Ученые Университета МИСИС предложили технологию импортозамещения марганцевых ферросплавов за счет очищения отечественных низкомарганцевых руд и шлаков от фосфора, ухудшающего качество сырья. Ферросплавы широко используются для легирования сплавов с улучшенными и специальными свойствами - конструкционных, коррозионностойких (нержавеющих), жаропрочных, жаростойких, прецизионных и электротехнических сталей, а также специальных литейных чугунов. По сравнению с чистыми металлами, ферросплавы дешевле, а наличие железа в их составе позволяет выплавлять сталь, легированную тугоплавкими металлами, при более низких температурах.
Марганец (Mn) занимает четвертое место в мире среди металлов по объемам потребления после железа, алюминия и меди. Доказанные мировые запасы марганцевых руд составляют 5,3 миллиарда тонн, они используются в основном для выплавки таких сплавов, таких как ферромарганец и ферросиликомарганец. В последние годы наблюдается значительный рост потребления высококачественной легированной стали, что, в свою очередь, приводит к увеличению спроса на ферросплавы. Особенно это касается ферромарганца, поскольку Mn является наиболее распространенным легирующим элементом.
Марганцевая руда в России характеризуются низким содержанием марганца (18-25%), а её добыча затруднена из-за удаленности месторождений и сложности добычи. В российской руде также высокое содержание фосфора (0.2–0.3%), который в процессе плавки переходит в ферросплавы, ухудшая их металлургические характеристики. Поэтому содержание этого элемента в марганцевых рудах должно быть сведено к минимуму.
Традиционные методы дефосфорации марганцевого сырья при обработке бедных марганцевых руд, концентратов и шламов малоэффективны или слишком дороги.
Ученые Университета МИСИС нашли более простой и экономически целесообразный способ снизить содержание фосфора. Он заключается в термической обработке марганцевого концентрата при 1600–1630 °C с использованием монооксида углерода (CO). Подробно исследование описано в научном журнале Metallurgist (Q2).
«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%», - отметила автор исследования Лариса Полулях, к.т.н., доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий НИТУ МИСИС.
Этот метод решает проблему вовлечения в производство бедных и некондиционных марганцевых руд и шлаков, поскольку они могут быть дефосфорированы и добавлены к обычным концентратам при выплавке высококачественных марганцевых ферросплавов, таких как высокоуглеродистый ферромарганец и ферросиликомарганец.
