Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми, що полягає у фізико-хімічному обґрунтуванні, розробці і впровадженні в металургійне виробництво комплексу раціональних технологічних схем і рішень щодо залучення матеріалів техногенного походження, накопичених і поточного виробництва, в тому числі гірничо-рудної і металургійної промисловості, з використанням їх корисних властивостей в процесах одержання металів та сплавів, якість яких відповідатиме таким, що отримані за сучасними технологіями, з метою зменшення використання імпортованої сировини, скорочення наскрізної втрати провідних компонентів, зменшення витрат викопних видів сировини та палива та покращення екологічно стану промислово розвинутих регіонів України.
Аналізом фізико-хімічних і реологічних властивостей окисно-зернистих концентратів 2 сорту фракції 0-1мм показано, що характерна для них піщано-зерниста структура не забезпечує достатньої комкуємості аглошихти, що не дозволяє при проведенні грануляції одержати необхідний гранулометричний склад і міцнісні характеристики гранул. Доведено можливість повернення 50…70% (проти звичайного 10…15 %) дрібнодисперсного (фракції 0-1 мм) марганцевого концентрату 2 сорту в шихту виробництва марганцевого агломерату за рахунок використання реагенту торф гідроксидний (РТГ) у кількості 5…7% з одночасним підвищенням міцності гранул огрудкованої шихти.
Уперше встановлено і використано при агломерації спосіб створення відповідних теплових умов, при яких зменшується швидкість охолодження верхнього шару агломерату, що досягається при укладці зверху на аглошихту двокомпонентного теплоізолюючого шару із звороту фракції та палива. При цьому зменшується утворення склоподібної фази з 15% до 3%.
Встановлено на основі аналізу результатів математичного моделювання, що раціональний вміст вуглецю у вихідній шихті на рівні 9-11% забезпечує перехід марганцю в монооксидну фазу без утворення значної кількості силікатів марганцю, що знижує енергетичні витрати при відновленні марганцю вуглецем при виплавці феросилікомарганцю.
Показано, що для здійснення ефективної за результатами дефосфорації марганцевих сплавів і досягнення високих ступенів переводу фосфору в шлакову фазу, доцільно проведення процесу дефосфорації сплаву в одну стадію з використанням брикетованої суміші, яка включає залізну окалину, вапно, боксит та ортосилікат натрію, що за рахунок створення шлаку з температурою плавлення 1400°С дозволило підвищити коефіцієнт наскрізного вилучення марганцю з вихідної сировини. Виключення зі складу матеріалів для дефосфорації фтористих з'єднань є дієвим фактором підвищення рівня екологічної чистоти процесу рафінування.
Запропоновано на основі теоретичних досліджень і експериментально підтверджено залучення у виробництво покривних порід видобутку залізної руди, які відрізняються складною мінеральною структурою та тонкими вкрапленнями оксидів заліза поміж кремнеземом. Розроблено рекомендації щодо технологічної схеми високотемпературної обробки покривних порід з одержанням низькокремністого феросиліцію (15-18% Si) та електрохімічної обробки з одержанням заліза та виходом водню, що приводить до перетворення гематиту в магнетит та вилучення магнітною сепарацією.
Встановлено раціональні умови теплової обробки вихідної шлакоутворюючої суміші, яка містить сухий лігнін або інший матеріал рослинного походження з вмістом летких 40-60% та дисперсну СаО з циклонів споруд газоочистки, співвідношенням яких контролюється ступінь гідратації порошкоподібного вапна не більше 50% та процес самозагоряння піролізних газів.
На основі теоретичного узагальнення та результатів фізико-хімічних досліджень і термодинамічного моделювання основних взаємодій створена наскрізна технологічна схема виробництва марганцевих феросплавів з використанням вітчизняних марганцевих руд з низьким вмістом марганцю та дрібнодисперсних відходів збагачення з метою стабілізації виробництва феросплавів на АТ «НЗФ» та підвищення ефективності виробництва феросплавів.
Впроваджено: технологія спікання марганцевого агломерату з використанням в шихті окисно-зернистого концентрату 2 сорту фракції 0-1 мм до 70% у суміші з реагентом торф гідроксидний в якості в’яжучого про огрудкуванні; розроблені шлакоутворюючі суміші для обробки супутнього високо фосфористого марганцевого сплаву, що утворюється при одержанні шлаку марганцевого мало фосфористого; рекомендації по утилізації залізовмісних шламів ПАО «МК «Азовсталь» при одержанні металізованої сировини; нові технологічні рішення щодо залучення у металургійне виробництво матеріалів техногенного походження впроваджено в лекційних курсах та використовуються при виконанні випускних кваліфікаційних робіт бакалаврів та магістрів ОПП 136 Металургія Національної металургійної академії України.
