Исследование и разработка технологии переработки титаномагнетитовых руд Качканарского месторождения с повышенным содержанием диоксида титана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Алекторов Роман Владимирович

• Алекторов Роман Владимирович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Алекторов Роман Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Классификация титансодержащих руд

1.2 Титаномагнетитовые руды Урала

1.3 Технологии переработки титансодержащих руд

1.4 Особенности доменной плавки титаномагнетитов

1.5 Цели и задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТА ГУСЕВОГОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТЕКУЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Методы подготовки и исследования материалов

2.2 Исследование металлургических характеристик агломерата и окатышей АО «ЕВРАЗ КГОК»

2.2.1 Исследование металлургических характеристик агломерата АО «ЕВРАЗ КГОК» из концентрата текущего производства с различной основностью и с добавками связующих полимеров

2.2.2 Результаты промышленных испытаний производства и доменной плавки агломерата с различной основностью и добавками связующих полимеров

2.3 Выводы к главе

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ РУД ГУСЕВОГОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

3.1 Химический, минералогический и рентгенофазовый составы концентратов

3.2 Магнитные и физические свойства окатышей

3.3 Металлургические характеристики окатышей

3.4 Результаты разделительной плавки

3.5 Расчет технико-экономических показателей доменной плавки

3.6 Выводы к главе

4 РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ

ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД СОБСТВЕННО КАЧКАНАРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

4.1 Исследование состава и свойств титаномагнетитов с повышенным содержанием диоксида титана

4.2 Изучение кинетики восстановления концентратов с использованием руд собственно Качканарского месторождения в различном соотношении с рудами Гусевогорского месторождения

4.3 Расчет основных технико-экономических показателей доменной плавки при помощи математического моделирования

4.4 Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время уральская металлургия испытывает острый дефицит железорудного сырья для выплавки передельного чугуна. В то же время в недрах Урала имеются огромные запасы многокомпонентных титаномагнетитовых, ильменитовых и других руд. В этих рудах, кроме железа, находятся ванадий, титан и другие полезные элементы.

Крупнейшими запасами титаномагнетитовых руд характеризуется Качканарская группа месторождений, которую можно рассматривать как одно из наиболее мощных в России. Качканарская группа железорудных месторождений состоит из двух месторождений - Гусевогорского и собственно Качканарского (СКМ). На данный момент титаномагнетитовые руды Гусевогорского месторождения перерабатывает АО «ЕВРАЗ КГОК» с получением агломерата и окатышей. Далее АО «ЕВРАЗ НТМК» по схеме «доменная печь - конвертер» производит чугун, сталь и ванадиевый шлак, из которого АО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» получает пентоксид ванадия, феррованадий и порошковую проволоку. Содержание диоксида титана (ГЮ2) в железорудном концентрате текущего производства составляет 2,5 %, в доменном шлаке - до 11 % [1].

С ожидаемым вовлечением в эксплуатацию СКМ в ближайшие годы [2-4] прогнозируется повышение содержания ТЮ2 в железорудном концентрате до 3,5 %, а в доменном шлаке - до 15 %.

В связи с этим создание технологии комплексной переработки руд Гусевогорского и СКМ месторождений с повышенным содержанием TiO2 является актуальной проблемой для Уральского региона в настоящее время. Экономика и экологическая безопасность технологии будут определяться глубиной и широтой извлечения железа, титана, ванадия и сопутствующих элементов.

Степень разработанности темы исследования. В России имеется опыт промышленной переработки титаномагнетитовых руд Гусевогорского месторождения с содержанием в них 1,23 % ТЮ2. В Китае имеется опыт промышленной переработки титаномагнетитовых руд месторождения Паньчжихуа

[5, 6] с содержанием 11-12 % TiO2, в концентрате - около 13 %, а в доменном шлаке доменных печей комбината Panzhihua Iron and Steel Group (Pangang) - до 25 %. В России технология доменной плавки с таким содержанием диоксида титана в шлаке еще не освоена.

Объект исследования - титаномагнетитовые руды, концентраты, агломерат и окатыши, чугун и шлак.

Предмет исследования - технология переработки титаномагнетитовых руд.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка технологии переработки титаномагнетитовых руд Качканарского месторождения с повышенным содержанием диоксида титана.

Для достижения поставленной цели предполагается решить задачи:

1. Исследование и совершенствование технологии переработки титаномагнетитового концентрата текущего производства АО «ЕВРАЗ КГОК».

2. Исследование возможности раздельной добычи и переработки низкотитанистых (малотитанистых) и высокотитанистых (нормальнотитанистых) руд Гусевогорского месторождения.

3. Разработка элементов технологии переработки руд СКМ.

Научная новизна

1. Исследована и усовершенствована технология переработки железорудного концентрата Гусевогорского месторождения текущего производства.

2. Показана возможность раздельной переработки низкотитанистых (содержание TiO2 1,38 %) и высокотитанистых (содержание TiO2 1,58 %) руд Гусевогорского месторождения при их раздельной добыче по схеме «доменная печь - конвертер».

3. Установлено, что использование смеси концентратов в окатышах в соотношении 40 % низкотитанистого (Гусевогорское месторождение) и 60 % высокотитанистого (СКМ) не повлечет серьезных изменений в технологии доменной плавки (прогнозируемое содержание TiO2 в шлаке при вводе в окатыши до 40 % концентрата СКМ составит 11,39 %).

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Установлено, что увеличение основности агломерата текущего производства с 2,1 до 2,4 приводит к повышению его индекса температурного разрушения за счет увеличения доли стабилизированной алюминием фазы Ca2,3Mg0,8AluFe8,3SiuO20 (SFCA).

2. Показано, что использование коллективного концентрата, полученного путем смешивания низкотитанистого и высокотитанистого концентратов Гусевогорского месторождения (содержание TiO2 в коллективном концентрате составит 2,765 %), приведет к увеличению содержания железа общего (64,55 против 61,40 %), что снизит энергозатраты на его переработку.

3. Лабораторными опытами и расчетными исследованиями установлено, что переработка высокотитанистого концентрата Гусевогорского месторождения (содержание TiO2 3,41 %) по схеме «металлизация - электроплавка» приведет к получению шлака с содержанием TiO2, недостаточным для его переработки на пигментный диоксид титана или титановую губку (содержание TiO2 в шлаке 22,88 %).

4. Предложена схема поэтапного перевода доменных печей АО «ЕВРАЗ НТМК» на плавку руд СКМ. Установлено, что увеличение содержания диоксида титана в окатышах по мере увеличения количества вводимого в них концентрата с повышенным содержанием TiO2 не вызывает ухудшения в качестве подготовки железорудного сырья к доменной плавке.

Методология и методы исследования

Работа выполнена с использованием лабораторного оборудования ИМЕТ УрО РАН, центра коллективного пользования «Урал-М» и методик экспериментов, обеспечивающих воспроизводимость результатов. Отбор и подготовка проб осуществлялась в соответствии с ГОСТ 26136-84. Исследование магнитных свойств осуществлялось методами магнитометрии (вибрационный магнетометр Cryogenic CFS-9T-CVTI). Исследование минералогического состава железорудного сырья (концентрат, агломерат, окатыши) методами оптической микроскопии (микроскоп Olympus GX-51) и рентгенофазового анализа (дифрактометр рентгеновский Shimadzu).

Исследование металлургических характеристик железорудного сырья проводилось в соответствии с международными стандартами: восстановимость -ГОСТ 17212-84, прочность при восстановлении (индекс LTD) - ISO 13930, температуры размягчения и плавления - ГОСТ 26517-85, пористость - ГОСТ 25732-88, прочность на сбрасывание - ГОСТ

Расчет показателей доменной плавки выполнен с помощью балансовой логико-статистической модели и комплекса двумерных математических моделей доменного процесса, разработанных в Институте металлургии УрО РАН.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты изучения состава, структуры и свойств текущих концентратов и окускованного сырья (агломерат, окатыши) АО «ЕВРАЗ КГОК» и полученных в лабораторных условиях из низко- и высокотитанистых разновидностей титаномагнетитовой руды.

2. Результаты изучения состава, структуры и свойств низко- и высокотитанистых разновидностей титаномагнетитовой руды Гусевогорского месторождения.

3. Результаты расчетов технико-экономических показателей доменной плавки агломерата и окатышей, полученных из низко- и высокотитанистых концентратов.

4. Элементы технологии доменной плавки титаномагнетитового железорудного сырья с повышенным содержанием диоксида титана.

Достоверность экспериментальных результатов работы обеспечена применением комплекса современных методов исследования, воспроизводимостью результатов, согласованием результатов опытов с известными литературными данными.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии переработки титаномагнетитовых руд Качканарского месторождения с повышенным содержанием диоксида титана»

Апробация работы

Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях и конгрессах: 9th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL-2013, 24-28 June, 2013, Madrid, Spain; International Symposium Control, Optimization and Automation in Mining, Minerals and Metal

Processing, 25-28 August, 2013, San Diego, California, USA; 5 Уральский горнопромышленный форум, 1-3 октября, 2013, Екатеринбург, Россия; Научно-практическая конференция «Технологическая платформа «Твердые полезные ископаемые»: технологические и экологические проблемы отработки природных и техногенных месторождений», 1-3 октября, 2013, Екатеринбург, Россия; III Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ'2014), 26-29 марта, 2014, Екатеринбург, Россия; 10th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL-2014, 23-27 June, 2014, Paris, France; Shechtman International Symposium, 29 June - 4 July, 2014, Cancun, Mexico; IV Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ'2015), 26-27 марта, 2015, Екатеринбург, Россия; Научно-практическая конференция с международным участием и элементами школ молодых ученых «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР», 35 июня, 2015, Екатеринбург, Россия; Технический совет АО «ЕВРАЗ НТМК», 17 марта, 2016, Нижний Тагил, Россия; Sustainable Industrial Processing Summit & Exhibition, 06-10 November, 2016, Hainan-Island, China; 3rd European Steel Technology & Application Days, 26-29 June, 2016, Austria, Vienna; XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, 26-30 сентября, 2016, Екатеринбург, Россия; 13th International conference on diffusion in solids and liquids -DSL-2017, 26-30 June, 2017, Vienna, Austria; 14th International conference on diffusion in solids and liquids - DSL-2018, 25-29 June, 2018, Amsterdam, Netherlands; Международная научно-практическая конференция «Эффективные технологии производства цветных, редких и благородных металлов», посвященной проблемам металлургической науки и промышленности и памяти известного ученого-металлурга, члена-корреспондента Академии наук РК, лауреата Государственной премии Республики Казахстан Булата Балтакаевича Бейсембаева, 27-29 сентября, 2018, Алматы, Казахстан; 77-й международная научно-техническая конференция

«Актуальные проблемы современной науки, техники и образования», 22-26 апреля, 2019, Магнитогорск, Россия; 15th International conference on diffusion in solids and liquids - DSL-2019, 24-28 June, 2019, Athens, Greece; XXI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, 9-13 сентября, 2019, Санкт-Петербург, Россия; International Conference On Material Science and Engineering - 2019, 09-10 October, 2019, Dubai, United Arab Emirates; International conference on Chemistry and Chemical Engineering - 2019, 09-10 October, 2019, Dubai, United Arab Emirates; 3 International Conference On Materials Science and Materials Chemistry - 2019, 14-15 October, 2019, Vienna, Austria; Международная научная конференция «Физико-химические основы металлургических процессов, имени академика А.М. Самарина», 25-28 ноября, 2019, Москва, Россия; XI конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий», 27 февраля, 2020, Москва, Россия.

Личный вклад автора состоит в обосновании цели и задач исследования, планировании и выполнении экспериментов, обработке и анализе полученных результатов, обсуждении основных положений научного исследования и подготовке публикаций.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 38 работах, в числе которых 12 статей в изданиях из перечня ВАК (9 статей в журналах, цитируемых в базах данных Web of Science, Scopus).

Связь диссертации с планами НИР. Исследование выполнено в рамках: государственных заданий ИМЕТ УрО РАН №2 0396-2014-0008 «Разработка физико-химических и технологических основ энерго- и ресурсосберегающей переработки оксидного сырья и отходов с получением материалов с новыми свойствами» (20132015 гг.), № 0396-2015-0081 «Разработка физико-химических основ пирометаллургических процессов переработки железованадиевых руд с различным содержанием титана и ванадия» (2016-2018 гг.); Междисциплинарных проектов УрО РАН № 12-М-23457-2041 «Освоение недр Земли: перспективы расширения и комплексного освоения рудной минерально-сырьевой базы горнометаллургического комплекса Урала» (2012-2014 гг.), № 15-11-2345-27 «Освоение

недр Земли: разработка комплексных методов оценки и технологической подготовки к глубокой переработке титансодержащих руд для развития минерально-сырьевой базы горно-металлургического комплекса Урала» (20152017 гг.), № 18-5-2345-56 «Освоение недр Земли: обоснование методов рудоподготовки для глубокой комплексной переработки минерального сырья и повышения эффективности производства металлопродукции» (2018-2020 гг.); хозяйственных договоров с предприятиями АО «ЕВРАЗ КГОК» (2015, 2017 гг.) и АО «ЕВРАЗ НТМК» (2015 г.); проекта РФФИ № 16-08-00062 (2016-2018 гг.).

Соответствие диссертации научной специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов п. 9 «Подготовка сырьевых материалов к металлургическим процессам и металлургические свойства сырья», п. 11 «Пирометаллургические процессы и агрегаты».

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка, 66 таблиц, список использованных источников включает 126 наименований.

Автор искренне благодарен д.т.н., проф., гл.н.с. ИГД УрО РАН Корнилкову С.В.; д.т.н., проф. ФГБОУ ВО «УГГУ» Пелевину А.Е.; к.т.н., с.н.с. ИМЕТ УрО РАН Витькиной Г.Ю.; к.т.н., гл. металлургу АО «ЕВРАЗ КГОК» Леушину В.Н.; гл. доменщику АО «ЕВРАЗ НТМК» Филиппову В.В.; зав. лабораторией ИМЕТ УрО РАН к.т.н. Чеснокову Ю.А. за ценные замечания и советы при подготовке диссертационной работы.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Рациональная и комплексная переработка минерального сырья является одной из важных и сложных проблем. Комплексная переработка полезных ископаемых позволяет расширить сырьевые ресурсы, а также вовлечь в эксплуатацию более бедные руды [7].

Потребности в минеральном сырье с каждым годом удовлетворяются все с большими материальными и трудовыми затратами: исчерпываются месторождения, расположенные на небольших и легкодоступных глубинах, что заставляет переходить на отработку залежей руд на больших глубинах, а также в отдаленных и необжитых районах. Возникает необходимость вовлечения в эксплуатацию сырьевых ресурсов с пониженным содержанием ведущего элемента, в более сложных горно-геологических условиях. Исходя из этого, существенное значение имеет более рациональное использование уже разведанных, введенных и вводимых в эксплуатацию месторождений полезных ископаемых [8].

Роль сырья в современном производстве настолько велика, что не может быть и речи о сокращении его добычи. В настоящее время постоянно растущие потребности промышленного производства удовлетворяются не столько за счет повышения полноты использования природного сырья, сколько за счет увеличения объемов добычи. Достаточно сказать, что каждые 8-10 лет добыча минеральных ресурсов удваивается. Подобный фактор делает неизбежным вовлечение в эксплуатацию месторождений полезных ископаемых более сложного состава с меньшим содержанием ведущего компонента, а также месторождений с трудными горнотехническими условиями разработки. При этом полнота использования минерального сырья снижается, поскольку более трети объема добываемых полезных ископаемых идет в отходы и практически теряется.

Черная металлургия России, особенно Урала, испытывает острый дефицит передельного железорудного сырья. В тоже время в недрах нашей страны имеются, но не в полной мере используются огромные запасы комплексных руд. Одними из наиболее перспективных руд являются титаномагнетитовые руды [7]. Основным

отличием титаномагнетитов от других руд, является наличие в них титана и ванадия. Если в XIX и начале XX вв. титаномагнетиты привлекали внимание металлургов как железные руды, чистые по содержанию серы и фосфора, то позднее внимание технологов было обращено на титан и ванадий (рис. 1.1) [9,10]. В этом плане титаномагнетитовые руды представляют интерес на ближайшую и далекую перспективу как реальный источник железа, ванадия и титана для металлургии России: Урал, Сибирь, Дальний Восток [11-23]. Кроме того, большими запасами титаномагнетитов обладают Китай [24, 25], Индия, ЮАР и другие страны [26, 27].

Ванадиевая промышленность России со времени ее организации в основном базируется на титаномагнетитовых железорудных месторождениях Урала [28].

Использование уральских титаномагнетитов заключается прежде всего в эффективном обеспечении качественным сырьем доменного производства АО «ЕВРАЗ НТМК».

АО «ЕВРАЗ НТМК» является одним из крупнейших металлургических предприятий России. В состав комбината входят горнорудные предприятия, коксохимический и огнеупорный заводы, доменный, сталеплавильный и прокатный переделы, строительные, ремонтные, энергетические, транспортные и другие подразделения. Ресурсная база комбината базируется на запасах Качканарского месторождения [29]. В тоже время - это важный источник

обеспечения ванадием - одним из наиболее эффективных легирующих элементов, используемых при получении конструкционных материалов - стали с улучшенными физико-механическими свойствами.

Несмотря на то, что титаномагнетитовые руды давно используются в качестве сырья для получения чугуна, стали и ванадия, технологии их переработки продолжают непрерывно развиваться [30].

1.1 Классификация титансодержащих руд

Крупнейшие месторождения титаномагнетитов располагаются главным образом в России, Северной Америке, Африке, Норвегии, Швеции, Финляндии, Индии, Австралии, Украине, Казахстане, Узбекистане. Размеры и степень их изученности - различные. Некоторые из них - крупные и эксплуатируются, другие слабо изучены и по этому признаку могут быть отнесены к рудопроявлениям [30]. Характеристика крупнейших зарубежных месторождений титаномагнетитовых руд представлена в таблице 1.1 [31].

Россия располагает рядом крупных месторождений титаномагнетитов, в основном на Урале, Кольском полуострове, юге Сибири, Дальнем Востоке [30]. Химический состав концентратов месторождений титаномагнетитов России представлены в таблицах 1.2 и 1.3 [32].

Таблица 1.1 - Характеристика крупнейших зарубежных месторождений титаномагнетитовых руд

Месторождение Содержание, масс. %

Беобщ ТЮ2 У205

1 2 3 4

Бушвельдский массив (ЮАР) 53,00-57,00 13,00 1,40-1,90

Аллард-Лейк (Канада) 40,00 34,00 0,30

Сент-Урбин (Канада) 40,00 48,00 0,10-0,30

Ля-Блен (Канада) 48,00 20,50 н.д.

Паньчжихуа (Китай) 32,00 10,00 0,32

Чэнджэнь (Китай) 35,80 8,90 0,37

Тахароа (Новая Зеландия) 22,00 4,30 0,16

Продолжение таблицы 1.1

1 2 3 4

Коатес (Австралия) н.д. 3,10-5,50 0,50-1,50

Барамби (Австралия) 26,00 10,00-15,00 0,70

Тахавус (США) 34,00 19,00 0,45

Отанмяки и Муста-Вааре (Финляндия) 22,00 8,30 0,33

Сторганген (Норвегия) н.д. 19,00 0,14

Телнес (Норвегия) 5,00 18,00 н.д.

Стремигородское (Украина) 14,00-15,00 6,50-7,50 0,10

Федоровское (Украина) 20,00 6,50 0,09

Таблица 1.2 - Химический состав титаномагнетитовых концентратов, %

Концентраты месторождений

Компоненты Сибирь - зона БАМ Дальний Восток

Большой Сейим Куранах Чинейское Халак-тырское Кокшаровское Рейдов-ское

I II III

Беобщ 64,50 62,50 55,21 57,00 49,50 60,80 64,99 59,60

БеО 28,10 31,76 27,38 32,70 22,10 24,91 26,22 32,80

ТЮ2 3,00 7,45 13,08 10,30 11,93 8,30 6,90 10,10

У205 0,89 1,05 1,34 0,65 0,38 0,52 0,55 0,45

СаО 0,35 0,08 0,31 0,19 4,31 1,90 0,35 0,90

БЮ2 2,12 0,24 2,38 2,63 9,20 3,17 1,01 3,22

АЬОэ 2,60 3,00 4,49 3,25 3,10 0,71 0,37 0,85

М§О 1,08 0,74 2,07 4,10 2,42 1,05 0,54 1,74

МпО 0,04 0,25 0,06 0,42 0,49 0,25 0,21 0,70

Компо- Кольский полуостров Каспийское море Урал Амурская область

ненты Хибинское Ленкоранское Волковское Качканарское Чолганы

I II I II

Беобщ 56,54 57,90 54,10 57,40 61,70 62,63 45,10

БеО 36,78 37,41 22,20 23,50 29,81 28,26 17,56

ТЮ2 16,71 16,90 11,40 10,10 2,79 3,04 31,52

У2О5 0,45 0,49 0,85 0,85 1,10 0,50 0,09

СаО 1,02 0,20 1,60 0,40 1,30 1,98 0,80

БЮ2 2,10 1,61 3,40 1,10 4,18 2,99 2,43

А12О3 0,66 0,32 4,00 4,10 2,84 2,15 1,42

М§О 0,37 0,31 3,30 3,00 1,78 2,82 0,78

МпО 1,71 1,42 0,40 0,37 0,40 0,20 0,31

Таблица 1.3 - Химический состав исходной руды и концентратов некоторых

титансодержащих месторождений России и зарубежья, % [33]

Месторождение Исходная руда концентрат

Fe V2O5 ^2 Fe V2O5 ^2

Гусевогорское 16,6 0,13 1,23 61,50 0,59 2,50

Качканарское 16,6 0,14 1,24 63,00 0,60 3,60

Первоуральское 16,3 0,19 2,30 40,00 0,50 4,00

Волковское 20,0 0,33 4,10 60,00 1,10 6,40

Медведевское 24,0 0,25 7,00 60,00 0,7-0,8 10,15

Копанское 36,7 0,45 6,15 54-60 0,7-0,9 8,13

Чинейское 25-50 0,2-0,9 7-12 55-60 1,2-1,5 8-16

Кручининское 15-18 - 8,40 - - -

Куранахское 27,9 0,30 9,10 62,9 1,09 6,14

Масальское (Казахстан) 15,0 0,21 2-30 61,58 0,46 4,23

Тымлай (Казахстан) 28,84 0,102 9,53 50,58- 0,198- 16,28-

55,2 0,240 17,24

Тебинбулак (Узбекистан) 20,0 0,1-0,2 1,2-2,3 65,9 0,62 3,06

Паньчжихуа (Китай) - 0,30 11,68 - - -

Байма (Китай) - 0,30 7,00 - - -

Хунгэ (Китай) - 0,30 11,00 - - -

Титаномагнетитовые месторождения по минеральному составу - ванадий содержащие руды магматического месторождения. В магматических месторождениях ванадий, как правило, собственных минералов не образует, а входит в виде примесей во многие минералы-концентраторы, в том числе в магнетит, титаномагнетит, гематит, ильменит, рутил, перовскит, и другие [35]. Титаномагнетит магматических месторождений представляет собой структуру срастания магнетита и ильменита или твердого раствора по типу ульвошпинели ^^Юз) в магнетите (FeзO4). Срастание происходит в результате высокотемпературного распада твердого раствора ильменита в магнетите. Ильменит при этом может кристаллизоваться рядом с магнетитом в виде крупных зерен или тонких вростков. Ванадий в титаномагнетитовых рудах находится в виде катионов V3+, главной формой нахождения которых является изоморфное замещение некоторых двух-, трех и четырехвалентных катионов. Наибольшее сродство кристаллических свойств наблюдается у ванадия и ряда элементов семейства железа а также алюминия и магния. Все эти элементы могут замещаться трехвалентным ванадием. В минералах, структура которых относится к типу шпинели, V3+ характеризуется неограниченным изоморфизмом с Fe3+ [35]. Поэтому,

а также в связи с невысокой концентрацией ванадия он в процессе кристаллизации магмы остается в составе магнетита. В самостоятельную минеральную фазу при этом выделяется большей частью ильменит и шпинель, образуя структуры распада твердых растворов. Только при содержании ванадия нескольких процентов, в титаномагнетите наблюдаются включения кульсонита ^еО - 32,4 %; У2О3 - 67,6 %, V частично замещается Бе2+). Из других рудных минералов, в которых за счет изовалентного замещения V3+^■ Бе3+ содержание ванадия может достигать от несколько десятых долей процента до 1 -2 %, следует указать гематит, магнетит, давидит [7]. Изоморфизм имеет место при образовании ильменита. Чистый двойной оксид БеО -ТЮ2, известный под названием кричтонита, содержит БеО 47,37 %о и ТЮ2 52,63 %. Наиболее близок к стехиометрическому составу кричтонита ильменит, который в силу изоморфизма имеет ряд примесей, замещающих кричтонит (Бе2О3; МвО-ТЮ2; МпОТЮ2 и др.) [36].

Технология комплексной переработки титаномагнетитовых руд с извлечением из них железа, ванадия и других полезных компонентов целиком определяется их химическим и минералогическим составом. Решающее значение при этом имеет содержание в них диоксида титана (ТЮ2), а также вредных примесей. По содержанию ТЮ2 и отношению Бе/ТЮ2 титономагнетитовые руды и полученные из них концентраты подразделяют на низкотитанистые (Бе/ТЮ2 > 8), железованадиевые (Бе/ТЮ2 = 2-8) и высокотитанистые (Бе/ТЮ2 < 2) [37, 38].

1.2 Титаномагнетитовые руды Урала

Уральский район является одним из старейших и крупнейших в стране по производству черных металлов. Для развития черной металлургии требуется достаточно большие и экономичные в отработке месторождения железных руд. Урал - крупная сырьевая база черной металлургии страны, на его долю приходится свыше 10 % промышленных запасов железных руд.

Около 77 % железных руд Урала представлены титаномагнетитами, содержащими в среднем 17 % железа. Большинство из них легкообогатимы, имеют

в своем составе кроме железа такие ценные компоненты, как ванадий и титан (см. таблицу 1.4).

Таблица 1.4 - Запасы железных руд по промышленным типам

Тип руды % к общим промышленным типам

Титаномагнетиты 76,8

Магнетиты, мартиты, полумартиты 12,5

Сидериты 6,2

Железохромоникелевые 2,2

Бурые железняки 1,9

Железистые кварциты 0,4

На Урале примерно 90 % разведанных запасов представлено титаномагнетитами. Балансовые запасы титаномагнетитовых руд по категориям А + В + С1 + С2 распространены по Уралу в меридиональном направлении и сосредоточены в нескольких группах месторождений.

В Кытлымскую группу входят Вознесенское, Конжаковское, Лобвинское, Боровское, Васильковское, Спасское, Сухогорское и другие месторождения титаномагнетитовых руд. Наиболее перспективны по масштабу и промышленному значению Вознесенское и Конжаковское. Висимская группа представлена двумя месторождениями: Висимским и Егорово-Каменским. Копанская группа (22-28 % Feобщ, 0,25-0,30 % V2O5 и до 10 % TiO2) находится в Златоустовском районе Челябинской области и включает Копанское, Медведевское и другие более мелкие месторождения [39]. Первоуральское месторождение титаномагнетитовых руд расположено на западном склоне Среднего Урала, около Первоуральска. Содержание железа в балансовых рудах колеблется от 14 до 58,1 %. Суроямское месторождение находится в 40 км к юго-западу от Верхнего Уфалея и в 130 км к юго-западу от Екатеринбурга. По вещественному составу руды Суроямского месторождения представлены апатитомагнетитовыми, ванадий- и титаносодержащими пироксенитами с мелко, средне- и крупнозернистой

структурой. Среднее содержание железа - 15,72 %, пентоксида ванадия - 0,11 %, диоксида титана - 1,46 % [8].

Качканарская группа включает Гусевогорское и собственно Качканарское месторождения (СКМ). Оба месторождения сосредоточены на восточном склоне Среднего Урала в 100 км к северу от Нижнего Тагила. Качканарские титаномагнетитовые месторождения считаются наиболее крупными из всех известных месторождений такого типа. Гусевогорское месторождение приурочено к интрузивному массиву Гусевых гор. Рудные минералы представлены магнетитом и ильменитом. По химическому составу руды месторождения относятся к бедным ванадийсодержащим титаномагнетитовым вкрапленникам. СКМ расположено на северном и северо-восточном склонах горы Качканар и непосредственно приурочено к качканарскому пироксенитовому массиву. Основную часть залежи составляют руды с преобладающим содержанием 16-20 % Беобщ. Горнотехнические условия благоприятны для его разработки открытым способом [40].

Решающие значение в технологической оценке качканарских руд имеет текстурная характеристика, которая выражается естественным гранулометрическим составом титаномагнетита во вмещающей породе. Согласно технологической классификации руд, они подразделяются на относительно легкообогатимые (30-40 %) - из них получается концентрат с содержанием железа до 66 %; средней обогатимости (30-40 %), концентрат, который содержит 62-63 % железа; и труднообогатимые (20-30 %), при переработке которых содержание железа в концентрате не превышает 60 % [41, 42].

Руда Качканарской группы месторождений сравнительно легко обогащается методами электромагнитной сепарации [34]. Руды Гусевогорского месторождения являются в настоящее время основным источником ванадия [34]. Гусевогорское месторождение разрабатывается открытым способом с 1963 года АО «ЕВРАЗ КГОК» [43]. В связи с истощением запасов Гусевогорского месторождения на сегодняшний день актуальной проблемой является вовлечение в эксплуатацию СКМ, которое позволит решить ряд существенных проблем, связанных с дефицитом железорудного сырья и ванадия. Промышленную добычу руды из

нового карьера планируется начать в 1 квартале 2021 года. Проект, включен в перечень инвестиционных проектов, имеющих стратегическое значение для Свердловской области. Ожидается, что к 2024 году добыча руды из карьера составит 13 млн т в год [44].

Характеристика Качканарского месторождения приведена в таблице 1.5. Балансовые запасы руд этих месторождений составляют 11,54 млрд т, из них 6,85 млрд т - разведанных [45].

Таблица 1.5 - Титаномагнетиты Качканарской группы месторождений

Месторождение Запасы, млрд т Среднее содержание железа в рудах, %

Гусевогорское ~ 3,5 ~ 16,6

Качканарское ~ 2,6 ~ 16,6

СКМ по структуре - аналог Гусевогорского месторождения. Преимущество состоит в том, что содержание железа в нем выше на 0,5-1 %. Месторождения Качканара уникальны еще и тем, что имеют низкий коэффициент вскрыши, то есть руда располагается очень близко к поверхности [38].

1.3 Технологии переработки титансодержащих руд

Химический состав титаномагнетитовых руд и их концентратов полностью определяет технологию последующей металлургической переработки железорудного сырья. В результате обогащения железотитанистых руд выделяются ильменитовые, перовскитовые, титаномагнетитовые концентраты [46].

Для разделения рудных и нерудных минералов используют дробление и измельчение до размеров частиц достаточных для разделения [47]. Дробление руд до размера частиц менее 0,074 мм позволяет разделить зерна отдельных минералов. В титаномагнетите обычно присутствуют тончайшие пластинчатые вростки ильменита менее 0,01 мм, которые механическим способам обогащения не поддаются. Из таких руд выделить ильменитовый концентрат не удается. Также

невозможно выделить механическим обогащением тонкие пластинчатые вростки гематита в ильмените или магнетита в ильмените [7].

Измельченный продукт подают на магнитные сепараторы со слабым полем, на которых в водной среде выделяют магнитный концентрат [48, 49]. Немагнитная фракция, содержащая ильменит и силикаты, поступает или на флотацию, или на быстроходные концентрационные столы гравитационного обогащения. Флотацию ильменита осуществляют с применением реагентов жирных или смоляных кислот. Конечные концентраты поступают для обезвоживания в сгустители, а затем на вакуум-фильтры. Иногда обезвоженный ильменитовый концентрат обрабатывают на магнитном сепараторе с сильным полем для очистки от примесей тяжелых силикатов [50].

Технологическая схема обогащения титаномагнетитовой руды, используемая на АО «ЕВРАЗ КГОК», представлена на рисунке 1.2 [51]. Концентрат, в основном, используется для получения агломерата и окатышей.

Дальнейшая переработка окускованных материалов проводится различными способами. Для титаномагнетитовых материалов с низким содержанием титана переработка в промышленных масштабах осуществляется следующими методами:

- доменная плавка;

- одностадийная электроплавка;

- двухстадийный метод трубчатая печь - электропечь;

- метод прямого получения железа - Крупп-Ренн-процесс;

- гидрометаллургический способ извлечения ванадия.

Возможность доменной плавки титаномагнетитовых руд известна давно [52,

53]. В промышленном масштабе проплавляются титаномагнетитовые офлюсованный агломерат [54] и неофлюсованные окатыши с содержанием 2-4 % ТЮ2. В промышленных конечных шлаках содержание ТЮ2 не извлекается в самостоятельный продукт, но его присутствие оказывает влияние на технологию доменной плавки [7].

Одностадийная электроплавка позволяет достигнуть комплексного извлечения компонентов из руд. Этим методом экономически выгодно

перерабатывать только ильменитовые концентраты для последующего получения металлического титана из шлаков [7].

Рисунок 1.2 - Технологическая схема обогащения титаномагнетитовой руды

Гусевогорского месторождения

Двухстадийный метод трубчатая печь - электропечь. Концентрат в смеси с восстановителем брикетируется, затем нагревается и частично восстанавливается в наклонной вращающейся печи, а затем проплавляется в электропечи [36]. Восстановительная стадия может проводиться во вращающихся печах [55-58] или

аппаратов с кипящим или взвешенным слоем [59-61] и последующей разделительной плавки в электропечах того или иного типа.

Крупп-Ренн-процесс - процесс заключается в восстановлении руды в горизонтальной трубчатой вращающейся печи, где получаются окатыши с частично восстановленном железом. Затем выделяется железо в процессе дробления и магнитной сепарации, а в хвостах сепарации остается высокотитанистый продукт [7]. Для восстановления используются вращающиеся печи [62-64], печи с кипящим слоем [64, 65], шахтные печи [66, 67]. Так же возможно использование шахтных тиглей [68] и индукционных печей [69].

Гидрометаллургический способ отличается от других более высоким извлечением ванадия из руд, он пригоден для переработки высокованадистых руд (более 1 % ^О5) при относительно небольших объемах производства [37]. Железорудный концентрат подвергают окускованию и разделительной восстановительной плавке в доменных, электродоменных печах с переводом 8090 % ванадия в чугун. Ванадиевый шлак содержит 15-25 %, иногда 40 % ^О5 [34].

Пирометаллургическая переработка титаномагнетитов осуществляется по двум схемам: коксодоменной и бескоксовой (рисунок 1.3) [34, 70]. В обеих схемах основным продуктом является железо, а ванадий извлекается попутно из ванадиевого шлака [71].

Одним из крупнейших предприятий России по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с извлечением ванадия по коксодоменной схеме является АО «ЕВРАЗ НТМК» [72].

Извлечение ванадия происходит с получением ванадиевого чугуна с 0,40,5 % V. Конвертирование ванадиевого чугуна дуплекс-процессом с получением углеродистого металлического полупродукта и ванадиевого шлака с 15-25 % ^О5, дробление и окислительный обжиг шлака с реакционными добавками, выщелачивание огарка и осаждения пентоксида ванадия из раствора методом гидролиза, получение плавленого пентоксида ванадия и выплавку феррованадия [8, 37, 73].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алекторов Роман Владимирович, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Фофанов, А.А. Производство ванадиевой продукции в ОАО «Ванадий-Тула» / А.А. Фофанов, A.M. Новоселов, Л.Л. Сухов // Металлург. - 2005. - № 1. -С. 47-50.

2. Витькина, Г.Ю. Изучение металлургических свойств титаномагнетитового сырья / Г.Ю. Витькина, А.Н. Дмитриев, Р.В. Петухов, Ю.А. Чесноков // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2015. - № 12. - С. 26-29.

3. Селиванов, Д.А. Оценка группы сложности геологического строения месторождений Качканарской группы по количественным показателям / Д.А. Селиванов, Л.З. Быховский, С.А. Емельянов // Разведка и охрана недр. - 2014. -№ 1. - С. 59-64.

4. Селиванов, Д.А. Результаты комплексной геолого-экономической оценки месторождений Качканарской группы / Д.А. Селиванов, И.Г. Быстров // Разведка и охрана недр. - 2015. - № 3. - С. 46-52.

5. Лютоев, В.П. Титаномагнетитовые руды: минеральный состав и Мёссбауэровская спектроскопия / В.П. Лютоев, Б.И. Гонгальский, А.Б. Макеев, А.Ю. Лысюк, Л.О. Магазина, В.И. Таскаев // Минералогия. - 2017. - Т. 3. - № 2. -С. 43-65.

6. Лютоев, В.П. Исследование возможности определения минерального состава титаномагнетитовых руд по данным спектроскопии / В.П. Лютоев, А.Б. Макеев, А.Ю. Лысюк // Обогащение руд. - 2017. - № 5 (371). - С. 28-36.

7. Леонтьев, Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И. Леонтьев, Н.А. Ватолин, С.В. Шаврин, Н.С. Шумаков. - М.: Металлургия, 1997. - 432 с.

8. Елохин, Ф.М. Титаномагнетиты и металлургия Урала / Ф.М. Елохин, В.И. Довгопол, А.А. Медведев, А.К. Рябов. - Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд.-во, 1982. - 144 с.

9. Манохин, А.И. Комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов (фундаментальные основы) / А.И. Манохин, В.А. Резниченко // И.П. Бардин и отечественная металлургия. - М.: Наука, 1983. - С. 34-35.

10. Валиев, Х.Р. Исследование селективного извлечения металлов из титаномагнетитовых руд / Х.Р. Валиев, Ш.Т. Хожиев, Д.К. Файзиева // Сборник статей XI Международной научно-практической конференции «Наука и инновации в XXI веке: Актуальные вопросы, открытия и достижения», 2018. - С. 145-148.

11. Корнилков, С.В. Институт горного дела УрО РАН и горнодобывающая промышленность Урала / С.В. Корнилков, В.Л. Яковлев, А.В. Глебов, А. А. Панжин // Горный журнал. - 2017. - № 2. - С. 17-24.

12. Корнилков, С.В. Раздельная переработка руд Гусевогорского месторождения / С.В. Корнилков, А.Н. Дмитриев, А.Е. Пелевин, А.М. Яковлев // Горный журнал. - 2016. - № 5. - С. 86-90.

13. Кантемиров, В.Д. Предварительная оценка технологических типов титаномагнетитовых руд / В.Д. Кантемиров, А.М. Яковлев, Р.С. Титов, М.В. Козлова // Обогащение руд. - 2018. - № 3. - С. 56-60.

14. Кантемиров, В.Д. Оценка влияния минерального состава титаномагнетитовой руды на результаты магнитного обогащения / В.Д. Кантемиров, Р.С. Титов, А.М. Яковлев // Обогащение руд. - 2017. - № 4. - С. 36-41.

15. Пелевин, А.Е. Испытания двухстадиальной схемы измельчения титаномагнетитовой руды / А.Е. Пелевин, Н.А. Сытых // Обогащение руд. - 2018. - № 2. - С.13-18.

16. Лаптев, Ю.В. Управление качеством минерального сырья на основе комплексной оценки контрастности руд и результатов геометризации месторождения (на примере ОАО «ЕВРАЗ КГОК») / Ю.В. Лаптев, В.А. Гордеев // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 2019. - № 1. - С. 67-78.

17. Новый карьер Качканара - перспективы проекта // Металлы Евразии. -2019. - № 4. - С. 36-37.

18. Дегодя, Е.Ю. Разработка технологии получения кондиционного ильменитового концентрата при обогащении титаномагнетитовых руд / Е.Ю.

Дегодя, О.П. Шавакулева // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2019. - № 75(5). - С. 572-576.

19. Ожогина, Е.Г. Минералого-технологическая оценка труднообогатимого рудного сырья (на примере железных руд и отходов обогащения) / Е.Г. Ожогина, Б.И. Пирогов, Е.А. Горбатова // Горный журнал. -2019. - № 4. - С. 59-64.

20. Быховский, Л.З. Рудная база титана России: потенциал освоения и развития / Л.З. Быховский, Л.И. Ремизова, О.С. Чеботарева // Бюллетень «Черная металлургия». - 2017. - № 10. - С. 16-21.

21. Газалеева, Г.И. Современные тенденции переработки титансодержащих руд / Г.И. Газалеева, Н.В. Шихов, Н.А. Сопина, А.А. Мушкетов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2015. - № 12. - С. 30-36.

22. Войтеховский, Ю.Л. Колвицкое месторождение (геология, вещественный состав руд) / Ю.Л. Войтеховский, Ю.Н. Нерадовский, Н.Н. Гришин, Е.Ю. Ракитина, А.Г. Касиков // Вестник МГТУ. - 2014. - Том 17, № 2. - C. 271-278.

23. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2016 и 2017 годах» // Москва: ООО «Минерал-Инфо». 2018. Титан. С. 203-213. http://www.mnr.gov.ru/ upload/iblock/902/gosdoklad.pdf.

24. Хэ, Цзысинь. Минерально-сырьевая база Китая / Цзысинь Хэ, Даньдань Чжан, Миньи Лю, Цзяньсин Ли // Горный журнал. - 2017. - № 7. - С. 32-38.

25. Wei, Guo. Progress in Technologies of Vanadium-Bearing Titanomagnetite Smelting in PanGang / Guo Fu Wei, En Xi Hong // Steel research international. - 2011. - Vol. 82. - № 5. - P. 501-505.

26. Fisher, R.P. Vanadium Resources in Titaniferous Magnetite Deposits. Series: United States Geological Survey Professional Paper 926-B / R.P. Fisher // U.S. Government Printing Office: 1975-677-340/18.

27. Шумаков, Н.С. Сырые материалы и топливо доменной плавки (характеристика и методы подготовки) / Н.С. Шумаков, А.Н. Дмитриев, О.Г. Гараева. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 392 с.

28. Борисенко, Л.Ф. Руды ванадия / Л.Ф. Борисенко. - М.: Наука, 1983. -

150 с.

29. Ширяев, П.А. Металлургическая и экономическая оценка железорудной базы СССР / П.А. Ширяев, Е.Н. Ярхо, Ю.М. Борц. - М.: Металлургия, 1978. -С. 371-379.

30. Гаврилюк, Г.Г. Доменная плавка титаномагнетитов / Г.Г. Гаврилюк, Ю.А. Леконцев, С.Д. Абрамов. - Тула: АССОД, 1997. - 216 с.

31. Майоров, Л.А. Изучение закономерностей формирования и разделения металлической и шлаковой фаз в процессе карботермического восстановления титаномагнетитового концентрата: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02 / Майоров Леонид Александрович. - Апатиты, 2010. - 114 с.

32. Ладыгичев, М.Г. Сырье для черной металлургии. Справочник. Т.1. Сырьевая база и производство окускованного сырья (сырье, технологии, оборудование) / М.Г. Ладыгичев, В.М. Чижикова. - М.: Машиностроение-1, 2001. - 896 с.

33. Дмитриев, А.Н. Современное состояние, перспективы развития и освоения базы титансодержащих руд Урала / А.Н. Дмитриев // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2015. - № 12. -С. 36-40.

34. Смирнов, Л.А. Металлургическая переработка ванадийсодержащих титаномагнетитов / Л.А. Смирнов, Ю.А. Дерябин, С.В. Шаврин. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990. - 256 с.

35. Борисенко, Л.Ф. Ванадий / Л.Ф. Борисенко. - М.: Недра, 1973. - 192 с.

36. Резниченко, В.А. Электротермия титановых руд / В.А. Резниченко. - М.: Наука, 1969. - 208 с.

37. Резниченко, В.А. Титаномагнетиты. Месторождения, металлургия, химическая технология / В.А. Резниченко, В.И. Шабалин. - М.: Наука, 1986. -294 с.

38. Резниченко, В.А. Электрометаллургия и химия титана / В.А. Резниченко, В.С. Устинов, И.А. Карязин. - М.: Наука, 1982. - 278 с.

39. Ефремов, Ю.В. Ванадий и его сплавы / Ю.В. Ефремов, В.В. Барон, Е.М. Савицкий. - М.: Металлургиздат, 1968. - 234 с.

40. Захаров, И.Ф. Качканарский Ванадий / И.Ф. Захаров, Н.А. Вечер, А.Н. Леконцев. - Свердловск: Среднеуральское кн. Изд-во, 1964. - 301 с.

41. Пелевин, А.Е. Влияние структурного и вещественного состава руд качканарского месторождения на их обогатимость / А.Е. Пелевин, Ф.Ф. Борисков // Материалы XX Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», 15-16 апреля, 2015. Россия, Екатеринбург. - С. 49-52.

42. Газалеева, Г.И. Развитие технологии обогащения титаномагнетитов, перспективы ее широкого использования в России и СНГ. Комплексное использование сырья / Г.И. Газалеева // Труды конгресса с международным участием и конференции молодых ученых «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований «ТЕХНОГЕН-2019», 18-21 июня, 2019. Россия, Екатеринбург. - С. 66-71.

43. Селиванов, Д.А. Совершенствование разведки титаномагнетитовых месторождений по результатам сопоставления данных разведки и разработки Гусевогорского месторождения / Д.А. Селиванов, Л.З. Быховский, С.А. Емельянов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2014. - № 4. - С. 386-394.

44. Стрыков, И. Почему через три года КГОК рискует потерять 13.000.000 тонн руды / И. Стрыков // Качканарский четверг. 2019. - № 41. - С. 4-5.

45. Рудные месторождения СССР. В 3-х т. Под. ред. акад. В.И. Смирнова. Изд. 2-е, перераб. и доп. Т. 1. - М.: Недра, 1978. - 352 с.

46. Чижевский, В.Б. Обогащение титаномагнетитовых руд Южного Урала / В.Б. Чижевский, О.П. Шавакулева, Н.В. Гмызина // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2012. - № 2. - С. 5-7.

47. Пелевин, А.Е. Кинетика измельчения классов крупности титаномагнетитовой руды / А.Е. Пелевин, А.А. Мушкетов-мл. // Известия вузов. Горный журнал. - 2014. - № 3. - С. 91-96.

48. Андронов, Г.П. Разделение титансодержащих минералов магнитной сепарацией / Г.П. Андронов, Н.М. Филимонова, М.С. Хохуля // Вестник МГТУ. 2019. - Т. 22, № 1. - С. 109-119.

49. Бахтерев, В.В. Особенности электропроводности при высоких температурах титаномагнетитов из Гусевогорского месторождения / В.В. Бахтерев // Уральский геофизический вестник. - 2017. - № 2 (30). - С. 16-21.

50. Найфонов, Т.Б. Флотация титаномагнетитовых минералов при обогащении комплексных титаносодержащих руд / Т.Б. Найфонов. - Л.: Наука, 1979. - 165 с.

51. Макушев, С.Ю. Дробильно-обогатительная фабрика ОАО «ЕВРАЗ КГОК» / С.Ю. Макушев, И.В. канаев, Д.В. Черепанов // Горный журнал. - 2013. -№ 9/1. - С. 13-16.

52. Rossi, A.J. Titanium in furnace / A.J. Rossi // Journal of the American Chemical Society. - 1990. - V. 12. - P. 91.

53. Rossi, A.J. Titanium in blast / A.J. Rossi // Transactions of the AIME. - 1992. - V. 21. - P.83.

54. Сухарев, А.Г. Разработка технологии эффективного офлюсования агломерационной шихты в ОАО "ЕВРАЗ КГОК" / А.Г. Сухарев, Д.Н. Волков,

B.Н. Леушин, В.Ю. Чикишев, В.А. Кобелев // Горный журнал. - 2013. - № S9. -

C. 23-26.

55. Патент на полезную модель № 130994 C21B 13/00. Технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд (варианты) / Рощин А.В., Рощин В.Е., Салихов С.П., Брындин С.А. Заявитель и патентообладатель:

Рощин А.В. (RU). - Заявка № 2012137476/02; заявл.: 31.08.2012; опубл.: 10.08.2013, Бюл. 22. - 42 с.

56. Sato, J. Combined thermal and elecrothermal reduction by electrokemisk rotary kiln and electric furnace system / J. Sato, K. Murai, N. Kuboyama // Journal of Iron and Steel Institute. - 1965. - V. 203. - Part 8. - P. 799-803.

57. Arakawa, Hideo. Preliminary reduction of iron sand in a rotary furnace. Improvement of reduction by a rotary kiln / Hideo Arakawa // Journal of Iron and Steel Institute of Japan. - 1966. - V. 52. - № 1. - P. 10-22.

58. Arakawa, Hideo. Prereduction of iron sands in a rotary kiln. Improvement of reduction by a rotary kiln / Hideo Arakawa // Journal of Iron and Steel Institute of Japan. - 1965. - V. 51. - P. 661-664.

59. Разработка технологии двухстадийной плавки пудожгорского титаномагнетитового концентрата с получением богатых титановых шлаков. URL: metal-archive.ru/titanomagnetity/894-razrabotka-tehnologii-dvuhstadiynoy-plavki-pudozhgorskogo-titanomagnetitovogo-koncentrata-s-polucheniem-bogatyh-titanovyh-shlakov.html. Дата обращения: 18.12.2019.

60. Гармата, В.А. Титан / В.А. Гармата, А.Н. Петрунько, Н.В. Галицкий. - М.: Металлургия, 1983. - 219 с.

61. Патент № 2329322 МПК С22 С 33/04. Способ получения высокотитанового ферросплава из ильменита / С.Н. Чепель, А.А. Звездин, Е.Б. Полетаев. Заявитель и патентообладатель: Чепель С.Н. (RU). Заявка № 2005115109/02, заявл.: 19.05.2005, опубл.: 20.07.2008, Бюл. 20. - 7 с.

62. Рыбкин, В.С. Разработка технологических основ рациональной схемы производства железа прямого получения из качканарских титаномагнетитов: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02 / Рыбкин Виктор Сергеевич. - Екатеринбург, 2009. -131 с.

63. Тэцуити, Матида. Новый метод получения стали на заводе фирмы «Явато сэйтэцу» с применением низкоскоростной вращающейся печи конического типа / Матида Тэцуити // РЖМ. - 1964. - 11В. - С. 130.

64. Карелин, В.Г. Разработки ОАО «ВНИИМТ» в области восстановления (металлизации) железорудных материалов / В.Г. Карелин. URL: http://www.vniimt.ru/pdf/pub/80_VNIIMT_Developments_in_DRI_metallization_of_ir on_ore_materials.pdf. Дата обращения: 18.12.2019.

65. Манохин, А.И. Электротермический способ переработки титаномагнетитовых руд Кольского полуострова / А.И. Манохин, В.А. Резниченко, В.И. Соловьев // Финско-Советская комиссия по экономическому сотрудничеству. Кольский проект: Симпозиум, 12-13 декабря, 1985. - СССР, Москва. - Докл.14.

66. Собянина, О.Н. Анализ доменной плавки при производстве ванадиевого чугуна / О.Н. Собянина, С.А. Загайнов, В.В. Филиппов // Сборник международной научно-практической конференции «Повышение качества образования и научных исследовании», 10-12 апреля, 2008. - Казахстан, Алматы. - С. 124-128.

67. Патент № 2159288 МПК С21В 5/02. Способ доменной плавки титаносодержащего железорудного сырья / А.А. Быков, А.В. Баков, Д.Н. Волков, Л.Ю. Гилева, С.А. Загайнов, Н.Г. Крамаренко, А.М. Лобыч, О.П. Онорин, И.А. Сергиенко, Б.С. Тлеугабулов. Заявитель и патентообладатель: АОР НП «Серовский металлургический завод» (RU). Заявка №2 2000103645/02, заявл.: 17.02.2000; опубл.: 20.11.2000, Бюл. № 32. - 5 с.

68. Тимошенко, Н.Н. Металлургическая переработка ильменитового концентрата и титаномагнетитов с целью получения железного порошка и продукта с высоким содержанием титана / Н.Н. Тимошенко, Б.А. Борок, В.Г. Тепленко, З.В. Соловьева // Титан и его сплавы. - 1961. - Вып. 5. - С. 69-74.

69. Измоденов, А.И. Обогащение и доводка титановых концентратов методом восстановительного обжига в индукционных печах с последующей магнитной сепарацией / А.И. Измоденов, Ю.А. Измоденов, Ю.Г. Дмитриев // Титан и его сплавы. - 1961. - Вып. 5. - С. 34-37.

70. Ровнушкин, В.А. Бескоксовая переработка титаномагнетитовых руд / В.А. Ровнушкин, Б.А. Боковиков. - М.: Металлургия, 1988. - 247 с.

71. Смирнов, Л.А. Производство и использование ванадиевых шлаков / Л.А. Смирнов, Ю.А. Дерябин, А.А. Филиппенков. - М.: Металлургия, 1985. - 126 с.

72. Пат. 2210598 С21 В 5/00. Способ доменной плавки титаномагнетитовых руд / А.Я. Кузовков, М.А. Крупин, С.В. Шаврин, А.В. Ченцов, Л.И. Леонтьев, В.В. Филиппов, В.С. Рудин, Б.П. Рыбаков, Ф.П. Николаев, В.И. Ильин, А.Ю. Чернавин. Заявитель и патентообладатель: ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат» ^Ц); заявка № 2001125873/02; заявл.: 20.09.2001; опубл.: 20.08.2003. - 8 с.

73. Захаров, А.Ф. Выплавка ванадиевого чугуна из титаномагнетитового руд Урала / А.Ф. Захаров, Г.Е. Овчинников, Б.Л. Лазарев. - М.: Обзорная информация, 1976. - Серия 4, вып. 1. - 69 с.

74. Пат. 2206630 С22 С33/00, С22 С 37/00. Способ переработки титаномагнетитовой ванадийсодержащей руды на титанистый чугун, ванадиевый шлак и титаносодержащий сплав / Е.А. Коршунов, Л.А. Смирнов, С.П. Буркин, Ю.А. Дерябин, Ю.Н. Логинов, Г.В. Миронов. Заявитель и патентообладатель: ОАО «Уральский институт металлов» ^Ц); заявка № 2001114960/02; заявл.: 30.05.2001; опубл.: 20.06.2003. Бюл. № 17. - 8 с.

75. Михалев, А.Л. Безотходная переработка ильменитовых и титаномагнетитовых концентратов / А.Л. Михалев, О.Г. Парфенов // Химия в интересах устойчивого развития. - 2008. - № 16. - С. 237-240.

76. Асанов, А.В. Твердофазная металлизация железованадиевых концентратов, получаемых из титаномагнетитовых руд / А.В. Асанов, А.В. Рощин, В.Е. Рощин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. - 2010.

- № 13. - С. 32-36.

77. Пупышев, А.М. Исследование закономерностей фазовых превращений при низкотемпературном восстановлении хибинского титаномагнетитового концентрата / А.М. Пупышев, И.О. Попов, А.М. Макаров, Б.Н. Бутырский // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2012. - № 5. - С. 21-26.

78. Братыгин, Е.В. Исследование процесса твердофазного восстановления титаномагнетитового концентрата месторождения Тебинбулакское / Е.В. Братыгин, Е.Г. Дмитриева, Д.С. Пешкин // Известия вузов. Горный журнал. - 2014.

- № 5. - С. 101-105.

79. Шубина, М.В. Исследование возможности извлечения ванадия из шлаков переработки титаномагнетитов / М.В. Шубина, Е.С. Махоткина // Ресурсо- и энергосберегающие технологии в черной металлургии. - 2013. - № 1 (13). - С. 75-77.

80. Подзноев, Г.П. Экологизация технологии переработки ильменитовых и титаномагнетитовых руд и концентратов / Г.П. Подзноев, А.А. Зубков // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. - 2009. - №2 20. - С. 60-65.

81. Мамедов, А.Н. Восстановление офлюсованных окатышей титаномагнетитовых концентратов песчаников природным газом с получением металлизованных окатышей / А.Н. Мамедов, Г.М. Самедзаде, А.М. Гасымова, У.Н. Шарифова, Т.А. Исаченко, И.Г. Шарифова, О.Ш. Абдулрагимова // International journal of applied and fundamental research. - 2016. - № 2. - С. 174-177.

82. Гришин, Н.Н. Новые элементы технологии переработки титаномагнетитов Кольского полуострова / Н.Н. Гришин, Е.Ю. Ракитина // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. - 2017. - № 14. - С. 228-231.

83. Панишев, Н.В. Лабораторные исследования и полупромышленные испытания глубокой металлизации титаномагнетитов / Н.В. Панишев, В.А. Бигеев // Теория и технология металлургического производства. - 2017. - № 4 (23). - С. 4-8.

84. Гамов, П.А. Термодинамическое моделирование процесса восстановления металлов из титаномагнетитовых концентратов Суроямского месторождения / П.А. Гамов, Н.В. Мальков, В.Е. Рощин // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия «Металлургия». - 2018. - Т. 18, № 2. - С. 21-28.

85. Кобелев, В.А. Исследование кинетики высокотемпературного карботермического восстановления ильменитовых и титаномагнетитовых концентратов / В.А. Кобелев, Л.И. Полоцкий, Л.А. Смирнов // Сталь. - 2015. - № 11. - С. 6-9.

86. Shuai, Wang. Reduction and smelting of vanadium titanomagnetite metallized pellets / Wang Shuai, Chen Mao, Guo Yufeng, Jiang Tao, Zhao Baojun // JOM. - 2019. - Vol. 71. - № 3. - P. 1144-1149.

87. Shuai, Wang. Melting behavior of titanium-bearing electric furnace slag for effective smelting of vanadium titanomagnetite / Wang Shuai, Guo Yufeng, Jiang Tao, Chen Feng, Zheng Fuqiang, Yang Lingzhi // JOM. - 2019. - Vol. 71. - № 5. - P. 18581865.

88. Longsheng, Zhao. Production of rutile TiO2 pigment from titanium slag obtained by hydrochloric acid leaching of vanadium-bearing titanomagnetite / Zhao Longsheng, Liu Yahui, Wang Lina, Zhao Hongxin, Chen Desheng, Zhong Binnian, Wang Jianchong, Qi Tao // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2014. - Vol. 53. -P. 70-77.

89. Манзор, Д.Э. Разработка технологии комплексной переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов / Д.Э. Манзор, Б.С. Тлеугабулов // Juvenis scientia. - 2016. - № 1. - С. 13-15.

90. Федулов, Ю.В. Выплавка чугуна из высокотитанистого железорудного сырья / Ю.В. Федулов, А.Ю. Васильев // Теория и технология металлургического производства. - 2011. - № 11. - С. 97-100.

91. Дерябин, Ю.А. Физико-химические исследования и разработка новых технологических вариантов комплексной пирометаллургической переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов: дис. ... докт. техн. наук: 05.16.02 / Дерябин Юрий Андреевич. - Екатеринбург, 2003. - 474 с.

92. Загайнов, С.А. Анализ работы доменной печи № 6 НТМК и разработка рекомендаций по совершенствованию технологии выплавки ванадиевого чугуна / С.А. Загайнов, С.В. Шаврин, О.П. Онорин и др. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. - 2007. - № 2. - С. 92.

93. Филатов, С.В. Внедрение технологии выплавки низкокремнистого чугуна на НТМК / С.В. Филатов, А.А. Киричков, В.А. Михалев и др. // Сталь. -2010. - № 5. - С. 30-32.

94. Кушнарев, В.А. Работа доменного цеха НТМК после реконструкции / В.А. Кушнарев, С.В. Филатов, В.В. Филиппов и др. // Сталь. - 2010. - № 4. - С. 24.

95. Zhengwei, Yu. Effect of Basicity on Titanomagnetite Concentrate Sintering / Yu Zhengwei, Lu Guanghui, Jiang Tao, Zhang Yuanbo, Zhou Feng, Peng Zhiwei // ISIJ International. - 2015. - Vol. 55. - № 4. - P. 907-909.

96. Jing, Li. The Influence of SiO2 on the Extraction of Ti Element from Ti-bearing Blast Furnace Slag / Li Jing, Zhang Zuotai, Zhang Mei, Guo Min, Wang Xidong // Steel Research International. - 2011. - Vol. 82, № 6. - P. 607-614.

97. Hufei, Chen. Synthesis of Rutile TiO2 from Panzhihua Sulfate Titanium Slag by Microwave Heating / Chen Hufei, Chen Guo, Wu Yunqi, Peng Jinhui, C. Srinivasakannan, Jin Chen // JOM. - 2017. - Vol. 69. - № 12. - P. 2660-2665.

98. Ченцов, А.В. Балансовая логико-статистическая модель доменного процесса / А.В. Ченцов, Ю.А. Чесноков, С.В. Шаврин. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 176 с.

99. Дмитриев, А.Н. Математическое моделирование доменного процесса / А.Н. Дмитриев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 163 c.

100. Дмитриев, А.Н. Применение систем автоматизации и информационных технологий для контроля доменного процесса (по материалам конференции) / А.Н. Дмитриев, Н.А. Спирин // Главный инженер. - 2014. - № 6. - С. 53-57.

101. Спирин, Н.А. Научные проблемы совершенствования информационно -моделирующих систем в металлургии / Н.А. Спирин, А.Н. Дмитриев // Бюллетень «Черная металлургия». - 2015. - № 12. - С. 60-63.

102. Спирин, Н.А. Информационные системы в металлургии / Н.А. Спирин, Ю.В. Ипатов, В.Я. Лобанов, В.А. Краснобаев, В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев, В.С. Швыдкий, С.А. Загайнов, О.П. Онорин. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 617 с.

103. Спирин, H.A. Модельные системы поддержки принятия решений в АСУ ТП доменной плавки / Н.А. Спирин, В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев, А.В. Краснобаев. - о Екатеринбург: УрФУ, 2011. - 462 с.

104. ГОСТ 26136-84 (СТ СЭВ 4039-83) Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы отбора и подготовки проб для физических испытаний. - М.: Издательство стандартов, 1984. - 6 с.

105. ГОСТ 32517.1-2013. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы определения железа общего. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2014. - 11 с.

106. ГОСТ Р 53657-2009. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Метод определения железа (II) в пересчете на оксид. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2010. - 10 с.

107. ГОСТ 12764-73. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Метод определения влаги. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. - 4 с.

108. ГОСТ 25732-88. Руды железные и марганцевые, концентраты, агломераты и окатыши. Методы определения истинной, объемной, насыпной плотности и пористости. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 11 с.

109. ГОСТ 17212-84. Руды железные, агломераты и окатыши. Метод определения восстановимости. - М.: Госстандарт, 1984. - 9 с.

110. Пузанов, В.П. Введение в технологии металлургического структурообразования / В.П. Пузанов, В.А. Кобелев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 501 с.

111. ISO 13930-2015. Iron ores. Dynamic test for low-temperature reduction-disintegration. - 9 с.

112. ГОСТ 26517-85. Руды железные, агломераты и окатыши. Метод определения температуры начала размягчения и температурного интервала размягчения. - М.: Госстандарт, 1985. - 8 с.

113. Кобелев, В.А. Температура плавления железорудных агломератов / В.А. Кобелев, В.П. Пузанов, Г.А. Нечкин // Сталь. - 2015. - № 11. - С. 10-16.

114. Dmitriev, A.N. The physicochemical bases of the pyrometallurgical processing of the titanomagnetite ores / A. N. Dmitriev, G. Yu. Vitkina, R. V. Petukhov // Pure and Applied Chemistry. - 2017. - Т. 89. - № 10. - P. 1543-1551.

115. Волков, Д.Н. Использование полимерного связующего в агломерации / Д.Н. Волков, А.Л. Мамонов, Д.А. Шатохин, А.А. Парфенов, И.В. Кормина // Сборник материалов XIV Международной научно-технической конференции, посвященной памяти доктора технических наук, профессора Е. Г. Зудова «Наука

- Образование - Производство: Опыт и перспективы развития», 8-9 февраля, 2018. Т. 1: Горно-металлургическое производство. Машиностроение и металлообработка. - Нижний Тагил, Россия, 2018. - С. 37-48.

116. Смирнов, Л.А. Качество железорудного сырья - залог высокой производительности и эффективности доменных печей / Л.А. Смирнов, В.А. Кобелев // Деловая слава России. - 2015. - № 5-1 (48). - С. 55.

117. Дмитриев, А.Н. Исследование титаномагнетитовых руд и концентратов ОАО «ЕВРАЗ КГОК» / А.Н. Дмитриев, Р.В. Петухов, С.В. Корнилков, А.Е. Пелевин, Г.Ю. Витькина, Ю.А. Чесноков, С.А. Упоров, Т.В. Сапожникова, К.Ю. Шуняев // Доклады научно-практической конференции «Технологическая платформа «Твердые полезные ископаемые»: технологические и экологические проблемы отработки природных и техногенных месторождений», 1 -2 октября, 2013. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2013. - С. 28-34.

118. Чесноков Ю.А. Информационная система «Интерактивные расчеты в черной металлургии» // Бюллетень «Черная металлургия». - 2015. - № 12. - С. 63-67.

119. Петухов, Р.В. Оценка возможности переработки низкотитанистых и высокотитанистых концентратов Гусевогорского месторождения по схеме «доменная печь-конвертер» / Петухов Р.В., Дмитриев А.Н., Витькина Г.Ю., Чесноков Ю.А. // Сборник докладов IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве (ТИМ-2015)», 26-27 марта, 2015 г. - Россия, Екатеринбург. - С. 349-354.

120. Корнилков, С.В. Раздельная добыча титановых руд с выделением их технологических типов / С.В. Корнилков, А.В. Глебов, А.Е. Пелевин, А.Н. Дмитриев // Титан. - 2017. - № 4 (58). - С. 8-11.

121. Dmitriev, A.N. Extraction Possibilities of the Iron, Titanium and Vanadium from Titanium-Containing Iron Ores / A.N. Dmitriev, S.V. Kornilkov, R.V. Petukhov, L.A. Ovchinnikova, V.E. Yermakova, G.Yu. Vitkina, Yu.A. Chesnokov // Proceedings

of Sustainable Industrial Processing Summit (SIPS 2015): Gudenau Intl. Symp. Iron and Steel Making, 4-9 October 2015. - Montreal, Canada, 2015. - Vol. 2. - P. 235-250.

122. Dmitriev, A.N. Methodical basis of investigation of influence of the iron ore materials and coke metallurgical characteristics on the blast furnace smelting efficiency / A.N. Dmitriev, G.Yu. Vitkina, Yu.A. Chesnokov // Advanced Materials Research. -2013. - V. 602-604. - P. 365-375.

123. Витькина, Г.Ю. Исследование и совершенствование методики оценки влияния металлургических характеристик железорудного сырья и кокса на эффективность доменной плавки: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02 / Витькина Галина Юрьевна. - Екатеринбург, 2012. - 145 с.

124. Тимофеева, А.С. Влияние состава и характеристик шихтовых материалов на качество железорудных окатышей / А.С. Тимофеева, Т.В. Никитченко, В.В. Федина, В.О. Казарцев // Металлург. - 2015. - № 3. - С. 37-39.

125. Iida, T. An equation for the viscosity of molten multicomponent fluxes and slags / T. Iida, H. Sakai, T. Kawashima, Y. Kurihara // Proceedings of the 5th International Conference on Molten Slag, Fluxes and Salts, ISS, Sydney. - P. 877-879.

126. Рябчиков, М.Ю. Контроль качества металлургического агломерата с использованием модели восстановимости / М.Ю. Рябчиков, В.В. Гребенникова, Е.С. Рябчикова // Сталь. - 2014. - № 2. - С. 4-8.