Анотація до роботи:

Сиваченко В.М. Розробка і впровадження технології зміцнення марганцеворудного агломерату і виплавки конкурентоспроможного феросилікомарганцю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.02 – Металургія чорних металів. – Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2002.

Дисертація присвячена питанням підвищення якості агломерату для електрометалургійного переплаву та поліпшення техніко-економічних показників виробництва марганцевих феросплавів. Проведено порівняльний аналіз сучасного стану марганцеворудної бази України, існуючих способів підготовки марганцевої сировини для електроплавки, досліджені, проаналізовані і узагальнені технологічні особливості спікання марганцевого агломерату в умовах Нікопольського заводу феросплавів.

У роботі викладені теоретичні обгрунтування технологічних способів підвищення якості агломерату із низькосортних окисних і карбонатних марганцевих концентратів.

На підставі проведених досліджень оптимізовані технологічні параметри процесу спікання, розроблено та впроваджено у виробництво на ВАТ “НЗФ” високоефективні і ресурсозаощаджувальні технології зміцнення агломерату з допомогою рекристалізуючого відпалювання та ущільнення аглоспеку. Досліджена і відпрацьована в промислових умовах технологія виплавки феросилікомарганцю з використанням зміцненого агломерату, яка забезпечила поліпшення техніко-економічних показників виробництва.

1. У дійсній роботі проаналізована якість марганцевої сировини, виконано порівняльний аналіз існуючих технологічних схем окускувания різних видів сировини в т.ч. способом агломерації. Систематизовано й узагальнено результати експериментальних і промислових досліджень технології спікання агломерату із низькосортних окисних і карбонатних марганцевих концентратів з руд Нікопольського басейну на стрічкових агломашинах типу АКМ-3-100. Методом порівняння переваг і недоліків процесу агломерації встановлено найбільш характерні фактори, що роблять визначальний вплив на металургійні властивості агломерату, продуктивність агломашин і показники виплавки марганцевих феросплавів.

2. У лабораторних умовах досліджено тепловий режим процесу спікання марганцевої сировини зі зміною вмісту карбонатних концентратів у шихті від 0 до 100%. Встановлено, що з підвищенням частки карбонатного концентрату в аглошихті росте витрата тепла на дисоціацію, швидкість охолодження спеку збільшується з 3,6…3,5до 6,0…6,5^оС/с. Час перебування матеріалів у зоні температур початку розм'якшення і вище скорочується в 2,5...3 рази, що погіршує умови формування спеку і якість агломерату.

Визначено, що максимальний вміст карбонатних концентратів в аглошихті, що забезпечує задовільні умови процесу агломерації, складає не більш 40%.

3. Досліджено вплив фракційного складу марганцевих карбонатних концентратів і температури їхнього відпалу на степінь розкладу карбонатів. Встановлено взаємозв'язок степені розкладу карбонатних концентратів від їх крупності в температурних умовах процесу агломерації, що виражається степеневою функцією a = 119,7 d^-0,2985.

4. Досліджено склад газової фази спікаючогося шару аглошихти по зонах спікання. Встановлено, що при спіканні карбонатвмісних шихт крупністю більш як 3 мм процес дисоціації карбонатів продовжується в зоні охолодження спеку. Це приводить до руйнування агломерату, виникнення різного роду термічних напруг понижуючих його міцність. Показано, що в процесі агломерації цілком дисоціюють тільки частки крупністю до 3 мм. Кількість непродисоційованих карбонатів складає 40…45% від їхньої загальної маси.

5. Визначено основні фазові складові агломерату і їх кількісний склад. Мікроструктура представлена в основному гаусманітом (Mn₃O₄), тефроїтом (Mn₂SiО₄), у меншій мірі глаукохроїтом (CaMnSiО₄), родонітом (MnSiО₃), твердими розчинами типу СаО-MnO_x і склом. Показано, що з ростом вмісту марганцю в агломераті кількість склоподібних фаз знижується і при 47-48% Mn не перевищує 10-15%, а кількість вільних оксидів марганцю збільшується. В агломератах, що містять менш 43% Mn, кількість скла збільшується до 30-40%, а частка вільних оксидів марганцю не перевищує 65%.

З підвищенням частки карбонатних концентратів у шихті в структурі агломерату збільшується вміст твердих розчинів оксидів кальцію і марганцю.

6. Досліджено металургійні властивості (степінь відновлення, питомий електроопір, міцність на стиск) агломерату. Встановлено, що відновність марганцю з агломерату зростає прямо пропорційно збільшенню вмісту вільних оксидів марганцю, зокрема, гаусманіту. Питомий електроопір знижується.

Зі збільшенням кількості кристалічних фаз у структурі агломерату міцність його зростає. Мінімум міцності спостерігається при вмісті марганцю 41...43%.

7. Досліджено вплив технологічних параметрів процесу спікання і кількості карбонатного концентрату в аглошихті на показники виробництва і металургійні властивості агломерату. Встановлено, що з введенням в аглошихту карбонатних концентратів, вихід придатного агломерату з аглоспеку, питома продуктивність аглоустановки і міцностні характеристики агломерату знижуються. Найбільш відчутне зниження цих характеристик спостерігається при збільшенні частки карбонатних концентратів вище 40%. Відзначено, що з ростом частки карбонатів, степінь відновлення марганцю з агломерату підвищується, що істотно підвищує придатність останнього для подальшого переділу в електропечах.

На основі експериментальних даних лабораторних і промислових досліджень отримані рівняння регресії, що описують вплив речовинного складу шихти і технологічних параметрів процесу спікання на показники виробництва і якість агломерату. Визначено і рекомендовано до використання в промислових умовах оптимальні межі основних технологічних параметрів агломераційного процесу.

8. В лабораторних і промислових умовах виконано дослідження впливу теплової обробки аглоспеку на показники процесу спікання і якість агломерату. Показано, що термообробка поверхні аглоспеку протягом 3…4 хв. після закінчення 60% загального часу спікання в дві послідовні стадії при температурах 1000…1050^оС на першій і 800…900^оС на другій дозволяє провести відпал агломерату практично по всьому об’єму. Вміст склоподібних фаз у структурі агломерату знижується з 30...35% до 11...13% об'ємних, а міцність збільшується на 2,5...3%.

9. Розроблено, досліджено в лабораторних умовах і впроваджено на аглофабриці ВАТ “НЗФ” технологію рекристалізаційного відпалу аглоспеку. Термообробка аглоспеку здійснювалася за допомогою установки на агломашині в районі 14…15-й вакуумкамер додаткового 4-х метрового горну. Найбільший ефект досягнуто при температурі в горні 1020…900^оС і витраті природного газу 390…400нм³/г. Відпал аглоспеку забезпечив зниження об'ємної частки скла з 29…35 до 8...15% і підвищення міцності агломерату на 1,6-2,5%. Крім того, використання додаткового джерела тепла забезпечило економію твердого палива 6...7 кг/т агломерату при збереженні продуктивності агломашин. Степінь розкладання карбонатів зросла до 88...92%.

10. Розроблена і впроваджена в умовах ВАТ “НЗФ” технологія зміцнення агломерату за допомогою ущільнення аглоспеку. Показано, що застосування примусового ущільнення аглоспеку, що знаходиться в пластичному стані, після закінчення 50-60% загального часу спікання дозволяє знизити на 10...12% макропористість його верхньої частини, збільшуючи при цьому міцність агломерату і вихід придатного.

В промислових умовах ущільнення аглоспеку здійснене за допомогою обертового барабану діаметром 0,8 м і довжиною 2,4 м, установленого над агломашиною в зоні 10-ї вакуумкамери. Ущільнення аглоспеку на глибину 50...60 мм забезпечило ріст продуктивності агломашины на 3...5,5% і міцності агломерату на 0,8...1,3% у залежності від складу аглошихти.

11. Проведено промислові іспити агломерату марки АМНВ-2, зміцненого відпалом і ущільненням спеку, на печі РПЗ-48 при виплавці феросилікомарганцю. Продуктивність електропечі зросла на 1,2 і 1,8% при одночасному зниженні питомої витрати електроенергії на 48 і 58 кВт.г/б.т сплаву відповідно, як при використанні агломерату зміцненого ущільненням, так і відпалом аглоспеку. Реальний сумарний економічний ефект при виробництві агломерату і виплавці товарного феросилікомарганцю склав 3275,3 тис.гривень, що еквівалентно 712,03 тис. дол. США.

Основні положення дисертації опубліковано в роботах

1. Оптимизация технологических параметров агломерации /А.Г.Ященко, С.Г.Грищенко, Е.М.Мангатов, В.М.Сиваченко, И.Г.Кучер, А.А.Чайченко //Сб. АН СССР. “Теория и практика металлургии марганца”, М.: “Наука”. – 1990. – С.135-140.

2. Освоение технологии производства агломерата с уплотнением аглоспека /В.М.Сиваченко, А.Г.Ященко, В.Я.Щедровицкий, Н.Д.Черняев, В.П.Маляренко //Сталь. – 1990. - № 11. – С.45-47.

3. Освоение технологии производства агломерата с рекристаллизующим отжигом аглоспека /А.Г.Ященко, В.М.Сиваченко, Н.Д.Черняев, И.Г.Кучер, Н.М.Москалева // Сталь. – 1990.- № 12. – С.38-41.

4. Сиваченко В.М., Овчарук А.Н., Кучер И.Г. / Выплавка силикомарганца с использованием упрочненного марганцевого агломерата //Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2000.- №2.- С.14-17.

5. Структурные превращения окисных и карбонатных марганцевых концентратов при термообработке /В.М.Сиваченко, А.Н.Овчарук, И.Г.Кучер //Материалы Междунар. научно-практ. конф. “Актуальные проблемы и перспективы электрометаллургического производства”. – Днепропетровск: Системные технологии. – 1999. – С.118-122.

6. Исследование технологии агломерации марганцевых концентратов //А.В.Коваль, М.И.Гасик, В.М.Катунин, Е.В.Лапин, В.М.Сиваченко. – Тр. международной научно-технической конф. “Теория и практика электротермии ферросплавов”. – Никополь, 1996. – С.82-84.

7. Оптимизация параметров подготовки марганцевых концентратов к электрометаллургическому переделу / В.М.Сиваченко, А.Н.Овчарук, В.А.Хухарев, П.Ф.Мироненко, В.Н.Надзоров // Материалы Междунар. научно-практ.конф. “Актуальные проблемы и перспективы электрометаллургического производства. – Днепропетровск: Системные технологии. – 1999. – С.127-129.

8. Влияние основных технологических параметров на показатели агломерации марганцевого сырья / А.Г. Ященко, В.М. Сиваченко, А.Д. Цюрюпа, А.Н. Овчарук // Тез.докладов 1У Всесоюзного совещания по металлургии марганца. Тбилиси, 1986. – С.63-65.

9. Сиваченко В.М., Ященко А.Г., Мангатов В.М. Технология производства агломерата с уплотнением аглоспека //Тез. докладов республиканской научно-техн.конф. “Проблемы научно-тех.прогресса электротермии неорганических материалов”. Днепропетровск, 1989. – С.32-33.

10. Температурный уровень процесса и состав газовой фазы при агломерации марганцеворудного сырья / В.М. Сиваченко, А.Г Ященко., А.А. Анохин, Н.И. Прочан // “Металлургия марганца”. Тез. докладов У Всесоюзного совещания.- Никополь, 1991. – С.74-75.

11. А.с. 1497246 СССР. МКИ С 22В 1/16, 47/00. Способ производства марганцеворудного агломерата /А.Г.Ященко, В.М.Мангатов, В.А.Сухоруков, В.М.Сиваченко, Н.Д.Черняев, И.Г.Кучер, А.Д.Цюрюпа, А.В.Кищенко, В.П.Маляренко, А.Ф.Воронов //Бюллетень изобретений. 1989. № 28, приоритет 14.09.87г.