Кремний ферроқорытпасын юку ғалымдары жасаған. М. Әуезова

Қажетті физика-механикалық қасиеттері мен металл өнімдерінің функционалдық сипаттамалары бар сапалы болат алу технологиясы әртүрлі ферроқоспаларды, оның ішінде кремнийлі ферросплав – темір мен кремнийдің қорытпасын қолдануды қарастырады. Бұл қорытпа дуговой электр пештерінде кварцит, кокс және болат үгіндісінің қоспасынан алынады. Ферросилицийдің өзіндік құнын төмендету шикізатқа жұмсалатын шығындарды қысқарту арқылы жүзеге асады. Осы мақсатта М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан университетінде және ҚР МинИндустрия және инфрақұрылымдық даму министрлігінің Минералдық шикізатты кешенді қайта өңдеу ұлттық орталығында кварцитті арзан шикізатпен алмастыру мүмкіндігін зерттеу кезінде әртүрлі сапасы төмен, қиын байытылатын полиметалл шикізатынан ферросилиций алу бойынша тәжірибелік зерттеулер жүргізілді.

Виктор МИХАЙЛОВИЧ Шевко

Болжамдық бағалауларға сәйкес, Қазақстан аумағында кемінде 1 млрд тонна оксидті, қиын байытылатын қорғасын-мырыш және мыс кремнийлі рудалары бар, атап айтқанда Шалкия, Жайрем, Шаймерден, Смена, Саяк, Малдыбай, Актогай, Бозшаколь, Нұрқазған, Шатыркөл, Жетымшоқы, Коунрад, Тасқара, Жезқазған, Алмалы және т.б. кен орындары, олар болашақта кремнийлі қорытпалар алу үшін потенциалды шикізат көзі бола алады. Белгілі технологиялар олардың өңдеуі кезінде кешенді пайдалану деңгейінің төмендігімен (мысалы, мырыш рудалары үшін 35-40%-дан аспайды) сипатталады және көп тоннадық қалдықтарды (шлактар, кектері, клинкерлер және т.б.) қалыптастырады, Қазақстанда 2015 жылғы Экономика институтының деректері бойынша 23 млрд тонна жинақталған.

Шикізатты өңдеудің жағдайын түбегейлі өзгертуге болады, егер жоғары жылдамдықты, ресурс пен энергияны үнемдейтін технологияларды қолданса, олар жаңа өңдеуші идеологияға негізделген біртұтас технологиялық шикізатты пайдалана отырып, бір пеш қондырғысында бір мезгілде бірнеше маркалық өнім алу процесін жүзеге асырады.

Досмурат Қызылбиевич Айткулов

Осылайша, оксидті қиын байытылатын полиметалл шикізатын өңдеу технологиялары қазіргі кезде М.Әуезов атындағы ОҚУ ғалымдары мен НЦ КПМС МИИР РК мамандары тарапынан жасалуда. Атап айтқанда, жаңа технология Шалкия, Жайрем, Шаймерден және Ачисай кен орындарының мырыш рудаларынан тек маркалық өнімдерді ғана емес (ферросилиций ФС20, ФС25, ФС45 маркалары, кальций карбиді екіншіден жоғарғы сортқа дейін, литражы 300 дм³/кг дейін және 40-60% мырыш құрамымен буландыру), сонымен қатар ферросилицийдің түзілу жылдамдығын 1,5 есе арттыруға мүмкіндік береді.

Полиметалл рудаларын электр балқытқанда ферросилицийдің түзілу механизмін түсіндіру үшін жоғары ақпараттылықтағы зерттеу әдістері қолданылды. Атап айтқанда, Финляндияның Outokumpu металлургиялық компаниясы әзірлеген компьютерлік термодинамикалық модельдеу әдісі, Гиббс энергиясының минимумы принципіне негізделген және SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) консорциумы идеологиясына сүйенген. Бұл кешеннің математикалық аппараты жүздеген ықтимал реакциялар арасынан ең ықтималдарын таңдап, түзілетін өнім түрлерін нақтылады. Сондай-ақ өте төмен концентрациядағы заттарды анықтау мүмкіндігі болды (10^-33 % дейін).

Толық термодинамикалық талдау, электрондық микроскопия, рентгенфазалық талдау, атомды-эмиссиялық спектроскопия әдістерінің кешені арқылы біз ферросилиций мен кальций карбидінің пеште бір мезгілде рудалық және техногендік шикізаттан түзілуі бірқатар тізбектелген, параллель және байланысты реакциялар арқылы жүзеге асатынын анықтадық.

Ферросилицийдің түзілу жылдамдығының байқалған құбылысы жаңа траекториямен байланысты. Бұл траекторияның жаңалығы ферросилицийдің негізін құрайтын темір силицидтерінің түзілуін жылдамдататын жоғары реакциялық қабілетке ие кальций карбидінің қалыптасуында жатыр.

Ферросилицийдің түзілу жылдамдығын анықтау, теориялық және эксперименттік түсіндіру негізінде Халықаралық авторлық ашылулар академиясы (мұқият сараптамадан кейін) физика-химия саласында ғылыми ашылуды тіркеді «Силиций темір силицидтерінің түзілуін оксид кремний (IV) пен көміртек пен темірдің өзара әрекеттесуі кезінде жылдамдату құбылысы» (Диплом №522), ол НЦ КПМС РК және М.Әуезов атындағы ОҚУ-да расталды. Ашылудың авторлары (техникалық ғылымдар докторы, ҚР ҰҒА академигі Жарменов А.А., техникалық ғылымдар докторы, профессор Шевко В.М.) Петр Капица алтын медальдарымен, техникалық ғылымдар докторлары, профессор Айткулов Д.К., профессор Терлікбаева А.Ж. күміс медальдарымен марапатталды.

Ғылыми ашылудың маңызы – ферросилиций түзілу туралы теориялық түсініктерді кеңейту, практикалық мәні – кремнийлі ферросплавтар алу процесін 1,5 есе жылдамдатуға, энергия шығынын 1/3-ке азайтуға және оксидті мырыш рудаларын кешенді өңдеу деңгейін бірнеше есеге арттыруға мүмкіндік береді.

Ғылыми ашылу сонымен қатар кремнийлі ферросплавтар мен кальций карбидін өндіру активтік қорларын көбейтуге мүмкіндік береді, мысалы: базальт, диабаз, амфиболит, габбро, волластонит, лёсс, мергель, кремний-кальцийлі мыс рудалары (Саяк, Малдыбай, Коунрад және басқалары), сондай-ақ әртүрлі техногендік шикізат (домендік және фосфор шлактар, фосфогипс) сияқты табиғи және жасанды шикізатты өнеркәсіпте қолдану арқылы. Бұдан басқа, әлемде аналогы жоқ жаңа шлактарсыз технологияны жасауға мүмкіндік береді, мысалы, фосфориттерден электротермиялық жолмен сары фосфор алу. Бұл әдіс Қаратау, Ақтөбе және басқа фосфорит кен орындарын кешенді өңдеудің деңгейін едәуір арттыруға мүмкіндік береді.

Ғылыми ашылу халықаралық мәнге ие, өйткені кремнийлі ферросплавтар еуропалық, америкалық, азиялық, африкалық және австралиялық металлургиялық кәсіпорындарда балқытылады.

Виктор ШЕВКО,

«Металлургия» кафедрасының меңгерушісі

М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан университеті,

техника ғылымдарының докторы, профессор

Досмурат АЙТКУЛОВ,

Ғылыми зерттеулер директоры

НЦ КПМС РК,

техника ғылымдарының докторы, профессор

Дереккөз: bilimdinews.kz