ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Известно много способов прямого получения железа из руд, осуществляемых в различных агрегатах. Представляет интерес получение легированного железа из комплексных руд Орско-Халиловского месторождения, представляющий собой трудновосстановимые железные руды, содержащие никель, хром, ванадий и др., так как выплавка чугуна из них представляет большие трудности. Из-за особенностей минералогического состава при нагревании до высоких температур руды измельчаются, происходит ухудшение газопроницаемости шихты. Это вызывает значительные колебания в тепловом режиме печи, составе сплава, качестве чугуна.

Попытки получить губчатое железо прямым восстановлением этих руд дали неудовлетворительные результаты по составу получаемого продукта из-за сложного минералогического состава руд. Происходит образование комплексных соединений, затрудняющих процессы восстановления железа и легирующих и отделения пустой породы.

Целью настоящих исследований было выяснение возможности переработки руд Орско-Халиловского месторождения хлоридным методом с получением легированной железной губки при дальнейшем использовании ее в сталеплавильном процессе для выплавки качественных легированных сталей, а также для изготовления спеченных изделий и деталей в машиностроительной промышленности. Сущность метода прямого получения легированного железа из этих руд состоит в том, что руда подвергается восстановительному обжигу с последующей обработкой продукта соляной кислотой. При этом железо и некоторые легирующие элементы переходят в раствор в виде хлоридов, а пустая порода и другие нерастворимые компоненты остаются в осадке. Затем раствор отделяют от осадка фильтрацией, упаривают до концентрации насыщения железа и подвергают кристаллизации. Кристаллы восстанавливают и получают металлическую губку. В целом технологический процесс включает три основные операции: восстановительный обжиг руды, получение кристаллов хлоридов и восстановление их до губчатого железа.

Чтобы установить возможность осуществления указанных операций были выполнены термодинамические расчеты с учетом образования твердых растворов и получены следующие урав­нения константы равновесия и энергии Гиббса:

dg= -4,575ЧtЧlgk

где --активность хрома и марганца при образовании твердого раствора в железе;

--активность оксида хрома и марганца привосстановлении;

- - парциальное давление паров воды,образующихся при

-восстановлении;

-- то же водорода (восстановителя),

Исследования проводились с рудами Ново-Киевского рудника. Использование руд других рудников Орско-Халиловского месторождения, состав которых приведен в таблице 1, не влияет на общую схему процесса. Могут колебаться лишь режимы отдельных операций.

Таблица 1. Состав Орско-Халиловских руд

Расчеты показали, что при обжиге руды в интервале температур 900 - 1000°С возможно восстановление только оксидов железа и никеля. Однако в присутствии металлического железа возможно восстановление оксидов хрома и марганца с образованием твердого раствора. При растворении руды в соляной кислоте возможно образование хлоридов железа, никеля, хрома и марганца. Остальные элементы, входящие в состав руды, остаются в нерастворимой части и удаляются при фильтрации раствора. Восстановление хлоридов осуществляется при температурах 600 -800°С.

По разработанным режимам была получена легированная железная губка, состав которой приведен в таблице 2.

Таблица 2. Состав железной губки.

Исследования показали возможность переработки Орско-Халиловских руд хлоридным способом с получением легированной железной губки.