Ферросиликомарганецті алу технологиясы

Кіріспе

Марганец ферроқорытпаларын өндіру технологиясын көптеген зерттеулерде күкіртке көп көңіл бөлмейді. Көп жағдайда кездестіруге болады материалдық баланстар күкірт, бағалау бөлу арасындағы өнімдерімен балқыту болып табылады. Бүгінгі таңда жарияланған зерттеу нәтижелері негізінде қорытпалардағы күкірт қосылыстарына және оның электр балқыту кезінде металл фазаға өту механизміне нақты сипаттама беру мүмкін емес.

Марганец қорытпаларындағы күкірт құрамының ағымдағы талдауларының шектеулі саны пайдаланылған шихта материалдары сапасының әсеріне бай статистикалық бағалау алуға мүмкіндік бермейді.

Бұл қатынас марганецтің массалық қорытпаларындағы күкірттің концентрациясы, әдетте, шихта материалдарындағы оның ауытқуларына қарамастан, 0,02 - 0,03% - дан аспайтындығына байланысты. Сонымен қатар, бұл қорытпаларды болат өндірісінде тотықтыру ретінде пайдалану ондағы күкірт құрамына айтарлықтай әсер ете алмайды. Бұл өзгерістер марганец қорытпаларындағы күкірттің массалық үлесі 0,01-ден 0,03% - ға дейін, яғни үш есе артқан кезде пайыздың он мыңдық үлесі шегінде болуы мүмкін.

Көмір термиялық марганец ферроқорытпаларын өндіруде күкірттің негізгі көзі донецк көмірінен алынған кокс болып табылады. Күкірттің жалпы балансында бұл материалдың үлесі 85-90% құрайды [1].

Күкірттің қорытпаға ауысуының аз үлесі келесі себептерге байланысты. Марганец қорытпаның барлық негізгі компоненттерінен (темір, кремний, көміртек) күкіртке ең жақын. Марганец сульфидінің қорытпада ерігіштігі шектеулі. Осы ерекшелікке байланысты ол қорытпаның тамшыларынан қож қабатымен (металл емес қоспа ретінде) игеріледі, олар электр балқыту кезінде реакциялық аймақтан қож арқылы пештің ұңғырына түседі [2].

Петрографиялық зерттеулерге сәйкес шлактардағы марганец сульфиді манганозитке жақын шағылысу қабілеті бар тәуелсіз фазаны құрайды.

Термодинамикалық сипаттамаларға сәйкес оксидтерге, карбидтерге және силицидтерге кіретін марганец технологиялық температурада металлдағы басқа элементтердің сульфидтерімен әрекеттесіп, марганец сульфидін тәуелсіз фазаға шығаруы керек [3].

Сондықтан шихтадағы күкірт массасының артуы ондағы марганец сульфидінің ерігіштігіне қарамастан, күкірттің қорытпаға өту дәрежесінің жоғарылауына әкелмеуі тиіс. Мысалы, өнеркәсіптік пеште көміртекті ферромарганецті балқытуда көмір пайдаланған кезде енгізілген күкірт шихтамен қорытпаның тоннасына 8,8-ден 47,3 кг-ға дейін ұлғайған кезде күкірттің ауысу дәрежесі 1,15-тен 0,45% - ға дейін төмендеді [4].

Қождағы күкірт мөлшерінің 1,0–1,5–тен 3,0-4,0% - ға дейін артуы оның ферромарганецте айтарлықтай өсуіне әкелмейді [5].

Жоғарыда келтірілген ерекшеліктерге сүйене отырып, көмір термиялық марганец қорытпаларында, әсіресе силикомарганецте күкірттің жоғарылауы ілеспе элементтердің шоғырлануымен байланысты болуы керек деп қорытынды жасауға болады.

Силикомарганецтің негізгі сульфид түзуші қоспа элементтері 0,09–0,15% титан, 0,06–0,08% никель, 0,03–0,07% хром болып табылады [1].

Силикомарганецте 0,02–0,03% күкіртпен моносульфид пайда болған жағдайда қорытпадағы титанның үшінші бөлігі байланысты болады. Қалған үлесті карбидпен ұсынуға болады, өйткені титан силикомарганецтің барлық аталған элементтерінің көміртегіне ең үлкен жақындыққа ие. Титан сульфидке толық ауысқан кезде күкірт мөлшері 0,06–0,10% жетуі керек [3].

Өнеркәсіптік және тәжірибелік (күкірті жоғары) силикомарганецтің микрорентгенқұрылымдық зерттеулерімен қорытпадағы күкірт титан карбидімен күрделі қосылыстармен ұсынылатындығы анықталды. Күкірт арқылы карбидте марганец сульфидтері пайда болады.

Алынған нәтижелерге сүйене отырып, оксикарбид жүйелеріндегі өзара әрекеттесуді термодинамикалық талдау және әдеби мәліметтер негізінде күкірттің силикомарганецке ауысу механизмі ұсынылған.

Марганец кендері мен марганец  кен орындарындағы концентраттар сапасының өзгеру динамикасын зерттеу бос тау жыныстарының оксидтерінің, соның ішінде марганецтің бірлігіне титанның табиғи өсуімен оның төмендеу тенденциясын көрсетті.