euro-pravda.org.ua

У НТУ "Дніпровська політехніка" вдосконалили метод прогнозування якості чавуну.

Експерти університету МІСІС визначили чотири основні групи мікроелементів під час доменного плавлення. Дослідження та аналіз характерних особливостей їхньої поведінки допоможе прогнозувати якість виробленого чавуну та оцінювати вплив викидів важких металів на навколишнє середовище.
В НИТУ МИСИС усовершенствовали метод предсказания качества чугуна.

Незважаючи на актуальність дослідження поведінки важких металів у доменній плавці, на сьогодні не розроблено єдиної методології. Проведені роботи є поодинокими, кожна виконана за оригінальною авторською методикою.

Формуючася в доменній печі металургійна система включає всі види середовищ і має складні закономірності масообмінних процесів. Сучасна доменна плавка характеризується високою інтенсивністю процесів у горні печі та зменшенням часу контакту чавуну і шлаку. Введений стандарт ДСТУ передбачає необхідність вивчення поведінки мікроелементів у металургійних процесах. Тому розробка методології аналізу поведінки важких металів у доменному процесі є однією з найбільш актуальних і наукоємних проблем сучасної металургії чорних металів.

Традицію вивчення мікроелементів започаткував на кафедрі руднотермічних процесів (тепер кафедра енергоефективних та ресурсозберігаючих промислових технологій) НІТУ МІСІС учений-металург Анатолій Похвіснєв. У 1980-х роках особливу увагу приділяли дослідженню поведінки в доменній плавці цинку, лужних металів, свинцю. Пізніше в Університеті МІСІС розпочалися регулярні дослідження. Аналіз металургійної сировини та продукції для умов центральної Росії показав наявність у них до 40 елементів з таблиці Менделєєва в кількості 2–5 ppm і вище.

Було введено поняття «елементопотоку» – аналіз руху елемента протягом всього виробничого циклу, а потім – «глобального, життєвого циклу». Також проведено дослідження на металургійних комбінатах «Северсталь», НЛМК, «Тулачермет», «НТМК», «Косогорський металургійний завод», «EKO-Stahl» (Німеччина), «Кардемір» (Туреччина), «Хадісолб» (Єгипет). В результаті досліджень встановлено, що вироблені в Росії чавуни містять від 20 до 28 домішкових елементів загальною кількістю від 0,55 до 1,6 кг/т чавуну.

Серед мікродомішок виділяються циркулюючі, легуючі та композитні елементи. Проблема перших у сучасній чорній металургії займає особливе місце. Елементи (мідь, хром, нікель, олово, молібден) поступово накопичуються в готовому сталевому продукті в процесі круговороту «сталь → металобрухт → сталь». Мікроелементи, що потрапляють у доменну піч, розподіляються між чавуном, шлаком, доменним газом, колошниковим пилом та шламом, переходять у склад утворень, що формуються в печі в процесі експлуатації. Мікроелементи можуть формувати контури циркуляції у внутрішньому просторі печі, а потрапляючи в шлами, накопичуються в циклі «доменна піч → шлам → агломерація → доменна піч».

В результаті досліджень виділено чотири групи мікроелементів. Елементи першої групи поводяться аналогічно шлакоутворюючим (алюмінію, кальцію, магнію) і практично повністю переходять в оксидний розплав. Для стронцію відзначається накопичення в шламі, для лантаноїдів і берилію – нев'язка балансу. Елементи другої групи розподіляються між металевим і шлаковим розплавом (аналогічно марганцю або кремнію), а ванадій, миш'як і фосфор переходять у газову фазу процесу. Елементи третьої групи практично повністю перетворюються на чавун. При цьому для нікелю та галію відзначається перехід у газову фазу. Для елементів четвертої групи характерний прихід у доменну піч тільки в складі «мінеральної» частини шихти, вони розподіляються між чавуном і газовою фазою процесу.

Урахування особливостей поведінки мікроелементів дає можливість прогнозувати якість виплавленого чавуну, оцінювати накопичення домішок у циклі «доменна піч → шлам → агломерація → доменна піч» та вплив шкідливих мікроелементів, перш за все важких металів, на навколишнє середовище.