В данной работе изложены основные направления по использованию серпентинитомагнезита Халиловского массива ультрабазитов в производстве железорудных окисленных и металлизованных окатышей, агломерата, стали.

Халиловское месторождение серпентинитомагнезитов относится к группе ультраосновных горных пород (ультрабазитов), подгруппе дунита-перидотита-пироксена. Продуктом гидротермального изменения ультраосновных пород является серпентинитомагнезит , основным минералом которого является серпентин - 3MgO·2SiO₂·2H₂O с содержанием до 5% магнезита-MgCO₃ (Минералы и горные породы СССР, Здорик Т.Б. и др., М., 1970 г., стр. 281-282, 166-168). Химический состав Халиловского серпентинитомагнезита, % масс. : MgO - 34,7-39,72 ; CaO - 0,06-1,21 ; SiO₂ - 36,91-39,16 ; Al₂O₃ - 0,8-3,63 ; Fe₂O₃ +FeO - 5,68-7,78 ; MnО - 0-0,11 ; Cr₂O₃ - 0,25-0,46 ; NiO - 0,17-0,26 ; п.п.п.- 12,82-15,87. На площади месторождения встречаются линзы, жилы чистого аморфного магнезита.

Халиловский серпентинитомагнезит относится к сырью для производства огнеупоров (ГОСТ 2642.0-86, Огнеупоры и огнеупорное сырье.). Из него можно изготавливать форстеритовые огнеупоры ( MgO - от 40% до 65%, SiO₂ - от 20% до 45%) ( ГОСТ 28874-2004, Огнеупоры, классификация). Для получения форстеритовых огнеупоров из серпентинитомагнезита сначала получают клинкер, обжигают его до 1500 ⁰C. Форстеритовый клинкер, также как и периклазовый, который получают из магнезита, имеет низкую пористость, спекшийся характер структуры. При нагревании Халиловского серпентинитомагнезита основной его минерал серентин после дегидратации в интервале температур 500-700⁰С разлагается на форстерит - 2MgO·SiO₂ ( t_пл=1890⁰С ) и энстатит-MgO·SiO₂ ( t_пл=1557 ⁰С) с резким выделением тепла при 750⁰С (приложение ?1). Хотя сами минералы, получаемые после термического разложения серпентинитомагнезита при температуре до 700⁰С, форстерит, энстатит, окись магния имеют высокую температуру плавления, но это не означает, что они не вступают в химическое взаимодействие с другими минералами и окислами. Рассмотрим это на примерах.

Мягко обожженный от 650 до 750⁰С ( в зависимости от крупности куска) серпентинитомагнезит - серпентинитомагнезитовый цемент обладает вяжущими свойствами, т.е. реагирует с водой с образованием гидросиликатов магния в цементном камне, который отличается от портландцементного камня, в структуре которого присутствуют гидросиликаты, гидроалюминаты, гидроалюмоферриты и гидросульфоалюминаты кальция, более высокой термостойкостью и выдерживает большое количество теплосмен ( приложение ? 2).

Серпентинитомагнезит является хорошим десульфуратором ( приложения ? 3,4). Образование сульфатов кальция в агломерате и офлюсованных известью окатышах происходит после декарбонизации известняка при t > 920⁰С. Серпентин и магнезит дегидратируются и декарбонизируются до 700 ⁰С и образование сульфатов магния начинается при температурах на более чем 200 ⁰С ниже. Кроме того, сульфат магния как менее прочное, чем сульфат кальция, соединение начинает разлагаться на 100-150 ⁰С раньше, обеспечивая более полное протекание процесса удаления серы ( Справочник по обогащению руд, специальные и вспомогательные процессы, М., 1983г., стр. 221; Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр.203). Поэтому в окатышах и агломерате с серпентинитомагнезитом эффективность удаления серы в процессе обжига будет выше ( приложение ? 5).

Силикаты магния, в том числе и серпентинитомагнезит, в качестве флюса, улучшающего спекание керамических масс, используются в составе шихты при производстве керамической плитки и обмазки сварочных электродов.

Нами получены выводы по предварительным результатам испытаний с Лебединского ГОКа, где Халиловский серпентинитомагнезит вводился в состав шихты окатышей и их покрытия (приложение ?5). В них отмечено, что по прочностным свойствам окатыши с серпентинитомагнезитом, независимо от способа его внесения в окатыши, имеют преимущества над окатышами из стандартной шихты. При прочности на сжатие окатышей без серпентинитомагнезита, которая составляла 225 кг/ок, прочность окатышей с серпентинитомагнезитом увеличилась на 100 кг/ок, что составляет 44%. Ввод в состав шихты окатышей и их покрытия серпентинитомагнезита также благоприятно скажется и на свойствах окатышей Михайловского ГОКа. Уменьшение доли кислой породы - кварцита в флотационном концентрате Михайловского ГОКа и замена ее на ультраосновную породу - серпентинитомагнезит, в качестве флюса, приведет к увеличению прочности окатышей и улучшению их металлургических свойств.

При обжиге неофлюсованных окатышей из железорудных концентратов Лебединского ГОКа ведущую роль в образовании связки играет реакция между Fe₃O₄ и SiO₂ c образованием силикатов железа ( температура плавления фаялита 1205⁰С), так как гематит и кварц не реагируют между собой. При вводе в состав шихты окатышей серпентинитомагнезита связка рудных зерен будет представлена, в основном, оливином и магнезиально-железистым пироксеном, которые образуются при взаимодействии силикатов железа с силикатами магния - форстеритом и энстатитом, образующимися при термическом разложении серпентинитомагнезита. Между силикатами железа (фаялитом, метасиликатом закиси железа) и силикатами магния (форстеритом, энстатитом ) - как конечными членами ряда магнезиально-железистых силикатов существует непрерывная смесимость с образованием промежуточных соединений ( оливина, магнезиально- железистого пироксена), которые имеют значительно более высокую температуру плавления, чем силикаты железа ( см. диаграммы состояния в кн. Физическая химия силикатов, В. Эйтель, М., 1962г., стр. 446-448 ; Минералы и горные породы СССР, Т.Б. Здорик и др., М., 1970г., стр. 166-168,190-193, 279-281). Таким образом, ввод в состав шихты окатышей серпентинитомагнезита благоприятно отразится на термохимической стойкости окатышей при их термическом упрочнении и восстановлении.

Заметное разупрочнение окатышей при восстановлении связано с диссоциацией гематита, которая происходит в интервале температур 500-800 ⁰С. Потеря прочности, как правило, сопровождается увеличением объема на 8,6-18,3% на стадии гематит - маггемит , разбуханием материала и снижением стойкости при восстановлении - горячей прочности ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр.99,102-103,211,209). Минимальная прочность соответствует степени восстановления 20-40%, т.е. относится к области существования вюстита. Поэтому обжиг окатышей, имеющих высокую горячую прочность, стараются вести до степени диссоциации гематита не менее 20 % при температурах выше 1000⁰С. Это дает возможность миновать низкотемпературное разупрочнение (500-800⁰С) гематита (α-Fe₂O₃), то есть область существования маггемита (γ-Fe₂O₃), и получать окатыши, имеющие высокую как холодную прочность после термического упрочнения, так и горячую прочность при восстановлении. Чтобы достигнуть такой степени диссоциации гематита надо или снизить скорость движения ленты при обжиге окатышей, что связано с уменьшением производительности, или увеличить температуру газа- теплоносителя, что приведет к слипанию окатышей, особенно верхней части слоя, где температура на 100-150⁰С выше нижнего (приложения ? 6,7,8). Чтобы поднять производительность и предотвратить образование спеков при повышении температуры обжига нами предлагается вводить в состав шихты окатышей и покрывать их перед обжигом серпентинитомагнезитом, а сырые окатыши обжигать до температуры 1000-1150⁰С на конвейерной обжиговой машине просасыванием через слой газа - теплоносителя, содержащего не менее 10-15% свободного кислорода с окислением зерен магнетита до гематита, а в последующих зонах обжига при температурах от 1000-1150⁰С и выше изменяют состав газа - теплоносителя в сторону снижения содержания в нем свободного кислорода до 0-2% путем изменения соотношения газ/воздух в горелках. Благодаря наличию нейтральной или слабо восстановительной атмосферы, создаваемой в зоне обжига при температуре выше 1000-1150⁰С и более высокой температуре обжига ускорится диссоциация гематита, увеличится производительность конвейерной обжиговой машины, возрастет горячая прочность окатышей. Такой режим обжига и ввод в состав шихты окатышей серпентинитомагнезита приведет к уменьшению окисленности окатышей и разубоживание шихты серпентинитомагнезитом не отразится на показателе общего содержания железа в окатышах (если сравнивать гематит с магнетитом, то содержание железа в магнетите на 2,4% больше, чем в гематите, а в вюстите еще больше), а металлургические свойства окатышей, офлюсованных серпентинитомагнезитом, улучшатся. Это также позволит снизить содержание в них остаточной серы. Применение серпентинитомагнезита в качестве флюса в составе шихты окатышей и их покрытия способствует повышению температуры плавления шлаковой связки и температуры начала размягчения окатышей, что уменьшит количество образующегося расплава. Это даст возможность повысить температуру обжига без образования спеков. Повышение температуры обжига ведет к получению более оплавленной, плотной, агломератовидной структуры окатышей, приводящей к росту горячей прочности окатышей, но восстановимость при этом ухудшается. Поэтому верхний предел температуры при обжиге следует выбирать из соображений получения окатышей с незначительным количеством расплава, то есть найти оптимум между восстановимостью, горячей и холодной прочностью окатышей. При окислительном упрочняющем обжиге имеет место окисление магнетита до гематита, сопровождающееся заметным выделением тепла: 2Fe₃O₄ + ¹/₂O₂ = 3Fe₂O₃ + 231 МДж, что способствует упрочнению окатышей. Максимальная степень окисления окатышей соответствует температурному интервалу 900-1100⁰С, т.е. выше 1100⁰С процесс окисления магнетита заканчивается и тепло не выделяется . При создании выше 1000⁰С нейтральной или слабо восстановительной атмосферы , т.е. повышением в газе теплоносителе содержания СО процесс диссоциации гематита до магнетита также будет идти с выделением тепла

: 3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂ + 37,25 МДж, что также будет способствовать упрочнению окатышей выше 1000⁰С и повышению производительности ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр.195, 222). На целесообразность разделения процессов окисления и спекания окатышей указывает Е.Ф.Вегман. Низкотемпературное окисление проводится при 900-1000⁰С, а процесс спекания выше 1000⁰С. При таком режиме термического упрочнения окатыши имеют высокую холодную прочность ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр. 207). При сравнении металлургических свойств окатышей и агломерата известно, что агломерат по сравнению с окатышами при восстановлении имеет более высокую горячую прочность и дает меньшее количество мелочи, затрудняющей протекание процессов в шахте печи. Это связано с тем, что агломерат имеет меньшую окисленность (содержит в основном магнетит) и большее количество связки. Однако, агломерат имеет меньшую холодную прочность, чем окатыши ( причины этого и способ повышения холодной прочности агломерата за счет ввода в состав шихты серпентинитомагнезита будут рассмотрены ниже). Это позволяет транспортировать окатыши на большие расстояния и в окатышах, загружаемых в доменную печь, содержится меньше мелочи, чем в агломерате. Восстановимость окатышей по сравнению с агломератом выше, что связано с более оплавленной структурой агломерата ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр.213-214). Использование серпентинитомагнезита в составе шихты окатышей и их покрытии, а также вышеописанный режим их обжига позволит получать окатыши сочетающие как положительные собственные свойства ( высокую холодную прочность и хорошую восстановимость), так и положительные свойства агломерата ( высокую горячую прочность). Это позволит снизить количество мелочи, образующейся при восстановлении , что способствует снижению расхода кокса и увеличению производительности доменной печи. Меньшая окисленность окатышей , более высокая температура плавления связки ( температура начала размягчения связки) и короткий интервал ее размягчения (разность температур между началом и концом размягчения) за счет насыщения связки FeO, образующимся в процессе восстановления окислов железа, с образованием низковязкого расплава, дают возможность : уменьшить разрушение окатышей при восстановлении, сократить интервал образования вязких тестообразных масс шлака, создающих значительное сопротивление проходу печных газов ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр. 99-100 ; диаграмма состояния - фиг. 480 в кн. Физическая химия силикатов, В.Эйтель, М., 1962г., стр. 447 ; приложение ? 18).

Минералогический состав покрытия окатышей серпентинитомагнезитом, вводимым перед их термическим упрочнением, будет представлен следующими минералами : внутренний слой примыкающий к окатышам - (Mg,Fe)₂SiO₄ ( оливин), (Mg,Fe)SiO₃ (гиперстен- магнезиально-железистый пироксен), которые образуются при химическом взаимодействии серпентинитомагнезита с поверхностью окатышей с образованием прочной, тугоплавкой связки ; наружный слой - 2MgO·SiО₂ ( форстерит с t_пл=1890⁰С) + MgO·SiO₂ (энстатит с t_пл=1557⁰С) + МgO (периклаз с t_пл= 2800⁰С), минералами образующимися при термическом разложении серпентинитомагнезита. Термохимическая стойкость окатышей, покрытых серпентинитомагнезитом, определяется температурой плавления серпентинита, которая равна около 1500⁰С, и зависит от толщины покрытия. Это приведет к тому, что окатыши не будут слипаться при их термическом упрочнении, при металлизации в шахтной печи смесью газов СО + Н₂ (Мидрекс, ХИЛ-III - процессы), или во вращающейся печи в смеси с углем, при плавке в доменной печи. Покрытие окатышей серпентинитомагнезитом при использовании тарельчатых грануляторов, которые применяют на Лебединском ГОКе, проще всего и равномерно по всей поверхности окатыша осуществить следующим образом : по периметру чаши гранулятора приваривается кольцо (профиль его напоминает автомобильную покрышку разрезанную вдоль, в которую сажают цветы), вращающееся вместе с чашей, в которое дозируется и подается порошок серпентинитомагнезита и на влажные гранулы, которые поступают из чаши в кольцо после грануляции, накатывается при вращении кольца вместе с чашей покрывной слой серпентинитомагнезита. Покрывать серпентинитомагнезитом можно не только окатыши, но и агломерат (приложение ? 9).

В настоящее время на ОАО 'Лебединский ГОК' при производстве металлизованных окатышей ( ХИЛ-III-процесс на линии ГБЖ-1, Мидрекс - процесс на линии ГБЖ-2) в состав шихты кроме бентонита вводят два вида флюсов - известняк и боксит , а в качестве покрытия окатышей перед металлизацией используется портландцемент, в состав которого при помоле клинкера вводят гипс ( содержание SO₃ в цементе достигает 3,5%), что повышает содержание серы в металлизованном продукте. При использовании в качестве флюсов известняка и боксита образуется гетерогенная связка тройных окислов через целый ряд промежуточных двойных соединений, образующихся на контакте рудных зерен, пустой породы, флюсов, которая будет представлена целым набором минералов : 2CaO·Al₂O₃·SiO₂, CaO·Al₂O₃·2SiO₂, 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃, CaO·Al₂O₃·3Fe₂O₃. Из этого минералогического набора видно, что некоторая часть вводимых флюсов ( известняка и боксита) расходуется на связывание пустой породы, а не рудных зерен, т. е. часть вводимых флюсов не выполняет основного своего назначения - лучшему связыванию рудных зерен и пустой породы и повышению прочности связки, в то время как пустая порода в связке рудных зерен не участвует. При использовании в качестве флюса серпентинитомагнезита силикаты магния - форстерит, энстатит и МgO, которые образуются при термическом разложении серпентинитомагнезита (500-700⁰С) с удалением до 15% структурно-связанной воды и CO₂, которые будут образовывать открытую пористость в структуре окатышей, реагируют с окислами железа и пустой породы с образованием незначительного количества низковязкого гомогенного расплава, хорошо смачивающего железорудный концентрат, что повысит производительность обжиговых машин и улучшит качество окатышей ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр. 201). При использовании серпентинитомагнезита только взамен портландцемента в покрытии окатышей , а флюсов - известняка и боксита в составе шихты окатышей, эффективность защиты от их слипания при восстановлении будет ниже, чем при использовании серпентинитомагнезита как в составе шихты окатышей, так и их покрытия. При взаимодействии серпентинитомагнезита при восстановлении окатышей с таким минеральным набором связки и окислами железа ( флюсы - известняк и боксит) термохимическая стойкость покрытия будет ниже, чем при использовании серпентинитомагнезита как в составе шихты окатышей, так и их покрытия ( сравни диаграммы состояния в кн. Физическая химия силикатов, В.Эйтель, М., 1962г., стр. 446-448, 503). Поэтому нами предлагается заменить известняк, боксит и портландцемент на один продукт - серпентинитомагнезит. При использовании серпентинитомагнезита в качестве флюса и в покрытии окатышей связка рудных зерен и поверхности окатыша с серпентинитомагнезитовым покрытием будет представлена, в основном, оливином и магнезиально-железистым пироксеном, которые будут определять высокую термохимическую стойкость окатышей как при их термическом упрочнении, так и при восстановлении. Использование одного компонента вместо трех значительно упростит технологический процесс производства окатышей и не будет разделения окатышей на два вида - для доменной плавки и для металлизации в установках прямого получения железа, идущих на горячее брикетирование.

Покрытые серпентинитомагнезитом окатыши будут иметь гладкую поверхность с низким коэффициентом трения, в результате чего увеличится их износостойкость при транспортировке, не будет образовываться мелочь и пылевидная фракция, ухудшающая протекание металлургических процессов. Это проверено нами на примере присадки серпентинитомагнезита в моторные масла и консистентные смазки. Халиловский серпентинит, имеющий пластинчатое строение, отлагается на поверхности пар трения ( цилиндр - поршень в двигателях внутреннего сгорания, в подшипниках качения и скольжения ) с образованием термостойкого металлокерамического покрытия с низким коэффициентом трения, в результате чего: не создается натира железа,

масла не загрязняются продуктами износа, увеличивается межсмазочный период и ресурс работы двигателя, восстанавливаются изношенные узлы механизмов ( приложения ? 10,11). При этом, наблюдаемая нами экономия топлива в двигателях внутреннего сгорания находилась в пределах 10-15% (приложение ?12). Кроме того, серпентинит является катализатором окислительно-восстановительных реакций (приложение ?13). Это наблюдалось нами в значительном уменьшении количества СО в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, обработанных присадкой в моторные масла на основе Халиловского серпентинитомагнезита. По этим направления работ мы сотрудничаем с военно-морской академией имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова. Эти процессы будут происходить и в металлургических переделах и их можно с успехом использовать на предприятиях ООО УК 'МЕТАЛЛОИНВЕСТ'.

При совместной сушке и помоле бентонитовой глины, соды и MgO - содержащих добавок ( порошок мягко обожженного магнезита ( ПМК- порошок магнезитовый каустический), который мы производим из Халиловского магнезита ; сырой серпентинитомагнезит) образуется магнезиальный монтмориллонит, что ведет к повышению индекса набухания бентонита (в бурении используется термин 'выход бурового раствора') ( приложения ?14,15; Физическая химия силикатов, В.Эйтель, М.,1962г, стр.85-86 171, стр.608-609 149; Минералы и горные породы СССР, Т.Б.Здорик и др., М., 1970г.,стр.211-213, 322-323, 167). Это позволит уменьшить расход бентонита в составе шихты окатышей. При совместной сушке и помоле соды, ПМК и бентонита Воскресенского месторождения ( расположено рядом с Халиловским месторождением серпентигитомагнезита, у нас имеется лицензия на его разработку) максимальная набухаемость наблюдается при следующем соотношении компонентов, мас.% : бентонит - 95 ; сода - 3 ; ПМК - 2. Такой активированный бентонит применяется для приготовления буровых растворов. Серпентинитомагнезит является мягкой породой, хорошо дробится и размалывается. Сушку и помол серпентинитомагнезита можно производить совместно с бентонитом и содой, так как это улучшит качество бентонита и при этом используется одна сушильно - помольная линия. Дробленый серпентинитомагнезит можно вводить после грануляции бентонита перед сушкой, а с целью более лучшей гомогенизации и увеличения реакционной поверхности компонентов при сушке и помоле, уменьшения налипаемости на вальцы при грануляции влажной, комовой бентонитовой глины использовать порошок возврата с классификатора после мельницы, который лучше вводить в глиносмеситель совместно с бентонитом и содой, с уменьшением температуры в сушильном барабане для исключения пережога бентонита, так как общая влажность смеси перед поступлением в сушильный барабан уменьшится. Исследования по увеличению индекса набухания бентонитовых глин с использованием серпентинитомагнезита проведены в лаборатории металлизации и окомкования на ОЭМК, выпущена опытная партия Хакасской бентонитовой глины. В качестве связующей добавки в составе шихты можно использовать гидравлический серпентинитомагнезитовый цемент, обладающий вяжущими свойствами, с небольшим содержанием бентонита (приложение ?2). Использование активирующих магнезиальных добавок в бентоните уменьшит его расход в шихте и повысит содержание железа в окатышах.

При производстве агломерата в процессе его спекания образуется минерал ларнит - 2CaO·SiO, наибольшее количество которого образуется в интервале основности 1,2-1,4, где наблюдается наименьшая прочность агломерата. Ларнит претерпевает полиморфное превращение при охлаждении агломерата (675⁰С) c переходом β-2CaO·SiO₂ в γ-2CaO·SiO₂ и увеличением объема кристаллической решетки на 11-12%. Это создает огромное внутреннее напряжение в куске агломерата, его прочность резко снижается. Форстерит 2MgO·SiO₂, который образуется после дегидратации серпентина, реагирует с 2СaO·SiO₂ c образованием монтичеллита СаO·MgO·SiO₂ или мервинита 3CaO·MgO·2SiO₂, в зависимости от соотношения 2CaO·SiO₂ и 2MgO·SiO₂, которые не подвержены полиморфному превращению ( Справочник по обогащению руд, специальные и вспомогательные процессы, М., 1983г., стр. 214,216 ; В. Эйтель, Физическая химия силикатов, М., 1962г., стр. 438, 751-752, 927 ; Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр. 180 - 182 ; приложение ?7 ). Агломерат с повышенным содержанием магнезии и основностью по CaO/SiO₂ ≈ 1,0 , производимый на ОАО 'Гороблагодатское рудоуправление' и поставляемый на ОАО 'НТМК', где в качестве магнезиального флюса используется Соловьевогорский дунит, схожий по составу с Халиловским серпентинитомагнезитом, обладает высокой прочностью и имеет хорошие металлургические свойства (приложения ?16,17).

Основными показателями доменной плавки являются производительность печи и расход наиболее дорогостоящего и дефицитного компонента шихты - кокса. Уменьшение мелочи ( <5мм) в доменной шихте на 1% дает снижение расхода кокса на 1,0-2,0% и увеличение производительности на 1,5-2,5%. Применение Халиловского серпентинитотагнезита в составе шихты агломерата на ОАО 'Уральская сталь' позволит повысить его прочность, а следовательно уменьшить расход кокса и увеличить производительность доменных печей. Ввод магнезии понижает вязкость доменных шлаков основностью от 0,6 до 1,07. Особенно заметное действие магнезия оказывает на относительно кислые шлаки основностью по CaO : SiO₂ <1. Введение в состав шихты агломерата и окатышей серпентинитомагнезита, c соответствующим выводом из агломерата сырого известняка, позволит работать на более кислых шлаках, с более низкой основностью по CaO : SiO₂ ( Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр. 308-310 ; Строительные материалы, Справочник, А.С.Болдырев и др., М., 1989г., стр. 474-475, 470-471, 68). Это позволяет : сократить интервал вязкопластичного состояния шихты по сравнению с обычной и тем самым повысить газопроницаемость столба шихты, и эффективность использования восстановительной способности газов, уменьшить расход кокса, исключить перегрев шлака, понизить вязкость конечных шлаков, сократить потери чугуна с менее вязким шлаком. Все это положительно сказывается на технико-экономических показателях доменной плавки. Рабата на кислых шлаках облегчает форсирование хода доменных печей в восточных районах страны. На таких кислых шлаках с повышенным содержанием магнезии работают Кузнецкий и Западно-Сибирский металлургические комбинаты (Металлургия чугуна, Е.Ф.Вегман и др., М., 2004г., стр. 313-314).

Известно, что увеличение концентрации МgO в конвертерном шлаке до определенного предела (6-8%) способствует уменьшению вязкости шлака и быстрому растворению в нем извести, а также благоприятствует увеличению стойкости футеровки конвертеров, так как обогащение шлака по MgO ослабляет процессы перехода магнезии из футеровки в оксидный расплав вследствие уменьшения перепада концентрации МgO по отношению к пределу растворимости магнезии в шлаке. Вместе c тем необходимо учитывать возрастание вязкости шлака при больших содержаниях MgO, поэтому для обеспечения удовлетворительного хода шлакообразования в состав шихты совместно с материалами содержащими магнезию, как при доменной, так и конвертерной плавке (при недостаточном содержании марганца в чугуне), вводят и марганецсодержащие материалы. Железистые оливины ( Fe_1-x-yMn_xMg_y)₂SiO₄ c параметрами x ≈ 0,1-0,3 и y ≈ 0,02-0,4 отличаются минимальной вязкостью. При конвертерном производстве стали из ванадиевого чугуна на ОАО 'НТМК' в качестве материала содержащего магнезию вводят доломито - дунитовый спек или мягко обожженный дунит (аналог Халиловского серпентинитомагнезита) ( Конвертерный передел ванадиевого чугуна, Л.А.Смирнов и др., Екатеринбург, 2000г., стр. 324-327, 229). Для получения стали из твердых железосодержащих материалов, в частности, скрапа, твердого чугуна, металлизаванных окатышей (брикетов) или их смесей, используют, как правило, конвертеры с продувкой кислорода сверху или через расплав, причем для получения необходимого для плавления тепла в конвертер вдувается углеродсодержащее топливо. При способах плавки стали с продувкой кислородом в расплаве образуется довольно большое количество оксидов, а образующийся в процессе плавки шлак , как правило, имеет сравнительно большую вязкость, недостаточную газопроницаемость, что может явиться причиной слишком сильного вспенивания, а иногда приводить и к выкипанию расплава.. Силикаты магния из группы форстерит, пироксен (энстатит), которые образуются при термическом разложении серпентина, а также оливин и магнезиально - железистый пироксен, которые являются связкой в металлизованных окатышах и в процессе прямого получения железа трудно восстанавливаются, сами по себе имеют высокую температуру плавления. При взаимодействии их с кислыми шлаками с высоким содержанием железа образуются соединения с температурами плавления 1100-1200⁰С, в результате чего, при температурах, при которых обычно проводится процесс, получается шлак с низкой вязкостью и высокой газопроницаемостью. Применение таких флюсов дает существенное преимущество по сравнению с обычно используемым для этих целей плавиковым шпатам, основным минералом которого является флюорит - CaF₂. Хотя плавиковый шпат, как и известь переходит в силикат кальция, однако, скорость реакции, при этом, значительно меньше, чем в случае использования форстерита, пироксенов, оливина. Кроме того, при этом не образуется токсичных, загрязняющих окружающую среду газов и значительно увеличивается срок службы футеровки печи (приложение ?18). Также плавиковый шпат зачастую содержит примеси серы и фосфора. Использование металлизованных окатышей (брикетов) в составе шихты при выплавке стали с высокой степенью металлизации окатышей или в производстве чугуна с более низкой степенью, с равномерно распределенным по структуре магнезиально-железисто-силикатным флюсом будет иметь преимущества по сравнению с применением кускового флюса. Применение чистого по вредным примесям металлизованного сырья (окатышей, брикетов) позволяет получать электрочугун с низким содержанием фосфора и серы, в отличие от доменного чугуна. Использование чистого по примесям электрочугуна позволяет при его конвертерном переделе получать ( без проведения дополнительных операций дефосфорации и десульфурации) сталь с минимальным содержанием вредных примесей. Вдувание при этом в струе кислорода порошка мягко обожженного серпентинитомагнезита позволит во-первых, ослабить износ футеровки, во-вторых, увеличить скорость наведения жидкоподвижного шлака и, в-третьих, несколько снизить окисленность шлака, увеличивая этим в определенной степени выход жидкой стали, а также уменьшить содержание Mn в шлаке и увеличить его содержание в стали, что позволит снизить расход марганцевых ферросплавов ( Конвертерный передел ванадиевого чугуна, Л.А. Смирнов и др., Екатеринбург, 2000г., стр. 384-393, 356-357). При использовании в этом случае даже доменного чугуна, содержащего большее количество серы и фосфора, с использованием порошка мягко обожженного серпентинитомагнезита и извести, содержание этих примесей в готовой стали, за счет наведения более жидкоподвижного шлака, должно значительно уменьшиться (приложения ? 3,4 ; Магнезиальные огнеупоры, Справочник, Л.Б. Хорошавин и др., М., 2001г., стр. 378-381).

Вышеперечисленные сферы применения Халиловского серпентинитомагнезита в различных металлургических переделах, в том числе и которые здесь не затронуты, например, в производстве кокса, в дальнейшей переработке магнезиальных доменных шлаков с получением высококачественного, не подверженного силикатному распаду щебня для дорожного строительства и заполнителя бетонов, а также производства высокосортных, химически- и водостойких минераловатных теплоизоляционных изделий требуют проведения дополнительных исследований, которые мы предлагаем провести совместными усилиями.

Халиловское месторождение серпентинитомагнезитов находится в 40 км от г. Новотроицка, в непосредственной близости от станции Халилово. На месторождении установлен дробильно-сортировочный комплекс. Разработка - открытым способом, без проведения буро-взрывных работ.

Зам. директора                                                                С.В.Бойко