Нижнетагильский институт (филиал) Уральского федерального университета им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Нижний Тагил, Россия:

К. Б. Пыхтеева, доцент кафедры металлургических технологий, канд. техн. наук, эл. почта: pyhkb@mail.ru

При традиционном способе переработки чугуна в сталь образуется достаточно большое количество мелкодисперсных железосодержащих отходов, которые являются вторичными сырьевыми ресурсами. Использование их в небольших объемах в составе агломерационной шихты не имеет практического значения. Поэтому разработка технологии их массовой металлургической переработки является актуальной задачей. Настоящая работа посвящена решению поставленной проблемы. Процессы прямого восстановления металлов твердым углеродом на основе новых теоретических положений диссоциационно-адсорбционного механизма открывают путь к эффективной переработке дисперсных металлсодержащих промышленных отходов — конвертерного и доменного шламов. Конвертерные шламы представляют значительную часть металлсодержащих промышленных отходов с высоким содержанием железа. При организации процесса подготовки шихты из ее дисперсных компонентов (рудной части и угля) и их равномерном смешивании достигается развитая контактная поверхность, в отличие от коксовой металлургии, которая основана на подготовке и использовании шихты, состоящей из окускованной рудной части и кускового кокса. При загрузке такой шихты в печь химическая реакция между оксидами металла и твердым углеродом практически не может протекать в твердофазном состоянии из-за ограниченности контактной поверхности между ними. Окомкование тонкодисперсной смеси позволит получить моношихту и реализовать процесс ее восстановительной плавки. Разработана и предложена технология одностадийной восстановительной плавки подготовленного рудоугольного сырья. При этом возможны не только утилизация образующихся отходов металлургического производства (конвертерных шламов), но и восстановление металла без его излишнего науглероживания. При этом конечным продуктом данной схемы переработки является природно-легированная сталь без потери ценных элементов в процессе окислительного периода.

1. Пат. 2303072 РФ. Способ и устройство для восстановленного железа / Токуда Кодэи, Кикути Соити, Цуге Осаму ; заявл. 11.03.2004 ; опубл. 20.07.2007, Бюл. № 20.
2. Kashiwaya Yoshiaki, Yamaguchi Yasuhide, Kinoshita Hiroshi, Ishii Kuniyoshi. Observation of reduction behavior of hematite with solid carbon and crystallographic orientation between hematite and magnetite // ISLJ Int. 2007. Vol. 47, Iss. 2. P. 226–233.
3. Ying Yi Zhang, Yuan Hong Qi, Zong Shu Zou, Yun Gang Li. Development prospect of rotary hearth furnace process in China // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 746. P. 533–553.
4. Нохрина О. И., Ходосов И. Е. Использование каменных углей при восстановлении железа в твердой фазе // Инновации в материаловедении и металлургии: материалы IV Международной интерактивной научно-практической конференции. — Екатеринбург : изд-во УрФУ, 2015. С. 32–37.
5. Нохрина О. И., Рожихина И. Д., Рыбенко И. А., Ходосов И. Е. Разработка основ энергоэффективных процессов металлизации с использованием термодинамического моделирования // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 4. С. 237–244.
6. Иванов И. Н., Лукьянова Т. В. Промышленность России на мировом рынке: состояние, проблемы, перспективы // Сталь. 2019. № 10. С. 66–73.
7. Тлеугабулов С. М. Высокотехнологичный восстановительно-плавильный процесс производства стали // Сталь. 2011. № 4. С. 14–19.
8. Тлеугабулов С. М., Айткенов Н. Б., Койшина Г. М., Тажиев Е. Б. Технология получения рудоугольных окатышей из смеси конвертерного и угольного шламов и восстановительная плавка стали // Сталь. 2021. № 1. С. 78–80.
9. Tleugabulov S. M., Tleugabulov B. S., Koishina G. M., Altybaeva D. K., Tazhiev E. B. Smelting reduction of a monocharge. Scientific and production technical // Metallurgist. 2016. Vol. 60. № 1-2. Р. 31–37.
10. Курунов И. Ф. Состояние и тенденции развития металлургии железа в мире в свете вызовов XXI века // Металлургия чугуна – вызовы XXI века: труды VII Международного конгресса доменщиков. — М. : Издательский дом «Кодекс», 2017. С. 10–20.
11. Металлургия чугуна : учеб. для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. 3-е изд. перер. и доп. — М. : ИКЦ «Академ-книга», 2004. — 774 с.
12. Тлеугабулов С. М., Нурумгалиев А. Х., Койшина Г. М., Айткенов Н. Б. Восстановительно-плавильный процесс применительно к металлсодержащим отходам // Сталь. 2019. № 3. С. 65–69.
13. Пат. 31496 Казахстан. Способ восстановительной плавки стали и устройство для его осуществления / С. М. Тлеугабулов ; заявл. 13.03.2015 ; опубл. 15.09.2016, Бюл. № 11.