К.т.н. Колесников А.С., д.т.н. Капсалямов Б.А.,

Колесникова О.Г., Кураев Р.М., Стрюковский И.А.

РГП на ПХВ «Южно-Казахстанский государственный университет

им. М. Ауезова», г.Шымкент, Республика Казахстан

Исследование термодинамических особенностей получения ферросплава из системы Fe₃O₄-SiO₂-C

К категории отходов относится окалина, образующаяся при отливки заготовок для получения арматуры в условиях завода «Ferrum Vtor» г.Шымкент Южно-Казахстанской области. Несмотря на это окалина, накопленная на заводе, используется сейчас только в качестве незначительной добавки для выплавки стали из металлолома.

Нами для переработки окалины предложена ее электротермическая переработка на ферросилиций.

В настоящей статье рассматривается возможность образования ферросилиция на основе термодинамического моделирования в интервале температур 1700-2000К и давлении Р=0,1МПа. Для количественного термодинамического моделирования процессов образования ферросилиция был использован программный комплекс «Астра-4» [1-3], основанный на принципе максимума энтропии- фактора, связанного со степенью упорядоченности энергетической состояния микрочастиц, из которого состоит рабочее тело и разработанный в МВТУ им. Баумана.

В системe Fe₃O₄-SiO₂-C рассмотрено взаимодействие SiO₂ с оксидом железа (Fe₃O₄) и углеродом.

Влияние температуры на распределение железа (Fe), кремния (Si), углерода (C) и кислорода (О) в системе Fe₃O₄-SiO₂-C характеризуется образованием 4 элементами и соединениями: Fe, FeO, FeSi, Fe₅Si_3, Si, Si₂, CO и CO₂. Из рисунка 1, следует, что степень перехода Fe в FeSi в системе составляет до 73,19% (при Т=1900К), степень перехода Fe в Fe₅Si₃ в системе составляет до 99,99% (при Т=1800К).

Степень перехода Si в феросилиций в системе Fe₃O₄-SiO₂-C показана на рисунке 2. Из которого следует, что степень перехода Si в FeSi в системе составляет до 73,32% (при Т=1900К), степень перехода Si в Fe₅Si₃ в системе составляет до 60,1% (при Т=1800К).

При рассмотрении взаимодействия в системе Fe₃O₄-SiO₂-C была принята реакция Fe₃O₄+3SiO₂+10C=3FeSi+10CO.

Таким образом, как видно из рисунков 1-2 в системе Fe₃O₄-SiO₂-C возможно образование низкомарочного ферросилиция с содержанием кремния от 14% до 27% (что соответствует марке (ISO) ферросилиция FeSi15 и ФС25 с содержанием кремния в сплаве 14-20% и 22-27% соответственно, согласно ГОСТ 1415-93 ISO 5445-80), со степенью извлечения в сплав кремния α_Si до 73,32%, железа α_Fe до 73,19% с оптимумом в температурном интервале 1900К.

Литература

1 Колесников А.С. Разработка комплексной электротермической технологии извлечения цветных металлов и железа из клинкера вельцевания оксидных руд: автореф. … канд. техн. наук. - Алматы.: ЦНЗМО, 2008. -23 с.

2 Колесников А.С. Разработка комплексной электротермической технологии извлечения цветных металлов и железа из клинкера вельцевания оксидных руд: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук- Алматы.: ЦНЗМО, 2008. -132с.

3 Капсалямов Б.А., Колесников А.С., Шевко В.М., Бишимбаев В.К., Картбаев С.К. Технология комплексной переработки труднообогатимых цинксодержащих руд. //Материалы Международной научно-практической конференции «Комплексная переработка минерального сырья, посвященного 50-летию химико-металлургического института и 15-летию НЦ по КПМС РК».- Караганда, 2008. С. 610-613.