Дисертацію присвячено вирішенню проблеми створення технології переробки нікелевмісних відходів в Україні. Сформульовано мету дослідження, яко полягає у вивченні процесів окисного рафінування розплавів на залізонікелевій основі. Визначено закономірності послідовності окиснення елементів, вплив температурного фактора, фазового та хімічного складів окисника на реакції окиснення, закономірності процесів взаємодії вуглецю з киснем у розплавах на основі заліза у процесі твердіння, а також вплив домішок на схильність феронікелю до грануляції. Розроблено методику переплаву нікелевмісних відходів, у тому числі акумуляторного брухту в дуговій сталеплавильній печі.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та технічні засоби для підвищення ефективності систем електроживлення феросплавних печей. На підставі розроблених комплексу комп'ютерних моделей і проведених теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано удосконалені схеми електроживлення феросплавних печей з тиристорно-контакторними пристроями регулювання напруги під навантаженням (РПН) в електропічних трансформаторах. Розроблено алгоритми й схеми керування тиристорними комутаторами. Моделі реалізовано у середовищі Matlab/Simulink, на основі яких досліджено електромагнітні процеси у системах електроживлення з урахуванням параметрів розподілу електричної енергії у ванні печі. Результати наукового дослідження впроваджено у промислову експлуатацію.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу сучасного стану та перспектив розширення марганцеворудної сировинної бази, а також результатів теоретичних і експериментальних досліджень розроблено технологічні схеми підготовки сировини до електрометалургійної переробки та виплавки марганцевих феросплавів. Виявлено основні причини зниження міцності марганцевого агломерату, виробленого за існуючою технологією, визначено вплив температурного режиму процесу спікання аглошихти на металургійні властивості та якість агломерату. Встановлено основні закономірності зміни ступеня відновлення, електроопору та міцності агломерату залежно від хіміко-мінералогічного складу марганцевої сировини. Теоретично обгрунтовано та розроблено технології зміцнення агломерату шляхом ущільнення та рекристалізаційного відпалу аглоспеку, що забезпечуть підвищення міцності агломерату, зниження питомої витрати палива та збільшення частки використання карбонатних концентратів в аглошихті. За методом математичної статистики встановлено вплив якості агломерату на питому витрату електроенергії та витяг марганцю у процесі виплавки феросилікомарганцю в електропечах РП3-48 ВАТ "НЗФ".

  Скачати повний текст

Узагальнено результати вивчення фізико-хімічних властивостей сплавів системи залізо - кремній, термодинаміки фазових перетворень у феросиліції промислової виплавки, а також процесів відновлення кремнію з кремнезему вуглецем у системі Si - O - C - H за розробленою термодинамічною моделлю з урахуванням наявності водню в пічній газовій атмосфері. Встановлено технологічні властивості кварцитів й антрацитів різних родовищ, наведено результати впровадження розробленої технології виплавки феросиліцію з використанням у складі шихти донецького антрациту замість частин коксу-горішка. Визначено техніко-економічні показники, які підтверджують ефективність розробленої ресурсоощадної технології.

  Скачати повний текст

Вперше теоретично обгрунтовано та впроваджено у виробництво технологію виплавки феромарганцю ФМн78Б і марганцевого шлаку ШМП-78 з використанням донецького антрациту замість частки коксу-горішка в дугових електропечах. Проведено термодинамічний аналіз реакцій відновлення марганцю шлаку ШМП-78 силікомарганцем щодо умов виплавки металічного марганцю та середньовуглецевого феромарганцю силікотермічним способом. Впроваджено нову футерівку печей з периклазових вогнетривких виробів марки П-96. Досліджено причини зменшення стійкості хромітопериклазової футерівки шахтно-щілинних печей випалу вапняку. Обгрунтовано для впровадження на печі більш якісну периклазохромітову футерівку.

  Скачати повний текст

Визначено кількісні характеристики швидкості витрати вуглецю на відновлення елементів у системі Fe-Mn-Si-O-C за умов флюсової плавки високовуглецевого феромарганцю. Одержано вираз для визначення швидкості витрати вуглецю на процес, який є функцією складу шлаків і параметрів рівноважного стану. Досліджено вплив складу шлаків і температури на склад рівноважного металу. Розроблено якісну модель фізико-хімічних взаємодій за формування розплаву Mn-Fe-C у рудовідновлювальній печі та показано, що процес формування складу високовуглецевого феромарганцю починається з утворенням карбіду заліза, продовжується з утворенням карбіду марганцю та комплексного залізомарганцевого карбіду. Зазначено, що система метал-шлак у ванні печі має відхилення від рівноваги за окремими елементами, встановлено, що за умов стаціонарного процесу величина нерівноважності системи метал-шлак за елементами зберігається, що дає можливість використовувати фактичні (нерівноважні) коефіцієнти розподілу елементів між шлаком і металом для складання балансових рівнянь, що є основними у разі побудови математичної моделі процесу. Проведено оцінку можливості реакції окислювання вуглецю у ванні печі у разі виробницва високовуглецевого феромарганцю. Досліджено перенос в металевому розплаві, що барботується за умов наявності в ньому гетерогенної зони, у разі чого відбувається істотний турбулентний перенос у порівнянні з металом, що не перемішується. Визначено, що за тривалого періоду між випусками 3 - 4 години забезпечується практично повне усереднення складу металевого розплаву у ванні печі за виплавки високовуглецевого феромарганцю. Розроблено динамічну модель одержання феромарганцю у виглядію у вигляді системи часткових моделей для кожної зони печі за вертикальним перерізом робочого простору. Зазначено, що часткова модель описується системою рівнянь матеріального балансу та залежностей, що визначають величину відхилення системи від рівноваги. Розроблено алгоритми розрахунку рівноважних складів металу та шлаку по статичній моделі одержання вуглецевого феромарганцю з урахуванням нерівноважності основних реакцій, реалізованих у вигляді програмного засобу та переданих для проведення відповідних досліджень до Нікопольського заводу феросплавів.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичну оцінку можливості використання даних з теплофізичних властивостей під час вирішення нестаціонарних задач теплопровідності, результати дослідження ентальпії, теплоємності та коефіцієнта теплопровідності традиційних матеріалів металургії та запропонованих нових, які є вторинними матеріалами різних виробництв і шихтових композицій з цих матеріалів. Знайдено компромісно-оптимальний склад шихти переробного силікомарганцю, побудовано діаграми "склад-властивість", що дозволяють прогнозувати теплофізичні властивості шихт переробного та товарного силікомарганцю, а також обирати склади шихт з заданими теплофізичними властивостями. Досліжено шихтові компоненти, зокрема, оксидні та карбогнатні марганцеві концентрати й агломерати різних сортів, вапняки, кварцит, малофосфористий шлак, кокс, високоосновні марганцеві агломерати, а також відходи виробництва у вигляді пилу, шламу та брикетів з них. Досліджено шихтові композиції для одержання феросиліцію, малофосфористого шлаку, переробного та товарного силікомарганцю, середньо- та високовуглецевого феромарганцю з новими матеріалами та вторинними матеріалами власного й інших виробництв. Наведено рекомендації щодо вибору низькотеплоємних шихт для зменшення енергетичних витрат у разі виплавки марганцевих феросплавів і відповідності готового продукту нормативним вимогам за умов феросплавної печі, що призводить до значної економії енергоресурсів і витрати коксу на відновлення.

  Скачати повний текст

На основі проведеного комплексу досліджень запропоновано як критерій для прогнозування термодинамічних характеристик компонентів металевих і шлакових систем використовувати інтегральні та парціальні параметри міжатомної взаємодії. Одержано уніфікований вираз для визначення активності фосфору, марганцю та заліза в розплавах для різних багатокомпонентних систем на основі марганцю. Розроблено прогнозні моделі для розрахунку коефіцієнтів розподілу елементів між шлаком і металом залежно від складу вихідної шихти і параметрів технологічного режиму для умов ВАТ НЗФ, які одержано на основі "згортки" фізико-хімічної інформації про склад шихтових матеріалів. Складено балансові рівняння, які використано під час побудови статичної моделі одержання переробного марганцевого шлаку та розроблено програмний засіб для оперативного розрахунку складу продуктів плавки залежно від хімічного складу шихти та показників технології, який переданий ВАТ НЗФ. Вирішено проблему вибору складу шихти для забезпечення заданої якості сплаву.

  Скачати повний текст