Шунгиты в металлургии

Шунгитовые породы Зажогинского месторождения являются весьма перспективным сырьем для металлургии. Это обусловлено несколькими моментами.

Соотношение основных компонентов породы - углерода (30%) и кремния (55%) близко к стехиометрическому, необходимому для реализации восстановительных процессов в системе Si-C-O и синтеза металлического кремния и карбида кремния.

Шунгитовый углерод обладает аморфной структурой, устойчив против графитации и сохраняет высокую реакционную способность во всем интервале температур реальных металлургических процессов.

Исключительно благотворное влияние на кинетику и энергетику восстановительных реакций в системе Si-C-O оказывает специфичная структура шунгитовых пород. Структура зажогинского шунгита представляет собой равномерное распределение силикатных минералов с размерностью частиц менее 10 мкм в углеродной матрице. Таким образом, создается тесный и развитый (до 20 м²/г) контакт между силикатами и углеродом. Это обстоятельство в свою очередь повышает роль твердофазных реакций в восстановительном процессе и создает ряд технологических преимуществ при использовании шунгитов для замены металлургического кокса и кремнеземистого сырья в процессе получения карбида кремния, выплавки кремнистых чугунов и ферросплавов.

Шунгитовая порода обладает высокой механической прочностью (800-1200 кг/см2), малой истираемостью Высокая плотность шунгитовой породы (2,2-2,4 т/м³) создает предпосылки для более экономичного использования объема печного агрегата при замене ею традиционной углерод-кремнеземной шихты.

Термические и петрографические исследования показали это при 1250^оС в шунгитовых породах начинают осуществляться восстановительные процессы, а в интервале 1500-1700^оС интенсивно синтезируется карбид кремния. При 1800^оС убыль массы составляет 57%, а доля SiC в составе продуктов превышает 80%.

Эти результаты определили направление промышленных и полупромышленных экспериментов с шунгитовыми породами:

- в доменной плавке для повышения содержания кремния в чугуне путем загрузки шунгита в доменную печь вместо ферросилиция;

- в желобных и леточных массах в качестве упрочняющей добавки вместо металлургического кокса и карбида кремния;

- для выплавки доменных ферросплавов;

- для выплавки ферросплавов (ферросилиция, силикомарганца, силикокальция, ферросиликохрома и др.) в электропечах;

- для производства SiC с целью последующей переработки последнего в огнеупорные и химстойкие конструкционные материалы, а также для использования в качестве наполнителя в огнеупорных массах и в качестве восстановителя.

Промышленное использование шунгита в выплавке литейного чугуна осуществляется на АК "Тулачермет", ОАО Косогорский металлургический завод. Установлено, что коэффициент замены кокса шунгитом составляет в среднем 1т/т. Доля кремния шунгита, переходящего в чугун составляет 88,5%. С ростом содержания кремния в чугуне коэффициент замены кокса повышается.

При выплавке передельного чугуна оптимальным является расход шунгита в 20 кг на 1 тонну чугуна, при выплавке литейного чугуна расход шунгита составил до 100 кг на 1 тонну чугуна.

Коэффициент замены кокса шунгитом при доменной выплавке ферросплавов оценен в среднем 1 т/т. При выплавке силикомарганца в электропечах расход шунгита составил 200 кг на 1 тонну сплава.

Применение шунгита в пирометаллургических процессах производства никеля, кобальта, меди

Шунгит Зажогинского месторождения уникальная по составу, структуре и свойствам порода. На 30% она состоит из шунгитового углерода, не содержащего летучих и по реакционной способности не уступает коксу. Зольная (минеральная) часть (70%) состоит из силикатов, в которой SiO2 составляет 85%.

В пирометаллургии положительную оценку получают следующие свойства шунгита:

- высокое электросопротивление, что позволяет вести плавку с повышенным углеродом;

- высокая плотность (2,3-2,4 г/см³) благодаря чему шунгит глубже погружается в расплав и меньше окисляется кислородом печных газов;

- шунгит не содержит заметного количества примесей, ухудшающих качество товарного никеля (цинк, свинец, теллур и др.)

В 1980-81г.г. в Гипроникеле выполнены лабораторные и укрупненно-лабораторные технологические опыты по использованию шунгитов в качестве восстановителя и флюса, в том числе на шлаках комбината Печенганикель с добавкой 20% штейна.

Укрупненно-лабораторные плавки проводились на печах двух типов - печи с косвенной дугой и печи со шлаковой проводимостью.

Выводы из опытов:

1. Применение шунгитовой породы в качестве комплексного восстановителя флюса взамен коксика и кварцита при обеднении конверторных шлаков позволяет повысить извлечение кобальта в обогащенный штейн на 23,7%, никеля на 5,2%, меди на 8% абс.

2. Коэффициент распределения улучшается для кобальта в 4,8 раза, для никеля в 3,3 раза, меди в 1,5 раза.

3. Потери на 1000 кг железа уменьшаются: кобальта в 3,45 раз, никеля в 3,25 раз, меди в 2 раза. 

На главную

Содержание/Продукция:

1. Цеолиты:

2. Шунгит:

Характеристика

Области применения:

Водоочистка.

Наполнитель засыпных электрофильтров.

Наполнитель красок. Энергосбережение.
 ...инфракрасные нагреватели.
  ...электропроводящая шунгитовая краска.
 ...шунгитовые радиоэкранирующие материалы.

Комплексный заменитель кокса и кварцита.

Наполнитель строительных материалов для создания радиоэкранов.

Наполнитель резиновых смесей.

Шунгиты в сельском хозяйстве.