The object of research, development or design (in Russian) : Исследование возможности получения высокомарганцевых шлаков из некондиционных железомарганцевых руд Казахстана с селективным восстановлением железа газообразным водородом.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Темірді сутегі газымен селективті тотықсыздандыра отырып, Қазақстанның кондициялық емес темір-марганец кендерінен жоғары марганецті қождар алу мүмкіндігін зерттеу

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – исследование технологии по переработке железомарганцевых руд Казахстана предварительным восстановлением железа в атмосфере водорода с дальнейшим пирометаллургическим разделением для получения металлического продукта и высокомарганцевого шлака.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – металдық өнім мен жоғары марганецті қож алу үшін әрі қарай пирометаллургиялық бөле отырып, сутегі атмосферасында темірді алдын-ала тотықсыздандыру арқылы Қазақстанның темір-марганец кендерін қайта өңдеу технологиясын зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Термодинамическое моделирование выполнено в программе HSC Chemistry 10 для диапазона 0–1200 °C с использованием водорода в качестве восстановителя. На основании расчётов проведены лабораторные эксперименты в вертикальной печи RB Automazione MM 6000 при температурах 800 и 900 °C в восстановительной атмосфере H₂ (0,5 л/мин) с выдержкой 60 минут. Фазовый состав исходных и восстановленных образцов исследовали методами сканирующей электронной микроскопии (SEM-EDS) на микроскопе JEOL JSM-7001F и рентгеновской дифракции (XRD) на дифрактометре Rigaku Ultima IV. Идентификация фаз выполнена в программе Match с использованием базы PDF2 (2009).

Методы исследования (на казахском) : Термодинамикалық модельдеу HSC Chemistry 10 бағдарламасында 0–1200 °C температура диапазоны үшін жүргізілді, қалпына келтіруші ретінде сутек пайдаланылды. Есептеулер нәтижелері негізінде зертханалық тәжірибелер RB Automazione MM 6000 тік пешінде 800 және 900 °C температураларда, сутек атмосферасында (0,5 л/мин) 60 минут ұстаумен орындалды. Бастапқы және қалпына келтірілген үлгілердің фазалық құрамы сканерлеуші электрондық микроскопия (SEM-EDS) әдісімен JEOL JSM-7001F микроскопында және рентгендік дифракция (XRD) әдісімен Rigaku Ultima IV дифрактометрінде зерттелді. Фазаларды сәйкестендіру Match бағдарламасында PDF2 (2009) мәліметтер базасын пайдалана отырып жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : В работе использована некондиционная железомарганцевая руда Керегетас с высоким содержанием Fe и низким содержанием Mn. SEM-EDS показал неоднородное распределение элементов и наличие оксидных и силикатных фаз Fe и Mn. Термодинамическое моделирование (0–1200 °C) выявило различия в восстановлении: марганец переходит в устойчивый MnO и не восстанавливается до металла, тогда как железо последовательно восстанавливается до металлического Fe, полностью переходя в металл при T > 800 °C. Эксперименты при 800–900 °C в атмосфере H₂ подтвердили моделирование: формируется металлическое железо, увеличиваются размеры его частиц, тогда как марганец остаётся в форме MnO и силикатов. Содержание металлического Fe составило 32,6 % при 800 °C и 27,4 % при 900 °C. Таким образом, процесс носит селективный характер — железо восстанавливается до металла, а марганец остаётся в устойчивых оксидно-силикатных фазах, что подтверждает перспективность водородного восстановления.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеуде Қерегетас кен орнының кондициялық емес темір-марганец рудасы пайдаланылды. SEM-EDS талдауы элементтердің біркелкі таралмағанын және Fe, Mn, Si оксидтік-силикаттық фазаларының басым екенін көрсетті. 0–1200 °C температура диапазонында жүргізілген термодинамикалық модельдеу марганецтің тұрақты MnO және силикаттық қосылыстар түрінде қалып, металл күйіне өтпейтінін көрсетті. Ал темір Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe тізбегі бойынша толық қалпына келеді, 800 °C жоғары температурада металл фазасына толық өтеді. 800–900 °C температурада сутек атмосферасында жүргізілген тәжірибелер модельдеу нәтижелерін растады: металл темір түзіледі, оның мөлшері мен бөлшек өлшемі температура артқан сайын өседі. Марганец негізінен MnO және силикаттар құрамында қалады. Металл темір мөлшері 800 °C-та 32,6 %, 900 °C-та 27,4 % болды. Осылайша, қалпына келтіру процесі селективті сипатқа ие: темір металл фазасына өтеді, ал марганец тұрақты оксидті-силикатты құрылымдарда сақталады. Бұл сутекпен селективті қалпына келтіру технологиясының болашағын дәлелдейді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Проведённое термодинамическое моделирование и эксперименты показали, что восстановление железомарганцевой руды водородом при 800–900 °C и расходе H₂ 0,5 л/мин обеспечивает селективное восстановление железа с образованием металлической фазы. Марганец при этих условиях остаётся преимущественно в форме устойчивого MnO и силикатных соединений. XRD-анализ подтвердил снижение количества Fe3O4 и Fe2SiO4 и рост доли металлического Fe по мере повышения температуры. Размер металлических включений увеличивается, что отражает повышение степени восстановления. Таким образом, использование водорода обеспечивает направленное извлечение железа в металлическую фазу при минимальном восстановлении марганца, что делает процесс более экологичным и перспективным по сравнению с восстановлением углеродом.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жүргізілген термодинамикалық модельдеу мен тәжірибелік зерттеулер 800–900 °C температурада және H₂ газының 0,5 л/мин шығынында темір-марганец рудасының селективті қалпына келетінін көрсетті. Бұл жағдайда темір толықтай металл фазасына өтеді, ал марганец негізінен тұрақты MnO және силикаттық қосылыстар түрінде қалады. XRD талдауы Fe3O4 және Fe2SiO4 мөлшерінің азайып, қалпына келген металл темірдің артуын растады. Температура өскен сайын металл бөлшектерінің өлшемі де ұлғайды. Осылайша, сутекті қолдану темірді бағытты түрде металл фазасына қалпына келтіруге және марганецті оксидтік матрицада ұстауға мүмкіндік береді, бұл процесті көміртек негізіндегі қалпына келтірумен салыстырғанда экологиялық тұрғыдан тиімді және болашағы зор етеді.

Level of implementation (in Russian) : -

Level of implementation (in Kazakh) : -

Efficiency (in Russian) : Исследования подтвердили высокую эффективность селективного восстановления железомарганцевой руды водородом. При 800–900 °C железо полностью переходит в металлическую фазу, тогда как марганец остаётся в устойчивом виде MnO и силикатов. Ключевые показатели эффективности: • селективное восстановление железа при сохранении марганца в оксидной форме; • существенное снижение Fe-оксидов (Fe3O4, Fe2SiO4); • увеличение размеров металлических включений Fe с ростом температуры; • отсутствие выбросов CO₂, экологическая чистота процесса; • технологическая и экономическая перспективность использования водорода. В итоге водород обеспечивает направленное, экологичное и высокоэффективное выделение железа из железомарганцевых руд.

Efficiency (in Kazakh) : Зерттеулер темір-марганец рудасын сутекпен селективті қалпына келтірудің жоғары тиімділігін көрсетті. 800–900 °C температурада темір толықтай металл фазасына өтеді, ал марганец тұрақты MnO және силикаттық фазалар құрамында қалады. Тиімділіктің негізгі көрсеткіштері: • темірдің селективті қалпына келуі және марганецтің оксид түрінде сақталуы; • Fe3O4 және Fe2SiO4 мөлшерінің айтарлықтай төмендеуі; • температура өскен сайын металл темір бөлшектерінің іріленуі; • CO₂ шығарындыларының болмауы, экологиялық қауіпсіздік; • сутекті қолданудың технологиялық және экономикалық перспективалары. Қорытындылай келе, сутек темірді бағытты және экологиялық таза түрде қалпына келтіруге мүмкіндік береді, бұл технологияны өнеркәсіптік қолдануға перспективалы етеді.

Field of application (in Russian) : Металлургия, производство стали и ферросплавов

Field of application (in Kazakh) : Металлургия, болат және ферроқорытпа өндірісі.