Шунгит в металлургии
Шунгитовые породы являются весьма перспективным сырьем для металлургии. Это обусловлено несколькими моментами. Соотношение основных компонентов породы – углерода (30 %) и кремния (55 %) – близко к стерехиометрическому, необходимому для реализации восстановительных процессов в системе Si – C—O и синтеза металлического кремния и карбида кремния.
Шунгитовый углерод обладает аморфной структурой, устойчив против графитации и сохраняет высокую реакционную способность во всем интервале температур реальных металлургических процессов. Исключительно благотворное влияние на кинетику и энергетику восстановительных реакций в системе Si – C—O оказывает специфичная структура шунгитовых пород. Структура зажогинского шунгита представляет собой равномерное распределение силикатных минералов с размерностью частиц менее 10 мкм в углеродной матрице.
Таким образом, создается тесный и развитый (до 20 м2/г) контакт между силикатами и углеродом. Это обстоятельство в свою очередь повышает роль твердофазных реакций в восстановительном процессе и создает ряд технологических преимуществ при использовании шунгитов для замены металлургического кокса и кремнеземистого сырья в процессе получения карбида кремния, выплавки кремнистых чугунов и ферросплавов.
Шунгитовая порода обладает высокой механической прочностью (800—1200 кг/см2), малой истираемостью. Высокая плотность шунгитовой породы (2,2–2,4 т/ м3) создает предпосылки для более экономичного использования объема печного агрегата при замене ею традиционной углерод-кремнеземной шихты. Термические и петрографические исследования показали, что при 1250 °Cв шунгитовых породах начинают осуществляться восстановительные процессы, а в интервале 1500–1700 °C интенсивно синтезируется карбид кремния. При 1800 °C убыль массы составляет 57 %, а доля SiC в составе продуктов превышает 80 %.
Эти результаты определили направление промышленных и полупромышленных экспериментов с шунгитовыми породами: 1) в доменной плавке для повышения содержания кремния в чугуне путем загрузки шунгита в доменную печь вместо ферросилиция;
2) в желобных и леточных массах в качестве упрочняющей добавки вместо металлургического кокса и карбида кремния; 3) для выплавки доменных ферросплавов;
4) для выплавки ферросплавов (ферросилиция, силикомарганца, силикокальция, ферросиликохрома и др.) в электропечах; 5) для производства SiC с целью последующей переработки последнего в огнеупорные и химически стойкие конструкционные материалы, а также для использования в качестве наполнителя в огнеупорных массах и в качестве восстановителя.
Промышленное использование шунгита в выплавке литейного чугуна осуществляется на АК «Тулачермет», ОАО «Косогорский металлургический завод». Установлено, что коэффициент замены кокса шунгитом составляет в среднем 1 т/т. Доля кремния шунгита, переходящего в чугун, составляет 88,5 %. С ростом содержания кремния в чугуне коэффициент замены кокса повышается. При выплавке передельного чугуна оптимальным является расход шунгита в 20 кг на 1 т чугуна, при выплавке литейного чугуна расход шунгита составил до 100 кг на 1 т чугуна. Коэффициент замены кокса шунгитом при доменной выплавке ферросплавов оценен в среднем 1 т/т.
При выплавке силикомарганца в электропечах расход шунгита составил 200 кг на 1 тонну сплава. Применение шунгита в пирометаллургических процессах производства никеля, кобальта, меди Шунгит Зажогинского месторождения – уникальная по составу, структуре и свойствам порода. На 30 % она состоит из шунгитового углерода, не содержащего летучих, и по реакционной способности не уступает коксу. Зольная (минеральная) часть (70 %) состоит из силикатов, в которой SiO2 составляет 85 %.
В пирометаллургии положительную оценку получают следующие свойства шунгита: 1) высокое электросопротивление, что позволяет вести плавку с повышенным углеродом; 2) высокая плотность (2,3–2,4 г/см3), благодаря чему шунгит глубже погружается в расплав и меньше окисляется кислородом печных газов; 3) шунгит не содержит заметного количества примесей, ухудшающих качество товарного никеля (цинк, свинец, теллур и др.). В 1980–1981 гг. в Гипроникеле проведены лабораторные и укрупненнолабораторные технологические опыты по использованию шунгитов в качестве восстановителя и флюса, в том числе на шлаках комбината «Печенганикель» с добавкой 20 % штейна. Укрупненно-лабораторные плавки проводились на печах двух типов – печах с косвенной дугой и печах со шлаковой проводимостью.
Выводы из опытов:
Применение шунгитовой породы в качестве комплексного восстановителя флюса взамен коксика и кварцита при обеднении конверторных шлаков позволяет повысить извлечение кобальта в обогащенный штейн на 23,7 %, никеля на 5,2 %, меди на 8 % абс. 2. Коэффициент распределения улучшается для кобальта в 4,8 раза, для никеля в 3,3 раза, меди в 1,5 раза. 3. Потери на 1000 кг железа уменьшаются: кобальта в 3,45 раз никеля в 3,25 раз меди в 2 раза.
Шунгитовый углерод обладает аморфной структурой, устойчив против графитации и сохраняет высокую реакционную способность во всем интервале температур реальных металлургических процессов. Исключительно благотворное влияние на кинетику и энергетику восстановительных реакций в системе Si – C—O оказывает специфичная структура шунгитовых пород. Структура зажогинского шунгита представляет собой равномерное распределение силикатных минералов с размерностью частиц менее 10 мкм в углеродной матрице.
Таким образом, создается тесный и развитый (до 20 м2/г) контакт между силикатами и углеродом. Это обстоятельство в свою очередь повышает роль твердофазных реакций в восстановительном процессе и создает ряд технологических преимуществ при использовании шунгитов для замены металлургического кокса и кремнеземистого сырья в процессе получения карбида кремния, выплавки кремнистых чугунов и ферросплавов.
Шунгитовая порода обладает высокой механической прочностью (800—1200 кг/см2), малой истираемостью. Высокая плотность шунгитовой породы (2,2–2,4 т/ м3) создает предпосылки для более экономичного использования объема печного агрегата при замене ею традиционной углерод-кремнеземной шихты. Термические и петрографические исследования показали, что при 1250 °Cв шунгитовых породах начинают осуществляться восстановительные процессы, а в интервале 1500–1700 °C интенсивно синтезируется карбид кремния. При 1800 °C убыль массы составляет 57 %, а доля SiC в составе продуктов превышает 80 %.
Эти результаты определили направление промышленных и полупромышленных экспериментов с шунгитовыми породами: 1) в доменной плавке для повышения содержания кремния в чугуне путем загрузки шунгита в доменную печь вместо ферросилиция;
2) в желобных и леточных массах в качестве упрочняющей добавки вместо металлургического кокса и карбида кремния; 3) для выплавки доменных ферросплавов;
4) для выплавки ферросплавов (ферросилиция, силикомарганца, силикокальция, ферросиликохрома и др.) в электропечах; 5) для производства SiC с целью последующей переработки последнего в огнеупорные и химически стойкие конструкционные материалы, а также для использования в качестве наполнителя в огнеупорных массах и в качестве восстановителя.
Промышленное использование шунгита в выплавке литейного чугуна осуществляется на АК «Тулачермет», ОАО «Косогорский металлургический завод». Установлено, что коэффициент замены кокса шунгитом составляет в среднем 1 т/т. Доля кремния шунгита, переходящего в чугун, составляет 88,5 %. С ростом содержания кремния в чугуне коэффициент замены кокса повышается. При выплавке передельного чугуна оптимальным является расход шунгита в 20 кг на 1 т чугуна, при выплавке литейного чугуна расход шунгита составил до 100 кг на 1 т чугуна. Коэффициент замены кокса шунгитом при доменной выплавке ферросплавов оценен в среднем 1 т/т.
При выплавке силикомарганца в электропечах расход шунгита составил 200 кг на 1 тонну сплава. Применение шунгита в пирометаллургических процессах производства никеля, кобальта, меди Шунгит Зажогинского месторождения – уникальная по составу, структуре и свойствам порода. На 30 % она состоит из шунгитового углерода, не содержащего летучих, и по реакционной способности не уступает коксу. Зольная (минеральная) часть (70 %) состоит из силикатов, в которой SiO2 составляет 85 %.
В пирометаллургии положительную оценку получают следующие свойства шунгита: 1) высокое электросопротивление, что позволяет вести плавку с повышенным углеродом; 2) высокая плотность (2,3–2,4 г/см3), благодаря чему шунгит глубже погружается в расплав и меньше окисляется кислородом печных газов; 3) шунгит не содержит заметного количества примесей, ухудшающих качество товарного никеля (цинк, свинец, теллур и др.). В 1980–1981 гг. в Гипроникеле проведены лабораторные и укрупненнолабораторные технологические опыты по использованию шунгитов в качестве восстановителя и флюса, в том числе на шлаках комбината «Печенганикель» с добавкой 20 % штейна. Укрупненно-лабораторные плавки проводились на печах двух типов – печах с косвенной дугой и печах со шлаковой проводимостью.
Выводы из опытов:
Применение шунгитовой породы в качестве комплексного восстановителя флюса взамен коксика и кварцита при обеднении конверторных шлаков позволяет повысить извлечение кобальта в обогащенный штейн на 23,7 %, никеля на 5,2 %, меди на 8 % абс. 2. Коэффициент распределения улучшается для кобальта в 4,8 раза, для никеля в 3,3 раза, меди в 1,5 раза. 3. Потери на 1000 кг железа уменьшаются: кобальта в 3,45 раз никеля в 3,25 раз меди в 2 раза.
Страницы:
Наши контакты:
Республика Карелия,
Сегежский р-н,
пгт. Надвоицы, ул.Заводская, д.1
Сегежский р-н,
пгт. Надвоицы, ул.Заводская, д.1
Адрес:
© Все права защищены
ООО Надвоицкий завод ТДМ ИНН 1006027353
Сайт создан ИП Сенюков Артем Николаевич (ИНН - 100603631961)
при поддержке центра "Мой бизнес" Республики Карелия.
ООО Надвоицкий завод ТДМ ИНН 1006027353
Сайт создан ИП Сенюков Артем Николаевич (ИНН - 100603631961)
при поддержке центра "Мой бизнес" Республики Карелия.
