Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия

П. И. Черноусов, доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий (ЭиРПТ), канд. техн. наук, эл. почта: p.chernou@yandex.ru
О. В. Голубев, доцент кафедры ЭиРПТ, канд. техн. наук, эл. почта: olega-san@yandex.ru
Л. И. Лопачевская, аспирант кафедры ЭиРПТ, эл. почта: lilya2599@gmail.com
М. В. Слонов, аспирант кафедры ЭиРПТ, эл. почта: magaslonov@mail.ru

Ведение доменной плавки на современном уровне невозможно без учета поведения микроэлементов, оказывающих существенное влияние на ресурсосбережение, качество продукции и состояние окружающей среды. Изложена краткая история изучения поведения микропримесных элементов в доменной плавке и участия в этом процессе ученых кафедры руднотермических процессов МИСИС. Разработана методология анализа и прогнозирования поведения микроэлементов в доменной плавке, учитывающая особенности процесса, форму присутствия микроэлементов в металлургических материалах и способ их ввода в доменную печь. Установлено, что наблюдающееся в последние годы увеличение содержания микроэлементов в доменном шламе связано главным образом с особенностями поведения доли этих микроэлементов, входящей в состав органической части кокса и пылеугольного топлива. Результаты проведенных к настоящему времени исследований позволяют выделить четыре основные группы микроэлементов, поведение которых в доменной плавке имеет характерные особенности. Учет этих особенностей дает возможность прогнозировать качество выплавляемого чугуна, оценить накопление примесей в цикле «доменная печь → шлам → агломерация → доменная печь» и влияние вредных микроэлементов (прежде всего – тяжелых металлов) на окружающую среду. Несмотря на актуальность исследования поведения тяжелых металлов в доменной плавке, к настоящему времени не выработана общая методология для изучения данного вопроса. Известные исследования единичны и выполнены по оригинальным авторским методикам. Рассмотренные источники содержат информацию о потоках элементов тяжелых металлов, ограниченных разными исходными параметрами и диапазонами их изменения, что не позволяет компилировать результаты исследований с целью формирования некоторой общей усредненной схемы. Разработка методологии анализа поведения микропримесей в доменном процессе является одной из наиболее актуальных и наукоемких проблем современной металлургии черных металлов.

1. ГОСТ Р 56828.32–2017. Наилучшие доступные технологии. Ресурсосбережение. Методологии идентификации. — Введ. 01.12.2017.
2. Валериус. Металлургия чугуна / пер. В. Ковригина. — СПб. : типография И. Огризко, 1862. — 735 с.
3. Bauerman H. Metallurgy of iron. — London : Virtue and Co, 1868. — 399 p.
4. Bell J. L. Principles of the Manufacture of Iron and Steel. — London : Cassell and Co. Limited, 1884. — 127 p.
5. Вегман Е. Ф., Жеребин Н. Ф., Похвиснев А. Н. и др. Металлургия чугуна : учебник для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. — М. : Академкнига, 2004. — 774 с.
6. Юсфин Ю. С. Кафедра экстракции и рециклинга черных металлов // Черные металлы. 2009. № 5. С. 13–17.
7. Даньшин В. В. Подготовка к плавке бедных титаномагнетитовых руд : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Москва, 1966. — 18 с.
8. Гуденау Г.-В. Металлургия железа. — Фрайбергская горная академия, 1999. — 200 с.
9. Юсфин Ю. С., Карпов Ю. А., Черноусов П. И. Оценка «потоков» микроэлементов в производственном цикле предприятия // Металлург. 1995. № 10. С. 34.
10. Юсфин Ю. С., Белкин А. С., Черноусов П. И. и др. Микроэлементы в доменном производстве АК «Тулачермет» // Сталь. 1997. № 7. С. 4–7.
11. Гаронин С. Л. Галлий и его поведение в доменной плавке : дипломная работа. Фрайбергская горная академия, 2001. — 145 с.
12. Юсфин Ю. С., Черноусов П. И., Зайцев А. К. и др. Стронций в доменной плавке // Известия вузов. Черная металлургия. 1998. № 1. С. 8–9.
13. Юсфин Ю. С., Черноусов П. И., Зайцев А. К. и др. Галлий в доменной плавке // Известия вузов. Черная металлургия. 1998. № 8. С. 12–16.
14. Черноусов П. И., Голубев О. В., Петелин А. Л. Исследования поведения галлия в доменной плавке // Металлург. 2010. № 5. С. 13–17.
15. Юсфин Ю. С., Черноусов П. И., Петелин А. Л. и др. Исследование поведения мышьяка в металлургии с целью снижения воздействия на окружающую среду // Известия вузов. Черная металлургия. 2001. № 5. С. 8–9.
16. Юсфин Ю. С., Черноусов П. И., Петелин А. Л. и др. Термодинамический анализ поведения мышьяка в процессах экстракции металлов // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. № 3. С. 16–20.
17. Черноусов П. И., Петелин А. Л. Исследование и разработка методики моделирования поведения попутных элементов в доменной плавке в современных условиях // Труды Пятого Международного конгресса доменщиков. — Днепропетровск : Пороги, 1999. С. 299–301.
18. Черноусов П. И., Голубев О. В., Петелин А. Л. Методология анализа поведения микроэлементов в доменной плавке // Металлург. 2011. № 9. С. 49–55.
19. Черноусов П. И. Рециклинг. Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов в черной металлургии : монография. — М. : Изд. дом МИСиС, 2011. — 428 с.
20. Morf L. S. Auswertung von Stoffbilanzen im Betriebsversuch BV-1 im Rahmen des UVP-Verfahren LINZ. 2010 unter Berücksichtigung der Unsicherheit. — GEO Partner AG : Zürich, Switzerland, 2007.
21. Zhang F., An S. L., Luo G. P., Zhang S. Z. Behaviors of zinc and lead in blast furnace of Baotou Iron and Steel Group Co. // Adv. Mater. Res. 2011. Vol. 306. P. 194–196.
22. Zhang F., Li R., An S.-L., Luo G.-P., Wang Y.-C. Thermodynamic analysis of lead in blast furnace of Baotou Iron and Steel (Group) Co. // Metal. Int. 2013. Vol. 8. — 192 р.
23. Trinkel V., Mallow O., Thaler C., Schenk J. et al. Behavior of Chromium, Nickel, Lead, Zinc, Cadmium, and Mercury in the blast furnace — a critical review of literature data and plant investigations // Ind. Eng. Chem. Res. 2015. Vol. 54, Iss. 47. P. 11759–11771.
24. Trinkel V., Mallow O., Aschenbrenner P., Rechberger H., Fellner J. Characterization of blast furnace sludge with respect to heavy metal distribution // Ind. Eng. Chem. Res. 2016. Vol. 19, Iss. 55. P. 5590–5597.
25. Trinkel V. Challenges and potentials for material flow analyses at plant level. Doctoral thesis submitted in satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Science of the Vienna University of Technology, Wien, 2016. — 115 р.