СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОГО ФЕРРОНИКЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ООО «ПФК» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЫРЬЯ ЗАРУБЕЖНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ : УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ КОНКУРЕНТОСПРОМОЖНОГО ФЕРОНІКЕЛЮ В УМОВАХ ТОВ «ПФК» З ВИКОРИСТАННЯМ СИРОВИНИ ЗАРУБІЖНИХ РОДОВИЩ

Краткое описание

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Национальная металлургическая академия Украины

На правах рукописи

УДК 669.15'24-194:669.168.3

СОКОЛОВ КОНСТАНТИН ДМИТРИЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
КОНКУРЕНТОСПОСОБНОГО ФЕРРОНИКЕЛЯ В
УСЛОВИЯХ ООО «ПФК» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СЫРЬЯ ЗАРУБЕЖНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 05.16.02
Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов

ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Научный руководитель
доктор техн. наук, профессор
Овчарук Анатолий Николаевич

Днепропетровск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................. 4
РАЗДЕЛ 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, СЫРЬЕВАЯ БАЗА, ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ НИКЕЛЯ........................................................................ 13
1.1 Перспективы развития мирового рынка никеля............................ 13
1.2 Характеристика сырьевой базы производства никельсодержащих сплавов................................................................................................................. 17
1.2.1 Физико-химические характеристики окисленных никелевых руд 19
1.2.2 Исследование свойств никелевых руд применительно к условиям Побужского ферроникелевого комбината........................... 25
Выводы по разделу 1............................................................................. 34
РАЗДЕЛ 2 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОНИКЕЛЯ НА ПФК............................................ 36
2.1 Обоснование и выбор оптимального сортамента ферроникеля.... 37
2.2 Проектная технология производства ферроникеля на ПФК......... 42
2.3 Современная инновационно-инвестиционная технология и
ее особенности................................................................................. 45
Выводы по разделу 4............................................................................. 56
РАЗДЕЛ 3 ТЕРМОДИНАМИКА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕРНОВОГО ФЕРРОНИКЕЛЯ........... 57
3.1 Термодинамические свойства окисных систем и бинарных соединений на основе никеля.................................................................................. 57
3.2 Физико-химические особенности процессов получения чернового ферроникеля.................................................................................... 65
3.3 Промышленные исследования распределения ведущих элементов на стадии освоения разработанной технологии............................................. 69
Выводы по разделу 3............................................................................. 78
РАЗДЕЛ 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ВЫПЛАВКИ ЧЕРНОВОГО ФЕРРОНИКЕЛЯ 79
4.1 Расчетные и практические результаты материального и энергетического балансов чернового ферроникеля.................................................. 79
4.2 Оптимизация технологии чернового ферроникеля........................ 88
4.2.1 Состояние и перспективы совершенствования плавильных печей производства ферроникеля................................................... 88
4.2.2 Шлаковый режим................................................................... 92
4.2.3 Газовый и температурный режимы....................................... 100
Выводы по разделу 4............................................................................. 103
РАЗДЕЛ 5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ВНЕПЕЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЧЕРНОВОГО ФЕРРОНИКЕЛЯ............................................................................................ 107
5.1 Теория и практика ковшевой десульфурации чернового ферроникеля 107
5.1.1 Термодинамические исследования процессов ковшевой десульфурации....................................................................... 107
5.1.2 Совершенствование технологии ковшевой десульфурации на ПФК................................................................................................ 116
5.2 Рафинирование ферроникеля в конвертерах.................................. 119
Выводы по разделу 5............................................................................. 125
РАЗДЕЛ 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФУТЕРОВКИ РУДНОТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ 127
6.1 Краткая характеристика работы футеровки в период использование побужских руд................................................................................ 127
6.2 Современный подход к обоснованию и выбору футеровки.......... 132
6.2.1 Теоретические предпосылки образования гарнисажа......... 132
6.2.2 Термодинамические и фазово-структурные особенности работы периклазохромитовой футеровки......................................... 135
6.3 Обоснование и подготовка исходных данных для проекта усовершенствованной футеровки печи РТП-2 ПФК.................... 145
Выводы по разделу 6............................................................................. 149
РАЗДЕЛ 7 ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТОК........... 150
7.1 Эффективность природоохранных и ресурсосберегающих технологий 150
7.2 Сравнительный анализ основных показателей производства ферроникеля на проектной и разработанной технологии.................................... 161
Выводы по разделу 7............................................................................. 163
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..................................................................................... 164
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................ 167
ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................... 178

ВВЕДЕНИЕ
Министерством промышленной политики Украины разработана новая редакция государственной программы развития и реформирования горно-металлургического комплекса страны до 2012 года [1]. В числе основных задач, предусмотренных в программе по модернизации и переоснащению предприятий цветной металлургии, отмечаются работы по ООО «Побужский ферроникелевый комбинат» (ПФК), направленные на совершенствование производства, ресурсо- и энергосбережение.
Определенные задачи стоят перед производителями ферроникеля и в связи с принятым Верховной радой Украины 21 апреля 2011 года и вступившим в силу Законом Украины «Об утверждении общегосударственной программы развития минерально-сырьевой базы Украины на период до 2030 г.» [2].
Побужский ферроникелевый комбинат является крупнейшим предприятием Восточной Европы, который может обеспечить потребности в никеле не только ГМК Украины, но и значительную часть металлургических предприятий ближнего и дальнего зарубежья.
Производство ферроникеля электротермическим способом является наиболее распространенным и, при всей сложности и энергоемкости, одновременно самым эффективным технологическим процессом. Под современной технологией выплавки ферроникеля понимается комплекс технических приемов и средств их реализации, обеспечивающий выплавку сплава заданного состава, эффективное управление процессами при рациональном использовании сырья и максимальной утилизации техногенных отходов. Такая технология должна обеспечивать стабильную работу и хорошую сохранность оборудования и футеровки электропечей при максимальной эффективности производства для данных условий и экологических ограничений.
Повышение требований к качеству сплава, ужесточение экономических и экологических требований диктуют необходимость дальнейшего повышения эффективности технологического процесса плавки.
Побужский ферроникелевый комбинат сдан в эксплуатацию в декабре 1972 года. В 2000 году преобразован в ООО «Побужский ферроникелевый комбинат» ООО «ПФК» единственное в постсоветском пространстве горно-металлургическое предприятие с технологией прямой переработки (без обогащения и окускования) до 1 млн. тонн окисленной никелевой руды в год и получения до 90-100 тыс. тонн ферроникеля (сплава железа с никелем).
В части возрождения комбината с 2003 года были поставлены задачи модернизации, реконструкции производства, автоматизации производственных процессов, строительства новых участков с использованием передового опыта зарубежных предприятий, лучших разработок отечественных украинских и зарубежных научно-исследовательских организаций и институтов. Конечная цель создание полностью безотходного, экологически чистого производства ферроникеля, с расходом энергетических и технологических ресурсов на единицу производимой продукции на уровне соответствующем показателям зарубежных предприятий.
Интенсификация электрометаллургических процессов производства, рост единичной мощности агрегатов и их производительности, повышение требований к качеству продукции в условиях изменения качества поступающего сырья требуют создания высокоэффективных систем оперативного управления ходом процесса. Подобные системы должны быть, в свою очередь, обеспечены надежными базами данных по основным управляемым факторам, начиная от подготовки исходных шихтовых материалов и заканчивая упаковкой и отгрузкой готовой продукции потребителям.
Актуальность темы. Производство ферроникеля характеризуется многообразием применяемых технологических процессов, выбор которых определяется, в первую очередь, химическим составом сплава и его конкурентоспособностью и зависит от состава, свойств и стоимости исходного сырья, способов его подготовки и эффективности извлечения ведущего элемента. Наибольшее распространение при выплавке ферроникеля получил углеродотермический процесс, реализуемый в мощных рудовосстановительных электропечах. Эффективность его реализации определяется технологическими параметрами, отражаемыми физико-химической стороной процесса, и электротехническими характеристиками. Рудотермическая электропечь представляет собой многофункциональный электротермический реактор, в котором одновременно протекают электрические, теплотехнические и физико-химические процессы. При установлении рациональных режимов работы электропечей следует учесть все эти процессы, правильно оценивать роль каждого из них и их взаимное влияние.
При переходе ПФК на выплавку ферроникеля с использованием импортной руды, физико-химические параметры и металлургические свойства которой значительно отличаются от ранее используемой отечественной, оказалось, что наработанный с 1972 года технологический опыт работы требует существенного пересмотра и доработки.
Как показали первые месяцы работы завода на новом сырье, потребовалось переосмыслить практически заново все технологические цепочки схемы получения товарной продукции: от подготовки шихты до рафинировочных процессов. С этой точки зрения актуальным является разработка и решение проблем, связанных с повышением технико-экономических показателей производства товарного ферроникеля в условиях ПФК за счет совершенствования и оптимизации технологии подготовки шихтовых материалов, электроплавки чернового ферроникеля, рафинировочных процессов и улучшения конструкции и параметров футеровки рудотермической печи.
Актуальность решения этих вопросов тем более очевидна, если учитывать последние возросшие требования к энерго- и ресурсосбережению в области электротермического производства ферроникеля.
Связь работы с научными программами и планами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с Государственной программой развития горно-металлургического комплекса Украины до 2012 года. Основу составляют результаты научно-исследовательских работ, где автор являлся ответственным исполнителем:
«Исследование и совершенствование сквозной технологии производства ферроникеля с использованием импортной руды в условиях ООО «ПФК» (№ гос. рег. 0105U001536). «Исследование и внедрение технологических схем производства ферросплавов, совершенствование конструктивных элементов рудовосстановительных печей и разработка нормативно-технической документации на основную и вторичную ферросплавную продукцию» (№ гос. рег. 0110U003248).
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является: разработка, усовершенствование и оптимизация технологической схемы производства товарного ферроникеля, отвечающего требованиям мирового рынка, как по качеству, так и по технико-экономическим показателям производства с использованием нового никельсодержащего сырья для условий ПФК.
Для достижения данной цели были поставлены следующие научно-технические задачи:
1. В направлении совершенствования технологической схемы подготовки шихты исследовать физико-химические характеристики и свойства окисленных никелевых руд отечественных и зарубежных месторождений, особенности подготовки огарка к электротермическому переделу применительно к условиям ПФК.
2. Обосновать рациональный состав товарной продукции и определить основные направления усовершенствования технологии ее производства.
3. Исследовать термодинамические свойства систем на основе никеля, физико-химические особенности процессов, протекающих в рудовосстановительной электропечи при выплавке чернового ферроникеля.
4. Организовать и провести комплекс промышленных исследований, составить материальный баланс, определить основные закономерности распределения ведущих и примесных элементов на стадии обжигового и электропечного переделов.
5. Исследовать основные закономерности шлакового, газового и температурного режимов технологии чернового ферроникеля с целью установления конкретных функциональных связей.
6. Исследовать и оптимизировать технологические и термодинамические особенности рафинировочных процессов.
7. Исследовать особенности работы футеровки рудотермических печей и усовершенствовать ее для новых условий.
Объект исследования: технология получения ферроникеля в условиях производственных мощностей Побужского ферроникелевого комбината с использованием никельсодержащего сырья различных месторождений.
Предмет исследования: физико-химические, термодинамические закономерности процессов обжига сырья, электроплавки огарка, тепловая работа и стойкость футеровки электропечей, рафинирование продуктов переработки с целью получении товарного ферроникель.
Методы исследования. При решении поставленных задач в работе для проведения исследований использованы следующие методы и аппаратура:
· аналитические и теоретические исследования базируются на фундаментальных положениях физической химии, теории металлургических процессов и теоретических основах теплоэнергетики и электротехники. Использованы современные методы математической обработки данных активного и пассивного промышленного эксперимента с использованием прикладных компьютерных программ;
· методы термодинамического и физико-химического анализа особенностей процессов производства чернового и рафинированного ферроникеля;
· методы рентгенофлюорисцентного, спектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии для изучения микроструктуры, минералогического состава и фазовых превращений исходных материалов (руды), продуктов плавки (черновой ферроникель и шлак) и образцов выломок футеровки.
Научная новизна полученных результатов.
1. Впервые выполнены микроскопические исследования с использованием рентгенофазного анализа образцов никелевой руды месторождений Новой Каледонии, позволившие определить минеральный состав и расширить существующие представления о металлургических свойствах никель­содержа­щих материалов. В приведенных рудах основу (70-80% в зависимости от крупности) никельсодержащих минералов составляют магнезиально-никелевые силикаты (гарниерит, непуит), восстановление никеля из которых во время обжига руды при температурах 800-900°С составляет 55-65%. Установлено, что восстановление никеля происходит в руднотермических печи за счет твердого углерода и окиси углерода.
2. В результате термодинамических, физико-химических и статистических исследований получена аналитическая зависимость растворимости кислорода и углерода в жидком никеле. С использованием параметров взаимодействия Вагнера рассчитаны коэффициенты активности серы в черновом ферроникеле. Установлено, что по степени влияния на эту величину основное влияние оказывает углерод (~ 70%) и кремний (~ 29% отн.), что позволило оптимизировать процесс рафинирования чернового ферроникеля.
3. Впервые применительно к условиям ПФК, с использованием современных методов рентгенофлюористцентного, спектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии, исследованы минералогический состав и фазово-структурные превращения сырья в процессе электроплавки чернового ферроникеля а также свойства печного шлака. Установлено, что основу шлака составляет гиперстен, оптические константы которого соответствуют составу железо-магниевого силиката (Mg, Fe)O·SiO2, а корольки ферромагнитного металла сосредоточены в стекловидной фазе. Расчетное теплосодержание шлака составляет 2721 кДж / кг, температура ликвидус 1440-1470 °С.
4. Впервые в отечественной практике были выполнены комплексные физико-химические, петрографические и рентгеноспектральные исследования образцов (выломок) футеровки одной из печей ПФК, отобранных в период её остановки на капремонт. На основании разработанной термодинамической модели взаимодействия огнеупорных материалов с продуктами плавки установлено, что наиболее вероятной причиной «прогара» футеровки ванны ферроникелевой печи является потеря её огнеупорных свойств в результате взаимодействия с растворенным в металле углеродом и кремнием и последующим взаимодействием с основными образующими печного шлака (FeO, Cr2O3, MgCr2O4 и другие).
Практическое значение полученных результатов.
1. Разработана, исследована и освоена сквозная ресурсосберегающая технология производства конкурентоспособного на мировом рынке ферроникеля в промышленных условиях Побужского ферроникелевого комбината с использованием никельсодержащего сырья отечественных и зарубежных месторождений.
2. Разработана методика для расчета и составления материального и теплового баланса плавки. Обобщены основные физико-химические и теплофизические свойства исходного никельсодержащего сырья и продуктов процесса (огарок, шлак, металл, пыль, газообразные продукты), послужившие основой сквозной технологической схемы производства ферроникеля.
3. Предложена и усовершенствована технологическая схема подготовки исходной руды к металлургическому переделу, предусматривающая предварительную ее сушку, позволившая снизить ее влажность перед загрузкой в трубчатую обжиговую печь с 3035% до 20%, что снизило энергетические потери.
4. Разработан и внедрен в АСУТП алгоритм корректировки расчетов с учетом текущих параметров производства: выход никеля, производительность, вес шлака, расход огарка, расход руды и удельный расход электроэнергии в заданный промежуток времени.
5. Выполненный комплекс термодинамических и термокинетических исследований выплавки ферроникеля, ковшевого и конвертерного рафинирования чернового ферроникеля позволил:
· предложить использовать в качестве восстановителя материал, физико-химические и технические параметры которого позволяют получать сплав с оптимальным содержанием кремния в черновом ферроникеле (пат. №62847);
· разработать конструкцию стартовой секции самоспекающихся электродов диаметром 1200 мм, обеспечивающую безаварийный и надежный ввод в эксплуатацию РТП и ее пуск после капитального ремонта (патент №2852, 2854);
· обосновать и внедрить в производство при ковшевой десульфурации чернового ферроникеля частичную или полную замену основного реагента кальцинированной соды на вторичный материал производства капролактана плав соды;
· внедрить в производство технологическую схему окомкования и утилизации никельсодержащей пыли электрофильтров газоочистки трубчатых обжиговых печей, обеспечившую повышение сквозного извлечения никеля в товарную продукцию до 90,8%.
Личный вклад соискателя. Автор принимал непосредственное участие в планировании, организации и проведении исследований по теме работы в лабораторных и промышленных условиях. Им, по согласованию с руководителем, лично сформулирована цель работы, основные направления и научно-технические задачи, решение которых позволили ее достичь.
Обработка результатов исследований, их обобщение и формулировки научно-практических выводов, применительно к теме работы, выполнены самостоятельно.
В работах приведенных в автореферате и опубликованных в соавторстве, диссертанту принадлежат:
[17] аналитическое обобщение данных по классификации типов никельсодержащих руд и сравнительный анализ минералогии руд; [32, 62, 63] выбор и обоснование прототипа, постановка лабораторных сравнительных испытаний, составление формулы изобретения; [36, 75, 91] аналитический обзор состояния производства ферроникеля на ПФК, обоснование технологических, термодинамических и экономических предпосылок инновационных технологий рафинирования ферроникеля с использованием современных методов; [46] обоснование методики проведения материального баланса по обжиговому и электрометаллургическому переделам, обработка полученных результатов и их трактовка; [40, 74, 107] результаты аналитических обобщений по современным направлениям совершенствования технологии производства ферроникеля применительно к условиям ПФК, результаты работ по оптимизации технологии выплавки сплава и совершенствование конструкции РТП; [94, 99, 104] обобщающие выводы по характеру разрушения футеровки электропечей с точки зрения многофакторного химического и температурного воздействия, сравнительная оценка теплофизических условий работы футеровки при взаимодействии ее с металлом и шлаком, обоснование и выбор методов исследования структуры образцов футеровки из зоны прогара, обоснование механизма разрушения футеровки по пограничным зонам за счет химических реакций и предложений по совершенствованию футеровки.
Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались на VII Международной научно-практической конференции «Стратегия качества в промышленности и образовании» (Варна, 3-10 июня 2011); IV Международной научно-практической конференции «Ключевые вопросы развития электрометаллургической отрасли» (Киев. 20-21 апреля 2011 года); научных семинарах кафедры электрометаллургии НМетАУ (Днепропетровск, 2006, 2008, 2009, 2011 г.г.); заседаниях технического совета Побужского ферроникелевого комбината (2006-2011 гг.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ из них 8 статей в специализированных научных журналах, 3 в материалах и трудах международных научно-практических конференций. Получено 3 патента на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, выводов и приложений. Общий объем работы 179 страниц машинописного текста, 50 таблиц, 27 рисунков. Список использованных источников содержит 109 наименований.

Работа выполнена на кафедре электрометаллургии НМетАУ и Побужском ферроникелевом комбинате.

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе поставлена и решена актуальная научно-техническая задача ферросплавной промышленности, которая заключается в разработке, усовершенствовании и оптимизации технологии производства ферроникеля в условиях ПФК с использованием импортных руд. Наиболее важные выводы и рекомендации диссертационной работы:
1. С целью совершенствования технологической схемы подготовки шихты впервые выполнены микроскопические исследования с использованием рентгенофазного анализа образцов никелевой руды месторождений Новой Каледонии, позволившие определить минеральный состав и расширить существующие представления о металлургических свойств никельсодержащих материалов. В приведенных рудах основу (7080% в зависимости от крупности) никельсодержащих минералов составляют магнезиально-никелевые силикаты (гарниерит, непуит), восстановление никеля из которых во время обжига руды при температурах 800900 °С составляет 5565%. Установлено, что восстановление никеля из огарка происходит в руднотермической печи за счет твердого углерода и окиси углерода.
2. Обоснован рациональный состав товарной продукции, реализованный в отраслевом стандарте и предусматривающий производство конкурентоспособных на мировом рынке марок ферроникеля с повышенным содержанием ведущего элемента. Определены основные направления усовершенствования технологии ее производства.
3. В результате термодинамических, физико-химических и статистических исследований получена аналитическая зависимость растворимости кислорода и углерода в жидком никеле. С использованием параметров взаимодействия Вагнера рассчитаны коэффициенты активности серы в черновом ферроникеле. Установлено, что основное влияние на эту величину оказывает углерод (~70%) и кремний (~29%отн.). Это позволило оптимизировать процесс рафинирования чернового ферроникеля.
4. Впервые, применительно к условиям ПФК, проведены комплексные промышленные исследования распределения основных элементов на стадии обжигового и электропечного переделов. С использованием современных методов рентгенофлюористцентного, спектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии, исследованы минералогический состав и фазово-структурные превращения сырья в процессе электроплавки чернового ферроникеля, а также свойства печного шлака. Установлено, что основу шлака составляет гиперстен, оптические константы которого соответствуют составу железо-магниевого силиката (Mg, Fe)O·SiO2, а корольки ферромагнитного металла сосредоточены в стекловидной фазе. Расчетное теплосодержание шлака составляет 2721 кДж/кг, температура ликвидус 14401470°С.
5. В результате исследования особенностей основных режимов плавки (газовый, электрический, температурный, шлаковый) автором составлены алгоритмы управления процессом при возникновении технологических нарушений, предложены способы совершенствования конструкции и эксплуатационных режимов самоспекающихся электродов (патенты Украины [62, 63]).
6. В результате термодинамического анализа и обработки практических данных ковшевой десульфурации предложены мероприятия, позволяющие исключить выпуск из печи низкотемпературного металла и попадания печного шлака в ковш с содой. Обосновано и предложено заменить соду вторичным материалом производства капролактама плавом соды, что позволило повысить эффективность десульфурации и снизить расход соды.
7. Впервые в отечественной практике были выполнены комплексные физико-химические, петрографические и рентгеноспектральные исследования образцов (выломок) футеровки одной из печей ПФК, отобранных в период её остановки на капремонт. На основании разработанной термодинамической модели взаимодействия огнеупорных материалов с продуктами плавки установлено, что наиболее вероятной причиной «прогара» футеровки ванны ферроникелевой печи является потеря её огнеупорных свойств в результате взаимодействия с растворенным в металле углеродом и кремнием и последующим взаимодействием с основными образующими печного шлака (FeO, Cr2O3, MgCr2O4 и другие).
8. Для создания (проектирования) футеровки, отвечающей современным требованиям, были подготовлены исходные данные, включающие (в качестве основы) сравнительные расчетные теплофизические характеристики вариантных компоновок футеровки подины, предусматривающие использование современных огнеупорных материалов. Результаты исследований реализованы в проекте футеровки РТП-2 ПФК, которые позволили продлить срок службы в 23 раза и получить значительный экономический эффект.
9. Усовершенствованная сквозная технологическая схема производства ферроникеля с использованием магнезиальных окисленных никельсодержащих руд месторождений Новой Каледонии и Индонезии позволила снизить удельный расход электроэнергии в пересчете на 1 т чистого никеля более чем в 2 раза и повысить суточную производительность в 3 раза. Внедрение способа корректировки содержания кремния в металле за счет подготовки необходимой фракции восстановителя позволило получить реальный экономический эффект в размере 8,088 мил.грн в год. Изменение конструкции и технологической схемы изготовления футеровки РТП позволило повысить срок ее службы между капитальными ремонтами с 8 месяцев до 2-х лет с экономией средств в 1,261 млн.грн/год.
При личном долевом участии автора (20%) суммарный экономический эффект от внедрения результатов работы составил 1,869 млн.грн в год.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Государственная программа развития и реформирования ГМК Украины до 2012 года / Металлургический компас Украины, №10. октябрь 2008. С. 71-115.
2. Металл Украины, № 11 (502). 2011 г. С. 8-11.
3. Eramet Group. Reference document 2007/ hhtp:/www.eramet.fr. 26.05.2008.
4. USGS. Mineral Commodity Summaries 2007. Nickel. http:/minerals.usgs.gov/ 2007, January.
5. Worid Nickel Statistics. 2007. V.16, # 5.
6. Вейзагер М.Л., Блонштейн И.А. Состояние, перспективы развития и технико-экономические показатели работы зарубежных никель-кобальтовых заводов //Обзорная информация. Гипроникель. М.: ЦНИИЭИ ЦМ. 1983. 70c.
7. Проблемы получения ферроникеля из окисленных никелевых руд (Круглый стол). //Цветные металлы. 1992. - №6. С. 7-8.
8. Бачева Е.Д. Переработка марганцевых конкреций за рубежом //Бюл. НТИ. Черная металлургия. 1989. - №46 (1080). С.53-58.
9. Ермолов В.М., Миракова М.Г., Шушлебин Б.А. Исследование свойств железомарганцевых конкреций //Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1984. - №9. С. 22-26.
10. Батурин Г.Н. Геохимия железомарганцевых конкреций. //М.: Наука, 1986. 386 с.
11. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель, т.2. Окисленные никелевые руды. Характеристика руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд. //М.: ООО «Наука и технология, 2001. 468 с.
12. Кучер А.Г., Анелок Л.И., Килессо С.Н. Физико-химические свойства и перспективные направления подготовки океанических конкреций к металлургическому переделу. В кн.: «Современные проблемы металлургии. Т. 2. Электротермическое производство ферросплавов и цветных металлов на стыке ХХ и ХХI столетий: итоги, проблемы, перспективы развития. //Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 35-летию ОАО «Никопольский завод ферросплавов». Днепропетровск: «Системные технологии», 2001. 304с. (С. 152-156).
13. Красильников Л.К. Геологические особенности месторождений, вещественный состав руд и основные методы использования никелевых руд СССР. //Труды ин-та «Гипроникель». 1969. Вып. 39-40. 270с.
14. Технологическая минералогия гипергенных никелевых руд /А.С. Вершинин, И.В. Витовская, И.И. Эдельштейн, Г.Д. Вареня //Л.: Наука, - 1988. 274с.
15. Шнеерсон Я.М., Волков Л.В., Рябко А.Г. Гидрометаллургические технологии переработки сырья России. //Цветные металлы. 1996.- №12. С. 39-42.
16. Усевич М.М., Ежов Е.И., Войханская Н.Я. Исследование в области технологии производства никеля и кобальта //Труды института Гипроникель. Л.: 1986. С. 15-28.
17. Исследование химического, минералогического состава никелевой руды для выплавки ферроникеля /Н.В. Новиков, И.И. Капран, К.Д.Соколов, М.И. Гасик, А.Н. Овчарук //Металлургическая и горнорудная промышленность. 2005. - №3. С. 19-22.
18. Технологическая оценка минерального сырья. Методы исследований: Справочник / Под ред. П.Е. Остапенко. М.: Недра, 1990. 264с.
19. Технологическая оценка минерального сырья. Опробование месторождений. Характеристика сырья: Справочник / Под ред. П.Е. Остапенко. М.: Недра, 1990. 272с.
20. Index to the powder diffraction file/ASTM^ 1966/p. 477.
21. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. М.: Госгеолтехиздат, 1966. 526с.
22. Технологическая минералогия никелевых руд / Под ред. В.И. Ревнивцева. Л.: Недра, 1988.
23. Вейзагер Л.М., Кормилицын С.П. Современные методы переработки окисленных никелевых руд за рубежом. //Цветные металлы. 1992. - №6. С. 11-16.
24. Генералов В.А., Резник И.Д., Харлакова Т.А. Методы получения ферроникеля из окисленных никелевых руд. Ч. 2. //Цветные металлы. 1995. - №7. С. 21-25.
25. Генералов В.А., Резник И.Д., Харлакова Т.А. Методы получения ферроникеля из окисленных никелевых руд. Часть 1. //Цветные металлы. 1995. - №5. С. 13-17.
26. Диомидовский Д.А., Онищин Б.П., Линев В.Д. Металлургия ферроникеля. //М.: Металлургия, 1983. 184 с.
27. Смирнов В.И., Цейдлер А.А., Худаков И.Ф., Тихонов А.И. Металлургия меди, никеля, кобальта. Ч. 2. //М.: Металлургия, 1966. 406 с.
28. World Nonferrous Smelter Survey, Part III: Nickel: Laterite, A.E.M. Warner, C.M. Diaz, A.D. Dalvi, P.J. Mackey and A.V. Tarasov, JOM, April 2006, pp. 11-20.
29. Nickel Production from Low-Iron Laterite Ores: Process Drscriptions, R.A. Berman; CIM Bulletin, June/Jule 2003, pp. 127-138.
30. Никель: В 3 т. Т. 1. Развитие никелевой промышленности в СССР. И.Д. Резник, Г.П. Ермаков, Я.М. Шнеерсон. М.: Машиностроение, 200. 384с.
31. Технологическая инструкция по ведению процесса электроплавки огарка на ферроникель и обслуживанию рудотермических электропечей. ТИ 77.120-31076956-01-01-2010 пп. Побугское 2010 г.
32. Пат. 62847. Україна. МПК С 22 В 23/00. Спосіб виплавки чорнового феронікелю з оптимальним вмістом кремнію. / Гасик М.І., Запорожець Б.О., Соколов К.Д. та інш. № u201108521; Заяв. 07.07.2011; Публ. 12.09.2011, Бюл.№ 17. 4 с.
33. JOM: Обзор информации о мировых производителях цветных металлов. Часть III. Никель: латерит.
34. Никелевая продукция, выпускаемая в развитых капиталистических и развивающихся странах. //Обзорная информация. Серия «Производство тяжелых цветных металлов». М.: ЦНИИЭИ цМ. 1985. Вып. 1.
35. Гасик М.И., Лякишев Н.П. Физикохимия и технология электроферросплавов. Учебник для ВУЗов. //- М.: СП Интермет Инжиниринг. 2008. 453 с.
36. Инновационные технологические процессы рафинирования электропечного ферроникеля прогрессивными индустриальными способами. Сообщение 1. Термодинамические свойства систем и бинарных соединений на основе никеля. /Н.В. Новиков, И.И. Капран, К.Д.Соколов, М.И. Гасик, А.Н. Овчарук //Современна электрометаллургия. - №1. 2006. С.36-40.
37. Пименов Л.И., Михайлов В.И. Переработка окисленных никелевых руд. М.: Металлургия, 1972. 335с.
38. Онишин Б.П., Вернер Б.Ф., Вычеров В.Г. Электроплавка окисленных никелевых руд на ферроникель. М.: Цветметинформация, 1966. 119с.
39. A. Daenuwy, P.T. INCO Deveeopmant of electric furnace design and operation 2060 Flavelle Boulevard Sheridan Park Mississauga, Ontario, Canada LSK 129.
40. Современные реалии и перспективные направления совершенствования технологии производства ферроникеля / Н.В. Новиков, К.Д. Соколов // Материалы VII международной конференции «Стратегия качества в промышленности и образовании», Варна, 310 июля 2011, том 2 С. 199202.
41. Selection of Optimum Ferronickel Grade for Smelting Nickel Laterites: M.Y. Solar, I. Candy and B. Wasmund / CIM Magazine, vol. 3, no. 2, 2008
42. Грань Н.И., Онищин Б.Л., Майзель Е.И. Электроплавка окисленных никелевых руд. М.: Металлургия. 1971. 248 с.
43. Jander W., Senf H.Z., Anorg. Allg Cheni. 1934. p. 217.
44. Maiworld R. Frliberger Ferschungsheffc, - 1959. Bd 51. S.472.
45. Грань Н.И., Цейдлер А.А //Цветные металлы. 1957. - №4. с.44.
46. Материальный баланс процесса производства ферроникеля / Н.В. Новиков, К.Д. Соколов, И.И. Капран // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2005, - №4. С. 20-24.
47. Analysis of Furnace Reaktion Gases, Private communication, E. Jahnsen.
48. Detailed Funace Mass Balances, Private communication, M.Y. Solar.
49. Справочник по расчетам равновесия металлургических реакций / Крестовников А.Н., Владимиров Л.П., Гуляницкий Б.С., Фишер А.Я. М.: Металлургиздат, 1963. 416с.
50. N. Voermann et al., Developments in Furnace in Technology for Ferro-Nickel Production, Proceedings of the Tenth International Ferro-Alloys Congress, INFAKON X, Cape Town, South Africa, 1-4 February, 2004.
51. R.A. Bergman, Nickel Production from Low-Iron Laterite Ores: Process Descriptions, CIM Bulletin, Vol. 96, No. 1072, June/July 2003, 127-138.
52. Плавильные печи в производстве ферроникеля переработанная статья / Н.В. Верман, Т. Герритсен, И. Канди и др. // ХАТЧ, LSK 2R7 Канада, Онтарио, Миссисога, Спикмани Драйв 2008.
53. Перспектива развития технологии переработки никелевых материалов в барабанных и плавильных печах / С. Уолкер, С. Кашани-Неяд, А.Д. Дальви и др. / ХАТЧ Атд. LSK 2R7 Канада, Онтарио, Миссисога, Спикмани Драйв, Шеридан Сайне энд Технолоджи Парк. 2008.
54. С. Walker et al., Evolution and Future of Rotary Клин Electric Furnace (RKEF) Plants for Smelting of Nickel Laterites, Proceedigs of 2008 ALTA Nickel-Cobalt, Copper & Uranium Conference, Perth, Australia, 16-20 June, 2008.
55. Raynor, G. and Rivlin, V., Phase Equilibria in Iron Ternary Allous”, The Institute of Metals, London, U.K. 1988.
56. Сandy, I., Internal Hatch report.
57. Voermann, N., Ham, F., Merry, J., Veenstra, R. and Hutchionson, K., Furnace Cooling Design for Modern High-Intensity Pyrometallurgical Processes”, Proceedings of the Copper 99 Cobre 99 International Conference (TMS), October 1999, Phoenix, Arizona, U.S.A.
58. Ma, T., Bendsak, G. and Perkins, M., Power System Design for High-Power Electric Smelting and Melting Furnaces”, Proceedings of the 31” Conference of Metallurgists, Canadian Institute of Mining and Metallurgy (CIM), August 1992, Edmonton, Alberta, Canada.
59. Janzen, J., Gerritsen, T., Voermann, N., Rey Veloza, E., Carrillo Delgado, R., Integrated Furnace Controls Implementation on a Covered Arc (Shielded-Arc) Furnace at Cerro Matozo, to be presented at INFACON X, Cape Town, South Africa, February 1-4, 2004.
60. Stober, F., Gerritsen, T., Janzen, J., Kepes, A., Developments in Integrated Furnace Control to Enhance Furnace Operation and Crucible Integrity in Shielded-Arc Laterite
61. Метод определения действительных фазных электрических параметров прямоугольной шестиэлектродной рудовосстановительной печи типа РПЗ-63 / В.И. Ольшанский, Е.В. Лапин, С.Н. Кузьменко, В.П. Грунов, А.В. Николаенко, В.А. Гладких // Электрика. 2006. - №5. С.26-29.
62. Стартова секція самоспікного електрода. Патент на корисну модель №2852 від 16.08.2004 р., Бюл. №8, авт. Гасик М.І., Запорожець Б.О., Новиков Н.В., Соколов К.Д. та ін.
63. Спосіб початкового спікання самоспікного електрода. Патент на корисну модель №2854 від 16.08.2004 р., Бюл. №8, авт. Гасик М.І., Запорожець Б.О., Новиков Н.В., Соколов К.Д. та ін.
64. Восканян Л.М. Влияние электропроводности расплава на энергетический режим руднотермической шлаковой электропечи. Сборник научных трудов Ереванского политехнического института. Изд-во «Айвастан», Ереван, 1976, С. 103-108.
65. Шенк Г. Физикохимия металлургических процессов. Ч.П. Харьков Киев, ОНТИ, 1936, 306 с.
66. Есин О.А. Ионная теория жидких шлаков. Труды Уральского политехнического института. Поверхностные явления в пирометаллургии. Свердловск-Москва, Металлургиздат, 1954, сб. №49. С. 4-47.
67. Сайто Т., Сираиси Ю. Физические свойства расплавленных шлаков и их структура. «Есацу тиккай си», 1965, т. 34, №7.
68. Eited W. The Physical Chemistry of the silicates, Univ. of Chicago Press. Chicago, 1954.
69. Атлас шлаков. Справ. Изд. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1985, 208 с.
70. Курнушко О.В. Электропроводность и вязкость известковых и магнезиальных шлаков ферромарганца. В сб. «Физико-химические основы производства стали». М., «Наука», 1964. С. 158-168.
71. Ганцеровский О.Г., Хитрик С.И., Чепеленко Ю.В., Овчарук А.Н. Вязкость и электропроводность шлаков ферромарганца электротермического производства. В сб. «Производство ферросплавов», Кемерово, Кузбасский политехнический институт, 1976 (СМИ, вып. №3), С. 56-65.
72. Семик Н.П. Исследование вязкости и плавкости высокомагнезиальных шлаков системы SiO2-Al2O3-MgO-CaO. «Сталь», 1949, №1. С.18-33.
73. Воскобойников В.Г., Дунаев Н.Е., Михалевич А.Г. и др. Свойства жидких доменных шлаков. Справочное пособие. М. «Металлургия», 1975. 184с.
74. Н.В. Новиков, К.Д. Соколов, А.Н. Овчарук, О.Г. Ганцеровский. Современные тенденции и перспективные направления совершенствования технологии производства ферроникеля в условиях Побужского ферроникелевого комбината. IV Міжнародна науково-технічна конференція УкрФА «Ключевые вопросы развития электрометаллургической отрасли». Київ, 20-21 квітня 2011 р. С.32-33.
75. Инновационные технологические процессы рафинирования электропечного ферроникеля прогрессивными индустриальными способами. Сообщение 2. Термодинамические исследования процессов и технология ковшевой десульфурации электропечного ферроникеля карбонатом натрия /Н.В. Новиков, И.И. Капран, К.Д.Соколов, М.И. Гасик, А.Н. Овчарук //Современная электрометаллургия. - №2. 2006. С.39-44.
76. Металлургия чугуна /Е.Ф. Вегман, Б.Н. Жеребин, А.Н. Похвиснев, Ю.С. Юсфин //М.: Металлургия, 1978. 479с.
77. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. К.: Вища школа, 1981. 424 с.
78. Семенов Г.А., Волков А.Д., Францева К.Е. Масс-спектрометрические исследования испарения карбоната натрия //Тр. Ленингр. технол. ин-та целлюлозно-бумаж. пром-сти. 1973, Вот. 30. С. 153-160.
79. Казенас Е.К. Термодинамика испарения двойных оксидов. М.: Наука. 2004 551 с.
80. Kroger C. Stratman J. Vaporization and Silicatglaser and decomposition pressures of alnali compounds of glass melt //Ibid. 1961/ Bd 34, №6, S. 311-314.
81. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. Пер. с англ. т. 2. М.: Металлургиздат, 1962, - 1485 с.
82. Элиот Р.П. Структуры двойных сплавов. Пер. с англ. т. 2. М.: Металлургия, 1970, 471 с.
83. Шанк Ф. Структуры двойных сплавов. Изд.-ние второе. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1973, - 760 с.
84. Кубашевский О. и Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия. Перев. с англ. М.: Металлургия, 1982. 392 с.
85. Казенас Е.К. Термодинамика испарения двойных оксидов. М.: Наука, 2004. 551 с.
86. Зайцев А.И., Щелкова Н.В., Могутнов Б.М. Термодинамические свойства сплавов системы Na2O-SiO2 //Известия РАН. Неорганические материалы. 2000. Т. 36. №6, С. 647-662.
87. Begman C., Bennour F., Chastel Retal Etude thermodynamique de systemes doxydes rar effusion de Knudsen couplee ala spectro metrie de masse //Rev. met (France) 1998. Vol 95, №9. Р.1101-1108.
88. Афонский И.С. Исследование летучести хромитов натрия и калия //Журнал неорг. химии. 1962, Т. 7, №11. С. 2640-2641.
89. Кулигина Л.А., Семенов Г.А. Масс-спектрометрическое определение энергий диссоциации газообразных хроматов щелочных металлов и талия //VIII Всесоюз. конф. по калориметрии и химической термодинамике. Иваново. 1979, тез. докл. Иваново. С. 333.
90. Технологическая инструкция (ТИ 77120-31076956-01-03-2010) по рафинированию чернового ферроникеля с получением товарной продукции. ПГТ Побугское, 2010 г.
91. Инновационные технологические процессы рафинирования электро­печно­го ферроникеля прогрессивными индустриальными способами. Сообщение 3. Процессы и технология рафинирования ферро­никеля в кислом и основном кислородных конвертерах / Н.В. Новиков, И.И. Капран, К.Д. Соколов и др. // Современная электрометаллургия. 2006. -№3. С.44-48.
92. Баптизманский В.И. Теория кислородно-конвертерного процесса. М.: Металлургия, 1975. 376 с.
93. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. М.: Металлургия, 1967. 791 с.
94. Соколов К.Д., Капран И.И., Лихачев В.Ф. Исследование работы футеровки рудотермических печей при выплавке ферроникеля // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002. - №6. С. 32-35.
95. Бурочкин А.Е. Производство ферроникеля на Побужском никелевом заводе и перспективы его развития. //Цветные металлы. 1992. - №6. С.8-11.
96. Энтони М. Херн, Альберт Дзеймейко и Питер Ламонт «Концепция «замороженной» футеровки для улучшения срока службы и работы футеровки печей с погруженной дугой». 1988.
97. Питер Ламонт. Передовые углеродистые материалы UCAR Южная Африка, 1999.
98. Дункан П.Л. и Дж. Д. Тот. Реалии и мифы технологии «незамерзающей» футеровки рудотермических печей.
99. Анализ условий и причин износа огнеупоров при выплавке ферроникеля / К.Д. Соколов, А.Н. Овчарук, Н.В. Новиков, И.И. Капран / Сучасні проблеми металургії. 2003. С. 198-201.
100. Ежов Е.И., Живов М.З. Метод расчета теплообмена на границе расплав гарнисаж в пирометаллургических агрегатах / Сб. научн. трудов «Пирометаллургические процессы и технология никеля и кобальта. Л.: Гипроникель. 1978. - №9(72). С. 48-52.
101. Гречко А.В. Тепловая работа кессонированных элементов металлургических печей и методика расчета // Электрометаллургия. 20002. - №4.
102. Расчеты нагревательных печей. Под ред. Н.Ю. Тайца. К.: Техніка, 1969. 742 с.
103. Левченко П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности. М.: Высшая школа, 1968. 368с.
104. Петрографические исследования взаимодействия периклазохромитовой футеровки рудовосстановительной печи с расплавом ферроникеля и печного шлака / Н.В. Новиков, И.И. Капран, К.Д. Соколов, А.Н. Овчарук, М.И. Гасик // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. №2. С. 27-30.
105. Чернобровин В.П., Пашкеев И.Ю., Михайлов Г.Г. Теоретические основы процессов производства феррохрома из Уральских гор. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. 346 с.
106. Румянцев В.Д. Теория тепло- и массообмена. Днепропетровск: Пороги, 2006. 532с.
107. Н.В. Новиков, К.Д. Соколов, А.Н. Овчарук, О.Г. Ганцеровский. Совершенствование футеровки рудотермических печей типа РТП на Побужском ферроникелевом комбинате. IV Міжнародна науково-технічна конференція УкрФА «Ключевые вопросы развития электрометаллур­гической отрасли» Київ, 20-21 квітня 2011 р.. С. 31-32.
108. Куцин В.С. Производство марганцевого магнезиального агломерата с использованием обогащенной никопольской марганцевой руды и отвального магнезиально-силикатного шлака выплавки ферроникеля / В.С.Куцин, М.И.Гасик // Сталь. 2012. №1. С. 2228.

109. Куцин В.С. Разработка сквозной технологической схемы и процессов получения марганцевого магнезиального агломерата и выплавка ферросиликомарганца / В.С.Куцин, М.И.Гасик // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011. №6. С. 1216.