АР23490490 – «Темірді сутегі газымен селективті тотықсыздандыра отырып, Қазақстанның кондициялық емес темір-марганец кендерінен жоғары марганецті қождарды алу мүмкіндігін зерттеу»

Қазіргі кезеңдегі болат өндірісінің тенденциялары металлургтердің назарын металлургия зауыттарының өнімдерін алу көлемін ұлғайту мәселесіне ғана емес, сонымен қатар болат пен ферроқорытпа өндірісі үшін шикізаттың кең құрамын игеру қажеттілігіне де аударады. Болат өндіруге арналған марганец маңызды көмекші металл болып табылады, өйткені ол тотықсыздандырғыш, легирлеуші элемент және күкіртсіздендіргіш ретінде қолданылады. Осыған байланысты болат өндірісінде марганец темірдің өзінен басқа кез келген басқа металдан көп мөлшерде қолданылады. Сонымен бірге Ресей мен Қазақстанда марганец тапшы металл болып табылады. Қазақстан аумағында Қаражал және Үшқатын-3, Батыс қамыс, Тур, Керегетас кен орындарының марганец кендері бар, Ресей аумағында Усинка кен орнының марганец кендері (98,5 млн. т), Дурнов кен орнының темір-марганец кендері (шамамен 300 мың т), қоры шамамен 5 млн. т Селезен кен орны, сондай-ақ қоры 32,7 млн. т. құрайтын Қайғадат кен орны бар. Бірақ қазіргі уақытта Қазақстан мен Ресейдің марганец кендерінің кен орындары пайдаланылмайды, өйткені олар темір-марганец кендерімен ұсынылған, ал жоғарыда аталған кендердің барлық түрлері темірдің жоғары мөлшерімен, ал Ресей кендері үшін фосфордың жоғары мөлшерімен сипатталады. Бұл кендер негізінен, құрамында темір және марганец минералдары бар кешенді кендер болып табылады. Осындай кендерден марганец қорытпаларын алу кезінде марганец пен темірдің бөлінуінен басқа, мысалы, Ресейдің марганец кен орындарында фосфорды жою да проблема болып табылады. Металлургиялық қайта бөлу кезінде қалыптасқан технология бойынша осындай кендерден марганец ферроқорытпаларының стандартты маркаларын алу мүмкін емес. Осыған байланысты мұндай темір-марганец кендері өнеркәсіптік пайдаланылмады, ал бай марганец кендерімен қатар өндірілген темір-марганец кендері үйінділерде сақталады. Бұл кендерді өңдеу үшін жаңа теориялық және технологиялық зерттеулер қажет.

Осы себептерге байланысты Ресейде және Қазақстанда стандартты марганец қорытпаларын өндіру үшін сапалы марганец кендерін жақын және алыс шетелдерден (Оңтүстік Африка, Украина, Австралия және т.б.) импорттауға тура келеді. Шетелдік шикізатты теміржол және теңіз көлігімен тасымалдауға да айтарлықтай шығындар кететінін ескеру қажет. Бұл мәселені шешуде өндіріске кондициялық емес темір-марганец кендерін тарту ерекше өзекті болып отыр.

Мұндай кендерді дәстүрлі әдістермен Домна немесе электр кендерін тотықсыздандыру пештерінде өңдеу мүмкін емес немесе тиімсіз. Домна пештерінде ферромарганецті өндірген кезде кен құрамындағы барлық фосфор ферромарганецке өтеді. Электротермиялық процестің басты кемшілігі-жоғары энергия сыйымдылығы және марганецтің үлкен шығыны. Марганец оксидтерін темірден және жоғары марганец концентратын алу технологиясынан күйдіру әдістерімен бөлуге, содан кейін күйдіру өнімдерін ұсақтауға және магниттік бөлуге жол берілмейді. Алынған магниттік концентратта марганец мөлшері жоғары деңгейде қалады, бұл оның үлкен шығындарына әкеледі. Марганец концентраттарын тапшы және қымбат сілтілі, қышқылды немесе тұзды ерітінділермен өңдеуді көздейтін марганецті бөлудің гидрометаллургиялық және химиялық әдістері де жаппай өнеркәсіптік пайдалануды таппады. Сондықтан өндіріске отандық кондициялық емес марганец кендерін тарту және олардан стандартты марганец қорытпаларын алу мақсатында қазіргі уақытта қарқынды зерттеулер жүргізілуде.

1) Нурумгалиев Асылбек Хабадашевич, техника ғылымдарының докторы, профессор. Жоба жетекшісі.

Scopus ID: 10042501900

Researcher ID: AAF-9195-2021

https://orcid.org/0000-0002-8782-9975

2) Қуатбай Ербол Қуатбайұлы – философия докторы (PhD). Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57218196966

Researcher ID: ABE-5679-2021

https://orcid.org/0000-0002-8400-3537

3) Жүнісқалиев Талғат Тоқашұлы – философия докторы (PhD). Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57218196497

Researcher ID: AAG-6131-2021

https://orcid.org/0000-0001-9757-0605

4) Benzeşik Kağan, философия докторы (PhD). Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57192264535

Researcher ID: ABD-2540-2020

https://orcid.org/0000-0003-0996-5151

5) Қосдаулетов Нұрлыбай Ырғызбайұлы, техника ғылымдарының магистрі. Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57215058827

https://orcid.org/0000-0002-1570-4188

6) Сүлеймен Бақыт Темірғалиұлы, техника ғылымдарының магистрі. Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57215054180

Researcher ID: GXV-4764-2022

https://orcid.org/0000-0001-9306-1045

7) Адилов Галымжан Алибекович, техника ғылымдарының магистрі. Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57213596057

Researcher ID: ABL-6521-2022

https://orcid.org/0000-0002-1012-8097

8) Бильгенов Арман Сергеевич, техника ғылымдарының магистрі. Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57204525296

Researcher ID: JPX-5717-2023

https://orcid.org/0009-0001-8592-7870

9) Әбдірашит Асылбек Мирамханұлы, техника ғылымдарының магистрі. Жоба орындаушысы.

Scopus ID: 57218196252

Researcher ID: ABE-5588-2021

https://orcid.org/0000-0003-0718-3041

Ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық жобаны іске асыру қорытындылары бойынша зерттеу тобы мүшелерінің кемінде 50%-ының қатысуымен жобаның ғылыми бағыты бойынша Web of Science базасының Science Citation Index Expanded индекстелетін және (немесе) Citescore бойынша процентилі Scopus базасында кемінде 60 (алпыс) жоғары 3 (үш) және БжҒСБК ұсынған металлургия саласындағы отандық басылымда немесе оларға теңестірілген басылымдарда 1 (бір) мақала жарияланатын болады.

Ғылыми зерттеулердің нәтижелері бойынша шетелдік және (немесе) Қазақстандық баспаларда монографияларды, кітаптарды және (немесе) кітаптар тарауларын жариялау қарастырылмаған.

Шетелдік патенттік бюроларда (еуропалық, американдық, жапондық), қазақстандық немесе Еуразиялық патенттік бюрода патенттер алу мүмкіндіктері қарастырылмаған.

Ғылыми зерттеулердің нәтижелері бойынша ғылыми-техникалық, конструкторлық құжаттаманы әзірлеу қарастырылмаған.

Ғылыми зерттеулердің нәтижелері халықаралық конференцияларда, сондай-ақ осы салада ұсынылған ҒЖЖБССҚЕК рецензияланатын шетелдік немесе отандық басылымдарда жарияланады, сондықтан ғалымдар үшін қолжетімді болады.

Алынған нәтижелердің нысаналы тұтынушылары Қазақстанның (Ақтөбе ферроқорытпа зауыты – «Қазхром ТҰК» АҚ филиалы, Ақсу ферроқорытпа зауыты – «Қазхром ТҰК» АҚ филиалы, «ТМЗ» ЖШС, «KSP-Steel» ЖШС, «Теміртау электрометаллургиялық комбинаты» АҚ және т. б.), жақын және алыс шетелдердің ферроқорытпа зауыттары, сондай-ақ құрамында темірі жоғары темір марганец кендерін пайдаланатын кейбір компаниялар қызығушылық танытуы мүмкін.

Зерттеулер сутегі атмосферасында темірді газ фазалық селективті тотықсыздандыру процесін жүзеге асыруда толық жаңашылдық пен перспективалылыққа ие, бұл процесс Қазақстанның темір-марганец кендерінен жоғары марганецті қождар алуға мүмкіндік береді, және ол ферромарганецтің барлық маркаларын өндіруде қолданылуы мүмкін. Темірдің селективті тотықсыздануын жүзеге асыру үшін сутегі негізіндегі газды пайдалану ұсынылады. Металлургияда сутекті пайдалану қазіргі уақытта қара металдар металлургиясынан экологияға жүктемені азайту қажеттілігіне байланысты өзектілігін арттыруда.

Сынақтардың нәтижелері сутегі негізіндегі газдармен темірді селективті тотықсыздандыруды пайдалана отырып және кейіннен тотықсыздандыру өнімдерін бөле отырып, Қазақстанның кондициялық емес темір-марганец кендерінен жоғары марганец қождарын алу технологиясын енгізу бойынша өндірістік ұйымдарға актіленіп және ұсынылатын болады.

Жобаны іске асыру кезінде пирометаллургиялық процестерде селективті тотықсыздандыруды қолдану Қазақстанның қара металлургиясының шикізат базасын кеңейтуге мүмкіндік беретіні көрсетіледі. Бұл жобаның орындалуы темір-марганец кені компоненттерінің химиялық және фазалық түрленуін жан-жақты зерттеуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде сутегі атмосферасындағы тотықсыздану процесінде темірдің таралуы туралы жаңа теориялық және эксперименттік деректер алынады, сонымен қатар темір-марганец кендерінен темірді селективті тотықсыздандыру үшін сутекті тотықсыздандырғыш ретінде пайдалану тиімділігі және оны қолданыстағы процестерде пайдалану мүмкіндігі бағаланады.

Жобаның күтілетін нәтижелерін экономикада, оның ішінде жаңа қолданылатын технологияларды құру үшін практикалық пайдалану мүмкіндігі алынған нәтижелер негізінде тотықсыздандырып күйдірудің оңтайлы (ұсынылатын) параметрлері (уақыт, температура, газ фазасының құрамы) және бөлгіш балқытудың оңтайлы (ұсынылатын) параметрлері (уақыт, температура, қож фазасының құрамы) ұсынылатындығымен бағаланады, олар Қазақстанның темір-марганец кендерінен бастапқы темір мен жоғары марганец қожын алу технологиясын әзірлеу кезінде пайдаланылуы мүмкін.

Жобаның экологиялық әсері Қазақстанның темір-марганец кендерінен темірді селективті тотықсыздандыру үшін газ тотықсыздандырғышты, яғни сутегі газын пайдалану болып табылады, бұл ферроқорытпа өнеркәсібіндегі СО₂ жаппай антропогендік шығарындыларын айтарлықтай төмендетеді. Бұл үдеріс кондициялық емес темір-марганец кендерін тиімді пайдалануға және жоғары марганец қождарын алуға мүмкіндік береді, сондай-ақ Қазақстанның қара металлургиясының шикізат базасын кеңейтуге мүмкіндік береді.

Жобаның ғылыми-техникалық тиімділігі Қазақстан Республикасының «Цифрландыру, ғылым және инновациялар есебінен технологиялық серпіліс» ұлттық жобасын шешуге және сапалы металл өнімдерін өндіруді жетілдіруге бағытталған.