработаны технологические основы и предложена схема процесса комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- разработаны технологические основы процесса легирования стали никелем с использованием никелевого концентрата;

- результаты исследований использованы при геолого-экономической оценке прогнозных ресурсов перспективных участков месторождений марганцевых руд в западной части Алтай-Саянской складчатой области, что подтверждено актом об использовании научно-исследовательских работ ФГУГП «За-псибгеолсъемка» ;

- научные результаты работы внедрены в практику подготовки специалистов по направлению Металлургия черных металлов ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», что подтверждено актом о внедрении результатов научно-исследовательских работ в учебный процесс.

Методы исследований

Исследование гидрометаллургического обогащения марганецсодержащего сырья осуществляли в лабораторных и полупромышленных автоклавах. Химический и фазовый составы марганцевых руд и железомарганцевых конкреций, концентратов гидрометаллургической переработки, продуктов термической обработки определяли с помощью методов химического, спектрального и микрорентгеноспектрального анализов.

Изучение кинетики восстановления никеля проводили в печи сопротивления методом непрерывного взвешивания. Процесс легирования стали никелем изучали в дуговых лабораторных печах вместимостью 10,0 кг.

Математическое моделирование, термодинамические расчеты, обработку результатов исследований осуществляли на ПЭВМ с использованием стандартного пакета программ Microsoft Office, программного комплекса «Терра».

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов подтверждается: большим объемом экспериментальных данных; сходимостью результатов прикладных и теоретических исследований; применением современных методов статистической обработки результатов; высокой воспроизводимостью полученных результатов.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований гидрометаллургической переработки полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- технологические режимы комплексного обогащения полиметаллического марганецсодержащего сырья;

- теоретические и экспериментальные исследования физико-химических особенностей процесса восстановления никеля из его монооксида в условиях выплавки стали в электропечи;

- технология использования никелевого концентрата при легировании стали в дуговой электропечи.

Автору принадлежит:

- постановка задач теоретических и экспериментальных исследований;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований гидрометаллургической переработки марганцевых руд и железомарганцевых конкреций, определение оптимальных условий автоклавного выщелачивания и осаждения металлов из растворов;

- разработка основ технологии гидрометаллургической комплексной переработки марганцевых руд и железомарганцевых конкреций;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований легирования стали никелевым концентратом;

- обработка полученных результатов, анализ, обобщение, научное обоснование, формулировка выводов и рекомендаций.

Апробация работы

Основные положения диссертации были доложены на следующих конференциях:

- Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения», Новокузнецк, 2008 г.;

- 66-ой научно-технической конференции участников молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.И.К.), Магнитогорск, 2008 г.;

- Всероссийской научно-технической конференции «Научное наследие И.П. Бардина», Новокузнецк, 2008 г.;

- Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения», Новокузнецк, 2009 г.;

- Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодых ученых «Инновационные технологии и экономика в машиностроении», г. Юрга, 2010 г.;

- 16-ой Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири», г. Томск, 2010 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество», Новокузнецк, 2010 г.

- VIII конгрессе обогатителей стран СНГ, г. Москва, МИСиС, 2011 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество», Новокузнецк, 2011 г.;

- III Конференции молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», Москва, 2011 г.

Соответствие паспорту специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов п. 1 «Рудное, нерудное и энергетическое сырье», п. 2 «Твердое и жидкое состояние металлических, оксидных, сульфидных, хлоридных систем», п. 4 «Термодинамика и ки-

нетика металлургических процессов», п. 9 «Подготовка сырьевых материалов к металлургическим процессам и металлургические свойства сырья», п. 13 «Гидрометаллургические процессы и агрегаты».

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна в рецензируемом научном журнале.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложений. Работа изложена на 143 страницах печатного текста, содержит 16 таблиц, 25 рисунков, список использованных литературных источников включает 192 наименования.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ СПОСОБОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ НИКЕЛЯ

В МЕТАЛЛУРГИИ

1.1 Использование никеля в металлургии

Одним из наиболее востребованных и дорогостоящих легирующих элементом на сегодняшний момент является никель. Никель - это один из металлов, по объемам производства и потребления которого судят об уровне развития страны.

Начиная с конца 2003 г. на мировом рынке наметилась тенденция повышения цен не только на нефть и природный газ, а также на цветные и благородные металлы [1].

Ежегодное мировое производство никеля сохраняется на уровне в 1 млн. тонн. В условиях глобальной мировой экономики спрос на никель продолжает расти несмотря на постоянное повышение его цены. Эта тенденция, по мнению автора работ [2 - 4], сохранится на длительный срок.

Постоянно повышающийся спрос на никель обусловлен широкими возможностями его использования. Основные отрасли применения никеля представлены на рисунке 1 [5], из которого видно что, большая часть произведенного никеля используется для легирования стали.

Сталь и другие железные сплавы, в состав которых входит никель, можно подразделить на несколько основных классов:

1. Строительные и конструкционные стали. Наряду с никелем эти стали могут содержать, например, марганец, который не только связывает серу и способствует более глубокому раскислению, но и упрочняет матрицу, повышая прочностные характеристики и пластичность стали. Данные виды сталей обычно применяют в машиностроении, строительной отрасли, а также для военной промышленности [6].

Электропокрытия, 8 %

Другие отрасли, включая химию, 5 %

Другие стальные сплавы, 10 С}-

Цветы металлургия, 12%

Рисунок 1 - Области применения никеля

2. Нержавеющие и жаропрочные стали и сплавы. Эти материалы, содержащие до 8 - 10 % №, обычно в сочетании с хромом получили широкое распространение вследствие устойчивости к атмосферной коррозии и коррозии во многих других средах, а также сопротивлению окислению и высокой прочности при повышенных температурах [7 - 12]. Широко распространены в промышленности жаропрочные стали и сплавы [7,11 - 13].

Основной специальной электросталью, выпускаемой отечественной металлургией, является коррозионностойкая сталь. Уровень развития металлургического комплекса, машиностроения и стройиндустрии в ряде стран оценивают не по объему выплавки коррозионностойкой стали, а по объему потребления данной стали 114]. Динамика мирового производства коррозионностойкой стали в 2001 - 2009 гг. приведена на рисунке 2.

Как видно из рисунка 2, после 2006 г. наблюдается падение объемов производства коррозионностойкой стали. При этом в основном спад производства отмечался в Западной Европе и Америке, в то время как в Китае наблюдался

подъем производства и его увеличение на 28 %. По итогам 2009 г. китайская компания 8Ьапх1 Т18СО стала крупнейшим производителем данной стали, что составило около 9 % от всего мирового объема. По прогнозам экспертов [14] в 2010 г. мировой рынок коррозионностойкой стали может вырасти на 25 % и годовое производство составит более 30 млн.т. в год. Основную часть в мировом производстве коррозионностойкой стали занимает аустенитная группа 300-я серия по градации 8АЕ/АШ [15]. Однако в связи с ростом цены на никель доля данной стали в общем объеме производимой стали стала падать и существенно снизилась за последние 8 лет.

Год

Рисунок 2 - Динамика производства коррозионностойкой стали в мире

Основной продукции, изготавливаемой из коррозионностойкой стали в России, является плоский и сортовой прокат, электросварные и бесшовные трубы, проволока, первичная заготовка.

Динамика производства проката из коррозионностойкой стали в России приведена на рисунке 3.

« а

О

сх но-

н о

о — сч 1Л мэ 00 о

о о о о о о о о о о

о о о о о о о о о

<ч <ч О) сч сч сч я сч

Год

Рисунок 3 - Динамика производства коррозионностойкой стали в России

Согласно экспертной оценке Ассоциации «Спецсталь» в период с 2003 по 2008 гг. потребление коррозионностойкой стали в России увеличилось более чем на 50 %. Однако, наступлением кризиса произошло стремительное падение рынка.

В России, начиная с 2010 г., возрос спрос на стали для производство автомобилей