Термодинамическая картина взаимодействия смеси фосфоритов Каратау и Актобе с получением фосфора, карбида кальция и ферросилиция; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 335, № 1 - Шевко В. М. Виктор Михайлович; Бадикова А. Д. Александра Дмитриевна; Утеева Р. А. Раиса Акылбековна; Лавров Б. А. Борис Александрович; Аманов Д. Д. Даниэль Даниарович (2024, 2024)
Актуальность исследования связана с необходимостью увеличения комплексного использования фосфоритов при их электротермической переработке, а также с необходимостью уменьшения шлаковых отходов фосфорного производства, загрязняющих окружающую среду. Цель: проведение компьютерного термодинамического моделирования влияния температуры и количества железа на технологические показатели взаимодействия смеси фосфоритов бассейна Каратау и Актобе с углеродом и железом с получением фосфора, карбида кальция и ферросилиций. Объекты: фосфориты Каратауского и Актобинского фосфоритоносных бассейнов. Методы: термодинамическое компьютерное моделирование посредством использования программы HSC Chemistry 6.0; рототабельный метод планирования эксперимента второго порядка; геометрическая оптимизация технологических параметров. Результаты. Установлено, что в зависимости от температуры в смеси фосфоритов Каратау и Актобе с углеродом и железом во взаимодействии принимают участие: CaSiO3, SiO2, Si, SiC, SiO(g), MgSiO3, Al2SiO5, Na2SiO3, Ca(g), CaO, CaC2, CaF2, CaS, Fe, FeSi, FeSiO3, FeP, Fe2P, Fe3P, FeP2, FeO, Fe3Si; Ca3(PO4)2, P2(g), P4(g). Увеличение количества железа приводит к повышению степени извлечения кремния в сплав, а при температуре 2000 °С понижает извлечение кальция в СаС2 и концентрацию кремния в сплаве. Марочный карбид кальция литражом более 230 дм3/кг и ферросилиций марки FeSi25 образуются из смеси фосфоритов, углерода и железа при 2077...2088 °С в присутствии 20...21,4 % железа и 43 % углерода (при этом фосфор полностью отгоняется в газовую фазу). Предложенным нами методом электроплавки фосфоритов с отгонкой фосфора и попутным получением ферросплава, в сравнении с традиционным методом, показатель комплексного использования сырья увеличивается с 43,9 до 62,7...73,6 %, то есть в 1,43...1,67 раз. Предлагаемая технология переработки способствует увеличению активных запасов фосфоритов и вовлечению в сферу производства низкосортных фосфоритов Актюбинского бассейна.