Результаты исследований

Основные результаты проведённых термодинамических расчётов для удобства анализа были представлены в виде зависимостей масс компонентов и составов изученных фаз от температуры.

Установлено, что в зависимости от температуры и состава газовой фазы в изучаемой системе образуются в том числе сложные оксиды переменного состава, а также различные шпинели и сульфиды.

При использовании углерода в качестве восстановителя железо, содержащееся в шлаке, может быть восстановлено практически полностью. В состав образующейся металлической фазы могут перейти таких элементы, как Cr, Ni, Mn и другие легирующие.

Жидкофазное восстановление шлака углеродом целесообразно проводить при температурах порядка 1500 °С и выше с целью более полного восстановления металлов и образования консолидированной металлической фазы, поскольку металлический расплав в изучаемой системе может появиться уже при температурах 1070–1080 °С, а жидкий шлак возникает в системе при температуре порядка 1270 °С. Во всём рассматриваемом интервале температур в составе газовой фазы будет преобладать угарный газ.

Результаты определения химического состава обработанных различными способами 10-ти образцов шлака, после его твердофазного восстановления, по данным МРСА, свидетельствуют о возрастании в термообработанном материале доли таких значимых элементов, как Fe (более чем в 2 раза), Mn (в два раза), Cr (в три раза), Ti (почти в два раза).

Исследование поверхности частиц шлака, обработанных различным образом, подтверждает разнообразие его химического и фазового состава.

Выделенная консолидированная металлическая фаза в результатам жидкофазного восстановления содержит Fe (92-97 мас%), остальное приходится на Cr (0,6-2,4 мас%), Mn (0,2-0,6 мас%), Ni (0,9-1,24 мас%), Ti (0,1-0,3). На рис.1 представлена типичная поверхность выделенного металла из расплава шлака.

 

Рисунок 1. Поверхность металлической составляющеей шлака после жидкофазного восстановления.

Summary and conclusions

В результате проведенных исследований установлено, что магнитная сепарация на разных стадиях подготовки к последовательной высокотемпературной обработки шлака увеличивает количества железа, марганца и хрома в выделяемой фракции шлака. Нагрев в атмосфере монооксида углерода позволяет существенно увеличить содержание железа в полученной магнитной и немагнитной фракции,

Выход годного металла после жидкофазного восстановления составляет 13-14% от массы исходного шлака.

Анализ результатов изучения химического состава образцов материала, а также данные о массах полученных фракций шлака позволяют утверждать о целесообразности предварительного восстановления шлака в атмосфере, содержащей угарный газ (проведение операции твердофазного восстановления), с последующим жидкофазным восстановлением для выделения отдельной консолидированной металлической фазы.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.Unique Identification NumberRFMEFI57414X0090.