The object of research, development or design (in Russian) : Кварциты Каратау

The object of research, development or design (in Kazakh) : Қаратау кварциттері

Aim of work (in Russian) : Создание технологии комплексной переработки кварцитов месторождения Баласауыскандык с выплавкой, на основе кремнийсодержащих отходов этого производства и отходов углеобогащения, ферросплавов (ферросилиция и ферросиликоалюминия) со стабильным составом

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – құрамында кремнийі бар қалдықтардың және көмір дайындау қалдықтарының, тұрақты құрамы бар ферроқорытпалардың (ферросилиций және ферросиликоалюминий) негізінде Баласауысқандық кен орнының кварциттерін балқыту арқылы кешенді өңдеу технологиясын жасау.

Методы исследования (на русском) : Кек автоклавного выщелачивания ванадийсодержащих кварцитов, хвосты сухого углеобогащения и стальная стружка подвергались дроблению, рассеву и окомковыванию. В качестве связующего использовался 50 %-ный раствор патоки. После окомковывания материалы сушили при температуре 120 °С. Электроплавка проводилась в руднотермической дуговой печи с регулируемой мощностью, оснащённой тиристорным блоком и графитовым тиглем. Контроль электрических параметров осуществлялся амперметром и вольтметром. После плавки проводилось извлечение тигля, охлаждение, механическое отделение ферросплава от шлака. Планирование экспериментов: Для оптимизации технологических параметров использовался метод рототабельного планирования эксперимента второго порядка (план Бокса–Хантера). Варьируемыми факторами являлись соотношение хвостов углеобогащения к кеку (γ) и количество стальной стружки.Параметрами отклика служили степень извлечения кремния в сплав и его концентрация. Содержание кремния в сплавах определяли пикнометрическим методом по плотности, а также атомно-адсорбционным методом на приборе AAS-1 (Германия). Дополнительный анализ состава осуществлялся с использованием растрового электронного микроскопа JSM-6490LV с системой энергодисперсионного микроанализа INSAEnergy (Япония). Построение уравнений регрессии и 3D-моделей проводилось с использованием пакета MathCAD. Проверка адекватности математических моделей осуществлялась по критериям Стьюдента и Фишера.

Методы исследования (на казахском) : Ванадийлі кварциттердің автоклавтық сілтісіздендіру кегі, көмір байыту қалдықтары және болат жаңқалары ұнтақталып, електен өткізілді және түйіршіктелді. Байланыстырғыш ретінде 50 %-дық патока ерітіндісі қолданылды. Түйіршіктелген материалдар 120 °C температурада кептірілді. Электрбалқыту қуаты реттелетін бірэлектродты доғалық пеште жүргізілді. Пеш тиристорлық блокпен және графит тиглімен жабдықталған. Электрлік параметрлер амперметр және вольтметр арқылы бақыланды. Балқыту аяқталған соң тигель пештен алынып, салқындатылды, ал ферросплав шлактан механикалық жолмен бөлінді. Технологиялық параметрлерді оңтайландыру үшін екінші ретті рототабельді эксперимент жоспары (Бокс–Хантер жоспары) қолданылды. Айнымалы факторлар ретінде көмір байыту қалдықтары мен кек арақатынасы (γ) және болат жаңқасының мөлшері алынды. Нәтижелік көрсеткіштер ретінде ферросплавқа кремнийді алу дәрежесі мен оның концентрациясы пайдаланылды. Сплавтағы кремнийдің мөлшері пикнометриялық әдіспен (тығыздық бойынша), сондай-ақ AAS-1 (Германия) аспабында атомдық-адсорбциялық әдіспен анықталды. Қосымша талдау JSM-6490LV сканерлеуші электрондық микроскопы мен INSAEnergy (Жапония) энергия-дисперсиялық микроанализ жүйесі арқылы жүргізілді.Регрессия теңдеулері мен 3D модельдері MathCAD бағдарламасында құрылды. Математикалық модельдердің сәйкестігі Стьюдент және Фишер критерийлері бойынша тексерілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате проведённых исследований были определены оптимальные параметры технологии получения ферросилиция с использованием шламов гидрометаллургической переработки и отходов углеобогащения. Основные результаты: В качестве шихтовых материалов использовались кек, отходы углеобогащения и стальная стружка. После окомкования с 50 %-ным раствором патоки и сушки при 120 °C шихта подвергалась электроплавке в дуговой печи. Для оптимизации технологических параметров применялся метод рототабельного планирования эксперимента. Степень извлечения кремния в сплав достигла 81,7 %, а концентрация кремния — 56,5 %. При соотношении хвостов к кеку γ = 1,42–1,7 и содержании стальной стружки 16,7–23,05 % получен ферросилиций марки FeSi45, а при γ = 1,44–1,7 и содержании стальной стружки 14,3–17,8 % — FeSi50. Научная новизна: Впервые исследована и обоснована технология получения ферросилиция путём совместной переработки техногенных отходов гидрометаллургического производства и отходов углеобогащения. Показана возможность эффективного использования природных углеродсодержащих компонентов углеобогащения в качестве восстановителя. Установлены оптимальные соотношения компонентов шихты, обеспечивающие высокое извлечение кремния в сплав. Математическое моделирование подтвердило устойчивость и воспроизводимость технологического процесса. Полученные результаты представляют собой новый подход к переработке техногенного сырья с получением металлургической продукции.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде гидрометаллургиялық өңдеу шламдары мен көмір байыту қалдықтарын пайдалану арқылы ферросилиций алу технологиясының оңтайлы параметрлері анықталды. Негізгі нәтижелер: Шихталық құрам ретінде кек, көмір байыту қалдықтары және болат жаңқалары пайдаланылды. 50 %-дық патока ерітіндісімен түйіршіктеліп, 120 °C температурада кептірілген шихта электрдоғалық пеште балқытылды. Технологиялық параметрлерді оңтайландыру үшін рототабельді эксперимент жоспары қолданылды. Жүргізілген сынақтар нәтижесінде кремнийді ферросплавқа алу дәрежесі 81,7 %-ға дейін жетті, ал кремний концентрациясы 56,5 % деңгейінде болды. γ = 1,42–1,7 және болат жаңқасы 16,7–23,05 % болғанда FeSi45 маркалы ферросилиций, ал γ = 1,44–1,7 және болат жаңқасы 14,3–17,8 % болғанда FeSi50 маркалы ферросилиций алынды. Ғылыми жаңалығы: Гидрометаллургиялық өндірістің техногенді қалдықтарын көмір байыту қалдықтарымен біріктіріп ферросилиций алу технологиясы алғаш рет зерттеліп, оңтайлы параметрлері дәлелденді. Шлам мен көмір байыту қалдықтарының құрамындағы табиғи көміртекті компоненттерді тотықсыздандырғыш ретінде тиімді пайдалану көрсетілді. Кремнийді ферросплавқа тиімді алу үшін шихта құрамының оңтайлы арақатынастары анықталды. Технологиялық параметрлерді математикалық модельдеу арқылы процестің тұрақтылығы мен болжамдылығы дәлелденді. Алынған нәтижелер техногенді қалдықтарды қайта өңдеп, металлургиялық өнімге айналдырудың жаңа тәсілін ұсынады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработанная технологическая схема позволяет использовать доступное техногенное сырьё, снижать затраты на производство, повышать степень утилизации отходов и получать ферросплавы промышленного качества. Это делает процесс как экономически выгодным, так и экологически целесообразным.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жасалған технологиялық схема техногендік шикізатты тиімді пайдалануға, өндіріс шығындарын азайтуға, қалдықтарды қайта өңдеу арқылы экологиялық жүктемені төмендетуге және өнеркәсіптік сападағы ферросплав алуға мүмкіндік береді. Бұл процесс экономикалық тұрғыдан тиімді және экологиялық жағынан орынды болып табылады.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Технология получения ферросилиция показала высокие результаты: извлечение кремния составило 81,7 %, а его содержание в сплаве — 56,5 %, что выше требований марок FeSi45–FeSi50. Наилучшие показатели достигнуты при соотношении хвостов к кеку γ = 1,42–1,70 и содержании стальной стружки 14–23 %. Общая эффективность процесса — около 46 %. Использование отходов углеобогащения в качестве восстановителя сделало процесс более экономичным и экологичным.

Efficiency (in Kazakh) : Ферросилиций өндіру технологиясы жоғары нәтиже көрсетті: кремнийдің алынуы 81,7 %, ал қорытпадағы мөлшері 56,5 % болды. Бұл FeSi45–FeSi50 маркаларының талабынан жоғары. Ең жақсы нәтиже қалдықтар мен кектің қатынасы γ = 1,42–1,70, болат жоңқасы 14–23 % болғанда алынды. Процестің жалпы тиімділігі шамамен 46 %. Көмір байыту қалдықтарын қалпына келтіргіш ретінде пайдалану үдерісті үнемді әрі экологиялық етті.

Field of application (in Russian) : Металлургические предприятия Казахстана

Field of application (in Kazakh) : Қазақстанның металлургиялық кәсіпорындары