9. Металл­термиялық өндірістің қождары

Хромның, ферротитанның, феррониобийдің, силикоцирконийдің металл ­ термиялық балқу қорытпалары қождарының фазалық құрамын зерттеу кезінде төмен температурада тұрақты, фазалардың пайда болуы үшін қажетті мөлшерімен салыстыруда оттегінің жетіспеушілігінен шлактарда металдық бөлшектердің болуының маңызды мөлшерінің шығу тегі олардың тотықты балқымалардың кристалдануы кезінде бөлінуімен табылған.

29 ­ кестеде кейбір қождардың химиялық және фазалық құрамдары бойынша мәліметтер және де металдық бөлшектердің жергілікті талдау нәтижелері тізімделген.

Зерттелген қождардың химия­минералогиялық сипаттамасы

Қож	Қождардың химиялық құрамы, мас. %	Қождардың фазалық құрамы ( %) және кристалданудың тізбегі	Металл бөлшектерінің пішіні мен құрамы
			Пішіні	құрамы
Хромның алюминий­терм. балқытуының қождары	75...80 Al2O3; 6…12 CaO; 6…8 Cr2O3; 0.5…1.5 Na2O	(Al, Cr)2O3 10…15 (Ca, Na)O*6(Al, Cr)2O3 30…40 Na2O*12(Al, Cr)2O3 50…55	Шар және қаңқалық кристалдар	≥ 95% Cr; Fe, Al, Si ­ анықт.
Феррохромды балқыту кезіндегі әк­кен балқымалары	41…43 Cr2O3; 9…10 FeO; 25…27 CaO; 10…12 Al2O3; 10…12 MgO	(Mg, Fe)O*(Cr, Al)2O3 5…10 CaO*Cr2O3 60…70 CaO*(Cr0.5, Al0.5)2O3 7…10 CaO*Al2O3+12CaO*7Al2O3 10…15	Шар және қаңқалы кристалдар	≥ 95 % Fe; Cr, Al, Si ­ анықт.
Феррохромның алюминий­терми. балқытуының ақырғы қождары	50…60 Al2O3; 13…25 CaO; 15…25 MgO; 1.0…2.5 FeO; 2…7 Cr2O3	MgO*(Al, Cr)2O3 40…55 CaO*2Al2O3 30…40 CaO*Al2O3+12CaO*7Al2O3 10…25	Шар және қаңқалы кристалдар	≥ 96 % Cr; Fe ­ 0.3 %; Al, Si ­ анықт. ≥ 96 % Cr; Fe ­ 0.1 %: Al, Si ­ анықт.
Феррохромның флюссіз алюминий­терм. балқытуының қожы	30.45 Cr2O3; 5.85 Feобщ; 35.56 SiO2; 12.70 Al2O3; 15.78 MgO; 2.20 CaO	MgO*(Cr, Al)2O3 20…25 m(MgO*SiO2)*n(CaO*Cr2O3*SiO2) 20…25 Шыны 50...60	Шар және шоқпар қаңқа кристалдары	25...40 % Fe, 60…75 % Cr; Al, Si ­ анықт. ≥ 96 % Cr; Fe, Al, Si ­ анықт.
Ферротитанның қождары	70…74 Al2O3; 9…12 CaO; 3…4 MgO; 9…15 TiO2	MgO*Al2O3 10…15 CaO*6(Al, Ti)2O3 50…60 CaO*2Al2O3 10…25 CaO*TiO2+аносовит+TiO2 2…10	Қаңқалық кристалдар	≥ 96 % Ti; Fe, Al, Si ­ анықт.
Феррониобийдің қождары	70…75 Al2O3; 9…12 CaO; 3…6 MgO; 0.3…0.5 Nb2O5	MgO* Al2O3 10…15 CaO*2 Al2O3 75…85 (Ca, K, Na)O; Nb2O5;(O, F) 0.5…3.0	Қаңқалық кристалдар	≥ 96 % Nb; Fe, Al, Si ­ анықт.
Ферросиликоцирконийдің қождары	54…60 Al2O3; 25…30 CaO; 0.5…2.5 MgO; 6…9 ZrO2; 2.5…6.0 SiO2	MgO* Al2O3 10…15 CaO* 2Al2O3 60…70 ZrO2 10…15 CaO* Al2O3+2CaO* Al2O3*SiO2 4…5	Қаңқалық кристалдар	75…70 % Zr; 20…25 % Si; Ti ; Fe, Al ­ анықт.

Хромды балқыту кезінде қалыптасатын қождардағы металл қосындылары шар және қаңқалық­дендритті қалыптасулар түрінде қатысады және балқытылатын металл үшін құрамында темір, алюминий және кремний қарапайым қоспалары болмайтын мәні бойынша таза хром бар. Тотықты фазаларда хромның үш валентті тотығы бар. Металдық бөлшектердің пайда болуы тқменгі тотықтардың ыдырауы схема бойынша түсіндіріледі:

3(Cr²⁺)→Cr+2(Cr³⁺); (16)

3(Cr²⁺)+2(Fe³⁺)→Fe+2(Cr³⁺). (17)

Хромның бөлшектерінің пішінінің айырмашылығы олардың кристалдануыдың әртүрлі кезеңдерінде пайда болуымен туындаған.

Темірдің қалыпқа келуінің мөлшері бойынша (16) және (17) ­ реакциялар бір уақытта орын алады, және нәтижесінде хроммен темір қорытпалары қалыптасады, ал FeO ­ ның қалдық құрамы кезінде 1,0 % қожда ­ іс жүзінде таза хром.

Қождардың қажетті минералогиялық құрамының қосымша қалыптасуын қамтамасыз ететін қожға әктің енгізілуінің әдістері жобаланған, мысалы бағалы элементтердің қалыптасуының дәрежесінің жоғарылауы, жоғары­глиноземдық цементтің өндірісінде CaO*2Al₂O₃ фазасының таралуы.

Феррониобийдің балқытылуы мысал бола алады.Пирохлорлы концентраттарды электрпештік балқыту кезінде алынатын феррониобий 56...62 % (Nb + Ta); 10.7…12.5 % Si; 2…6 % Al; 3…8 % Ti; 0.10…0.25 % P; 0.05…0.15 % C; 0.004…0.05 % S құрайды.

Ниобийдің таралуының өнімдер арасындағы балқытуының меңгерілуі берілген шикіқұрам құрамындағы 1,8 % Nb­ға қож ауысуын көрсетті.

Құрамында 0,7 % Nb₂O₅; 2.5 % SiO₂; 6.8 % TiO₂; 2.5 % ZrO₂; 12 % CaO; 67 % Al₂O₃; 8 % MgO бар феррониобийдің электрпеште балқытылуындағы қожды зерттеу қожда қалатын ниобийдің негізгі мөлшері(84 %) металдық қиыршықтар, яғни 10 мин. бойы пеште балқыманың қосымша ұсталуы кезінде металл құймасында сақталатын, түрде болатынын көрсетті. Дизаналит түрінде (Ca, Ce, Na)*(Ti, Fe, Nb)O₃ бар болғаны 16 % Nb байланысқан кезде қождарда жоғалатын шамамен 2/3 Nb бұл химиялық қосылысқа пештен тыс балқыту кезінде байланысады.

Феррониобийдің қалдық қождары глиноземның, отқа төзімділердің, және т.б. өндірісі үшін өте бағалы шикізат болып табылады. Әсіресе перспективалы болып феррониобийдің құрамында 85…90 %­ке дейін CaO*Al₂O₃; шпинельдің 10...15 % MgO*Al₂O₃, сонымен қатар гелениттің аздаған мөлшері бар ниобийдің техникалық пентаоксиді балқытылатын қождары табылады.

Бұл қождың қасиеттері ұсақтаудан кейін жоғары­глиноземдық отқа төзімді цементке сәйкес келеді. Оның отқатөзімділігі 1700°C­тен көп. 2*2*2 см өлшемді үлгілерде анықталатын механикалық беріктілік келесідей: 1 тәул. соң ­ 510, 3 тәул. соң ­ 665, 7 тәул. соң ­ 752 кгс/см².

5­БӨЛІМ

ҚОЖ ҮЙІНДІЛЕРІ

ФЕРРОҚОРЫТПА ӨНДІРІСІ

Ферроқорытпаларды өндіру кезінде шламжинағыштардың прудыына және қалдыққа түсетін қалдықтардың айтарлықтай мөлшері пайда болады. Техногенді қалдықтар берілген элементтің концентраттарының және кендерінің исходты шикізаты ретінде пайда болады және көптеген мөлшерде қолданылады. Техногенді қалдықтардың бастапқы дереккөздерін(исходные материалы) қолдану көлемімен салыстырылған мөлшерде жиналуына байланысты минералдық ресурстардың қойнауынан өндірілетін өңдеудің қалдықсыз технологияларының құрылу мүмкіндіктері және шикізат материалдарының қосымша қайнар көзіне секілді оларға әрине толықтай қызығушылық өсті. Сонымен қатар, қалдықтар үлкен аудандарды алады. Мысалға, ЧЭМК қалдығы ­ 38 га, ЧТПЗ ­ 10 га, «Мечел» ­ 150 га, Карабашты мысбалқыту комбинатыныкы ­ 27 га.

Металлургиялық өндірістің қалдықтарын өңдеу 4 негізгі мәселелерді шешеді:

1. Экологиялық ­ төмендеу, ал кейіннен ауа және су бассейндеріне техногендік шөгінділердің зиянды әсерін алып тастау.

2. Технологиялық ­ негізгі өндіріске қажетті шикізат компонеттерін қайтару.

3. Экономикалық ­ өндірістің негізгі өнімінің құнының төмендеуі қайталама шикізатты қолдану арқасында, сонымен қатар олардың техногендік қалдықтарының әртүрлі өнімдердің шығарылуы, қосымша кіріс алумен оның іске асырылуы.

4. Әлеуметтік ­ қосымша жұмыс орындарының ұйымы.