Как увеличить производство легированной стали и сделать ее дешевле? Ученые НИТУ МИСИС решили проблему через импортозамещение

Специалисты разработали технологию, при помощи которой можно будет решить возникшую не так давно серьезную проблему в производстве высококачественной легированной стали — нехватки марганца и ферросплавов с его участием. Ученые предлагают импортозаместить эти материалы путем очищения отечественных низкомарганцевых руд и шлаков от фосфора, ухудшающего качество сырья.

Важный элемент

В последние годы экономический рост в развивающихся странах, в частности в Китае, привел к увеличению производства и потребления стали. А поскольку для выплавки конструкционных, нержавеющих, жаропрочных, жаростойких, прецизионных и электротехнических сталей, а также специальных литейных чугунов необходимо добавлять различные металлы, в том числе и марганец, спрос на него тоже растет. Чаще всего в производстве используют сплавы металлов с железом (ферросплавы), так как они, по сравнению с чистыми металлами, дешевле, а наличие железа в их составе позволяет выплавлять сталь, легированную тугоплавкими металлами, при более низких температурах.

На данный момент марганец (Mn) занимает четвертое место в мире среди всех металлов по объемам потребления, уступая железу, алюминию и меди. Доказано, что мировые запасы марганцевых руд составляют 5,3 миллиарда тонн, вот только в России марганцевая руда, извлекаемая из земли, содержит довольно малое количество марганца — всего 18–25%. Более того, в ее состав также входит фосфор (0,2–0,3% — этот показатель считается довольно высоким), который при плавке переходит в ферросплавы и тем самым ухудшает их металлургические характеристики. Именно поэтому содержание фосфора в марганцевых рудах должно быть сведено к минимуму, а в идеале — к нулю.

Новые решения

Традиционные методы очищения марганцевого сырья от фосфора малоэффективны и к тому же слишком дороги. Но ученые из Университета науки и технологий МИСИС нашли более простой и экономичный способ дефосфорации — за счет термической обработки марганцевого концентрата при температуре в 1600–1630 °C с использованием монооксида углерода (CO) для продувки расплавов.

«Проведенные эксперименты показали, что продувка марганецсодержащих расплавов монооксидом углерода способна снизить содержание фосфора в расплаве. Мы также установили, что степень удаления фосфора зависит от основности шихты, загруженной в плавильную печь. В определенных рудах содержание фосфора можно снизить на 20–40%», — поделилась автор исследования Лариса Полулях, доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий НИТУ МИСИС.

Ученые отмечают, что эта технология также решает проблему вовлечения в производство малокачественных и несоответствующих стандартам марганцевых руд и шлаков, так как они тоже могут быть дефосфорированы и впоследствии добавлены к обычным концентратам при выплавке высококачественных марганцевых ферросплавов — таких как, например, высокоуглеродистый ферромарганец и ферросиликомарганец.