Диссертация - Теоретические и текнологические аспекты повышения конкурентоспособности кромистык ферросплавов Казахстана
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
I ВВЕДЕНИЕ... 7
" 1 СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОИЗВОДСТВА СПЛАВОВ
ЯХРОМА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ... 15 1.1 Основные положения технологии выплавки высокоуглеродистого феррохрома в электропечах и производства среднеуглеродистого
1 феррохрома в кислородных конвертерах... 15
1.2 Современное состояние технологии металлотермического
I производства сплавов хрома и ее научной основы... 24
1.2.1 Макромеханизм процесса алюминотермии металлического хрома
* и феррохрома... 24
I 1.2.2 Анализ технологически важных физико-химических свойств
шлаков производства сплавов хрома... 29
11.2.3 О фазовых соотношениях при металлотермическом восстановлении оксидов хрома... 36
I 1.2.4 О форме присутствия хрома в шлаках алюминотермического
I производства металлического хрома и низкоуглеродистого
* феррохрома... 38
11.2.5 Данные о предельно-возможном извлечении хрома в сплав при алюминотермии с позиций термодинамической оценки процессов
полиморфизма... 41
1 Выводы... 46
1 2 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ХРОМОРУДНОЙ БАЗЫ
- ДЛЯ ФЕРРОСПЛАВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КАЗАХСТАНА И
I РАСШИРЕНИЕ ЕЕ РАЗРАБОТКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОКУСКОВАНИЯ
• МЕЛОЧИ ХРОМИТОВЫХ РУД... 50
I 2.1 Характеристика основных месторождений хромитовых руд и их
" металлургическое качество... 50
щ 2.1.1 Типы промышленных месторождений и мировые запасы
щ хромитовых руд... 50
2.1.2 Казахстанское месторождение хромитов... 52
I 2.2 Особенности кристаллохимической структуры хромшпинелидов и
" породовмещающих минералов в хромитовых рудах Южно-
щ Кемпирсайского месторождения... 63
В 2.3 Петрографические исследования и микрорентгеноспектральный
анализ хромитовых руд Южно-Кемпирсайского месторождения .. 68
I 2.4 Разработка технологии окомкования мелочи хромитовых руд... 75
* 2.4.1 Освоение технологии получения окатышей в условиях
щ Актюбинского завода ферросплавов ... 75
I 2.4.2 Разработка и освоение технологии изготовления брикетов
,, моношихты на основе хромитовой руды... 81
Выводы... 85
I
I 3
" 3 СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ УГЛЕРОДО- И
»МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРИ . ВЫПЛАВКЕ СПЛАВОВ ХРОМА И ФИЗИКО-ХИМИЯ ИХ В
ОБЛАСТИ СОСТАВОВ ТОВАРНОЙ МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ ... 88 I 3.1 Характерные особенности восстановления хрома из оксидов
металлическими (алюминием и кремнием) и углеродистыми
I восстановителями... 88
3.2 Анализ теплофизических свойств и температурных условий
алюминотермического способа производства металлического хрома и
Щ низкоуглеродистого феррохрома... 91
* 3.2.1 Изучение теплофизических свойств шихты и температуры
1 алюминотермии хрома и его сплавов... 93
3.2.2 Оценка тепловых потерь при алюминотермии хрома и
• феррохрома... 99
I 3.3 Термодинамика и кинетика восстановления хрома из оксидных
материалов углеродом... 101
13.4 Термодинамические, металлофизические свойства и особенности структуры жидких и твердых сплавов системы хром-железо-
I углерод-сера в области составов промышленных марок феррохрома 110
Щ 3.4.1 Фазовые равновесия и термодинамика карбидов в системах
|! хром-углерод, хром-железо-углерод и микроструктура
_ высокоуглеродистого феррохрома ... 110
щ 3.4.2 Фазовые равновесия и термодинамика сульфидных фаз в системах
хром-сера, хром-железо-сера, хром-железо-углерод-сера... 115
Щ 3.4.3 Анализ процессов восстановления железа и хрома из хромитовых
¦ руд углеродом и распределения серы шихтовых материалов
и между фазами системы феррохром-шлак-печная атмосфера ... 121 Щ 3.4.4 Восстановление хромшпинелидов углеродом ... 123
¦ 3.4.5 Восстановление хромшпинелидов углеродом с участием
¦ . серосодержащих фаз... 127
¦ 3.5 Исследование факторов, влияющих на содержание серы в
и высокоуглеродистом феррохроме... 129
| Выводы... 132
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
I КОМПОНЕНТОВ ОКСИДНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СИСТЕМЫ MgO-FeO-Fe3O4-Cr2O3-Al2O3... 136
_ 4.1 Исследование изменения состава природных хромшпинелидов при
щ выплавке высокоуглеродистого феррохрома в
рудовосстановительных электропечах... 137
14.2 Результаты петрографического и микрорентгеноспектрального анализов образцов, извлеченных из действующей и остывшей
щ («замороженной») ванн промышленных электропечей... 147
Щ 4.3 Кристаллохимические исследования трансформации руды в ванне
- феррохромовой печи... 157
I
I
I
I I I I
«
I 1
ji i i i i
I i i
i i
i
4.4 Обобщение результатов дифференциации хромитового сырья по данным распределения катионов в структуре шпинели... 160
4.5 Термодинамический анализ твердых растворов типа шпинели в системе Mg-Fe-Al-О... 163
4.6 Термодинамический анализ трехкомпонентных растворов со структурой шпинели в системе Mg-Fe-Cr-0... 169
4.7 О выделении металлической фазы при распаде пересыщенных
хромом шпинельных структур в шлаках хромового производства .. 174
Выводы... 187
5 АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАВНОВЕСИЯ В ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ОКСИДНЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ВОССТАНОВЛЕНИИ ХРОМИТОВОЙ РУДЫ РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ... 192
5.1 Термодинамически-диаграммный анализ процессов в поликомпонентных системах оксидов - наиболее эффективный
способ поиска равновесных условий... 196
5.2 О применимости термодинамически-диаграммного анализа для изучения процессов в поликомпонентных оксидных системах с оксидом хрома... 198
5.3 Термодинамически-диаграммный анализ восстановительных процессов при металлургическом переделе хромитовых руд... 201
5.3.1 Характеристика хромитовых руд с позиции термодинамически-
диаграммного анализа и выбор квазисистем, характеризующих шлакообразование при рудной электротермии сплавов хрома и металлического хрома... 201
5.3.2 Анализ процесса шлакообразования при руднотермическом
переделе хромитовых руд... 215
5.3.3 Расчет равновесного фазового состава при алюминотермии
безуглеродистого феррохрома... 227
5.3.4 Выбор способа производства металлического хрома на основе
диаграмм фазовых соотношений... 229
Выводы... 229
6. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ СЕРЫ ПРИ КИСЛОРОДНО-
КОНВЕРТЕРНОМ ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ
СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА... 233
6.1 Термодинамика реакций окисления компонентов при продувке расплава высокоуглеродистого феррохрома кислородом в конвертере... 233
6.2 Анализ материального баланса серы при получении среднеуглеродистого феррохрома в кислородном конвертере... 235
6.3 Исследование физико-химической природы серы в феррохроме и шлаке различных технологических стадий конвертирования высокоуглеродистого феррохрома... 239
Выводы... 247
I
1
I I I
¦r.
I I 1
1 I
I 1 i I I I I I
к
I
5
7 ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКУСКОВАННОГО ХРОМОРУДНОГО СЫРЬЯ... 249
7.1 Внедрение в производство технологии выплавки высокоуглеродистого феррохрома с использованием в шихте мелочи хромитовой руды, окускованной методом окатывания... 249
7.2 Внедрение в производство технологии выплавки высокоуглеродистого феррохрома с использованием в шихте хромитовой руды в виде брикетов-кирпичей... 253
Выводы... 260
8 ПРОМЫШЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОСВОЕНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА С ЕГО ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕМ В КОНВЕРТЕРЕ И ДЕСУЛЬФУРАЦИЕЙ ШЛАКОВЫМИ СМЕСЯМИ... 262
8.1 Методика и результаты опытно-промышленных экспериментов по десульфурации феррохрома в процессе его конвертирования... 262
8.2 Освоение и внедрение технологии кислородно-конвертерного феррохрома с десульфурацией его шлаковыми смесями... 271
8.3 Технико-экономическая эффективность внедрения технологии десульфурации среднеуглеродистого феррохрома в процессе конвертирования с использованием трехкомпонентой смеси... 277
Выводы...Ь... 281
9 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ/ ^ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА^ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ХРОМА, НИЗКО- И БЕЗУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА...yv... 283
9.1 Методология проведения промышленного испытания и освоения v^ технологии выплавки низко- и безуглеродистого феррохрома алюминотермическим процессом... 284
9.2 Освоение технологии алюминотермического металлического
хрома высокого качества (европейского стандарта)... 285
9.3 Разработка и внедрение технологии выплавки безуглеродистого алюминотермического феррохрома специального назначения... 294
9.4 Отработка и внедрение технологии выплавки средне- и низкоуглеродистого феррохрома в условиях ОАО «Феррохром» ... 297
Выводы... 304
ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 306
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ... 311
ПРИЛОЖЕНИЯ
I
