Металлургия

                                    Шунгитовые породы являются весьма перспективным сырьем для металлургии.                                           Это обусловлено несколькими факторами:

В металлургической отрасли структуре потребление кокса составляет 37 % от общего потребления топливно-энергетических ресурсов. Так, например, в доменном производстве доля кокса в себестоимости чугуна составляет около 30 %, в производстве ферросплавов доля кокса — до 15 %, электроэнергии — до 40 %.  Для данных производств практический интерес представляет расширение сырьевой базы углеродистых восстановителей. К таким материалам можно отнести шунгиты Карелии.

Шунгит Зажогинского месторождения – уникальная по составу, структуре и свойствам порода, являющаяся весьма перспективным сырьем для замены кокса не только в черной, но и цветной металлургии.

Вследствие исключительно развитого контакта между активным углеродом и силикатами, при нагреве шунгитовой породы активно протекают реакции восстановления кремнезема до металлического кремния и карбида кремния. Благодаря этому шунгитовые породы являются эффективным сырьем в производстве литейного чугуна, ферросплавов, карбида кремния, в процессе удаления жидких шлаков из нагревательных колодцев и при выплавке элементарного фосфора.  Шунгитовый углерод обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных реакциях. Шунгит содержит как твёрдый углерод, так и значительные количества оксида кремния; оба эти компонента в нем представлены весьма химически активными формами. В связи с этим он может быть использован в металлургии как восстановитель и - одновременно - как SiO2-содержащий флюс и источник кремния (например, при производстве феррохрома или ферросиликохрома).

Соотношение основных компонентов породы - углерода (30%), не содержащего летучих, и кремния (55%) близко к стехиометрии, необходимой для реализации восстановительных процессов в системе Si-C-O. Шунгитовый углерод обладает аморфной структурой, устойчив против графитации и сохраняет высокую реакционную способность во всем интервале температур металлургических процессов. Зольная (минеральная) часть (70 %) состоит из силикатов, в которой SiO2 составляет 85 %.

Шунгит представляет собой равномерное распределение силикатных минералов с размерностью частиц менее 10 мкм в углеродной матрице. Таким образом, создается тесный и развитый (до 20 м2/г) контакт между силикатами и углеродом. В свою очередь это повышает роль твердофазных реакций в восстановительном процессе и создает ряд технологических преимуществ при использовании шунгитов для замены в металлургии  кокса и кремнеземистого сырья (кварцита) в процессе получения карбида кремния, выплавки кремнистых чугунов и ферросплавов. По реакционной способности не уступает коксу.

Шунгит обладает высокой механической прочностью (800-1200 кг/см2), малой истираемостью. Высокая плотность шунгита (2,2-2,4 т/м3) создает предпосылки для более экономичного использования объема печного агрегата при замене ею традиционной углерод - кремнеземной шихты.

Данные свойства определили направления возможного использования шунгита:

- в желобных и леточных массах в качестве упрочняющей добавки вместо кокса и кварцита в металлургии;

- в доменной плавке для повышения содержания кремния в чугуне путем загрузки шунгита в доменную печь вместо ферросилиция;

- для выплавки доменных ферросплавов;

- для выплавки ферросплавов в электропечах;

- для производства SiC с целью последующей переработки последнего в огнеупорные и химстойкие конструкционные материалы, а также для использования в качестве наполнителя в огнеупорных массах и в качестве восстановителя.   

Так, например,  при выплавке ферромарганца первичные шлаки содержат повышенное количество закиси марганца и в этом случае, при применении в шихте шунгита, образующийся в нем карбид кремния восстанавливает марганец из шлака по двум возможным реакциям:

3 MnO + SiC ---> 3Mn + SiO2 + CO    

3 МnO + SiC + C ---> Mn3C + CO.

Участие карбида кремния из шунгита в процессах восстановления марганца способствует снижению потерь тепла за счет понижения уровня зоны плавления. В промышленных плавках ферромарганца коэффициент замены кокса шунгитом достигает более 50 %.

Использование шунгита в технологическом процессе не оказывает влияния на химический состав сплава.

 Коэффициент замены кокса шунгитом при доменной выплавке ферросплавов оценивается в среднем в 100 %.

Проведены исследования шунгита как углеродкремнеземистого сырья при выплавке в электропечах ферросилиция марок ФС25, ФС45, ФС65, товарного силикомарганца и ферросиликоалюминия. Получены  показатели:

- при выплавке ферросилиция марок ФС25 и ФС45 на печах 18-21 МВА сократился расход кокса на 10, 6 — 14,8 %, кварцита на 3,5-6,9 %, электроэнергии — на 0,5-2,7 % при практически одинаковом извлечении кремния,

- при выплавке силикомарганца СМн17Б на печи РПЗ-48/63 достигнуто снижение расхода кокса на 13-17 %, кварцита — на 32-39 %, электроэнергии — 1,2 %.

 Расчетами установлено, что при соотношении цен кокса и шунгита 3,25 применение шунгита экономически целесообразно при коэффициенте за­мены кокса более  30 %.

Шунгиты Карелии по химико- минералогическому составу и физико-химическим свойствам удовлетворяют требованиям фер­росплавной промышленности.

 

Товар добавлен в корзину