Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

М. В. Белоусов, доцент кафедры металлургии алюминия, эл. почта: MetAlMg@yandex.ru
Д. Ф. Ракипов, доцент кафедры металлургии легких металлов металлургического факультета

Институт металлургии УрО РАН, Екатеринбург, Россия:

Е. Н. Селиванов, директор института

Приведены результаты исследований восстановления магния ферросилицием (75 %) из обожженного доломита уральских месторождений (Бойцовского и Чернореченского). Анализ химического состава образцов доломитов показал, что они достаточно высокого качества, практически не загрязнены примесями щелочных и тяжелых металлов, но отличаются повышенным содержанием карбоната кальция, что предопределяет особенность их применения в производстве магния. Установлено, что структура образцов доломита отличается крупностью включений карбоната кальция. Образец I характеризуется включениями СаСО₃ крупностью 10–20 мкм (7 %), а образец II — вкраплениями 20–30 мкм СаСО₃ (12,5 %). В работе приведены результаты термодинамического моделирования многокомпонентной системы MgO – CaO – Si – Fe – Mg – Сa₂SiO₄ – Сa₃SiO₅, согласно которым при избытке оксида кальция в шихте (CaO/Si = 2,2–2,5) возможно восстановление магния из его оксида ферросилицием с образованием соединения Са₃SiO₅. Изучены особенности и параметры процесса восстановления магния, лабораторное моделирование которого проведено с использованием высокотемпературной установки, состоящей из электропечи, реторты из высоколегированной хромоникелевой стали, вакуум-насоса и вакуумметра. В ходе экспериментов в реторте поддерживали давление на уровне 0,1 кПа и температуру 1195 °С, в конденсаторе — температуру 475–500 °С. Шихту из обожженного доломита с ферросилицием (ФС 75) прессовали с усилием 1000 кг/см² в брикеты цилиндрической формы (диаметр 20, высота 20–22 мм) весом 12,0–13,5 г. В ходе эксперимента были определены оптимальные параметры восстановления магния, при которых достигнут выход металлического магния 81,2 %. Установлено, что увеличение содержания оксида кальция в шихте до соотношения CaO:MgO:Si = 2,5:2:1 приводит к уменьшению выхода магния на 3 % и увеличению расхода шихты на 9,5 %. Выделенный в ходе переработки доломита магниевый конденсат имеет высокое качество (содержание магния 99,5 %), что позволяет рекомендовать его к использованию для производства сплавов без дополнительного рафинирования. Образующиеся ретортные остатки, содержащие, %: 57–60 СаО; 20–24 SiO₂; 6,0–6,5 MgO; 3,8–4,0 Fe; 1,3–1,7 Al₂O₃, близки по составу к портландцементам и после отделения металлической составляющей могут быть использованы в качестве добавки в его производстве.

1. Zuliani D. J. Developments in the Zuliani Process for Gossan Resources Magnesium Project // The collection of works 69^th Annual World Magnesium Conference IMA. — San Francisco, California USA, 2012. P. 113–123.
2. Abdellatif M. A., Freeman M. J. Mintek Thermal Magnesium Process: Status and Prospective // Advanced Metal Initiative, Department of Science and Technology. — Johannesburg, South Africa, 2008. P. 1–14.
3. Hu W., Feng N., Wang Y., Wang Z. Magnesium Production by Vacuum Aluminothermic Reduction of A Mixture of Calcined Dolomite and Calcined Magnesite // Magnesium Technology 2011 : TMS Annual Meeting. 2011. P. 43–47.
4. Hu W., Liu J., Feng N. Analysis of New Vacuum Reduction Process in Magnesium Production // Non-ferrous Mining and Metallurgy. 2010. No. 4. P. 40–42.
5. Prentice L. H., Nagle M. W., Barton T. R., Tassios S., Kuan B. T. Carbothermal Production of Magnesium: CSIRO's MagSonic™ Process // Magnesium Technology 2012 : TMS Annual Meeting. 2012. P. 31–35.
6. Годовой отчет ОАО «Соликамский магниевый завод» за 2014 год [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://смз.рф/raport/2015/2014_annual_report_SMW.pdf
7. Белоусов М. В., Буторина И. В., Ракипов Д. Ф. Экологические аспекты производства магния // Цветные металлы. 2013. № 7. С. 64–68.
8. Белоусов М. В., Ракипов Д. Ф., Никоненко Е. А., Колесникова М. П. Исследование механизма разложения доломита Среднего Урала // Цветные металлы. 2012. № 4. С. 50–52.
9. Моисеев К. Г. Термодинамическое моделирование в неорганических системах. — Челябинск : ЮУрГУ, 1999. — 256 с.
10. Стрелец Х. Л., Тайц А. Ю., Гуляницкий Б. С. Металлургия магния. — М. : Металлургиздат, 1960. — 480 с.
11. Рябухин А. И., Савельев В. Г. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. — М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2003. — 96 с.
12. Pidgeon L. M., Alexander W. A. Thermal production of magnesiums pilot plant studies on the retort ferrosilicon process // New York Meeting: reduction and refining of non-ferrous metals: Trans. Amer. Inst. Min. Mater. Eng. 1944. Р. 315–352.
13. Minic D., Manasijevic D., Dokic J. Silicothermic reduction process in magnesium production // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2008. No. 2. P. 411–415.
14. Wulandari W., Rhamdhani M. A., Brooks G. A., Monaghan B. J. Distribution of Impurities in Magnesium Production via Silicothermic Reduction // Proceedings of European Metallurgical Conference. — Innsbruck, Austria. 2009. P. 1401–1417.