Прогнозирование металлургических характеристик железорудных агломератов с различной долей силикоферритных фаз (SFCA) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Вязникова Елена Александровна

• Вязникова Елена Александровна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Вязникова Елена Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

1.1 Способы переработки железорудного сырья

1.2 Фазовый состав и минералогические особенности железорудных агломератов

1.3 Металлургические характеристики агломератов и способы их исследования

1.4 Взаимосвязь фазового состава с металлургическими характеристиками агломерата

1.5 Выводы, постановка цели и задач исследования

2 МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ АГЛОМЕРАТОВ И ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1 Фазовый состав

2.2 Пористость

2.3 Прочностные характеристики

2.4 Восстановимость

2.5 Температурный интервал размягчения

2.6 Твердофазное восстановление углеродом

3 ВЗАИМОСВЯЗЬ ФАЗОВОГО СОСТАВА И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АГЛОМЕРАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

3.1 Анализ фазового состава производственных агломератов

3.2 Анализ характеристик производственных агломератов: пористость, прочность, восстановимость

3.3 Особенности размягчения производственных агломератов

3.4 Тенденции изменения металлургических характеристик производственных агломератов в зависимости от структуры и состава

3.5 Выводы к главе

4 ВЗАИМОСВЯЗЬ ФАЗОВОГО СОСТАВА И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АГЛОМЕРАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

4.1 Получение лабораторных агломератов с различной основностью

4.2 Анализ фазового состава лабораторных агломератов

4.3 Анализ характеристик лабораторных агломератов: пористость, прочность, восстановимость

4.4 Особенности размягчения лабораторных агломератов

4.5 Зависимость металлургических характеристик агломератов от количества фазы ББСА

4.6 Выводы к главе

5 ПРОЦЕСС ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ АГЛОМЕРАТОВ

С РАЗЛИЧНОЙ ОСНОВНОСТЬЮ

5.1 Влияние температуры нагрева на фазовый состав агломератов

5.2 Изучение восстановительной способности лабораторных агломератов

5.3 Изучение температурного интервала размягчения агломератов после частичного восстановления

5.4 Выводы к главе

6 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ МЕТОДАМИ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

6.1 Анализ исходных данных о работе доменной печи

6.2 Расчет технико-экономических показателей доменной плавки с

помощью математических моделей

6.3 Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ. Акт внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование металлургических характеристик железорудных агломератов с различной долей силикоферритных фаз (SFCA)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Процессы, происходящие в доменной печи от ее загрузки до получения готового продукта, характеризуются большим многообразием и сложностью. Столб шихты испытывает большие нагрузки на сжатие, истирание, при этом начинаются процессы размягчения и восстановления. Получение агломератов с высокой стойкостью к разрушению и при этом с хорошими восстановительными свойствами является актуальной проблемой черной металлургии.

В настоящее время качество железорудного сырья оценивается в основном по стабильности химического состава, прочности материалов в исходном состоянии и количеству мелочи. Эти показатели достаточно сильно влияют на поведение шихтовых материалов в печи, однако не в полной мере отражают особенности физико-химических процессов, происходящих в доменной печи, и определяющих параметры ее работы. Только совокупность металлургических характеристик, используемого железорудного сырья может определить технико-экономические показатели доменного производства.

Металлургические характеристики железорудных материалов, которые влияют на ход доменной плавки и определяют её главные показатели -производительность и расход кокса, включают наряду с показателями холодной (механической, барабанной) прочности, также восстановимость, термомеханическую («горячую») прочность, интервал температур начала и конца размягчения. Практически все они определяются фазовым составом, а также макро-и микроструктурой, включающими в себя пористость (наличие, форма и размер пор), взаимное расположение фаз, структуру фаз. Особенно важно влияние связующей фазы на металлургические характеристики сырья, которое на данный момент недостаточно изучено.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время опубликовано много работ по изучению металлургических характеристик агломератов, таких как термомеханическая и холодная прочность,

восстановимость, температурный интервал размягчения. Получению и исследованию фазы SFCA (силикоферрит кальция и алюминия), которая в агломерате является связующей между зернами оксидов железа, посвящено множество работ зарубежных и российских ученых. Однако недостаток информации, связывающей комплекс металлургических характеристик железорудного сырья и его структуры, снижает возможность оперативного управления и оптимизации затрат как при подготовке сырья к доменной плавке, так и при производстве чугуна.

Объект исследования - окускованные железорудные материалы (агломерат) разного состава.

Предмет исследования - фазовая и минералогическая структура, а также характеристики окускованных железорудных материалов (агломерат).

Целью диссертационной работы является установление закономерностей влияния связующих фаз силикоферрита кальция и алюминия (SFCA) на комплекс металлургических характеристик железорудных агломератов.

Для достижения поставленной цели предполагается решить задачи:

1. Определение особенностей фазообразования железорудных агломератов для широкой области составов агломератов.

2. Установление закономерностей влияния связующих фаз в агломерате на его металлургические характеристики (пористость, восстановимость, прочность, температуры начала и конца размягчения).

3. Разработка методики оценки металлургических характеристик железорудных агломератов с учетом их фазового и минералогического составов.

4. Оценка влияния фазовых составляющих агломератов (силикоферрита кальция и алюминия) на ход доменного процесса и разработка практических рекомендаций.

Научная новизна работы

1. Впервые показано, что основную связующую фазу железорудных агломератов - силикоферрит кальция и алюминия (SFCA) - можно описать одной общей формулой М14О20, где М - Ca, Fe, Si, Al, ^ в разных количествах.

2. Обнаружено, что при повышении основности агломератов состав и количество связующей фазы ББСД меняется от высококремнистой (силикатной) основы связки с небольшим содержанием железа (60-76 мас. % Бе2О3) до высокожелезистой ББСЛ-Т (ферритной) с небольшим количеством кремния (84,39 мас. % Бе2О3), что ведет к увеличению прочностных характеристик и восстановимости агломерата.

3. Впервые получен комплексный набор металлургических характеристик для широкого состава агломератов, который имеет как самостоятельную ценность в качестве справочных данных, а также может быть использован для выработки технологических рекомендаций.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Разработана методика оценки металлургических характеристик железорудных агломератов с учетом их фазового и минералогического составов. Получены теоретические зависимости восстановимости, прочности, температурного интервала размягчения от доли ББСД в агломератах, полученных как в производственных, так и в лабораторных условиях.

2. Показано опосредованное влияние фазовых составляющих железорудного агломерата на производительность и расход кокса в доменной печи с помощью математического моделирования.

3. Разработанная методика позволяет моделировать поведение материалов на определенном горизонте доменной печи.

Методология и методы исследования

Работа выполнена с использованием лабораторного оборудования ИМЕТ УрО РАН, центра коллективного пользования «Урал-М», а также методик экспериментов, обеспечивающих воспроизводимость результатов.

Для решения поставленных задач использованы стандартные методы, такие как химический анализ, метод порошковой рентгеновской дифракции, электронная микроскопия, оптическая микроскопия, расчет термодинамики процессов.

Отбор проб для химического и рентгенофазового анализа проводился согласно ГОСТ 15054-80. Определение содержания железа общего в агломератах

проводилось титриметрическим методом по ГОСТ 35517.1-2013, содержания железа металлического и FeO - по ГОСТ Р 53657-2009. Исследования металлургических характеристик железорудного сырья проводились в соответствии с государственными и международными стандартами: восстановимость - ГОСТ 17212-84, прочность при восстановлении (индекс LTD) -ISO 13930, механическая прочность - ГОСТ 15137-77, температуры размягчения и плавления - ГОСТ 26517-85, пористость - ГОСТ 25732-88.

Термодинамические расчеты восстановительных реакций выполнены с помощью пакета программы HSC Chemistry 6.1.

Качественная и количественная оценка фазовых составляющих выполнена методом порошковой рентгеновской дифракции с последующим анализом по Ритвельду с использованием программы пакета базы данных Международного центра дифракционных данных (ICDD) PDF4.

Расчет показателей доменной плавки выполнен с помощью балансовой равновесной и балансовой логико-статистической моделей доменного процесса, разработанных в Институте металлургии УрО РАН.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты изучения состава, структуры и свойств промышленных и экспериментально полученных агломератов, изготовленных из различных типов железных руд, с выявлением ранее неизвестных корреляций между исходной структурой и характеристиками конечного продукта (агломерата).

2. Количественные зависимости между фазовым составом агломерата и его металлургическими характеристиками, что позволяет прогнозировать качество продукта на этапе подготовки сырья к доменной плавке.

3. Оригинальная методика оценки металлургических характеристик агломерата, учитывающая особенности его фазового и минералогического состава, обеспечивающая более точный и объективный анализ по сравнению с существующими подходами.

4. Результаты расчетов технико-экономических показателей доменной плавки с использованием исследуемого агломерата, подтверждающие

практическую значимость полученных результатов и экономическую целесообразность применения разработанной методики.

Достоверность полученных результатов работы обеспечивается использованием современного исследовательского оборудования и методик, подтверждена воспроизводимостью экспериментов и корреляцией полученных данных с общепринятыми литературными сведениями.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях и конгрессах: International Conference on Chemistry and Chemical Engineering (Дубай, ОАЭ, 2019); 11 конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий» (Москва, Россия, 2020); научно-практическая конференция с международным участием и элементами школы молодых ученых «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР» (Екатеринбург, Россия, 2020); 16 International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL2021 (Мальта, 2021); V Конгресс c международным участием и Конференции молодых ученых «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований ТЕХНОГЕН-2021» (Екатеринбург, Россия, 2021); Международный форум «Диалог металлургов: прогноз развития отрасли до 2030 года. Ценовые и технологические решения» (Москва, Россия, 2022); X Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ'2022) с международным участием (Екатеринбург, Россия, 2022); 18 International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL2022 (Флоренция, Италия, 2022); международная конференция «Металлургия: технологии, инновации, качество» (Металлургия 2022) (Новокузнецк, Россия, 2022); Sustainable Industrial Processing Summit and Exhibition, Dmitriev International Symposium (Phuket, Таиланд, 2022); международный конгресс сталеплавильщиков и производителей металла «От руды до стали»» (ISC0N-2023) (Магнитогорск, Россия, 2023); VI Конгресс c международным участием и

Конференции молодых ученых «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований ТЕХНОГЕН-2023» (Екатеринбург, Россия, 2023); 14 Международная научно-техническая конференция «Интеллектуально-информационные технологии и интеллектуальный бизнес (ИНФОС-2023)» (Вологда, Россия, 2023); 19 International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL2023 (Крит, Греция, 2023); XXI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Сириус, Сочи, Россия, 2024).

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, разработке плана экспериментальных работ и теоретических расчетов, проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных данных, обобщении и анализе результатов, подготовке публикаций, а также в обосновании практического применения полученных результатов.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 18 работах, в числе которых 8 статей в изданиях из перечня ВАК РФ (7 статей в журналах, цитируемых в базах данных Web of Science и Scopus), 10 - в сборниках тезисов докладов на конференциях международного уровня.

Связь диссертации с планами НИР. Исследование выполнено в рамках: Междисциплинарного проекта УрО РАН № 18-5-2345-56 (АААА-Ф18-118041290036-1) «Освоение недр Земли: обоснование методов рудоподготовки для глубокой комплексной переработки минерального сырья и повышения эффективности производства металлопродукции» (2018-2020 гг.); государственных заданий ИМЕТ УрО РАН № 0396-2019-0005 (АААА-А19-119031190052-2) «Физико-химические основы технологий переработки комплексного сырья и техногенных отходов с использованием информационных приемов для металлургических процессов» (2019-2021 гг.), № 122020100125-6 (225013004798-7) «Развитие физико-химических и технологических основ пирометаллургических процессов комплексной переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов, железохромоникелевых материалов и техногенных образований» (2022-2024 гг.).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертация соответствует паспорту научной специальности 2.6.2. «Металлургия черных, цветных и редких металлов»: п. 15 «Подготовка сырьевых материалов к металлургическим процессам и металлургические свойства сырья», п. 17 «Пирометаллургические процессы и агрегаты», п. 26 «Математическое моделирование процессов производства черных, цветных и редких металлов, формирования техногенных месторождений и способов их утилизации. Управление и оптимизация металлургическими процессами».

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения, изложена на 1 23 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 16 таблиц, приложение, список использованных источников включает 142 наименования.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

1.1 Способы переработки железорудного сырья

Добыча полезных ископаемых в России занимает одно из ведущих мест в минерально-сырьевом комплексе разработки мировых запасов. Минерально-сырьевая база является основой национальной безопасности государства, а также инструментом достижения стратегических целей развития экономики. Геологическое изучение недр в России проводится согласно документам стратегического планирования, утвержденным распоряжением Правительства РФ от 11.07.2024 № 1838-р «Стратегия развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации до 2035 года» [1].

Производство чугуна в России полностью обеспечено имеющимися ресурсами как железорудными, так и для производства кокса. Шихта большинства доменных печей состоит из железорудных материалов: агломерата (50-80 %) и окатышей (20-50 %). Основность (отношение CaO к SiO2) железорудного агломерата составляет от 1,15 до 2,8. Отличительной особенностью производства агломератов в России является использование мелкодисперсных (тонких) концентратов крупностью менее 75-90 мкм, а их доля в аглошихте может достигать до 85-90 % [2].

При добыче и обогащении железной руды образуется много мелочи, но значительная ее часть остается неиспользованной. Более того, качество добываемой железной руды постепенно ухудшается и для ее обогащения требуется дополнительное измельчение для освобождения сложно переплетенных пород [35]. Если загружать рудную мелочь или концентрат в доменную печь без предварительного окомкования, то неизбежно возникнет ряд проблем. Навстречу опускающейся шихте движутся печные газы, за счет которых шихта нагревается и восстанавливается. Восходящий поток газа с большой скоростью выносит из печи частицы пылевидной шихты меньше 3-4 мм. Вынос пылеватой шихты является переменной величиной и вследствие этого усложняется контроль температурного и балансового режима печи [6-8].

Следующей проблемой загрузки пылевидных составляющих шихты является уменьшение газопроницаемости слоя. Мелкие кусочки в смеси с более крупной шихтой затрудняют проход газа и возникает необходимость повышения давления дутья на фурмах. Во многих случаях газ прорывает столб шихты в одном или нескольких местах и проходит без отдачи тепловой и химической энергии. В этих условиях невозможна нормальная эксплуатация доменной печи. Выходом является предварительное окускование рудной мелочи и концентратов.

Первоначально окускование железной руды, колошниковой пыли и концентратов в начале XX века вели брикетированием мелочи путем прессования в куски одинаковой формы. После этого была необходима дальнейшая термическая и химическая обработка, позволяющая улучшить металлургические характеристики брикетов, однако прочность таких брикетов оставалась низкой.

Поэтому с 1911 г. основным методом окускования стала агломерация -спекания пылевидных фракций руды или концентрата с добавлением флюсов и образованием относительно крупных пористых кусков агломерата. Для поддержания в доменном шлаке заданного отношения СаО/БЮ2 в агломерат обычно вводят флюсы - известняк, известь, реже доломит. В процессе агломерации температура в зоне горения достигает 1200-1500 °С, известняк разлагается до СаО и реагирует с силикатами пустой породы руды с образованием силикатов кальция и железа, что предотвращает повторную карбонизацию в процессе доставки агломерата в доменную печь. В процессе агломерации на разложение СаСО3 тратится тепло более дешевого топлива (коксик, антрацитовый штыб, тощий уголь, газ), чем кокс, продукт распада карбонатов в виде СО2 не попадает в доменную печь и не затрудняет процесс восстановления.

Также в процессе агломерации удается значительно уменьшить содержание серы, являющейся вредной примесью в конечном металле. Без агломерации многие сернистые руды невозможно было бы использовать.

Практика агломерационного процесса показала, что высокая производительность спекания шихты достигается только при определенной крупности материала 0,5-10 мм. Если величина фракции материала менее 0,1 мм,

то затрудняется продувка слоя спекания и качество спекания ухудшается, а также при транспортировке агломерата до места использования из-за низкой прочности происходит его разрушение.

При увеличивающихся объемах добываемых руд и их ухудшающемся качестве, большинство способов обогащения требует тонкого измельчения. Решением проблемы окускования тонких железорудных концентратов является производство железорудных окатышей - получение сырых шаровидных материалов определенного размера (10-12 и 14-16 мм) с последующим высокотемпературным упрочняющим обжигом. В 1912 г. в Швеции получен первый патент на изготовление окатышей [7]. Однако из-за недостатка тонких концентратов более широкое применение процесс производства окатышей получил в 1942-1943 гг. в США, а в 1958 г. - в Советском Союзе [6].

Железные руды всегда в своем составе содержат пустую породу, чаще состоящую из силикатов, а также алюмосиликатов кальция, магния и железа. Шлаки в доменных печах обладают особой подвижностью и наименьшей вязкостью при соотношении СаО/БЮ2 равном 1, поэтому в доменную шихту для достижения необходимой основности шлака приходится добавлять флюс в виде СаСО3. Наиболее экономически выгодно это делать в процессе агломерации.

Благодаря применению подготовленного сырья, высокой температуре дутья и повышенному давлению газа на колошнике доменной печи металлургические компании работают с высокой удельной производительностью и низким расходом топлива.

Изучение влияния качества железорудного сырья на технико-экономические показатели доменной плавки представляет большой интерес. Процесс производства железорудного сырья позволяет, меняя температурно-газовые и временные параметры режимов обжига, меняя химический состав сырья, получать материалы с необходимыми физико-механическими свойствами [8].

Для сохранения требуемой основности доменного шлака приходится рассчитывать основность промышленных агломератов с учетом состава и количества потребляемых окатышей и количества вводимых добавок. Горно-

обогатительные предприятия в России перешли на производство окатышей естественной основности (0,05-0,1) из тугоплавких и труднообогатимых железистых кварцитов [9].

В настоящий момент для металлургических предприятий насущной проблемой стало получение прочных офлюсованных агломератов, обладающих при этом хорошей способностью к восстановлению.

1.2 Фазовый состав и минералогические особенности железорудных агломератов

В работах [10-13] изучен процесс фазообразования в агломератах при нагреве и охлаждении в интервале температур от 25 до 1350 °С и парциальном давлении кислорода 5*10-3 атм. Агломерат обычно состоит на 40-70 % из оксидов железа (гематит Fe2O3 и магнетит Fe3O4), 20-50 % ферритных фаз с высоким содержанием Ca, до 10 % стекла и 10 % силикатов кальция, из которых ларнит Ca2SiO4 является наиболее распространенным. Большинство ферритных фаз с высоким содержанием Ca содержат некоторое количество кремнезема (SiO2) и глинозема (Al2O3) и известны под общим сокращением SFCA (SilicoFerrite of Calcium and Aluminum). Показано, что ключевыми фазами-связками в железорудном агломерате с основностью 1,5-1,8 и выше являются фазы SFCA и SFCA-I, отличающиеся по структуре и морфологии.

Фаза SFCA - триклинная фаза с призматической или столбчатой морфологией. В железорудных агломератах, полученных в производственных условиях, фаза SFCA обычно содержит от 60 до 76 мас. % Fe2O3, от 13 до 16 мас. % CaO, от 3 до 10 мас. % Al2O3 и 0,7-1,5 мас. % MgO [11-16].

Второй тип фазы SFCA представляет форму с высоким содержанием Fe и низким содержанием Si, называемую фазой SFCA-I. Она имеет игольчатую или тонкопластинчатую структуру, и может быть описана общей формулой гомологического ряда M14+6nO20+8n (n = 1). Согласно [13], фаза SFCA-I содержит 84,39 мас. % Fe2O3; 12,77 мас. % CaO; 0,93 мас. % SiO2 и 2,19 мас. %AbO3.

Считается, что фазы ББСД являются наиболее желательными связующими фазами в железорудном агломерате, так как являются стабилизированными.

Механизм образования фаз ББСД и ББСД-! показан на диаграмме (рис. 1).

(Р30) (IO50I (USO) ÍI250) (I í SO)

Температура. К (°С )

Рисунок 1 - Абсолютные фазовые концентрации как функции температуры в диапазоне от 950 °C до 1350 °С при рО2 = 5х10-3 атм. [12]

Во время нагрева агломерата до 1350 °С образование фазы SFCA-I было связано с реакцией между гематитом (Fe2O3), двукальциевым ферритом, частично замещенным глиноземом (C2Fi-xAx) и SÍO2. Фаза SFCA образовывалась в результате реакции однокальциевого феррита CF, CFA-фазы, Fe2O3 и SiO2. Фазы SFCA и SFCA-I образуются отдельно, однако нагрев агломерата выше температуры плавления фазы SFCA-I приводит к расщеплению фазы SFCA-I с образованием дополнительной фазы SFCA.

Во время охлаждения от 1350 до 25 °С из расплава и фазы магнетита вначале образовывалась богатая железом фаза силикоферрита кальция и алюминия состава, аналогичного составу фазы SFCA-I, затем при понижении температуры эта фаза

разлагалась с образованием фазы SFCA, которая сохранялась вплоть до температуры 25 °С.

Увеличение концентрации Al2O3 расширяет интервал стабильности фазы SFCA-I в процессе нагрева и охлаждения, которая преобразуется в фазу SFCA при более высокой температуре, также стабилизирует и SFCA фазу. Образование Fe2O3 в процессе охлаждения и разложения фаз SFCA-I и SFCA происходило при более низких температурах [12].

В работе [17] изучена последовательность реакций в образовании силикоферритов кальция и алюминия в железорудном агломерате (фаза с низким содержанием железа, обозначаемая как SFCA; фаза с высоким содержанием железа и низким содержанием кремния, обозначаемая как SFCA-I), которые составляют до 50 об. % минерального состава в офлюсованном агломерате. Последовательности реакций, участвующих в образовании этих двух фаз, были определены с использованием метода дифракции рентгеновских лучей (XRD) in situ.

Эксперименты проводились в условиях частичного вакуума в интервале температур от 22 до 1215 °C (композиции без глинозема) и от 22 до 1260 °C (композиции, содержащие 1 и 5 % мас. Al2O3) с использованием синтетических смесей гематита (Fe2O3), кальцита (CaCO3), кварца (SiO2) и гиббсита (Al(OH)3). В образовании фаз SFCA и SFCA-I преобладают твердофазные реакции, в основном, в системе CaO-Fe2O3. Первоначально гематит реагирует с известью (CaO) при низких температурах (от 750 °C до 780 °C) с образованием фазы двукальциевого феррита 2CaOFe2O3 (C2F). Затем фаза C2F реагирует с гематитом с образованием однокальциевого феррита CaOFe2O3 (CF). Температура разрушения C2F для получения феррита CF с более высоким содержанием Fe2O3 увеличивается пропорционально количеству оксида алюминия в массивном образце. Кварц не реагирует с CaO и гематитом, оставаясь, по существу, инертным до тех пор, пока фазы SFCA и SFCA-I не начали образовываться при температуре около 1050 °C. В отличие от предыдущих исследований образования фаз SFCA, текущие результаты показывают, что оба типа фаз SFCA первоначально образуются по механизму низкотемпературной твердофазной реакции. Присутствие оксида алюминия

увеличивает диапазон стабильности обоих типов фаз SFCA, снижая температуру, при которой они начинают формироваться. Кристаллизация протекает быстрее после того, как ферриты кальция расплавятся при температурах, близких к 1200 а также быстрее в системах с более высоким содержанием глинозема.

В работе [18, 19] с помощью термодинамического моделирования с учетом природы ближнего порядка в растворе фазы SFCA описана структура силикоферритов кальция и алюминия. С помощью анализа Xanes было подтверждено, что атомы А1 в растворе SFCA предпочтительно замещают тетраэдрические позиции.

Для анализа процесса спекания следует учитывать присутствие ионов Fe2+ или Mg2+. Сообщалось, что диапазон растворения Si4+ и Са2+ увеличивается с увеличением концентрации Mg2+. Количество Fe2+ в растворе может увеличиваться в фазе SFCA, в частности, при низком давлении кислорода.

Железорудный агломерат является основным материалом в доменном производстве. В процессе спекания агломерационная шихта подвергается высокотемпературному нагреву, происходит разложение гидратов и карбонатов, сгорание твердого топлива и последующее охлаждение готового продукта. Процессы, происходящие во время спекания агломерационной шихты, играют решающую роль в формировании структуры и свойств готового агломерата, которые, в свою очередь влияют на качество получаемого чугуна [20-26].

Основными компонентами шихты для получения агломератов являются железосодержащие компоненты: концентрат, окалина, скрап, колошниковая и аспирационная пыль, возврат от предыдущего спекания, а также другие металлургические отходы, содержащие железо; флюсы: известняк, известь или доломит, а также топливо в виде коксовой мелочи [27-34]. Флюсующие добавки в виде оксида магния, входящего в состав доломита, при производстве чугуна вводят с целью уменьшения вязкости шлака и улучшения его десульфурирующей способности. Флюсующие добавки вводят в доменную печь, в основном, в составе агломерата [35-53]. Однако, использование магнийсодержащих материалов неоднозначно влияет на процесс образования силикоферритной связки. В больших

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вязникова Елена Александровна, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванов, К. С. Стратегия развития минерально-сырьевой базы российской федерации до 2035 года и задачи уральской геологии / К.С. Иванов // Уральский геологический журнал. - 2020. - №. 4. - С. 3-18.

2. Тихонов, Д.Н. Производство чугуна в России / Д.Н. Тихонов, Д.В. Ворсина, И.В. Логинов // Сборник трудов XVII Международного конгресса сталеплавильщиков и производителей металла ISCON-2023 «От руды до стали», Магнитогорск, 2023. - С. 20-26.

3. Nayak, N. P. Mineralogical characterization of goethite-lateritic ore & its implication on beneficiation / N. P. Nayak // International Journal of Scientific Research Engineering & Technology. - 2014. - V. 3. - P. 288-291.

4. Jaiswal, R. K. A novel approach of utilizing the waste biomass in the magnetizing roasting for recovery of iron from goethitic iron ore / R. K. Jaiswal, S. Soren, G. Jha // Environmental Technology & Innovation. - 2023. - V. 31. - P. 103184.

5. Малышева, Т. Я. Петрография и минералогия железорудного сырья: учебное пособие для вузов / Т. Я. Малышева, О. А. Долицкая - М.: МИСИС, 2004.

- 424 с.

6. Вегман, Е.Ф. Окускование руд и концентратов / Е. Ф. Вегман - М: Металлургия, 1976. - 224 с.

7. Юсфин, Ю.С. Обжиг железорудных окатышей / Ю. С. Юсфин, Т. Н. Базилевич. - М: Металлургия, 1973. - 272 с.

8. Dmitriev, A.N. Methodical basis of investigation of influence of the iron ore materials and coke metallurgical characteristics on the blast furnace smelting efficiency / A. N. Dmitriev, G. Y. Vitkina, Y. A. Chesnokov // Advanced Materials Research. - 2013.

- V. 602-604. - P. 365-375.

9. Деткова, Т. В. Исследование агломератов череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь» в интервале основности 1, 0-3, 0 / Т. В. Деткова, Т. Я. Малышева, Р. М. Павлов // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2015. - Т. 56. - №. 7. - С. 3-8.

10. Webster, N. A. S. Effect of sinter (SFCA) iron ore sinter bonding phases: new insights into their formation during heating and cooling / N. A. S. Webster, M. I. Pownceby, I. C. Madsen, J. A. Kimpton // Metallurgical and Materials Transactions B. -2012. - Vol. 43. - P. 1344-1357.

11. Hamilton, J. D. G. The crystal structure and crystal chemistry of Ca2,3Mg0,8Al1,5SiuFes,3O20 (SFCA): solid solution limits and selected phase relationships of SFCA in the SiO2-Fe2O3-CaO(-Al2O3) system / J. D. G. Hamilton, B. F. Hoskins, W. G. Mumme, W. E. Borbidge, M. A. Montagie // Neues Jahrbuch für Mineralogie -Abhandlungen. - 1989. - V. 161. - P. 1-26.

12. Webster, N. A. S. Fundamentals of silico-ferrite of calcium and aluminum (SFCA) and SFCA-I iron ore sinter bonding phase formation: effects of CaO:SiO2 ratio / N. A. S. Webster, M. I. Pownceby, I. C. Madsen, A. J. Studer, J. R. Manuel, J. A. Kimpton // Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. - 2014. - V. 45, № 6. - P. 2097-2105.

13. Mumme, W. G. Crystal structures of monoclinic variants of two SFCA structure-types containing significant Fe2+: crystal structure of monoclinic SFCA-II, Ca2,6Fe3+8,0Fe2+3,4Al4O24; and proposed crystal structure of monoclinic SFCA-I, ideally, Ca2Fe2+8Fe3+8AUO28 / W. G Mumme., R. W. Gable // Neues Jahrbuch fur Mineralogie -Abhandlungen. - 2018. - V. 195, № 2. - P. 89-100.

14. Honeyands, T. Comparison of the mineralogy of iron ore sinters using a range of techniques / T. Honeyands, J. Manuel, L. Matthews, D. O'Dea, D. Pinson, J. Leedham, G. Zhang, H. Li, B. Monaghan, X. Liu, E. Donskoi, N.A.S. Webster, M.I. Pownceby // Minerals. - 2019. - V. 9 (6). - P. 333-349.

15. Nicol, S. A review of the chemistry, structure and formation conditions of silico-ferrite of calcium and aluminum ('SFCA') phases / S. Nicol, J. Chen, M.I. Pownceby, N.A.S. Webster // ISIJ International. - 2018. - V. 58, № 12. - P. 2157-2172.

16. Koryttseva, A. Thermodynamic stability of SFCA (silico-ferrite of calcium and aluminum) and SFCA-I phases / A. Koryttseva, A. Navrotsky, N.A.S. Webster, M.I. Pownceby // Journal of the American Ceramic Society. - 2017. - V. 100. - № 8. -P. 3646-3651.

17. Scarlett, N. V. Reaction Sequences in the Formation of Silico-Ferrites of Calcium and Aluminum in Iron Ore Sinter / N. V. Scarlett, M. I. Pownceby, I. C. Madsen, A. N. Christiansen // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2004. - V. 35B. -P. 929-937.

18. Murao, R. Thermodynamic modeling of multi-component calcium ferrite for sintering reaction analysis / R. Murao, T. Harano, M. Kimura, I. H. Jung // Nippon Steel Techical Rep. - 2020. - V. 123. - P. 67-74.

19. Chen, X. Mineralization characteristics of iron ore sinter and the effects of cooling rate on mineral phase structure / X. Chen, W. Wang, D. Yang, Y. Zheng, B. Wang //ISIJ International. - 2023. - V. 63, №. 2. - P. 261-270.

20. Исаенко, Г. Е. Влияние основности на комплекс металлургических свойств агломерата / Г. Е. Исаенко, Д. А. Ковалев, Г. А. Нечкин, Д. А. Чернавин // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2022. - Т. 78. - № 2. - С. 121-128.

21. Исаенко, Г. Е. К вопросу формирования связки агломерата и повышения его прочности / Г. Е. Исаенко, Е. А. Баканова, Г. А. Нечкин, Д. А. Чернавин, В. А. Кобелев // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2022. - Т. 78. - № 4. - С. 309-314.

22. Vitkina, G. Yu. The relationship between the composition, structure and metallurgical characteristics of iron ore agglomerates / G. Yu. Vitkina, A. N. Dmitriev, E. A. Vyaznikova, R. V. Alektorov // AIP Conference Proceedings. - 2022. - V. 2456. - № 1.

23. Sudhir, S. Investigating the effect of the iron ore pellet addition on the interaction among blast furnace burden in the cohesive zone / S. Sudhir, S. Soren, G.M. Chowdhury // JOM. - 2024. - V. 7. - P. 3311-3320.

24. Kanbara, K. Dissection of blast furnaces and their internal stale / K. Kanbara, T. Hagiwara, A. Shigemi, S.-I. Kondo, Y. Kanayama, K.-I. Wakabayashl, N. Hiramoto // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. - 1977. - V. 17, №. 7. - P. 371-378.

25. Sasaki, K. Formation and melt-down of softening-melting zone in blast furnace / M. Sasaki, K. Ono, A. Suzuki, Y. Okuno, and K. En-Ichi Yoshizawa // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. - 1977. - V. 17, №. 7. - P. 391-400.

26. Lu, L. Iron ore sintering / L. Lu, O. Ishiyama, T. Higuchi, M. Matsumura, K. Higuchi // Iron Ore. - Woodhead Publishing, 2022. - P. 489-538.

27. Webster, N. A. S. Exploring the Composition and Structure of Triclinic SFCA-I / N. A. S. Webster, M. I. Pownceby, N. C. Wilson // ISIJ International. - 2022. - V. 62, № 8. - P. 1618-1623.

28. Bôlukbaçi, О. S. Research on the quality, mineralogical and structural conditions of silico-ferrite of calcium and aluminum (SFCA) phases in iron ore sinter / О. S. Bôlukbaçi // Research Square. - 2022. - P. 1-33.

29. Xin, R. F. Effect of alumina on crystallization behavior of calcium ferrite in Fe2O3-CaO-SiO2-Al2O3 system / R. F. Xin, Y. Du, X. M. Guo // Materials. - 2022. - V. 15. - P. 5257.

30. Honeyands, T. Variation in iron ore sinter mineralogy with changes in basicity / T. Honeyands, T. B. T. Nguyen, D. Pinson, P. R. J. Connolly, M. I. Pownceby, J. Manuel, L. Matthews // Minerals. - 2022. - V. 12, №. 10. - P. 1249.

31. Yang, L. X. Sintering reactions of magnetite concentrates under various atmospheres / L. X. Yang, E. Matthews // ISIJ international. - 1997. - V. 37, №. 11. -P. 1057-1065.

32. Chen, J. A. Phase equilibrium of the iron-rich corner of the CaO-FeO-Fe2O3-SiO2 system in air and the determination of the SFC primary phase field / J. Chen, M. Shevchenko, P.C. Hayes, E. Jak // ISIJ international. - 2019. - V. 59. - P. 795-804.

33. Park, J. Effects of basicity and AbO3 content on the chemistry of phases in iron ore sinter containing ZnO / J. Park, R. Rajavaram, I. K. Suh, J. Jeon, S. Son, J. Lee // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2020. - V. 51. - P. 3016-3027.

34. Cheng, S. Experimental phase equilibria studies in the FeO-Fe2O3-CaO-SiO2 system in air: results for the iron-rich region / S. Cheng, M. Shevchenko, P. C. Hayes, E. Jak // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2020. - V. 51, №. 4. - P. 1587-1602.

35. Носенко, В. И. Оценка эффективности применения магнезиального флюса "Флюмаг М" в аглодоменном производстве / В. И. Носенко, А. Н. Филатов, Г. А. Нечкин, В. А. Кобелев // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2019. - Т. 75, №. 1. - С. 26-31.

36. Van den Berg, T. Variation of the redox conditions and the resultant phase assemblages during iron ore sintering / T. Van den Berg, J. de Villiers, R. Cromarty // International Journal of Mineral Processing. - 2016. - V. 150. - P. 47-53.

37. Jak, E. Integrated experimental phase equilibria and thermodynamic modelling research and implementation in support of sustainable pyrometallurgical processing / E. Jak, E. Nekhoroshev, J. Chen, D. Shishin // Conference of Metallurgists. - Cham: Springer Nature Switzerland, 2023. - P. 813-826.

38. Lu, L. Important iron ore characteristics and their impacts on sinter quality -A review // L. Lu // Mining, Metallurgy & Exploration. - 2015. - V. 32, № 2. - P. 88-96.

39. Inoue, K. The solid solution state and the crystal structure of calcium ferrite formed in lime-fluxed iron ores / K. Inoue, T. Ikeda // Tetsu-to-Hagane. - 1982. - V. 68, № 15. - P. 2190-2199.

40. Nicol, S. Measurement of process conditions present in Pilot scale iron ore sintering / S. Nicol, J. Chen, W. Qi, X. Mao, E. Jak, P. C. Hayes // Minerals. - 2019. -V. 9, № 6. - P. 374.

41. Patrick, T. R. C. Stability of silico-ferrite of calcium and aluminum (SFCA) in air-solid solution limits between 1240 °C and 1390 °C and phase relationships within the Fe2O3-CaO-Al2O3-SiO2 (FCAS) system / T. R. C. Patrick, M. I. Pownceby // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2002. - V. 33. - P. 79-89.

42. Nikolic, S. Experimental techniques for investigating calcium ferrite slags at metallic copper saturation and application to the systems Cu2O-Fe2O3 and Cu2O-CaO at metallic copper saturation / S. Nikolic, P. C. Hayes, E. Jak // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2009. - V. 40. - P. 892-899.

43. Shevchenko, M. Experimental liquidus studies of the Pb-Fe-Si-O system in equilibrium with metallic Pb / M. Shevchenko, E. Jak //Metallurgical and Materials Transactions B. - 2018. - V. 49. - P. 159-180.

44. Shevchenko, M. Thermodynamic optimization of the PbO-FeO-Fe2O3-SiO2 system / M. Shevchenko, E. Jak //Calphad. - 2019. - V. 67. - P. 101670.

45. Kahlenberg, V. Structural elucidation of triclinic and monoclinic SFCA-III-killing two birds with one stone / V. Kahlenberg, H. Krüger, V.S. Goettgens // Acta

Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials. -2019. - V. 75, №. 6. - P. 1126-1136.

46. Zöll, K. Investigations on the crystal structure and the stability field of FCAM-I (Ca3MgAl6Fe10O28), an iso-structure to SFCA-I / K. Zöll, T. Manninger, V. Kahlenberg, H. Krüger, P. Tropper // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2017. - V. 48. - P. 2207-2221.

47. Decterov, S. A. Thermodynamic database for the Al-Ca-Co-Cr-Fe-Mg-Mn-Ni-Si-OPS system and applications in ferrous process metallurgy / S. A. Decterov, Y. B. Kang, I. H. Jung //Journal of Phase Equilibria and Diffusion. - 2009. - V. 30. - P. 443-461.

48. Mumme, W. G. The crystal structure of SFCA-II, Cas,1Al9,3Fe3+18,yFe2+0,9O48 a new homologue of the aenigmatite structure-type, and structure refinement of SFCA-type, Ca2Al5Fe7O20. Implications for the nature of the "ternary-phase solid-solution" previously reported in / W. G/.Mumme // Neues Jahrbuch für Mineralogie -Abhandlungen. - 2003. - V. 178, № 3. - P. 307-335.

49. Bale, C. W. Metallurgical thermochemical databases - a review / C.W. Bale, G. Eriksson // Canadian Metallurgical Quarterly. - 1990. - V. 29, № 2. - P. 105-132.

50. Sugiyama, K. Crystal structure of the SFCAM phase Ca2(Ca, Fe, Mg, Al)6(Fe, Al, Si)6O20 / K. Sugiyama, A. Monkawa, T. Sugiyama // ISIJ international. -2005. - V. 45, № 4. - P. 560-568.

51. Chen, J. Investigation of the thermodynamic stability of C(A,F)3 Solid solution in the FeO-Fe2O3-CaO-Al2O3 system and SFCA phase in the FeO-Fe2O3-CaO-SiO2-Al2O3 system / J. Chen, S. Cheng, M. Shevchenko, P.C. Hayes, E. Jak // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2021. - V. 52. - C. 517-527.

52. Mumme, W. G. The crystal structure of SFCA-I, Ca3,18Fe3+14,66Al1,34Fe2+0,82O28, a homologue of the aenigmatite structure type, and new crystal structure refinements of ß-CFF, Ca2,99Fe3+14,30Fe2+0,55O25 and Mg-free SFCA, Ca2,45Fe3+9,04Al1,74Fe2+0,16Si0.6O20 / W. G. Mumme, J. M. F. Clout, R. W. Gable // Neues Jahrbuch für Mineralogie - Abhandlungen. - 1998. - V. 173, № 1. - P. 93-117.

53. Jung, I. H. A thermodynamic model for deoxidation equilibria in steel / I. H. Jung, S. A. Decterov, A. D. Pelton // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2004.

- V. 35. - P. 493-507.

54. Вегман, Е. Ф. Окускование руд и концентратов / Е.Ф. Вегман. - М.: Металлургия, 1984. - 256 с.

55. Webster, N. A. S. Exploring the relationship between Fe-rich SFCA and SFCA-III and their presence in sinter strand and pot-grate sinter / N. A. S. Webster, M. I. Pownceby // ISIJ International. - 2024. - V. 64, № 5. - P. 803-807.

56. Dmitriev, A. N. Physical-chemical and pyrometallurgical estimation of processing of complex ores with extraction of iron, vanadium, titanium / A. N. Dmitriev, G. Yu. Vitkina, R. V. Alektorov, E. A. Vyaznikova // Defect and Diffusion Forum. -2021. - V. 407. - P. 41-50.

57. Vitkina, G. Yu. Processing of agglomerates and pellets containing various amounts of titanium dioxide / G. Yu. Vitkina, A. N. Dmitriev, R. V. Alektorov, E. A. Vyaznikova // Materials Science Forum. - 2021. - V. 1026. - P. 102-108.

58. Малышева, Т. Я. Петрография железорудного агломерата / Т. Я. Малышева - М.: Наука, 1969. - 174 с.

59. Бурова, Ю. Е. Исследование изменения прочностных характеристик агломерата в зависимости от его структуры и фазового состава / Ю. Е. Бурова, Е. А. Вязникова, А. Н. Дмитриев, Г. Ю. Витькина, Р. В. Алекторов, Г. А. Нечкин, В. В. Катаев // Сборник трудов X Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ'2022) с международным участием, 1920 мая, 2022. - Россия, Екатеринбург, 2022. - С. 59-64.

60. Малышева, Т. Я. Влияние природного рудообразования на минеральный состав и холодную прочность офлюсованных железорудных агломератов / Т. Я. Малышева, Р. М. Павлов, Н. Р. Мансурова, Т. В. Деткова // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2015. - Т. 58. - № 3.

- С. 180-185.

61. Колясников, А. Ю. Гранулометрический состав продуктов разрушения железорудных агломератов из железистых кварцитов при восстановлении / А. Ю. Колясников, А. С. Лопатин, А. Ю. Петрышев, И. С. Берсенев // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве (ТИМ'2018). - Екатеринбург, 2018. - №. 7. - С. 139-144.

62. Рябчиков, М. Ю. Комплексный критерий оценки качества металлургического агломерата / М. Ю. Рябчиков, В. В. Гребенникова, О. В. Бурдина // Автоматизированные технологии и производства. - 2013. - № 5. -С. 163-169.

63. Рябчиков, М. Ю. Пересчет показателей механической холодной прочности металлургического агломерата в различные системы / М. Ю. Рябчиков, В. В. Гребенникова, О. С. Гиляев // Автоматизированные технологии и производства. - 2013. - №. 5. - С. 170-173.

64. Ignacio, I. R. Porosity in iron ore sintering / I. R. Ignacio, G. Brooks, M. I. Pownceby // Proceedings of the Iron Steel Technology Conference, Pittsburgh, PA, USA. - 2022. - P. 16-18.

65. Бижанов, А. М. Металлургические свойства доменных брикетов экструзии (брэксов) на основе гематитового концентрата / А. М. Бижанов, В. В. Брагин // Металлург. - 2020. - №. 9. - С. 17.

66. Yang, S. Study on Sintering Characteristics of Ultra-Poor Vanadium-Titanium Magnetite / S. Yang, M. Zhou, T. Jiang // Minerals. - 2021. - V. 11. - P. 515.

67. Hariswijaya, D. Effect of alumina on calcium ferrites development in the goethite ore sinters / D. Hariswijaya, L. T. Da Rocha, E. K. Chiwandika // Journal of Sustainable Metallurgy. - 2022. - P. 1-17.

68. Травянов, А. Я. Изменение прочности и восстановимости железорудных агломератов при увеличении показателя основности / А. Я. Травянов, А. С. Калинин // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2022. - Т. 78. - № 6. - С. 496-501.

69. Chen, C. Thermodynamic modelling of iron ore sintering reactions / C. Chen, L. Lu, K. Jiao // Minerals. - 2019. - V. 9, № 6. - P. 361.

70. Дьяков, А. В. Оптимизация аглодоменных шихт по комплексу металлургических свойств / А. В. Дьяков, М. Ф. Витущенко, А. А. Одинцов, В. А. Кобелев, Г. А. Нечкин // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2018. - № 11. - С. 29-37.

71. Harvey, T. Influence of sintering conditions on the reducibility of iron ore sinter analogues / T. Harvey, D O'Dea, G. M. Evans, T. Honeyands // Proceedings of the Iron Ore Conference, Perth, WA, Australia. - 2019. - P. 22-24.

72. Zhang, M. Effect of Sinter Basicity on Sinter Productivity and Quality with High Rate of Recycled Materials / M. Zhang, M. S. Coe, M. W. Andrade // Drying, Roasting, and Calcining of Minerals. - Springer, Cham, 2015. - P. 259-267.

73. Кривенко, С. В. Структура агломератов различной основности / С. В. Кривенко, Г. Г. Божков // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2014. - № 28. - С. 31 -37.

74. Деткова, Т. В. Влияние технологических режимов производства агломерата на его прочностные свойства при восстановлении / Т. В. Деткова, С. Е. Веселова // Научно-технический прогресс в металлургии - 2013. - 2014. - С. 18-24.

75. Овчинникова, Е. В. К вопросу о влиянии вида магнийсодержащих материалов на микроструктуру и свойства готового агломерата / Е. В. Овчинникова, В. Б. Горбунов, А. Н. Шаповалов // Теория и технология металлургического производства. - 2019. - № 1 (28). - С. 18-23.

76. Shatokha, V. Study of softening and melting behavior of iron ore sinter and pellets / V. Shatokha, O. Velychko // High Temperature Materials and Processes. - 2012. - V. 31, № 3. - P. 215-220.

77. Гаврилко, С. А. Использование бесконтактного дифференциального термического анализа для исследования восстановленного железорудного агломерата / С. А. Гаврилко, Н. В. Личконенко, Г. А. Громак, Ю. В. Мосейко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2011. - Т. 6. - № 5 (54). -С. 52-57.

78. Тарасов, В.П. Свойства агломератов разной основности / В.П. Тарасов, С.В. Кривенко, Г.Г. Божков // Сталь. - 2015. - № 1. - С. 2-5.

79. Yu, Z. Effect of basicity on titanomagnetite concentrate sintering / Z. Yu, G. Li, T. Jiang, Y. Zhang, F. Zhou, Z. Peng // ISIJ International. - 2015. - V. 55, № 4. -P. 907-909.

80. Li, G. Effect of preformed calcium ferrite addition on sintering behavior of vanadium titanium magnetite ore / G. Li, X. Lv, Z. Zheng, J. Ling, G. Qiu // JOM. - 2021. - V. 73. - P. 316-325.

81. Biswas, A. K. Principles of Blast Furnace Ironmaking, Theory and Practice / A.K. Biswas // Steel Times. - 1983. - V. 211, № 3. - P. 111.

82. Ueda, S. Effects of AkO3 and MgO on softening, melting, and permeation properties of CaO-FeO-SiO2 on a coke bed / S. Ueda, T. Kon, T. Miki, S.J. Kim, H. Nogami // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2016. - V. 47. - P. 2371-2377.

83. Hino, M. Simulation of primary-slag melting behavior in the cohesive zone of a blast furnace, considering the effect of Al2O3, FetO, and basicity in the sinter ore / M. Hino, T. Nagasaka, A. Katsumata, K.I. Higuchi // Metallurgical and materials transactions B. - 1999. - V. 30. - P. 671-683.

84. Gavel, D. J. A comparative study of pellets, sinter and mixed ferrous burden behaviour under simulated blast furnace conditions / D. J. Gavel, A. Adema, J. van der Stel, T. Peeters, J. Sietsma, R. Boom, Y. Yang // Ironmaking & Steelmaking. - 2021. -V. 48, № 4. - P. 359-369.

85. Lu, Y. Increasing the softening as well as melting behaviors for iron ore materials within the blast furnace cohesive zone through the high-temperature interactivity / Y. Lu, S. Wu, B. Du, H. Zhou // ISIJ International. - 2020. - V. 60, № 7. -P. 1461-1468.

86. Liu, X. Influence of high temperature interaction between sinter and lump ores on the formation behavior of primary-slags in blast furnace / X. Liu, S. Wu, W. Huang, K. Zhang, K. Du // ISIJ international. - 2014. - V. 54, № 9. - P. 2089-2096.

87. Рябчиков, М. Ю. Контроль качества металлургического агломерата с использованием модели восстановимости / М. Ю. Рябчиков, В. В. Гребенников, Е. С. Рябчикова // Сталь. - 2014. - № 2. - С. 4-8.

88. Ченцов, А. В. Балансовая логико-статистическая модель доменного процесса / А. В. Ченцов, Ю. А. Чесноков, С. В. Шаврин // Екатеринбург: УрО РАН.

- 2003. - 164 с.

89. Берсенев, А. Ю. Исследование структуры агломератов ПАО НЛМК и оценка возможности повышения металлургических свойств / И. С. Берсенев, А. Ю. Петрышев, А. Ю. Колясников, Е. А. Милохин, О. А. Семенов, Г. Е. Исаенко // Сталь. - 2018. - № 9. - C. 2-9.

90. Дмитриев, А. Н. Предложения по использованию информационных технологий при совершенствовании доменного процесса / А. Н. Дмитриев, Г. Ю. Витькина, Р. В. Алекторов, М. О. Золотых, Е. А. Вязникова // Сборник статей Международного форума «Диалог металлургов: прогноз развития отрасли до 2030 года. Ценовые и технологические решения», 21-22 апреля, 2022. - Москва, 2022. -С. 11-14.

91. Dmitriev, A. N. Physicochemical bases of pyrometallurgical processing of titanomagnetite ores containing various amounts of titanium dioxide / A. N. Dmitriev, G. Yu. Vitkina, R. V. Alektorov, E. A. Vyaznikova // Proceeding of 2022 Sustainable industrial processing summit and exhibition, Dmitriev International Symposium, 27 Nov

- 1 Dec, 2022. - Phuket, Thailand, 2022. - P. 43-52.

92. Peacey, J. G. The iron blast furnace: theory and practice / J. G. Peacey, W. G. Davenport. - Elsevier, 2016. - 250 p.

93. Geerdes, M. Modern blast furnace ironmaking: an introduction / M. Geerdes, R. Chaigneau, O. Lingiardi. - Ios Press, 2020. - 86 p.

94. Dmitriev, A. N. Calculation of the cohesion zone in a blast furnace taking into account the metallurgical characteristics of iron ore materials / A. N. Dmitriev, G. Yu. Vitkina, R. V. Alektorov, E. A. Vyaznikova // Proceeding of 2022 Sustainable industrial processing summit and exhibition, Dmitriev International Symposium, 27 Nov

- 1 Dec, 2022. - Phuket, Thailand, 2022. - V. 11. - P. 93-102.

95. Тогобицкая, Д. Н. Разработка моделей для прогнозирования агрегатных превращений железорудных материалов в доменной печи / Д. Т. Тогобицкая, А. Ф.

Хамхотько, Н. А. Гладков, Н. Е. Ходотова // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. - 2009. - С. 49-66.

96. Приходько, Э. В. Роль химического состава железорудных материалов в формировании их металлургических свойств. Подготовка сырьевых материалов к металлургическому переделу и производство чугуна / Э. В. Приходько, А. Ф. Хамхотько, Д. Н. Тогобицкая // Черная металлургия. Бюл. ин-та Черметинформация. - 1987. - №. 5. - С. 1-25.

97. Гаврилко, С. А. Исследование размягчаемости восстановленного агломерата различных фракций / С. А. Гаврилко, А. А. Киселев, Г. А. Громак, Н. В. Личконенко, Ю. В. Моисейко, В. М. Печенникова // Металлургия: Сборник научных трудов ЗГИА, 2009. - №. 20. - С. 26-31.

98. Пешкин, Д. С. Температурные характеристики размягчения продуктов окускования низкокремнистых титаномагнетитов / Д. С. Пешкин, А. В. Малыгин, А. В. Жданов, Е. Г. Дмитриева // Расплавы. - 2015. - № 6. - С. 51-57.

99. Lu, Y. Increasing the softening as well as melting behaviors for iron ore materials within the blast furnace cohesive zone through the high-temperature interactivity / Y. Lu, S. Wu, B. Du, H. Zhou // ISIJ International. - 2020. - V. 60, № 7. -P. 1461-1468.

100. ГОСТ 15058-80. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Метод отбора и подготовки проб для химического анализа и определения содержания влаги. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. - 14 с.

101. ГОСТ 26136-84 (СТ СЭВ 4039-83). Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Метод отбора и подготовки проб для физических испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1984. - 6 с.

102. ГОСТ 32517.1-2013. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы определения железа общего. - М.: Стандартинформ, 2014. - 14 с.

103. ГОСТ Р 53657-2009. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы определения железа (II) в пересчете на оксид. - М.: Стандартинформ, 2010. - 12 с.

104. ГОСТ 25732-88. Руды железные и марганцевые, концентраты, агломераты и окатыши. Методы определения истинной, объемной, насыпной плотности и пористости. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 11 с.

105. ГОСТ 15137-77. Руды железные и марганцевые, агломераты и окатыши. Метод определения прочности во вращающемся барабане. - М.: Издательство стандартов, 1987. - 7 с.

106. ISO 13930. Руды железные для шихты доменной печи. Динамический метод определения показателей низкотемпературного восстановления -измельчения. - Швейцария: Международный стандарт, 2007. - 10 с.

107. Rietveld, H. M. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures / H. M. Rietveld //Applied Crystallography. - 1969. - V. 2, № 2. - P. 65-71.

108. ГОСТ 17212-84. Руды железные, агломераты и окатыши. Метод определения восстановимости. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 9 с.

109. ГОСТ 26517-85. Руды железные, агломераты и окатыши. Метод определения температуры начала размягчения и температурного интервала размягчения. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 8 с.

110. Sasaki, M. Consideration on the properties of sinter from the point of sintering reaction / M. Sasaki, Y. Hida // Tetsu-to-Hagane. - 1982. - V. 68, № 6. - P. 563-571.

111. Бурова, Ю. Е. Исследование минералогических превращений в процессе агломерации железорудных материалов / Ю. Е. Бурова, Е. А. Вязникова,

A. Н. Дмитриев, Г. Ю. Витькина, Р. В. Алекторов // Сборник докладов международной конференции «Металлургия: технологии, инновации, качество» (Металлургия 2022), 23-25 ноября, 2022. - Новокузнецк, Россия, 2022. - С. 70-78.

112. Dmitriev, A. N. The role of basicity in the formation of the structure and properties of iron ore agglomerates / A. N. Dmitriev, E. A. Vyaznikova, G. Yu. Vitkina, R. V. Alektorov, A. B. Shubin // Defect and Diffusion Forum. - 2021. - V. 413. - P. 201-208.

113. Дмитриев, А. Н. Влияние структуры обожженных окатышей на прочность и разрушение при испытании на статическое сжатие / А. Н. Дмитриев,

B. Г. Смирнова, Е. А. Вязникова, А. В. Долматов, Г. Ю. Витькина // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2021. - Т. 64, № 11. - С. 785-792.

114. Chiwandika, E. K. Effects of ilmenite ore on phase development of hematite ore sinter / E. K. Chiwandika, S.-M. Jung // Metallurgical and Materials Transactions B.

- 2020. - V. 51. - P. 1469-1484.

115. Малышева, Т. Я. Влияние минералогического состава связок на прочностные свойства агломератов различной основности / Т. Я. Малышева, Р. М. Павлов // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2015. - Т. 55. - №. 11. - С. 6-10.

116. Lu, L. M. Lump ore characteristics and their impact on blast furnace operation / L. M. Lu, R. J. Holmes, J. R. Manuel, A. Edenton // Iron Ore Conference. -2009. - P. 365-373.

117. Dmitriev, A. N. Study of the strength characteristics of agglomerate depending on its structure and phase composition / A. N. Dmitriev, E. A. Vyaznikova, G. Yu. Vitkina, R. V. Alektorov // Defect and Diffusion Forum. - 2022. - V. 420. - P. 63-72.

118. Базилевич, С. В. Агломерация / С. В. Базилевич, Е. Ф. Вегман. - М.: Металлургия, 1967. - 368 с.

119. Zhu, D. An investigation into aluminum occurrence impact on SFCA formation and sinter matrix strength / D. Zhu, Y. Xue, J. Pan, C. Yang, Z. Guo, H. Tian // Journal of Materials Research and Technology. - 2020. - V. 9, № 5. - P. 10223-10234.

120. Harvey, N. Effect of temperature, time, and cooling rate on the mineralogy, morphology, and reducibility of iron ore sinter analogues / T. Harvey, M. I. Pownceby, J. Chen, N. A. S. Webster, T. B. T. Nguyen, L. Matthews, D. O'Dea, T. Honeyands // JOM.

- 2021. - V. 73. - P. 345-355.

121. Исаенко, Г. Е. Исследование влияния повышения содержания железа в железорудном концентрате на технологические показатели спекания и металлургические свойства агломерата / Г. Е. Исаенко, Д. А. Ковалев, Н. С. Мещеряков, В. Г. Михайлов, Д. С. Ким // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2021. - Т. 77. - №2. 10. - С. 1032-1038.

122. Карпов, А. В. Исследование влияния состава железорудного материала на параметры вязкопластичного состояния / А. В. Карпов, Д. С. Шамарин // Вестник Липецкого государственного технического университета. - 2021. - №2 2. - С. 73-82.

123. Дмитриев, А. Н. Особенности микроструктуры высокоосновных агломератов / А. Н. Дмитриев, Г. Ю. Витькина, Е. А. Вязникова, Ю. Е. Бурова, Р. В. Алекторов, В. В. Катаев, Л. Б. Ведмидь, Л. А. Черепанова // труды VI Конгресса с международным участием «Техноген-2023». - Екатеринбург: УрО РАН, 2023. -С. 84-87.

124. Dmitriev, A. N. A Study of the Structure and Physicochemical Properties of the Mixed Basicity Iron Ore Sinter / A. N. Dmitriev, E. A. Vyaznikova, G. Y. Vitkina, A. I. Karlina // Magnetochemistry. - 2023. - V. 9, № 10. - P. 212.

125. Вязникова, Е. А. Исследование формирования структурных составляющих железорудных агломератов различной основности при нагреве // Е. А. Вязникова, А. Н. Дмитриев, Г. Ю. Витькина, Л. Б. Ведмидь // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. -2023. - Т. 78. - №. 11. - С. 935-942.

126. Гуляев, А. П. Металловедение / А. П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1986.

- 544 с.

127. Есин, О. А. Физическая химия пирометаллургических процессов / О.А. Есин, П.В. Гельд. - М.: Металлургиздат, 1962. - 671 с.

128. Бердников, В. И. Химические реакции при восстановлении железа из оксидов / В. И. Бердников, Ю. А. Гудим // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2020. - Т. 63. - № 10. - С. 842-847.

129. Дмитриев, А. Н. Аналитическое исследование влияния качества титаномагнетитового сырья на показатели доменной плавки / А. Н. Дмитриев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2017. - Т. 60. - № 8.

- С. 609-615.

130. Нестеров, А. С. Влияние различных носителей магнезии на производство офлюсованного железорудного агломерата / А.С. Нестеров, А.В. Пивненко, В.С. Якушев, Л.И. Гармаш, В.В. Горупаха // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. - 2012. - Вып. 26. - С. 1-9.

131. Omori, Y. Blast furnace phenomena and modelling / Y. Omori. - London: Elsevier, 1987. - 631 p.

132. Овчинников, Ю. Н. Нестационарные процессы и повышение эффективности доменной плавки / Ю. Н. Овчинников, В. И. Мойкин, Н. А. Спирин, Б. А. Боковиков. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989. - 120 с.

133. Дмитриев, А. Н. Математическое моделирование доменного процесса / А.Н. Дмитриев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 163 c.

134. Спирин, Н. А. Математическое моделирование металлургических процессов в АСУ ТП / Н. А. Спирин, В. В. Лавров, В. Ю. Рыболовлев, Л. Ю. Гилёва,

A. В. Краснобаев, В. С. Швыдкий, О. П. Онорин, К. А. Щипанов, А. А. Бурыкин. -Екатеринбург: ООО "УИПЦ", 2014. - 558 с.

135. Dmitriev, A. N. Mathematical modeling of the blast furnace process / A. N. Dmitriev. - Cambridge: Cambridge Scholars Publishing Ltd, 2019. - 330 p.

136. Спирин, Н. А. Цифровая трансформация пирометаллургических технологий: состояние, научные проблемы и перспективы развития / Н. А. Спирин,

B. В. Лавров, В. Ю. Рыболовлев, Д. А. Шнайдер, А. В. Краснобаев, И. А. Гурин // Известия вузов. Черная металлургия. - 2021. - Т. 64. - № 8. - С. 588-598.

137. Рамм, А. Н. Современный доменный процесс / А. Н. Рамм. - М.: Металлургия, 1980. - 304 с.

138. Китаев, Б. И. Теплотехника доменного процесса / Б. И. Китаев, Ю. Г. Ярошенко, Е. Л. Суханов, Ю. Н. Овчинников, В. С. Швыдкий. - М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

139. Товаровский, И. Г. Доменная плавка / И. Г. Товаровский. -Днепропетровск: Пороги, 2009. - 768 с.

140. Бабарыкин, Н. Н. Теория и технология доменного процесса / Н. Н. Бабарыкин. - Магнитогорск: МГТУ, 2009. - 257 с.

141. Курунов, И. Ф. Методика расчета технико-экономических показателей доменной плавки / И. Ф. Курунов, С. Б. Ященко // Научные труды Московского института стали и сплавов. - 1983. - № 152. - С. 57-64.

142. Павлов, А.В. Совершенствование технологии доменной плавки с использованием модельных систем поддержки принятия решений: дисс. канд. техн. наук: 05.16.02 / Павлов Александр Владимирович. - Магнитогорск, 2016. - 162 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Акт внедрения разработанной методики в ОАО «Уральский институт металлов»