Дослідження структури ресурсозберігаючого легуючого сплаву з вмістом Fe, Ni, Cr, W, Mo, Nb, Ti, отриманого з техногенних відходів, для підвищення безпеки життєдіяльності

Шрифт:
27

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.087

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №1, P. 87-93

О.М. Смірнов1, д-р техн. наук, проф., зав. відділу, e-mail: stalevoz@i.ua, https://orcid.org/0000-0001-5247-3908, Web of Science ResearcherID: N-1890-2017
А.С. Петрищев2, канд. техн. наук, доц., доц. кафедри, e-mail: kafedrales@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-2631-1723 

1Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)
2Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна)

Надійшла 08.10.2020

УДК 669.15'28-198

Статтю присвячено дослідженням фізико-хімічних особливостей відновлення відходів виробництва високолегованих сталей і сплавів зотриманням легуючого сплаву за допомогою відновлювальної плавки. Для досягнення цієї мети застосовано комплекс новітніх методів досліджень з використанням растрової електронної мікроскопії разом з рентгенівським мікроаналізом для визначення хімічного складу цільових ділянок поверхні зразків. Завдяки успішно проведеним етапам досліджень отримано суттєві результати, а саме те, що при співвідношенні кисню до вуглецю в шихті 1,10, передбачуваний фазовий склад ресурсозберігаючого сплаву містить твердий розчин легуючих елементів в кристалічній решітці заліза, а також карбідні сполуки заліза і легуючих елементів. На фотографіях мікроструктури чітко проявлялися кілька фаз з різним співвідношенням легуючих елементів. Вміст хрому досягав 53,04 %мас., нікелю – 55,02 %мас. Вміст молібдену, вольфраму, ніобію і титану в області дослідженої поверхні був на рівні 7,8 %мас., 27,83 %мас., 20,61 %мас. і 16,09 %мас. відповідно. Вуглець в досліджених точках поверхні досягав від 0,65 до 2,08 %мас. Деякі з досліджених частинок з підвищеним вмістом вольфраму, молібдену, ніобію, напевно, відповідали комплексним карбідним з'єднанням. Вміст залишкового вуглецю в досліджених ділянках зразків мав відносно невисокі значення, при цьому достатні для забезпечення необхідної відновної здатності під час використання сплаву. Це дозволило зробити ряд важливих практичних висновків, що показники сплаву забезпечують можливість заміни частини стандартних феросплавів при виплавці сталей, що мають деякі обмеження за вмістом вуглецю. При цьому доцільним є визначення найбільш вигідного вмісту вуглецевого відновника в шихті для досягнення необхідного відновлення легуючих елементів разом з відносно невисоким залишковим вуглецем в цільовому сплаві. Одночасно з переробкою і поверненням у виробництво техногенних металургійних відходів забезпечується зменшення екологічної напруженості промислово розвинених областей, зменшення забруднення навколишнього середовища і підвищення безпеки життєдіяльності.

Ключові слова: оксидні техногенні відходи, окалина легованих сталей, відновна плавка, мікроскопічні дослідження.

Література

1. Henckens M.L.C.M., Van Ierland E.C., Driessen P.P.J., Worrell E. Mineral resources: Geological scarcity, market price trends, 
and future generations. Resources Policy. 2016. № 49. P. 102–111. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2016.04.012
2. Путткаммер К., Форнкаль П. Комплексное планирование производства – учет энерго- и ресурсоэффективности. Черные металлы. 2017. № 2. C. 56–60.
3. Юзов О.В., Седых А.М. Тенденции развития мирового рынка стали. Сталь. 2017. № 2. C. 60–67.
4. Puchol R.Q., Sosa E.R., González L.O., Castañeda Y.P., Sierra L.Y. New conception of the reutilization of solid waste from 
Cuban nickeliferous hydrometallurgical industry. Centro Azúcar Journal. 2016. Vol. 43. № 4. P. 1–15.
5. Petrov D., Movchan I. Comprehensive evaluation of anthropogenic load on environment components under conditions of 
ferroalloys manufacture. Ecology, Environment and Conservation. 2017. № 23 (1). P. 539–543.
6. Pincovschi I., Neacsu N., Modrogan C. The Adsorbtion of Lead, Copper, Chrome and Nickel Ions from Waste Waters in 
Agricultural Argilaceous Soils. Revista de Chimie. 2017. Vol. 68. Iss. 4. P. 635–638. DOI: https://doi.org/10.37358/RC.17.4.5520
7. Madebwe V., Madebwe C., Munodawafa A., Mugabe F. Analysis of the Spatial and Temporal Variability of Toxic Heavy Metal 
Concentrations in Ground Water Resources in Upper Sanyati Catchment, Midlands Province, Zimbabwe. IIARD International 
Journal of Geography and Environmental Management. 2017. Vol. 3. № 1. P. 23–37.
8. Рубежняк І.Г. Порівняльна оцінка нормативів забруднення ґрунтів важкими металами в Україні та країнах ЄС. Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Серія: Біологія, біотехнологія, 
екологія. 2016. Том. 234. С. 228–238.
9. Максимов Е.А., Васильев В.И. Утилизация и переработка отходов прокатных и трубопрокатных цехов металлургических заводов. Бюллетень «Черная металлургия». 2016. № 3. С. 99–106.
10. Sekiguchi N. Trade specialisation patterns in major steelmaking economies: the role of advanced economies and the 
implications for rapid growth in emerging market and developing economies in the global steel market. Mineral Economics. 
2017. Vol. 30. Iss. 3. № 4. P. 207–227. DOI: https://doi.org/10.1007/s13563-017-0110-2 
11. Leont’ev L.I., Grigorovich K.V., Kostina M.V. The Development of New Metallurgical Materials and Technologies. Part 1. Steel 
in Translation. 2016. № 46 (1). P. 6–15.
12. Колесников А.С., Назарбекова С.П., Байболов К.С., Джолдасова Ш.А. Термодинамическое моделирование химических 
и фазовых превращений в системе Fe2
O3
–NiO–CoO–C. Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2017. № 3. C. 37–44.
13. Симонов В.К., Гришин А.М. Термодинамический анализ и особенности кинетики восстановления Cr2
O3
 углеродом самостоятельно и в потоке СО, Н2
. Электрометаллургия. 2015. № 9. C. 9–18.
14. Wang L.W., Lü X.M., Liu M., You Z.X., Lü X.W., Bai C.G. Preparation of ferronickel from nickel laterite via coal-based reduction 
followed by magnetic separation. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2018. Vol. 25. № 7. P. 744–751. 
DOI: https://doi.org/10.1007/s12613-018-1622-7 
15. Zhao L., Wang L., Chen D., Zhao H., Liu Y., Qi T. Behaviors of vanadium and chromium in coal-based direct reduction of 
high-chromium vanadium-bearing titanomagnetite concentrates followed by magnetic separation. Transactions of Nonferrous 
Metals Society of China. 2015. Vol. 25. Iss. 4. P. 1325–1333. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(15)63731-1
16. Козырев Н.А., Бендре Ю.В., Горюшкин В.Ф., Шурупов В.М., Козырева О.Е. Термодинамика реакций восстановления 
WO3
 углеродом. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2016. № 2 (16). C. 15–17.
17. Бадеников А.В., Бадеников В.Я., Бальчугов А.В. Кинетика плазменного восстановления трехокиси молибдена. Вестник Ангарского государственного технического университета. 2015. № 9. C. 8–10