3. Крупно-лабораторные опыты по выплавке алюмоси-ликомарганца с кальцием из отвальных марганцевых шлаков и высокозольных углей

При выплавке нового комплексного сплава КАМС (алюмосиликомарганца с кальцием) в качестве шихтовых материалов можно использовать отвальные марганцевые шлаки ТОО «ТЭМК» (Темиртауский электрометаллургический комбинат), АО «АкЗФ» (Аксуский завод ферросплавов) и ТОО «ТМЗ» (Таразский металлургический завод) и высокозольные угли Сарыадырского месторождения.

Одним из отличительных признаков производства черных металлов является образование огромных шлаковых отвалов, занимающих большие площади и оказывающих негативное влияние на экологическую обстановку. Повышение конкурентоспособности металлопродукции может быть обеспечено снижением расхода сырьевых ресурсов, используемых при ее производстве. Поэтому переработка и утилизация шлаков и отходов металлургического производства является актуальным и обязательным элементом безотходной технологии, так как способствует ресурсосбережению, а также снижению загрязнений водного и воздушного бассейнов.

Особый интерес для металлургии представляют шлаки ферросплавного производства, которые содержат значительное количество ценных компонентов, используемых для рафинирования и легирования железоуглеродистых расплавов. Анализ различных видов отходов производства ферросплавов показал, что достаточно ценным металлургическим сырьем могут быть шлаки и шламы производства марганцевых ферросплавов.

Наиболее ценным компонентом марганцевых отходов является марганец, широко используемый для раскисления и легирования чугуна и стали. Содержание марганца в этих отходах превышает 10%, и использование его при производстве ферросплавов в качестве марганецсодержащего сырья, а также других металлургических переделах будет способствовать значительному улучшению их технико-экономических показателей.

Ферросплавные шлаки существенно отличаются от доменных и сталеплавильных. В них содержатся корольки выплавляемых ферросплавов, недовосстановленные окислы ведущих элементов, ценная минеральная составляющая с редким сочетанием свойств: повышенной прочностью, абразивностью, гидравлической и нейтрализующей способностью, устойчивостью в агрессивных средах, огнеупорностью.

Диапазон применения ферросплавных шлаков исключительно широк. Их успешно используют в самом ферросплавном производстве, в производстве чугуна и стали, огнеупоров, в строительной технике и дорожном строительстве, в сельском хозяйстве, машиностроении, промышленности строительных материалов. По разнообразию применения в ряде отраслей народного хозяйства ферросплавные шлаки превосходят все другие шлаки черной металлургии. Например, шлаки производства среднеуглеродистого и углеродистого ферромарганца на Зестафонском заводе ферросплавов поступают в передел и полностью используются при производстве силикомарганца. Марганцевый малофосфористый шлак применяют для выплавки передельного силикомарганца.

Количество отвальных шлаков из года в год растет, по мере того как растет и развивается промышленность. Научные исследования и опыт показали, что шлаки могут стать неиссякаемым источником дешевого сырья, в частности, для строительной индустрии и в металлургическом производстве. И это особенно актуально сегодня, когда сырьевая база стройиндустрии расширяется за счет роста добычи природных минеральных ресурсов. Стратегической целью должен быть переход на безотходные технологии, вовлечение в производство многотоннажных техногенных экологически чистых продуктов и рециклируемых материалов, в которых законсервирована энергия труда прошлых и настоящего поколений и экологическое благополучие будущих.

В качестве восстановителя при карботермии используют углеродистые материалы, отличающиеся оптимальным гранулометрическим и химическим составом, достаточной механической прочностью, высокой реакционной способностью, значительным удельным электросопротивлением при температурах процесса. Реакционную способность углеродистых материалов определяют величина кристаллов графита в них, степень их упорядоченности и характер упаковки, макроструктура материала, наличие химически связанных или адсорбированных водорода и летучих, а также каталитически действующих минеральных примесей.

Отечественный и зарубежный опыт использования металлургических шлаков и отходов угольной промышленности не полностью охватывает области их эффективной утилизации. Ферросплавные шлаки представлены в основном оксидами кремния, кальция, алюминия и марганца, имеют низкою концентрацию фосфора, что позволяет рассматривать их как комплексное сырье для выплавки кальцийсодержащих сплавов. Передел ферросплавного шлака с извлечением кальция, кремния, марганца и алюминия в комплексный сплав удешевит ферросплавное производство [5].

3.1 Проведение термодинамически-диаграммного анализа системы Al-Si-Ca-Mn

Для выбора оптимального состава нового вида кальциевого ферросплава необходимы сведения о взаимном влиянии компонентов сплава на его раскислительную способность, что зависит от фазового состава, количественного соотношения составляющих в микроструктуре сплава. Поэтому построение диаграмм фазового состава металлических систем на основе Mn-Si-Al-Ca, характеризующих комплексный сплав КАМС [79] имеет большую практическую и теоретическую значимость.

В практике комплексных теоретических исследований многокомпонентных систем известен так называемый термодинамически-диаграммный метод анализа [80], который значительно упрощает исследование особенности фазовых превращений в многокомпонентных системах посредством разбиения их на термодинамически устойчивые элементарные частные подсистемы той же мерности, что и основная. Термодинамически-диаграммный анализ (ТДА) совмещает термодинамическую оценку химического взаимодействия компонентов в изучаемой системе с геометрической диаграммой. Такое совмещение, как показали исследования физико-химических основ производства огнеупоров и ферросплавов [81, 82], оказывается продуктивным при интерпретации химических взаимодействий в сложных системах.

Привлечение указанного метода к исследованию многокомпонентных систем позволяет определить конечные фазовые области, оптимальные для конкретной технологии. Каждая выявленная квазисистема имеет только ей присущие закономерности образования фаз и изменения их свойств, при этом в них термодинамически исключено появление других фаз. Указанное позволяет применить этот метод при физико-химических исследованиях формирования комплексного сплава на основе Mn-Si-Al-Ca, что является решающим фактором при выборе оптимального его состава для раскисления стали. К тому же, исходя из особенностей каждой подсистемы с учетом первоначального состояния системы, удается осуществить дифференцированный подход к выбору оптимального состава. Поэтому с целью систематизированного изучения свойств фаз, получающихся при выплавке алюмосиликомарганца с кальцием, в представленном разделе излагаются основы термодинамически-диаграммного анализа многокомпонентной системы Mn-Si-Al-Ca и обсуждаются его результаты применительно к углевосстановительным процессам переработки отвальных марганцевых шлаков и высокозольных углей.

Система с четырьмя компонентами геометрически изображается в виде тетраэдра. Тетраэдрация - пространственная разбивка системы на элементарные (вторичные) тетраэдры реализуется на основе триангуляции ее граничных трехкомпонентных подсистем, представляющих грани общей системы. Последнее осуществляется следующим образом:

1. На треугольник Гиббса-Розебома наносятся конфигуративные точки существующих соединений в рассматриваемой системе. При этом можно ис­пользовать как молярное, так и массовое выражение концентрации. Первое предпочтительно для термодинамических расчетов, а второе - для практики.

2. Составляют уравнение реакции, в котором знак равенства разделяет вещества с конфигуративными точками, расположенными на различных диагоналях четырехугольника, образованного любыми четырьмя наиболее близкими по составу веществами на треугольнике Гиббса-Розебома. Если значения стандартной энергии Гиббса этой реакции в заданном интервале температур отрицательны, то линией сосуществования (конодой) соединяют вещества, приведенные в правой части реакции, а при положительном значении стандартной энергии Гиббса линией сосуществования соединяются вещества в левой части реакции.

3. Далее рассматривают четырехугольник, двумя вершинами которого являются найденные по пункте 2 сосуществующие вещества, а две другие вершины - ближайшие к последним по составу соединения. При этом термодинамической оценкой, как указано в пункте 2, устанавливают следующую пару сосуществующих веществ.

Последовательно распространяя эту операцию, изложенную в пункте 3, на всю поверхность симплекса (треугольника Гиббса-Розебома), исходную тройную систему разбивают на элементарные тройные подсистемы.

Помимо указанных методов определения сосуществующих фаз системы можно применять геометрические закономерности диаграмм состояния [83]. Например, сосуществования веществ, фигуративные точки которых расположены в вершине и на противоположной стороне треугольника. Ниже приведено приложение рассматриваемого метода физи­ко-химического анализа применительно к четырехкомпонентной системе Mn-Si-Al-Ca и ее частных подсистем. При ТДА использованы данные [35, 84] и принципы установления квазибинарности в оксидных системах [85].

Топографически четырехкомпонентная система Al-Si-Ca-Mn представляет собой тетраэдр, на вершинах которого располагаются чистые химические элементы: марганец, кремний, алюминий и кальций; на ребрах которого двойные соединения, а на гранях тройные. Гранями системы Mn-Si-Al-Ca являются тройные системы Mn-Si-Al; Mn-Si-Ca; Mn-Al-Ca и Si-Al-Ca. Для выполнения триангуляции частных подсистем на треугольники Гиббса-Розебома наносили в мольных концентрациях фигуративные точки существующих соединений (ноды).

Далее выполнена разбивка тройных систем на элементарные тре­угольники сосуществующих фаз - триангуляция. При этом использован принцип минимизации свободной энергии Гиббса. Если при написании реакции взаимодействия между указанными выше фазами изменение энергии Гиббса было отрицательным, продукты реакции на диаграмме соединяли прямой линией как сосуществующие фазы. Последовательное осуществление этой операции приводит к получению диаграммы равновесно сосуществующих фаз. Аналогичный прием использован для разбивки четырехкомпонентной системы Mn-Si-Al-Ca на тетраэдры сосуществующих фаз.

Система Mn-Si-Al-Ca является базовой для рассмотрения процессов, протекающих при формировании алюмосиликомарганца с кальцием. В ее состав входит трехкомпонентная система Mn-Si-Al, имеющая важное практическое значение в технологиях целого ряда пирометаллургических процессов. Данная система достаточно подробно изучена. Термодинамически-диаграммный анализ проводили с целью ее топографической иллюстрации в отдельности и в составе четырех компонентной системы Mn-Si-Al-Ca. Система Mn-Si-Al состоит из трех двойных подсистем: Mn-Si, Si-Al и Mn-Al.

Диаграмма фазовых равновесий в системе Mn-Si (рисунок 3.1) была предметом исследований во многих работах. В наиболее полном и достоверном варианте она представлена [60, 86].

Рисунок 3.1 - Диаграмма фазовых равновесий в системе Mn-Si

В этой системе имеются четыре твердых растворов кремния на основе аллотропных форм марганца (α-Mn), (β-Mn), (γ-Mn) и (δ-Mn), две фазы с областью гомогенности R-фаза и V-фаза, а также силициды: Mn₉Si₂, Mn₃Si, Mn₅Si₂, Mn₅Si₃, MnSi, Mn_1,75-xSi и Mn₁₁Si₁₉(Mn_1,72Si) (таблица 3.1). Как видно из рисунка 3.1 и таблицы 3.1 конгруэнтно из всех силицидов марганца плавится только Mn₅Si₃ и MnSi.

Изучению диаграммы состояния Al-Si посвящено большое количество исследований [87]. Данная система относится к простому эвтектическому типу с небольшой растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии. Многочисленные результаты различных исследований хорошо согласуются между собой. Представленная на рисунке 3.2 диаграмма фазовых равновесий в системе Si-Al является обобщением результатов ряда работ.

Таблица 3.1 - Фазовые превращения в системе Mn-Si

Фазовые превращения	Концентрация, % Si				Темпера-тура, 0С		Тип превращения
L ↔ δMn		0		1246		плавление
L+(δMn) ↔ (γMn)	~3,75	~0,3	~2	1205		перитектоидное
δMn ↔ γMn		0		1137		аллотропическое
L+(γMn) ↔ (βMn)	~9	~2,8	~5	1155		перитектическое
γMn ↔ βMn		0		1100		аллотропическое
βMn ↔ αMn		0		727		аллотропическое
(βMn) ↔ (αMn)+R	~8	6	12	~635		эвтектическое
(βMn) + υ ↔ R	14,7	16,2	15,3	880		перитектоидное
L + (βMn) ↔ υ	18,2	16,7	17,3	1060		перитектическое
L ↔ υ + Mn3Si	21	18	24	1040		эвтектическое
L + Mn5Si3 ↔ Mn3Si	~24	37,5	25,4	1070		перитектическое
αMn3Si ↔ βMn3Si		25to25,6		677		аллотропическое
βMn3Si + Mn5Si3 ↔ Mn5Si2	~25,6	37,5	28,6	850		перитектоидное
L ↔ Mn5Si3		37,5		1300		конгруэнтное
L ↔ Mn5Si3 + MnSi	45,6	37,5	44,5	1234		эвтектическое
L ↔ MnSi		50		1276		конгруэнтное
L + MnSi↔ MnSi1,75	~64,5	50,2	63,3	1155		перитектическое
L↔ MnSi1,75 + (Si)	67,9	63,4	~100	1150		эвтектическое
L ↔ Si		100		1414		плавление

Рисунок 3.2 - Диаграмма фазовых равновесий в системе Si-Al

На вставках показана взаимная растворимость фаз в твердом состоянии на основе Аl и Si. Эвтектическая точка расположена при содержании 12,2 ± 0,1 % (ат.) Si.

Диаграмма состояния системы Mn-Al в обобщенном Р.П. Эллиотом виде [60, 88] представлена на рисунке 3.3. В этой системе обнаружено и идентифицировано ряд фаз, составы и кристаллические структуры которых приведены в таблице 3.2.

Рисунок 3.3 - Диаграмма фазовых равновесий в системе Al-Mn

Таблица 3.2 - Состав, кристаллические структуры и периоды решеток про­межуточных фаз в системе Mn-Аl

Промежуточные фазы	Структура	Периоды решетки, нм
		a	b	c
MnAl6	Ромбическая	0,650	0,755	0,887
MnAl4	Гексагональная	2,840	-	1,24
M(Al-Mn)	Гексагональная	1,995	-	2,452
Ф(Al-Mn)	Гексагональная	0,794	-	0,790
MnAl3(В)	Ромбическая	1,259	1,479	1,242
MnAl3(Н)	Триклинная	0,510	1,710	0,50
MnAl	Тетрагональная	0,277	-	0,357
ε(Al-Mn)	Гексагональная	0,2697	-	0,4346
Метастабильная фаза (образуется при закалке)	Тетрагональная типа CuAl	0,394	-	0,358

Ф.Шанк [60, 89] отмечает, что в системе Mn-Аl существуют по крайней мере три фазы с более низким содержанием: алюминия, чем в MnAl. Состав одной из этих фаз близок к стехиометрическому Мn₂Al. Она имеет ку­бическую решетку (а = 0,643 нм). В жидком состоянии марганец и алюминий растворяются неограниченно. В данной системе конгруэнтно плавящихся соединений не установлено.

Применяя геометрические закономерности диаграмм состояния [83] была осуществлена разбивка системы Mn-Si-Al (рисунок 3.4) на симплексы равновесных вторичных компонентов с учетом конгруэнтного плавления силицидов марганца Mn₅Si₃ и MnSi. Симплекс Mn-Al-Si разбит на 3 области равновесного сосуществования вторичных компонентов с учетом большей прочности силицидов по сравнению с алюминидами, склонными к полной диссоциации в расплавах, а также возможной изоструктурности интерметаллидов.

Рисунок 3.4 - Диаграмма фазового состава конгруэнтных

соединений трехкомпонентной системы Mn-Si-Al

При построении диаграмм фазового состава системы Mn-Si-Al-Ca принята во внимание проведенная ранее в работе [6] триангуляция подсистемы Si-Al-Ca (рисунок 3.5). Подсистема Si-Al-Ca была разбита на 6 симплексов равновесных вторичных компонентов с учетом тройного соединения CaSi₂Al₂, не являющегося конгруэнтным. При этом не учитывалось конгруэнтно плавящееся соединение CaSi.

Диаграмма состояния Аl-Са построенная по результатам термического, микроскопического исследований и измерения электросопротивления в зависимости от температуры приведена на рисунке 3.6. В системе существуют два соединения Аl₄Са и Аl₂Са. Соединение Аl₂Са плавится конгруэнтно при температуре 1079°С. Соединение СаАl₄ образуется по перитектической реакции Ж + Аl₂Са ↔ Аl₄Са при температуре 700°С. Эвтектика, богатая Аl, определена при температуре 616°С и содержании 5,3 % (ат.) Са, а эвтектика, богатая Са, существует при температуре 545°С и содержании 65,0 % (ат.) Са.

Рисунок 3.5 - Триангуляция подсистемы Si-Al-Ca в работе [6]

Соединение AlCa имеет объемно центрированную тетрагональную решетку типа ВаАl₄ (символ Пирсона 1110, пр. гр. IAmmm) с параметрами решетки а = 0,436 нм, с = 1,109 нм, с/а = 2,54. Соединение Аl₂Са имеет структуру типа MgCu₂ (символ Пирсона cF24, пр. гр. Fddd) с параметром решетки а = 0,8038 нм.

Рисунок 3.6 - Диаграмма фазовых равновесий в системе Al-Ca

Диаграмма состояния Са-Si построена по результатам термического, микроструктурного, рентгеновского и электронно-микроскопического анализов и измерения упругости паров Са над расплавами (рисунок 3.7). В системе образуется пять соединений: Ca₂Si (25,95% Si, по массе), Ca₅Si₃ (28,31%Si), CaSi (41,2% Si), Ca₃Si₄ (48,3% Si) и CaSi₂ (58,3% Si).

Рисунок 3.7 - Диаграмма фазовых равновесий в системе Ca-Si

Соединения CaSi и CaSi₂ плавятся конгруэнтно при 1245 и 1000°С, соединения Ca₂Si и Ca₃Si₄ образуются по перитектическим реакциям при температурах 900 и 1020°С, соответственно.

В сплавах системы кристаллизуются три эвтектики: (Са) + Ca₂Si, Ca₂Si + CaSi₂, CaSi₂ + (Si). Взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии не установлено. Следует отметить, что диаграмма Са-Si, по-видимому, нуждается в уточнении в области сплавов, богатых Са.

Результаты триангуляции подсистемы Si-Al-Ca с учетом конгруэнтно плавящегося соединения CaSi и результатов работы [6] приведены на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Диаграмма фазового состава конгруэнтных

соединений трехкомпонентной системы Si-Al-Ca

Как видно из диаграммы фазовых равновесий в системе Ca-Mn (рисунок 3.9) марганец и кальций не образуют соединений.

Рисунок 3.9 - Диаграмма фазовых равновесий в системе Ca-Mn

Поэтому триангуляция подсистемы Mn-Al-Ca осуществляется проведением коннод Mn-AlCa₂ (рисунок 3.10) в силу равновесного сосуществования соединений на вершине и противоположной стороне симплекса [90].

Рисунок 3.10 - Диаграмма фазового состава конгруэнтных

соединений трехкомпонентной системы Mn-Al-Ca

Не представляет сложности триангуляция системы Mn-Si-Ca (рисунок 3.11) с учетом большей термодинамической прочности силицидов кальция в сравнении с силицидами марганца [35].

Рисунок 3.11 - Диаграмма фазового состава конгруэнтных

соединений трехкомпонентной системы Mn-Si-Ca

Таким образом, анализ литературных данных касательно системы Mn-Si-Al-Ca выявил существование следующих соединений:

1) в системе Mn-Si-Al отмечено одиннадцать двойных соединений:

- семь силицидов марганца - Mn₉Si₂, Mn₃Si, Mn₅Si₂, Mn₅Si₃, MnSi, Mn_1,75-xSi и Mn₁₁Si₁₉(Mn_1,72Si);

- четыре алюминида марганца MnAl₃, MnAl₄, MnAl₆ и MnAl₁₂;

2) в системе Mn-Si-Ca отмечено двенадцать двойных соединений:

- семь силицидов марганца - Mn₉Si₂, Mn₃Si, Mn₅Si₂, Mn₅Si₃, MnSi, Mn_1,75-xSi и Mn₁₁Si₁₉(Mn_1,72Si);

- пять силицидов кальция: Ca₂Si, Ca₅Si₃, CaSi, Ca₃Si₄ и CaSi₂.

3) в Mn-Al-Ca восемь двойных соединений:

- три алюминида кальция: АlСа, Аl₄Са и Аl₂Са;

- пять силицидов кальция: Ca₂Si, Ca₅Si₃, CaSi, Ca₃Si₄ и CaSi₂.

4) в системе Si-Al-Ca восемь двойных соединений:

- три алюминида кальция: АlСа, Аl₄Са и Аl₂Са;

- в системе образуется пять соединений: Ca₂Si, Ca₅Si₃, CaSi, Ca₃Si₄ и CaSi₂.

Внутренние конноды общей системы Mn-Si-Al-Ca проведены исходя из сосуществования силицидов кальция и марганца с алюминидом кальция Аl₂Са.

В итоге, рассмотрев аналогичным методом фазовые треугольники четырех тройных подсистем, вывели диаграмму фазового состава системы Mn-Si-Al-Ca. Таким образом, изученные фазовые равновесия четверной металлической системы Mn-Si-Al-Ca, моделирующей составы различных марок сплава КАМС, позволило установить, что она состоит из 6 элементарных тетраэдров: Si-CaSi₂-MnSi-Al; CaSi₂-MnSi-Mn₅Si₃-Al; Mn₅Si₃-CaSi₂-Al-Mn; Mn-Al- CaSi₂-CaAl₂; Mn-CaSi₂-CaAl₂-CaSi и Mn-Ca-CaAl₂-CaSi (рисунок 3.12).

Рисунок 3.13 - Диаграмма фазового состава конгруэнтных

соединений четырех компонентной системы Mn-Si-Al-Ca

Таким образом, проведенный термодинамически-диаграммный анализ позволил установить квазиобъемы в системе Mn-Si-Al-Ca, моделирующие составы образующихся металлических продуктов при выплавке различных марок алюмосиликомарганца с кальцием в процессе восстановления марганца и кальция из отвальных марганцевых шлаков, а также кремния и алюминия из золы высокозольного угля.

3.2 Крупно-лабораторные испытания технологии выплавки алюмосиликомарганца с кальцием в рудно-термической печи с мощностью трансформатора 0,2 МВА

Учитывая результаты проведенных исследований, были проведены крупно-лабораторные испытания технологии выплавки алюмосиликомарганца с кальцием в рудно-термической печи с мощностью трансформатора 0,2 МВА.

Комплексные алюмокремнистые сплавы с щелочноземельными элементами имеют большую перспективу в металлургии чугуна и стали, как модификаторы, раскислители и десульфураторы. Они имеют относительно низкую температуру плавления и большую плотность, что способствует полному усвоению их металлом при раскислении. Кальциевые комплексные сплавы являются также активными дефосфораторами. В отличия от раскисления металла стандартными ферросплавами, комплексные сплавы с щелочноземельными элементами глобуляризуют и равномерно распределяют неметаллические включения, что способствует упрочнению чугуна, а у стали увеличивается ковкость.

В условиях Химико-металлургического института, были проведены крупно-лабораторные испытания по выплавке сплава алюмосиликомарганца с кальцием из отвальных марганцевых шлаков и высокозольного угля месторождения Сарыадыр в различных их соотношениях в рудно-термической печи мощностью 200 кВА.

Перед проведением испытаний были проведены работы по подготовке рудно-термической печи к электроплавке. Технологические исследования процесса получения комплексного сплава алюмосиликомарганца с кальцием карботермическим бесшлаковым способом проводились на крупно-лабораторной дуговой однофазной электропечи мощностью 200 кВА с графитовой проводящей подиной. Питание электропечи осуществлялось от трансформатора ОМУ-200. Температура дугового разряда 2500-4500^оC обеспечивалась графитовым электродом диаметром 150 мм. Печь футерована шамотным кирпичом. Ванна печи выполнена в виде эллипса с осями 50-60см, вытянутого в сторону летки. Расстояние от электрода до леточного блока 17-18 см, до задней стенки печи 27-28 см. Глубина ванны 30-35 см. Подина печи выполнена из набивной подовой массы, подвергшейся коксованию в течение 8 часов под током с периодическим отключением печи. Трансформатор печи имеет четыре ступени напряжения: 18,2; 24,2; 36,6 и 48,8 В. В период проведения экспериментов работали на ступенях напряжения 24,4 и 36,6 В.

Разогрев электропечи производили в течение 12 часов на коксовой подушке в качестве проводника электрического тока и сохранения подины. По завершению периода разогрева электропечь полностью очистили от остатков коксовой подушки. Электрический режим периода разогрева: вторичное напряжение 24,6 В и сила тока с высокой стороны 150-200 А.

Плавку вели непрерывным способом, с загрузкой шихты небольшими порциями по мере усадки колошника, с периодическим выпуском металла через каждые 2 часа в чугунные изложницы. Открытие летки производили электропрожигом или железным прутом. Металл и шлак каждого выпуска взвешивали, после чего отбирали пробы на химический анализ. Схематическое строение ванны печи приведено на рисунке 3.14.

1 – электрод; 2 – исходная шихта; 3 – зона размягченной шихты;

4 – переходная зона; 5 – пристенный гарнисаж; 6 – реакционная зона;

7 – расплав; 8 – металокарбидная настыль.

Рисунок 3.14 - Строение ванны рудно-термической печи

с трансформатором мощностью 200 кВА

Основной задачей исследования было осуществление полного восстановления всех оксидов шихты, состоявшей из отвального шлака рафинированного ферромарганца и высокозольного каменного угля при непрерывном устойчивом легко регулируемом бесшлаковом процессе. Технология этого метода основана на совместном восстановлении кальция, марганца, кремния и алюминия углеродом.

Для опытных плавок использовали отвальные шлаки рафинированного ферромарганца фракции +10-40 мм и высокозольные угли Сарыадырского месторождения фракции -10-40 мм, которые относятся к техногенным отходам и малопригодны в качестве топлива в народном хозяйстве. Химический и технический состав исходных шихтовых материалов приведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Химический и технический состав исходных материалов

Материал	Состав,%
	А	V	W	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	MnО
Марганцевый шлак	-	-	-	20,48	20,44	1,85	36,46	2,62	18,09
Высокозольный уголь	55,92	20,79	0,98	60,86	30,82	1,63	-	-	-

Шихту для выплавки сплава КАМС рассчитывали на полное восстановление всех оксидов отвального шлака и золы угля. За время опытных плавок были исследованы три варианта состава колош с различным содержанием в колоше шихтовых материалов (таблица 3.4).

Таблица 3.4 - Состав колош шихтовых материалов

Вариант плавок	Высокозольный уголь	Марганцевый шлак
I	20	6
II	20	8
III	20	10

В первом периоде колоша состояла из 20 кг высокозольного угля и 6 кг марганцевого шлака. По первому варианту шихтовых материалов плавку вели 6 часов. Работа на данной навеске шихты показала не плохие технологические показатели, в частности характеризовалась горячим ходом процесса и стабильной токовой нагрузкой 150-160 A без каких либо скачков. При этом постепенно начала зарастать подина, возможно за счет образования в ней карбидов кальция и кремния. Во втором периоде при работе на 24 В и силе тока 180-200 A, процесс шел при устойчивом электрическом режиме, с некоторым зарастанием тигля, что характеризовалось низкой посадкой электрода. С увеличением в колоше марганцевого шлака повышалось содержание кальция в сплаве. При переходе на третий вариант плавки состав колоши шихтовых материалов составил: высокозольного угля - 20 кг, с увеличением навески марганцевого шлака с 8 кг до 10 кг. На этой колоше работали до конца кампании. В целом процесс плавки на этой колоше характеризовался активным выходом металла, горячим ходом печи (рисунки 3.15 и 3.16) и стабильным повышением содержания кальция в сплаве. Химический состав и вес полученного сплава приведен в таблице 3.5.

Талица 3.5 – Химический состав и вес полученного металла

№ выпуска	Содержание компонентов масс.%						Вес металла, кг
	Mn	Si	Al	Ca	Fe	P
1	12,62	34,59	26,72	3,69	22,19	0,019	4,3
2	10,48	43,07	37,81	5,88	2,48	0,028	8,9
3	13,88	31,5	29,94	4,62	19,84	0,022	5,5
4	11,74	36,19	32,06	5,04	14,73	0,024	6,6
5	15,12	37,95	36,53	6,04	4,21	0,015	3,6
6	16,34	34,11	34,34	5,71	9,29	0,021	3,6
7	16,96	31,54	35,9	6,21	9,16	0,023	6,0
8	17,56	33,06	40,06	5,2	3,97	0,015	5,3
9	11,74	24,82	25,92	6,21	31,15	0,016	13,1
10	17,66	38,18	22,21	6,72	14,28	0,024	5,7
11	15,02	41,9	24,54	8,06	9,65	0,019	8,1
12	15,94	37,08	29,28	8,73	8,74	0,017	6,6
13	15,82	37,35	30,29	9,07	6,87	0,028	6,8
14	16,4	48,49	18,3	10,41	5,43	0,024	9,0

Таким образом, в крупно-лабораторных условиях установлена принципиальная возможность получения нового вида комплексного кальцийсодержащего сплава - алюмосиликомарганца с кальцием из высокозольных углей Сарыадырского месторождения и отвальных шлаков рафинированного ферромарганца, относящихся к техногенным отходам. Это позволяет разработать комплексную и ресурсосберегающую технологию выплавки нового вида ферросплава, который удовлетворяет требованиям, предъявляемым для его дальнейшего использования в сталеплавильной промышленности в виде раскислителя, а также восстановителя в производстве средне и низкоуглеродистых марок ферромарганца.

а – общий вид; б – внешний вид колошника

Рисунок 3.15 - Рудно-термическая печь

с мощностью трансформатора 200 кВА

а - выпуск алюмосиликомарганца с кальцием;

б – слиток сплава КАМС

Рисунок 3.16 – Выпуск и остывание сплава

В результате крупно-лабораторных испытаний были установлены:

- принципиальная возможность полного восстановления всех оксидов пустой породы высокозольного угля и отвального марганцевого шлака одностадийным карботермическим бесшлаковым процессом и выплавки нового комплексного сплава - алюмосиликомарганца с кальцием;

- основные электрические параметры технологии - рабочее напряжение 24-36 Вольт и сила тока 3200-3500 Ампер на низкой стороне трансформатора);

- степень извлечения основных элементов достигает 91,56% марганца, 87,75% кремния, 76% алюминия и 36,44% кальция;

- необходимая степень избытка твердого углерода, которая составляет 10-15%, для сравнения ферросиликоалюминий выплавляется при недостатке твердого углерода 3-5%;

Полученные данные позволяют использовать в качестве шихтовых материалов выплавки кальцийалюмосиликомарганца – отвальные марганцевые шлаки и высокозольные угли, что позволяет решить экологическую проблему их утилизации и значительно снизить себестоимость получаемого сплава. При этом реальный расход высокозольного угля должен быть значительно выше теоретически (стехиометрически) необходимого.

3.3 Расчет технико-экономических показателей выплавки алюмосиликомарганца с кальцием

Металлический кальций и его соединения широко применяются в металлургии (60% всего потребляемого кальция), в металлообработке, в электронной, химической, резинотехнической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической и нефтегазовой промышленности; в строительстве, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, в оптике, фармакологии и медицине.

В черной металлургии кальций востребован как раскислитель, связывающий одновременно углерод, серу, фосфор, азот. Обработка стали кальцием или силикокальцием - одно из требований, предъявляемых рядом стандартов США, Великобритании и стран Европейского содружества, что объясняется комплексным влиянием кальция на улучшение свойств стали. С разработкой и внедрением технологии внепечной обработки металла порошковыми проволоками были решены не только производственные проблемы, но и улучшены экологические условия труда (кальций исключает пироэффект и разбрызгивание расплава при выпуске металла из плавильного агрегата). Да и прибыль налицо – обрабатывать ковши с чугуном и сталью стало возможно при заполнении их металлом на 95-98%, ввиду чего экономились энергоресурсы, а расход ферросплавов и раскислителей снижался в 1,5-2 раза. Использование порошковой проволоки для внепечной обработки позволило производить доводку расплава в узких пределах по химическому составу и качеству по неметаллическим включениям, при этом достигать более высокой степени усвоения элементов, снижать удельный расход раскисляющих и легирующих элементов на 10-50%.

Кальций, как известно, благоприятно действует на сталь: снижает водородное охрупчивание стали, повышает коррозионную стойкость при работе в агрессивных сероводородных средах и в морской воде, улучшает обрабатываемость резанием. Для разных металлов и сплавов порошковая проволока своя. Для обработки чугуна подходит порошковая проволока с магний-кальциевым наполнителем (обеспечивает десульфурацию и получение шаровидной формы графита). Для обработки стали – порошковая проволока с силикокальцием – изменяет морфологию включений, увеличивает степень десульфурации, улучшает разливаемость стали, а кальций в смеси с алюминием изменяет морфологию включений и повышает величину ударной вязкости стали в два раза. Усовершенствование технологии ввода кальция в расплав имеет и оборотную сторону: снижается потребление кальция в количественном выражении, для получения лучшего результата требуется меньшее количество кальция (ранее в ванну с расплавом погружали целые куски или брикеты кальция).

В цветной металлургии кальций используется для металлотермического восстановления при производстве чистых металлов и как легирующий элемент при производстве сплавов (легирующая добавка к медным, алюминиевым, марганцевым и другим сплавам). Сплавы на основе кальция применяются для получения ферросилиция высокой чистоты, для производства металлизированных стекол и коллекторов солнечного излучения, как средство точного контроля включений в расплавах, кроме того, эти сплавы востребованы в производстве свинца (для удаления примесей висмута из свинцовых слитков), в производстве свинцовых аккумуляторов (решетки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей). Кальций уменьшает способность к саморазряду аккумуляторных батарей, придает им легкость и увеличивает срок их службы. Пластины, легированные сплавом на основе кальция, имеют улучшенные литейные и механические свойства, а также более высокую химическую стойкость в кислотном электролите. Добавление всего 0,025-0,09% кальция (в зависимости от типа батарей) улучшает механические свойства свинца (благодаря достижению более быстрого дисперсионного твердения). Объем потребления кальциево-алюминиевого сплава для производства свинцово-кислотных аккумуляторных батарей на сегодня составляет 1500-2000 тонн в год. Еще кальций востребован в производстве подшипников на основе свинца, а также при изготовлении свинцовой оболочки кабелей. Широко применяются сплавы кальция и в самолетостроении. В металлообработке соединения кальция востребованы в качестве составляющей смазочных материалов (например, при волочении проволоки), в качестве присадок к маслам, ингибиторов коррозии, детергентов, подавителей пены. Электронная промышленность использует геттерные свойства кальция для поглощения газов и создания глубокого вакуума в электронных приборах (кальций в качестве газопоглотителя удаляет следы газов из вакуумных трубок и электронных ламп).

В настоящее время еще нет достаточного количества данных для детального расчета себестоимости сплава алюмосиликомарганца с кальцием по разрабатываемой технологии. Однако по результатам крупно-лабораторных испытаний можно провести ориентировочную оценку ожидаемой себестоимости и технико-экономической эффективности производства сплава в промышленных условиях (таблица 3.6).

Таблица 3.6 – Основные технико-экономические показатели выплавки алюмосиликомарганца с кальцием в крупно-лабораторной электропечи мощностью трансформатора 200 кВА

Показатели	Количество
1	2
Задано шихты, кг:
Отвальный марганцевый шлак	70
Высокозольный уголь	200
Получено металла, физ. кг	95

Продолжение таблицы 3.6.

1	2
Средний химический состав металла, %
Mn	12
Si	35
Al	27
Fe	8
Cа	5
P	0,014
Производительность, кг/сут.	94,92
Средний вес плавки, кг.
Извлечение, %
Mn	91,56
Si	87,75
Al	76
Са	36,44
Расход электроэнергии, кВт·ч/т	14210

Крупно-лабораторные испытания показали, что на одну тонну нового сплава расходуется: отвального марганцевого шлака – 740 кг; высокозольного угля – 2110 кг и электроэнергии - 14210 кВт•ч. При стоимости высокозольного угля и отвального марганцевого шлака в пределах 50-60 $ (с учетом транспортировки и подготовки), себестоимость комплексного сплава алюмосиликомарганца с кальцием по фактическим показателям, полученным при выплавке в крупно-лабораторных условиях, составит 1900-2000 $. При этом значительную долю в структуре себестоимости занимает стоимость электроэнергии – 80-85%.

Таблица 3.7 - Сравнение стоимости сплава КАМС и механической смеси вторичного алюминия, силикокальция и ферросиликомарганца

Химический состав металла, %	Номер выпуска
	№ 4	№ 13	№ 14
Mn	11,74	16,4	15,82
Si	36,19	48,5	37,35
Al	32,06	18,3	30,29
Fe	14,73	5,4	6,87
Cа	5,04	10,4	9,07
Сумма	99,8	99,0	99,4
Ориентировочная себестоимость, $	1700	1900	1900

Продолжение таблицы 3.7

Позволяет заменить, кг:
Вторичный алюминий	320,6	183,0	302,9
Ферросиликомарганец марки СМн-17	180,6	252,3	243,4
Силикокальций СК-20	252,0	520,0	453,5
Соответствует стоимости
Вторичного алюминия – при цене 2000 $	641,2	366,0	605,8
Ферросиликомарганца марки СМн-17 при цене 1600 $	289,0	403,7	389,4
Силикокальций марки СК-20 при цене 3500 $	882,0	1820,0	1587,3
Суммарная стоимость	1812,2	2589,7	2582,5

Сравнение стоимости сплава КАМС и равноценной ему по химическому составу механической смеси из вторичного алюминия, силикокальция и ферросиликомарганца приведена в таблице 3.7. Согласно результатам данной таблицы, например, 1 тонна сплава КАМС №14 позволяет заменить механическую смесь, состоящую из 302,9 кг вторичного алюминия, 243,4 кг ферросиликомарганца марки СМн-17 и 453,5кг силикокальция марки СК-20. Рыночная стоимость данной механической смеси составляет 2582,5 $, при этом себестоимость сплава КАМС №14 составит 1900 $. Таким образом, замена 1 кг силикокальция на 2,19 кг сплава КАМС при раскислении стали позволяет сэкономить 1,494 $ и дополнительно внести алюминий и марганец.

3.4 Физико-химические свойства комплексного сплава алюмосиликомарганца с кальцием

Эффективность и целесообразность использования комплексных ферросплавов в производстве стали и чугуна определяются не только их раскислительной и модифицирующей способностью, но и физико-химическими характеристиками: плотностью, температурой плавления, склонностью к рассыпанию, влагостойкостью, микроструктурой, фазовым составом и др. Поэтому в рамках проводимых исследований были изучены некоторые свойства комплексного сплава алюмосиликомарганца с кальцием.

В металлургической, химической, электронной и других отраслях промышленности, а также при выполнении научных исследований важно знать химический и фазовый состав материала, который является объектом производства или научно-исследовательской работы.

Одним из современных и простых методов определения фазового состава кристаллических тел является рентгеновский. В основу метода положено явление дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Каждая фаза имеет свою кристаллическую решетку. Под фазой понимают часть вещества, отделенную от других его частей границей раздела, при переходе через которую свойства меняются скачком.

Для выполнения качественного и количественного фазового анализа используется современная рентгеновская аппаратура – рентгеновские дифрактометры. Она позволяет проводить его быстро и с большой точностью.

С целью определение фазового состава нового сплава алюмосиликомарганца с кальцием, сделали рентгенофазовый анализ. Рентгенограммы полученных металлов приведены на рисунках 3.17-3.19.

V - CaAl₂Si_1,5 (1,430; 1,561; 1,599; 1,979; 2,070; 2,370; 2,527; 3,199)

● – Si (1,637; 1,919; 3,134)

Рисунок 3.17 - Рентгенограмма металла № 9

V - CaAl₂Si_1,5 (1,933; 2,522; 3,209)

Рисунок 3.18 - Рентгенограмма металла № 11

● – Si (1,632; 1,917; 3,124);

V - CaAl₂Si_1,5 (1,557; 1,979; 2,068; 2,521; 3,199);

○ - CaSi₂(1,917; 2,674; 3,351)

Рисунок 3.19 - Рентгенограмма металла №14

Согласно данным рентгенофазового анализа сплав алюмосиликомарганец с кальцием представлен следующими фазами: CaAl₂Si_1,5; CaSi₂ и несвязанным кремнием.

Термическое поведение полученных металлов при нагреве было исследовано дифференциально-термическим анализом в окислительной атмосфере воздуха на дериватографе системы Ф. Паулик, И. Паулик, Л. Эрдей (рисунок 3.20).

а – сплав КАМС № 9;

б – сплав КАМС № 11;

в – сплав КАМС № 14

Рисунок 3.20 – Дериватограммы

В результате дериватограффического анализа было установлено, что полученный сплав активно окислятся в атмосфере воздуха при нагревании, что свидетельствует о его высокой активности и реакционной способности. Процесс окисления начинается при температурах выше 420˚С. Увеличение массы исследуемых сплавов при нагревании составляет от 2,4 до 8,2% от исходного веса.

3.5 Исследование микроструктуры и фазового состава комплексного сплава КАМС.

Микроструктуру и фазовый состав нового сплава КАМС изучали комплексно с применением оптического типа OLYMPUS BX51 и сканирующего электронного микроскопа типа JEOL- JSM7001F, который может увеличивать до 1,5 миллиона раз. Был исследован сплав КАМС с 14 выпуска, так как в нем содержание кальция было самым высоким (таблица 3.5).

Макроскопически образец исследуемого сплава КАМС идентично кремнистым сплавам и имеют в основном серебристо-серого и светло-желтого и в некоторых местах серо-голубого цвета, в изломе имеют мелкозернистую однородную структуру, за счет содержание в сплаве кальция появляются крупнокристаллические зерна в виде пластин, что свойственно кремнистым сплавам с кальцием.

Микроструктура опытного образца рисунок 3.21 на 30 % площади представлена фазой светло-желтого цвета, пластинчатой формы, что соответствует дисилициду железа (FeSi₂). Около 10 % площади на шлифе занята фазой темно-серого цвета в виде зерен неправильной формы с четкими краями, что идентифицировано как структурно-свободный кремний(Si), 30 % площади шлифа занимает эвтектика с матрицей светло-серого цвета, по данным анализом она соответствует фазе дисилициду кальция (CaSi₂). На шлифе наблюдается эвтектика состоящего (CaAl₂Si_1,5), на фоне эвтектики видны мелкие кругляшки серого цвета, по внешним признакам она соответствует фазе (SiMn) силициду марганца.

Рисунок 3.21 – Микроструктура сплава КАМС, снятого оптическим микроскопом «OLYMPUS BX51» при 500 кратном увеличений.

Незначительная площадь на шлифе занята фазой серо-голубого цвета, видны кристаллы избыточной фазы неправильной формы, которые, согласно микроструктурному анализу имеет в составе Ba, Al и Si и по результатам количественного анализа расшифрована как фаза Ba(SiAl)₄.

Микроструктура так же была исследована сканирующим электронным микроскопом типа JEOL- JSM7001F. Этот микроскоп уникален тем, что из спектра автоматически вычитывает химический состав и дает возможность определить фазу с помощью химического состава данной точки (рисунок 3.22).

Рисунок 3.22 – Электронный сканирующий микроскоп

«JEOL-JSM7001F»

Из рисунка 3.23 видно, что спектр1представлен фазой ярко белого цвета и занимает незначительную площадь, отличается наличием в нем бария до 40 % весовой и атомной 12 % соответственно (таблица 3.8 и 3.9). Данный спектр по химическому составу соответствует фазе Ba(SiAl)₄. Спектр 2 представлен светло-серым цветом, занимает около 20 % площади, по внешним признакам и химическим данным она соответствует фазе (SiMn) силициду марганца. В спектре 3, на котором видны эвтектики с матрицей светло-серого цвета, по данным электронным показателям и химическим анализом (весовой 58 и 40,7 % Са, Si и атомного 66,3 и 32,5 соответственно (таблица 3.8 и 3.9)), она соответствует фазе дисилициду кальция (CaSi₂). Спектр 4 занимает около 40-50 % площади, в микроструктуре данной фазы помимо свободного кремния и дисилицида железа наблюдается тонкодифференцированная эвтектика, по комплексному методу исследования рентгеноструктурного, микроструктурного и электронного анализа расшифрована как фаза (CaAl₂Si_1,5). Спектр 5 представлен темно-серым цветом, отличительной характером данной фазы является наличием в нем чистого кремния до 99,8 % весовой и 99,8 % атомной соответственно (таблица 3.8 и 3.9), что идентифицировано как структурно-свободный кремний(Si).

Рисунок 3.23 – Микроструктура сплава КАМС на электронном

микроскопе «JEOL-JSM7001F» при увеличений на 100mkm.

Параметры обработки: Выполнен анализ всех

элементов (нормализован).

Таблица 3.8 - Все результаты в весовых %.

Спектры	Содержания элементов в весовых, %
	Al	Si	Ca	Mn	Fe	Ba
Спектр 1	12.6	43.8	3.2	0.1	0.1	40.2
Спектр 2	0.8	45.9	0.0	46.5	7.0	-0.2
Спектр 3	0.8	58.0	40.7	0.2	0.1	0.2
Спектр 4	35.0	37.3	26.9	0.3	0.1	0.4
Спектр 5	0.1	99.8	0.0	0.0	0.0	0.0
Среднее	9.8	57.0	14.2	9.4	1.5	8.1
Станд. отклонение	15.0	25.1	18.6	20.7	3.1	17.9
Макс.	35.0	99.8	40.7	46.5	7.0	40.2
Мин.	0.1	37.3	0.0	0.0	0.0	-0.2

Таблица 3.9 - Все результаты в атомных, %.

Спектры	Содержания элементов в атомных, %
	Al	Si	Ca	Mn	Fe	Ba
Спектр 1	19.4	64.9	3.3	0.1	0.1	12.2
Спектр 2	1.1	62.1	0.0	32.1	4.8	-0.1
Спектр 3	0.9	66.3	32.5	0.1	0.0	0.1
Спектр 4	39.2	40.2	20.3	0.1	0.1	0.1
Спектр 5	0.1	99.8	0.0	0.0	0.0	0.0
Среднее	12.1	66.7	11.2	6.5	1.0	2.5
Станд. отклонение	17.2	21.4	14.6	14.3	2.1	5.4
Макс.	39.2	99.8	32.5	32.1	4.8	12.2
Мин.	0.1	40.2	0.0	0.0	0.0	-0.1

Таким образом, исходя из сделанных исследований в сплаве КАМС активные элементы (Mn, Si, Al, Ca и Ba) присутствуют в виде сложных интерметаллидов таких как (CaAl₂Si_1,5), (CaSi₂) и Ba(SiAl)₄, что исключает образование скоплений корунда, негативно влияющего на механические свойства металла, и способствует глобуляризации оксидных включений при раскислении и модифицировании как рядовых и качественных, так же литейных марок стали.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Краткие выводы по результатам исследований:

1. Сделан литературный анализ по выплавке кальцийсодержащих сплавов, также изучены раскисляющие способности комплексных кальцийсодержащих сплавов и применение его в производстве стали. В рамках исследований приведены анализы крупнейщих угледобывающих стран последнего десятилетия и развития углепромышленности Казахстана.

2. В результате термодинамических исследований системы Al-Si-Ca-Mn-O-C с использованием программного комплекса «АСТРА-4» для трех реальных составов шихт были выявлены основные конденсированные и газообразные фазы, образование которых возможно при выплавке алюмосиликомарганца с кальцием. Установлена термодинамическая возможность получения кальцийалюмосиликомарганца и механизм совместного карботермического восстановления Al, Si, Ca и Mn твердым углеродом высокозольных углей.

3. Методами химического, рентгенофазового и дифференциально-термического анализа определены вещественные составы и изучены физико-химические свойства марганцевых шлаков и высокозольных углей.

4. Проведенный термодинамически-диаграммный анализ позволил установить квазиобъемы в системе Mn-Si-Al-Ca, моделирующие составы образующихся металлических продуктов при выплавке различных марок КАМС в процессе восстановления марганца и кальция из отвальных марганцевых шлаков, а также кремния и алюминия из золы высокозольного угля.

5. В крупно-лабораторных условиях установлена принципиальная возможность получения нового вида комплексного кальцийсодержащего сплава - алюмосиликомарганца с кальцием из высокозольных углей Сарыадырского месторождения и отвальных шлаков ферромарганца, относящихся к техногенным отходам. Полученный сплав характеризуется следующим химическим составом: 11-17% Mn; 31-43% Si; 25-31% Al; 5-10% Ca; 12-23% Fe и 0,019-0,024% P. Себестоимость комплексного сплава КАМС по фактическим показателям, полученным при выплавке в крупно-лабораторных условиях, составил 1900-2000 $.

6. В сплаве КАМС активные элементы (Mn, Si, Al, Ca и Ba) присутствуют в виде сложных интерметаллидов таких как (CaAl₂Si_1,5), (CaSi₂) и Ba(SiAl)₄, что исключает образование скоплений корунда, негативно влияющего на механические свойства металла и способствует глобуляризации оксидных включений при раскислении и модифицировании как рядовых и качественных, так же литейных марок стали.

7. Полученные данные позволяют разработать комплексную и ресурсосберегающую технологию выплавки нового вида ферросплава, который может быть использован в сталеплавильной промышленности в виде раскислителя, а также в виде восстановителя в производстве средне и низкоуглеродистых марок ферромарганца.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Друинский М.И., Жучков В.И. Получение комплексных ферросплавов из минерального сырья Казахстана. – Алма-Ата: Наука, 1988. – 208 с.

2. Кравченко В.А., Деханов Н.М., Серебренников А.А., Бойцов Л.И., Щербак Н.А. Производство ферросиликокальция непрерывным одностадийным углевосстановительным процессом в мощных электропечах // Cталь. – 1971. – № 8. – С. 724-725.

3. Гусаров В.Н., Пигасов С.Е., Рысс М.А., Зайко В.П, Кравчинский Р.В. Освоение и исследование технологии выплавки ферросиликокальция // Сталь.-1971.-№9.-С. 813-815.

4. Копабаев А.С., Байсанов А.С., Уразгалиева А.Н., Заякин О.В. Перспективы выплавки новых видов кальцийсодержащих ферросплавов из отвальных марганцевых шлаков и высокозольных углей // Труды Международной научно-практической конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии Казахстан – 2030» - (Сагиновские чтения №4) – Караганда, 2012. - С.203-205.

5. Копабаев А.С., Байсанов А.С., Толымбеков М.Ж., Байсанов С.О., Нурумгалиев А.Х. Шихтовые материалы для выплавки комплексного сплава КАМС //Труды II Межд. интерактивной научно-практ. конф. «Инновации в материаловедении и металлургии». – Екатеринбург, 2013. – С. 212-214.

6. Бородаенко Л.Н., Такенов Т.Д., Габдуллин Т.Г. Электротермия комплексных сплавов с активными элементами. – Алма-Ата: Ғылым, 1990. – 91 с.

7. Гасик Л.Н., Игнатьев В.С., Гасик М.И. Структура и качество промышленных ферросплавов и лигатур. Киев: Техника, 1975. 152 с.

8. Вальстер М., Фельдгауз В. Черные металлы. 1962. № 4. С. 3-7.

9. Крещяновский Н С., Сидоренко М.Ф. Литейное производство. 1965. № 12. С. 17-22.

10. Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Лякишев Н.П., Дубрович А.С. Ферросплавы с редкоземельными и щелочноземельными металлами. М.: Металлургия, 1983. 272 с.

11. Белов Б.Ф., Ершов Г.С., Овчиннков Н.А. и др. Металлы. 1984. № 6. С. 3-9.

12. Автоматные стали с кальцием. Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1973. № 4. С 63-64.

13. Кальций в производстве стали. Черная металлургия: Экспресс-информация. 1966. № 2. С 32-36.

14. Вишкарев А.Ф., Близнюков С.А., Явойский В.И. Влияние комплексного раскисления на свойства сталей. М.: Металлургия. 1982. С. 4-11.

15. Mandl M., Scala J. Freiberger Forschungs. 1965. Bd. 13, N 106. S. 93-116.

16. Мизин В.Г., Агеев Ю.А., Заславский А.Я. 9-й Сов.-яп. симпозиум по физико-химическим основам металлургических процессов: Доклады сов. участников. М.: Металлургия, 1983. С. 70-97.

17. Миясита И., Нисикава К. Пат. 26612 Японии кл. 101154. 1971. С 22.

18. Маргиев Б.Г., Арсенишвили А.Ю., Чубинидзе Т.А. Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1973. № 12. С. 29-30.

19. Арсенишвили А.Ю., Оклей А.А., Чубинидзе Т.А. Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1975. № 10. С. 43-44.

20. Катаура Я., Ольшлегель Д. Черные металлы. 1980. № 1. С. 19-29.

21. Шульте Ю. А. Неметаллические включения в электростали. М.: Металлургия. 1964. 182 с.

22. Винокуров И.Я., Рабинович Д.М., Сырейщыкова В.И. Металлург. 1976. № 9. С. 23-24.

23. Лемпицкий В.В., Гришеевский И.С., Казарновский Д.С., Сталь. 1967. № 11. С. 1015-1019.

24. Вислогузов Г.И., Рабинович Д.И., Орлова Н.И. Сталь. 1965. № 6. С. 557-559.

25. Зарвин Е.Я., Широков Н.И., Гордеева Л.Т. Изв. вузов. Черная металлургия. 1964. № 10. С. 41-44.

26. Широков Н.И., Котлов А.В. Изв. вузов. Черная металлургия. 1966. № 2. С. 48-50.

27. Селезнев В.А., Сургучев А.Н., Исаев Е.И. Металлургическая и горнорудная промышленность: Научно-технический и производственный сборник. М.,1977. С. 12-14.

28. Луценко В.Т., Журавлев А.А., Павлов В.А. Сталь. 1984. № 2. С. 21-22.

29. Балыкин К.П. А. с. 1076479 СССР. Сплав для раскисления стали. Опубл. в Б. И. 1984. № 8.

30. Громова Г.П. Новые методы испытаний металлов. М.: Металлургия. 1967. С. 51-63.

31. Маргиев Б.Г., Арсенишвили А.Ю., Чубинидзе Т.А. Материалы докл. ΙΙ респ. Научно-техн. Конференции молодых ученых. Тблиси: Мецниереба. 1975. С. 18-21.

32. Маргиев Б.Г., Арсенишвили А.Ю., Чубинидзе Т.А., Сулова Д.А. Стали и сплавы. Тблиси: Мецниереба. 1979. С. 14-23.

33. Габисиани А.Г., Маргиев Б.Г., Арсенишвили А.Ю. Сталь. 1976. № 10. С. 897-899.

34. Михайлов Э.Н., Якушев А.М., Кудрин В.А. Изв. вузов. Черная металлургия. 1970. № 5. С. 47-50.

35. Кожевников Г.Н., Зайко В.П., Рысс М.А. Электрометаллургия лигатур щелочноземельных металлов с кремнием. М.: Наука, 1978. 224 с.

36. Якушев А.М., Михайлов Э.Н., Кудрин В.А. Производства стали и стального литья. М.: Металлургия, 1969. С. 153-170.

37. Кудрин В.А., Якушев А.М., Михайлов Э.Н. Сталь. 1970. № 10. С. 906.

38. Михайлов Г.Г., Тюрин А.Г., Вильгельм Е.М. Современные проблемы электрометаллургии стали. Челябинск, 1978. С. 32-40.

39. Якушев А.М., Кудрин В.А., Михайлов Э.Н. Изв. вузов. Черная металлургия. 1971. № 7. С. 44-46.

40. Кох В. Черные металлы. 1961. № 24. С. 42-49.

41. Строганов А.И., Поволоцкий Д.Я., Токовой О.К. Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1972. № 2. С. 33-34.

42. Розенцвейг Я.Д., Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1968. № 19. С. 28-36.

43. Комплексные сплавы для легирования, раскисления и модифицирования. Каталог. Экспресс-информаций ЦНИИЧМ. 1973.

44. Кравченко В.А., Жучков В.И., Папин Г.Г. Бюл. ЦНИИЧМ. 1967. № 1. С. 43.

45. Беляев Г.С., Воскресенский Б.В., Зайков В.П. Бюл. ЦНИИЧМ. 1964. № 5. С. 42-45.

46. Максимов Ю.С., Бойцов А.И., Шендрик А.Д. Бюл. ЦНИИЧМ. 1965. № 12. С. 32-33.

47. Микулинский А.С., Рябчиков И.В. Изв. вузов. Черная металлургия. 1962. № 6. С. 44-50.

48. Кадарметов А.Х., Максимов Ю.С., Помогаев В.И. Сталь. 1970. № 5. С. 422-423.

49. Гусаров В.И. Сталь. 1971. № 9. С. 231.

50. Филоненко Н.Е. Абразивы. 1963. № 5. С. 3-11.

51. Рощин В.Е., Поволоцкий Д.Я., Михайлов Г.Г. Влияние комплексного раскисления на свойства сталей. М.: Металлургия, 1982. С.17-26.

52. Арсенишвили А.Ю., Чубинидзе Т.А. Черная металлургия. Бюл. НТИ. 1972. № 20. С. 26-27.

53. Рябчиков И.В., Рысс М.А., Русакова А.Г. Научные труды ЧЭМК. М.: Металлургия, 1968. С. 22-26.

54. Заявка 57-192236 Японии / Хавигара Капу, Матида Иосно, Накадэима Сёдэи. Опубл. в Б, И. 1982. № 12.

55. Web-ресурс: «Использование энергии». Zaporozhye Nuclear Power Plant. (http://nnp.zp.ua)

56. Web-ресурс: «Мировой рынок угля и перспективы российских экспортеров». Журнал «ВНИКИ», (http://www.vniki.ru)

57. Горкина, Т.И. Проблемные и отраслевые вопросы экономической географии. Угольная промышленность мира. Региональные аспекты развития // География №18/2009

58. Чедвик Дж., «Мировая угольная промышленность.» Перевод статьи - Гребенщиков В.П. Журнал уголь. № 12, 2002.

59. http://studentlight.net/ugolnaya_promyshlennost.php

60. Гасик М.И. Марганец. М.: Металлургия, 1992. 608с.

61. Пилоян Г.О. Введение в теорию термического анализа. М.: ИЛ, 1961. – С. 294.

62. Шестак Я. Теория термического анализа //Физико-химические свойства твердых неорганических веществ: Пер. с англ.– М.: Мир, 1987. – 456 с.

63. Берг Л.Г., Бурмистрова Н.П., Озерова М.И., Цуринов Г.Г. Практическое руководство по термографии. - Издательство Казанского университета, 1976. - 223 с.

64. Кузнецов А., Ким В., Кузнецов П. Исследование кинетики горения мелких фракций топлива //Промышленность Казахстана.– 2001, №12.- С. 85-86.

65. Глущенко И.М. Термический анализ твердых топлив. М.: Металлургия, 1968. – 192 с.

66. Сванидзе Л.К., Загю Т.Н., Кекелидзе М.А. Термические исследования марганцевых окислов, руд и концентратов //Атлас термограмм (Тбилиси). – 1974. – 32с.

67. Сванидзе Л.К., Загю Т.Н., Кекелидзе М.А. Термические исследования марганцевых окислов, руд и концентратов //Описание термограмм (Тбилиси). – 1974. – 59 с.

68. Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. - Свердловск: ГНТИ, 1962. - т. 1. - 671 с.

69. Матвеев В.Е. Комплексный термоанализ марганецсодержащих рудо-угольных смесей. Новосибирск, «Наука», 1975. – 64 с.

70. Самуратов Е.К., Байсанов А.С., Толымбеков М.Ж., Корсукова И.Я., Акуов А.М. Изучение фазовых превращений в железомарганцевых рудах Центрального Казахстана методом неизотермической кинетики // Сборник материалов международной научной конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов», выпуск 7, г. Красноярск, 23-25 апреля 2009. – С. 145-151.

71. Чуфаров Г.И., Авербух Б.Д., Татиевская Е.П., Антонов В.К. Замедляющее влияние газообразных продуктов реакции на скорость восстановления окислов железа водородом и окисью углерода //Журн. физ. химия, 1954. - т. 28. - вып. 3. - С. 490-497.

72. Астра. Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах. Руководство по эксплуатации / Трусов В.Г. М., 1989. – 31 с.

73. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неогранических системах. Программный комплекс АСТРА-3 Методические указания / Моисеев Г.К., Трусов Б.Г. УрГУ. Свердловск, 1989. – 51 с.

74. Синяров Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. М., 1982. - 264с.

75. Метод, универсальный алгоритм и программа термодинамического расчета многокомпонентных гетерогенных систем // Тр.МВТУ. № 268. М., 1978.

76. Трусов Б.Г., Бадрак С.А., Туров В.П., Барышевская И.М. Автоматизированная система термодинамических данных и расчетов равновесных состояний // Математические методы химической термодинамики. Новосибирск, 1982. С.213-219.

77. Байсанов С.О. Закономерности фазовых равновесий в металлургических системах и разработка на их основе эффективных технологий выплавки ферросплавов. Дисс… докт. техн. наук.: 05.16.02. – Караганда.: ХМИ, 2002. – 264 с.

78. Копабаев А.С., Байсанов А.С., Нурумгалиев А.Х., Торговец А.К., Есенгалиев Д.А., Абилбериков А.А., Уразгалиева А.Н. Термодинамическое моделирование системы Al-Si-Ca-Mn-O-C на программном комплексе «АСТРА-4» // Материалы VII Межд. Научно- практ. конф. «Научно-технич. прогресс в металлургии». – Темиртау, 2013. – С. 413-418.

79. Бороденко Л.Н., Такенов Т.Д., Габдулин Т.Г. и др. //Производство ферросплавов. – Новокузнецк. – 1987. – С. 96-101.

80. Бережной А.С. Многокомпонентные системы окислов. – Киев: Наукова думка, 1970. – 544 с.

81. Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Лапин В.В., Курцева Н.Н. Диаграммы состояния силикатных систем. Двойные системы. – Л.: Наука, 1969. – №1. – 823 с.

82. Бережной А.С. Физико-химическая характеристика окислов и некоторых кислородных соединений //Сб. научн. трудов УНИИО. – Харьков, 1963. – № 7. – С. 115-161.

83. Млодзеевский А.Б. Геометрическая термодинамика. – М.: Изд-во МГУ, 1956. - 240 с.

84. Елютин В.П., Павлов Ю.А., Левин Б.Е., Алексеев Е.М. Производство ферросплавов. – М.: Металлургизат, 1957. – 436 с.

85. Габдуллин Т.Г., Такенов Т.Д., Байсанов С.О., Букетов Е.А. Физико-химические свойства марганцевых шлаков. - Алма-ата: Наука, 1984. – 232 с.

86. Gokhale A.B., Abbaschian R. The Mn-Si (Manganese - Silicon) System //Bulletin of Alloy Phase Diagrams. - 1990. - Vol. 11, № 5. - P. 468-480.

87. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т. 1 / Под общ. ред. Н.П. Лякишев – М.: Машиностроение, 1996. – 992 с.:ил.

88. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов: Справочник. – М.: Металлургия, 1970. – Т. 1: – 455 с., Т. 2: - 472 с.

89. Шанк Ф. Структуры двойных сплавов: Справочник / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1973. – 760 с.

90. Процюк А.И., Карапетьянц М.Х. //Жур. Прикл. Хим. – 1977. – Т. 50, № 1. – С. 169-171.

Содержание основных газообразных и конденцированных фаз (%),

сосуществующих в интервале температур 700-2700К для шихтовой смеси №1

Фаза	Содержание рабочего тела %: MnO – 9,80; SiO2 – 29,53; Al2O3 – 16,10; FeO -1,29; CaO -14,38; C -28,89; Ar – 0,01%
	Состав газовой фазы, %
	Температура К
	700	900	1100	1300	1500	1700	1900	2100	2300	2500	2700
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ar	0,0099	0,0098	0,0122	0,0071	0,007069	0,007095	0,00071	0,00074	0,000808	0,000806	0,00807
CO	7,17E-07	1,2E-06	0,0023	0,5041	0,505345	0,507219	25,0976	27,6899	48,08023	56,303	57,968
CO2	2,1E-07	3,49E-05	3,41E-06	0,000256	8,56E-05	8,59E-05	0,00010	4,24E-05	2,97E-05	1,82E-05	9,19E-05
Mn	0	0	0	0	7,19E-09	7,21E-09	0,2996	1,4083	4,461424	4,4493	ПРИЛОЖЕНИЕ А 4,4536
SiO	0	0	0	0	0	0	0,01918	0,3392	0,86839	1,7278	1,9094
Fe	0	0	0	0	0	0	0,0001	0,0012	0,015325	0,5782	0,5788
Al	0	0	0	0	0	0	3,83E-06	0,0003	1,207013	5,7117	9,1928
Si	0	0	0	0	0	0	1,38E-06	3,53E-05	0,000896	0,01101	0,6782
Al2O	0	0	0	0	0	0	1,09E-06	0,0001	2,180728	2,1686	0,3807
78 SiO2	0	0	0	0	0	0	3,19E-08	3,02E-08	4,26E-08	5,76E-08	3,9E-07
Ca	0	0	0	0	0	0	3,41E-06	0,0051	1,243286	4,7284	7,685317
MnO	0	0	0	0	0	0	9,63E-09	4,18E-08	1,14E-07	1,11E-07	9,26E-07
SiC2	0	0	0	0	0	0	6,85E-08	4,81E-06	0,000279	0,0055	0,748183
Si2C	0	0	0	0	0	0	3,07E-08	1,95E-06	0,000103	0,00234	0,242726
Si2	0	0	0	0	0	0	0	2,01E-07	1,23E-05	0,00034	0,03601
C2O	0	0	0	0	0	0	0	1,8E-08	2,37E-07	1,38E-06	6,73E-05
Si3C	0	0	0	0	0	0	0	3,11E-09	4,22E-07	2,32E-05	0,0167
CaO	0	0	0	0	0	0	0	4,85E-09	9,75E-08	3,6E-07	4,91E-06
AlC2	0	0	0	0	0	0	0	5,08E-09	9,37E-06	0,00015	0,01005
Si2C2	0	0	0	0	0	0	0	3,57E-09	4,23E-07	1,69E-05	0,0034
Al2	0	0	0	0	0	0	0	8,13E-09	0,0002	0,0017	0,0227
Al2C2	0	0	0	0	0	0	0	1,39E-08	0,000469	0,00428	0,0850
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ca2	0	0	0	0	0	0	0	5,72E-09	1,32E-06	1,18E-05	0,00023
C3	0	0	0	0	0	0	0	0	9,71E-08	2,77E-06	0,0007
Si3	0	0	0	0	0	0	0	0	1,21E-07	6,89E-06	0,00106
SiC	0	0	0	0	0	0	0	0	1,06E-07	3,71E-06	0,0006
AlC	0	0	0	0	0	0	0	0	8,23E-07	1,49E-05	0,0009
C	0	0	0	0	0	0	0	0	4,87E-08	1,14E-06	0,00017
Al2O2	0	0	0	0	0	0	0	0	1,03E-06	5,73E-07	5,23E-06
C2	0	0	0	0	0	0	0	0	8,31E-09	2,73E-07	6,85E-05
FeO	0	0	0	0	0	0	0	0	5,21E-09	1,77E-08	1,38E-07
O	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1,31E-08	4,7E-07
C3O2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	4,37E-09	7,46E-08
Состав конденсированной фазы, %
SiO2	14,015	14,015	11,86	12,936	12,936	12,935	0	0	0	0	0
Al2SiO5	0,29138	0,29152	3,2009	3,2009	3,2009	3,203	0	0	0	0	0
C	28,89	28,89	28,889	28,604	28,603	28,602	14,935	13,63	1,8559	0	0
79 Fe	1,43E-08	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
FeAl2O4	3,1207	3,1206	0	0	0	0	0	0	0	0	0
CaSiO3	29,787	29,787	29,787	29,787	29,787	29,787	0	0	0	0	0
MnAl2O4	23,886	23,886	23,886	23,886	23,886	23,884	0	0	0	0	0
Fe3C	0	5,32E-06	0,000299	1,0746	1,0746	1,0746	1,0722	1,0494	0,79059	0	0
FeSiO3	0	0	2,3622	0	0	0	0	0	0	0	0
Mn5Si3	0	0	0	0	0	0	9,1669	6,5006	0	0	0
SiC	0	0	0	0	0	0	11,225	13,183	18,611	17,281	14,835
Ca2Al2Si7	0	0	0	0	0	0	35,156	26,564	0	0	0
Al2O3	0	0	0	0	0	0	3,0274	0	0	0	0
CaAl2O4	0	0	0	0	0	0	0	9,6277	11,296	0	0
CaC2	0	0	0	0	0	0	0	0	9,3873	7,0251	1,1529

Содержание основных газообразных и конденцированных фаз (%),

сосуществующих в интервале температур 700-2700К для шихтовой смеси №2

Фаза	Содержание рабочего тела %: MnO – 12,76; SiO2 – 29,07; Al2O3 – 15,12; FeO -1,3; CaO -18,94; C -22,80; Ar – 0,01%.
	Состав газовой фазы, %
	Температура К
	700	900	1100	1300	1500	1700	1900	2100	2300	2500	2700
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ar	0,0096	0,010288	0,01205	0,00711	0,00706	0,007087	0,000717	0,000742	0,00082	0,000844	0,008314
CO	1,03E-07	4,3E-06	0,002341	0,508929	0,510198	0,513563	22,37084	24,04853	42,79769	58,25838	56,58435
CO2	0	1E-07	3,36E-06	0,000259	3,35E-05	7,16E-06	9,33E-05	3,68E-05	3,8E-05	2,87E-05	0,000158
Mn	0	0	0	0	6,83E-07	0,000117	0,267134	1,225227	5,717471	6,06565	5,974452
SiO	0	0	0	0	4,48E-08	2,59E-05	0,017099	0,294637	1,704307	5,051647	7,586102
Fe	0	0	0	0	4,34E-09	1,49E-07	0,000104	0,001085	0,016095	0,061015	0,600987
Al	0	0	0	0	0	0	1,67E-06	0,000165	0,036304	5,182642	8,702683
Si	0	0	0	0	0	0	1,23E-06	3,07E-05	0,001225	0,02112	1,530015
80 Al2O	0	0	0	0	0	0	2,31E-07	3,1E-05	0,030767	2,385471	0,537539
SiO2	0	0	0	0	0	0	2,84E-08	2,62E-08	1,2E-07	2,57E-07	2,73E-06
Ca	0	0	0	0	0	0	6,23E-06	0,008713	2,523524	8,743435	11,2156
MnO	0	0	0	0	0	0	8,58E-09	3,63E-08	2,09E-07	2,31E-07	2,19E-06
SiC2	0	0	0	0	0	0	6,11E-08	4,18E-06	0,000173	0,003763	0,414683
Si2C	0	0	0	0	0	0	2,74E-08	1,69E-06	0,000141	0,004505	0,547544
Si2	0	0	0	0	0	0	0	1,75E-07	2,5E-05	0,001125	0,16388
C2O	0	0	0	0	0	0	0	1,56E-08	1,42E-07	8,48E-07	3,26E-05
Si3C	0	0	0	0	0	0	0	0	8,57E-07	7,47E-05	0,018965
CaO	0	0	0	0	0	0	0	8,16E-09	2,84E-07	1,02E-06	1,26E-05
AlC2	0	0	0	0	0	0	0	0	1,28E-06	4,86E-05	0,002338
Si2C2	0	0	0	0	0	0	0	3,11E-09	3,9E-07	1,93E-05	0,003818
Al2	0	0	0	0	0	0	0	0	1,97E-05	0,001253	0,018244
Al2C2	0	0	0	0	0	0	0	3,26E-09	2,09E-05	0,001093	0,01675
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ca2	0	0	0	0	0	0	0	1,87E-08	5,92E-06	3,53E-05	0,000438
C3	0	0	0	0	0	0	0	0	2,73E-08	6,66E-07	0,000101
Si3	0	0	0	0	0	0	0	0	3,66E-07	3,73E-05	0,009794
SiC	0	0	0	0	0	0	0	0	9,77E-08	4,23E-06	0,000748
AlC	0	0	0	0	0	0	0	0	1,67E-07	8,05E-06	2,41E-06
C	0	0	0	0	0	0	0	0	3,02E-08	7,74E-07	1,75E-07
Al2O2	0	0	0	0	0	0	0	0	2,08E-07	9,61E-07	1,56E-06
Состав конденсированной фазы, %
SiO2	7,2848	6,7412	6,7442	7,8283	7,8283	7,829	0	0	0	0	0
C	22,8	22,8	22,799	22,511	22,51	22,51	11,116	10,381	0	0	0
Fe	1,32E-05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
FeAl2O4	3,1449	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
CaSiO3	39,233	39,233	39,233	39,233	39,233	39,233	4,7802	0	0	0	0
81 MnAl2O4	22,511	25,639	25,639	25,639	25,639	25,639	0	0	0	0	0
Fe3C	0	7,95E-06	0,000301	1,0829	1,0829	1,0829	1,0808	1,061	0,78885	0	0
FeSiO3	0	2,387	2,3806	0	0	0	0	0	0	0	0
Mn5Si3	0	0	0	0	0	0	12,244	9,9466	0	0	0
SiC	0	0	0	0	0	0	7,461	8,6992	17,079	6,669	6,0619
Ca2Al2Si7	0	0	0	0	0		40,662	40,652	0	0	0
Ca3Si2O7	0	0	0	0	0	0	0	3,681	0	0	0
CaAl2O4	0	0	0	0	0	0	0	0	17,378	0	0
CaC2	0	0	0	0	0	0	0	0	5,1648	0	0
Mn2SiO4	5,0166	3,1895	3,1895	3,1895	3,1895	3,1853	0	0	0	0	0
Ca3Al2O6	0	0	0	0	0	0	0	0	6,3188	0	0
CaSi2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	7,5488	0
MnSi	0	0	0	0	0	0	0	0	0,44192	0	0
Сумма	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

Содержание основных газообразных и конденцированных фаз (%),

сосуществующих в интервале температур 700-2700К для шихтовой смеси №3

Фаза	Содержание рабочего тела %: MnO – 14,89; SiO2 – 28,74; Al2O3 – 14,42; FeO -1,29; CaO -22,20; C -18,45; Ar – 0,01%.
	Состав газовой фазы, %
	Температура К
	700	900	1100	1300	1500	1700	1900	2100		2300		2500		2700
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10		11		12
Ar	0,009593	0,009984	0,00969	0,007067	0,00705	0,007063	0,007122	0,007394		0,007983		0,008881		0,008164
CO	1,02E-07	4,17E-05	0,001882	0,501781	0,505011	0,508252	19,07581	22,09917		38,2039		54,47714		49,97946
CO2	0	9,74E-07	2,7E-05	0,002552	0,000331	7,08E-05	0,000796	0,000338		0,000409		0,000739		0,000417
Mn	0	0	0	0	6,76E-06	0,001156	0,227799	1,125947		4,231173		7,446988		6,84539
82 SiO	0	0	0	0	4,44E-07	0,000256	0,145809	0,270762		2,136504		13,51215		14,33446
Fe	0	0	0	0	4,3E-08	1,48E-06	0,000887	0,009973		0,149375		0,637011		0,585544
Al	0	0	0	0	0	0	1,42E-05	0,001512		0,240326		3,761516		7,07611
Si	0	0	0	0	0	0	1,05E-05	0,000283		0,012731		0,205408		0,968438
Al2O	0	0	0	0	0	0	1,97E-06	0,000285		0,185447		3,130197		1,060876
SiO2	0	0	0	0	0	0	2,42E-07	2,4E-07		1,81E-06		1,89E-05		1,54E-05
Ca	0	0	0	0	0	0	5,31E-05	0,080077		1,834727		12,44082		12,9075
MnO	0	0	0	0	0	0	7,32E-08	3,33E-07		1,87E-06		7,8E-06		7,49E-06
SiC2	0	0	0	0	0	0	5,21E-07	3,85E-05		0,000128		0,003471		0,022981
Si2C	0	0	0	0	0	0	2,33E-07	1,56E-05		0,001469		0,011883		0,064914
Si2	0	0	0	0	0	0	0	1,61E-06		0,000308		0,009637		0,065663
C2O	0	0	0	0	0	0	0	1,44E-07		1,07E-06		2,44E-06		8,51E-06
Si3C	0	0	0	0	0	0	0	0		1,06E-05		0,000174		0,001423
CaO	0	0	0	0	0	0	0	7,5E-08		2,49E-06		3,98E-05		4,34E-05
AlC2	0	0	0	0	0	0	0	0		6,03E-06		3,35E-05		0,000166
Si2C2	0	0	0	0	0	0	0	0		3,42E-06		1,57E-05		0,000134
Al2	0	0	0	0	0	0	0	0		9,83E-05		0,005976		0,012062
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10		11		12
Al2C2	0	0	0	0	0	0	0	3E-08		7,44E-05		0,000495		0,000969
Ca2	0	0	0	0	0	0	0	1,72E-07		3,57E-05		0,000648		0,000581
C3	0	0	0	0	0	0	0	0		1,44E-07		2,15E-07		2,61E-06
Si3	0	0	0	0	0	0	0	0		5,34E-06		0,000282		0,002484
SiC	0	0	0	0	0	0	0	0		8,56E-07		1,27E-05		0,00014
AlC	0	0	0	0	0	0	0	0		9,31E-07		1,8E-05		0,000103
C	0	0	0	0	0	0	0	0		2,23E-07		2,63E-06		2,92E-05
Al2O2	0	0	0	0	0	0	0	0		1,51E-06		3,47E-05		7,66E-06
Состав конденсированной фазы, %
SiO2	2,3578	1,8184	1,8214	2,8972	2,8972	2,8979	0		0		0		0		0
C	18,45	18,45	18,449	18,164	18,163	18,162	9,1526		7,5781		0		0		0
Fe	7,09E-06	0	0	0	0	0	0		0		0		0		0
83 FeAl2O4	3,1207	0	0	0	0	0	0		0		0		0		0
CaSiO3	45,986	45,986	45,986	45,986	45,986	45,986	13,128		0		0		0		0
MnAl2O4	21,348	24,452	24,452	24,452	24,452	24,452	0		0		0		0		0
Fe3C	0	7,3E-05	0,003001	1,0746	1,0746	1,0746	1,0728		1,0544		0,79428		0		0
FeSiO3	0	2,3687	2,3622	0	0	0	0		0		0		0		0
Mn5Si3	0	0	0	0	0	0	14,494		12,332		0		0		0
SiC	0	0	0	0	0	0	3,9143		6,0587		13,374		0		6,0619
Ca2Al2Si7	0	0	0	0	0		38,78		38,77		0		0		0
Ca3Si2O7	0	0	0	0	0	0	0		10,611		0		0		0
CaAl2O4	0	0	0	0	0	0	0		0		4,5185		0		0
Mn2SiO4	8,7279	6,9148	6,9148	6,9148	6,9148	6,9107	0		0		0		0		0
Ca3Al2O6	0	0	0	0	0	0	0		0		27,897		0		0
CaSi2	0	0	0	0	0	0	0		0		0		4,3464		0
MnSi	0	0	0	0	0	0	0		0		6,4115		0		0
Сумма	100	100	100	100	100	100	100		100		100		100		100

63