НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОФОСФОРИСТЫХ ВЫСОКОМАРГАНЦЕВЫХ ШЛАКОВ ИЗ НЕКОНДИЦИОННЫХ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ РУД

Диссертационная работа посвящена научному обоснованию технологической схемы получения низкофосфористых высокомарганцевых шлаков из некондиционных железомарганцевых отечественных руд. Для достижения этой цели необходимо из высокофосфористых железомарганцевых руд селективно восстановить железо и фосфор при максимальном сохранении марганца в оксидной фазе. Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы использованием термодинамических расчетов и экспериментальных результатов. По результатам работы научно обоснована технологическая схема получения низкофосфористых высокомарганцевых шлаков из некондиционных железомарганцевых руд. Доказано, что совместное восстановление железа и фосфора из высокофосфористых железомарганцевых руд можно реализовать путем восстановительного обжига с использованием в качестве восстановителя монооксида углерода – относительно слабого газообразного восстановителя или водорода. Установлена возможность жидкофазного разделения продуктов металлизации железомарганцевых руд и концентратов с получением фосфорсодержащего металлического железа и высокомарганцевого шлака при температуре 1650…1700°С без восстановления марганца до металлического состояния. Предложена технологическая схема и набор технологического оборудования для ресурсосберегающей пирометаллургической технологии переработки некондиционных железомарганцевых руд и концентратов по двухстадийный схеме путем предварительного газового восстановления железа и фосфора в многоподовой печи монооксидом углерода или водородом с последующим переплавом восстановленного полупродукта в дуговой печи. На основе полученных результатов: 1) Установлено, что в интервале температуры 677-1027°С железо восстанавливается до металлического состояния и твердым углеродом и монооксидом углерода, а марганец – только до монооксида MnO. При температуре меньше 877°С фосфор не восстанавливается при любом количестве углерода. Если в системе избыток углерода, то весь фосфор переходит в металл при температуре 927°С в виде соединения Fe3P. 2) Экспериментально подтверждено, что в легкоплавких железомарганцевых рудах можно производить твердофазное селективное восстановление железа и фосфора монооксидом углерода при температуре порядка 900ºС, сохраняя марганец в оксидной фазе. Повышение температуры и увеличение продолжительности восстановительного обжига в атмосфере СО способствуют более полному переходу фосфора из оксидной фазы в металлическую. Использование в качестве восстановителя при этих же условиях твердого углерода приводит к переходу в металлическую часть не только железа и фосфора, но и значительного количества марганца. 3) Выявлены условия жидкофазного разделения железомарганцевых руд при температуре 1650…1700°С после твердофазного восстановления железа и фосфора монооксидом углерода или водородом. Полученные результаты позволяют рекомендовать технологическую схему получения низкофосфористого марганцового шлака и легированного фосфором железа из железомарганцевых руд и концентратов.