Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия:

М. Р. Коневский, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: chemmet2008@yandex.ru
П. В. Ковалев, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: kovalev_pv@spbstu.ru
С. В. Рябошук, старший преподаватель, эл. почта: ryaboshuk_sv@spbstu.ru
А. А. Кур, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: kur_aa@spbstu.ru

Рассмотрены причины полного или частичного отказа от использования фосфористых железных руд (ФЖР) в черной металлургии в условиях дефицита железорудного сырья. При высокой интенсивности кислородно-конвертерного процесса и нарастающих требованиях к чистоте стали удаление фосфора из высокофосфористых чугунов сопряжено с усложнением технологии и ухудшением экономики производства. Понижение доли ФЖР в доменной шихте и фосфора в чугуне привело к ухудшению качества сталеплавильных фосфат-шлаков как удобрений и их вывозу в отвал. Приведены сведения о противоположном зарубежном подходе — повышении фосфора в чугуне за счет добавок феррофосфора для получения кондиционных фосфат-шлаков. Проанализированы причины отказа от такой практики. Описаны исследования авторов, направленные на повышение концентрации фосфора в фосфат-шлаках в целях доведения их качества до требований к специально производимым химической промышленностью плавленым удобрительным фосфатам и/или полупродукту для производства желтого фосфора. На основе исследований и технико-экономической оценки обоснована целесообразность возврата к использованию феррофосфора с внесением соответствующих корректив. Согласно предлагаемой технологии, фосфористый ферросплав применяют в качестве непосредственного реагента по отношению к некондиционным фосфат-шлакам с использованием их физического тепла и экзотермической реакции. Процесс осуществим вне основных металлургических агрегатов и не требует усложнения технологии выплавки стали. Существует возможность использовать феррофосфор в виде побочного продукта фосфорной промышленности в связи с его избытком на мировом рынке или получать его путем восстановительной плавки части отвальных фосфат-шлаков или шлаков текущего выпуска. Глубокая переработка ФЖР и попутное получение дорогостоящей химической продукции повысят рентабельность переработки «зараженных фосфором» железных руд.

1. Довгопол В. И. Использование шлаков черной металлургии. — М. : Металлургия. 1978. — 168 с.
2. Тахаутдинов Р. С., Коротких В. Ф., Бодяев Ю. А., Николаев О. А., Степанова А. А. Освоение технологии передела в конвертере чугуна с повышенным содержанием фосфора // Сталь. 1997. № 3. С. 15–17.
3. Кюн М. Улучшение использования отходов металлургического производства на пути к устойчивому развитию // Черные металлы. 2013. № 7. С. 35–43.
4. Дорошенко В. А., Дорошенко Н. К. О переработке фосфористых чугунов в кислородных конвертерах // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение Металлургии. 2010. Вып 26. С. 33–37.
5. Бигеев В. А. Снижение ресурсоемкости сталеплавильного производства путем совершенствования процессов шлакообразования и утилизации шлаков : автореф. дисс. … докт. техн. наук. — Магнитогорск, 2001.
6. Монич Т. А. Физико-химические и технологические исследования процесса карботермического восстановления конвертерных шлаков Карметкомбината с целью извлечения ванадия : автореф. дисс. … канд. техн. наук. — Алматы, 1995.
7. Коневский М. Р., Мухамбедьяров Е. Т., Рябошук С. В. Фосфористые ферросплавы. Методы получения, сорта и их качество // Черные металлы. 2013. № 12. С. 9–12.
8. Тайхерт Э., Гупта В. Влияние различной крупности кокса на режим работы доменной печи с горном диаметром 7,8 м // Черные металлы. 1976. № 14-15. С. 19–23.
9. Konevskii M. R. On the Kinetic Characteristics of the Reduction and Sublimation of Phosphorus from Melts, Russian Metallurgy (Metally). 2017. No. 7. P. 617–621. DOI: 10.1134/S0036029517070072
10. Коневский М. Р. Особенности механизма и кинетики восстановления фосфора в присутствии металлической фазы // Известия АН СССР. Металлы. 1982. № 3. С. 18–21.
11. Белов В. Н., Большакова А. П., Данцис Я. Б. и др. Технология фосфора / под ред. В. А. Ершова, В. Н. Белова. — Л. : Химия, 1979. — 336 с.
12. Takayuki Iwama, Chuan-Ming Du, Xu Gao, Sun-Joong Kim, Shigeru Ueda et al. Extraction of Phosphorus from Steelmaking Slag by Selective Leaching Using Citric Acid // ISIJ International. 2018. Vol. 58, Iss. 7. P. 1351–1360. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-658
13. Li Bing, Tang Biao, Ma Zhen, Cheng Hanchi, Li Hongbo. Physical and Chemical Properties of Steel Slag and Utilization Technology of Steel Slag at Home and Abroad // IOP 2019 Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 242 032012. DOI: 10.1088/1755-1315/242/3/032012
14. Арльт К., Банненберг Н., Эндман Г., Мотц Х. Металлургические шлаки в рамках политики охраны окружающей среды и ресурсосбережения // Черные металлы. 2013. № 8. С. 37–42.
15. Kimio I. T. O. Steelmaking Slag for Fertilizer Usage // Nippon Steel & Sumitomo Metal Technical Report. 2015. No. 109. P. 130–136.
16. Das Suvendu, Kim Gil Won, Hwang Hyun Young, Verma Pankaj Prakash, Kim Pil Joo. Cropping with Slag to Address Soil, Environment, and Food Security // Front. Microbiol. 2019. DOI: 10.3389/fmicb.2019.01320