Введение


Развитие черной и цветной металлургии пред­определяет коренное улучшение качества и увеличение вы­пуска эффективных видов металлопродукции, широкое техни­ческое перевооружение предприятий важнейших народнохозяй­ственных отраслей. Решение этих проблем непосредственно связано с ускоренным развитием производства ферросплавов на основе расширения минерально-сырьевой базы, создания высокоэффективных замкнутых безотходных и малоотходных технологий и др. Научно-технический и экономический потенциал металлургии определяется уровнем теоретической и профессиональной подготовки инженерных кадров и практи­ческим использованием результатов научных исследований. Поэтому, в решении указанных задач видное место отводится высшей школе.

В последние годы получили дальнейшее развитие фунда­ментальные теоретические и экспериментальные исследова­ния электроферросплавных процессов; внедрены в производ­ство принципиально новые технологические процессы получе­ния и рафинирования ферросплавов; успешно эксплуатируются более совершенные электропечи и электротермическое обору­дование, введены новые нормативные документы на ферро­сплавную продукцию, решены проблемы комплексного исполь­зования сырья и охраны окружающей среды.

Ферросплавная промышленность производит 150 различных видов и марок простых и сложных ферросплавов, в которые отдельно или в различном сочетании входят – 25 элементов. К ним относится большинство легких (Al, Ва, В, Са, Mg, Sr, Тi), часть редких и рассеянных (V, W, Се, Y, Мо, Nb, Та, Sc), тяжелых (Со, Мв, Ni, Cr) металлов.

В истории развития производства ферросплавов выделяют­ся два периода. В начале XIX века ферросплавы из руд по­лучали только в доменных печах. В связи с развитием электроэнергетики в начале ХХ века получило распростране­ние производство ферросплавов в электропечах. В настоящее время основное количество ферросплавов получают в дуговых электропечах с использованием в качестве восстановителей углерода, кремния и алюминия. Явление электрической дуги было открыто русским ученым профессором Петровым В.В. в 1802 г., впервые обосновавшего возможность и эффективность исполь­зования электрической дуги как источника тепла для осу­ществления восстановительных процессов. В 1859 г академик Бекетов Н.Н. теоретически и экспериментально показал воз­можность получения металлов и сплавов алюминотермическим методом.

История зарождения электроферросплавной промышленности  связана со строительством и пуском 12 августа 1910 г первого электроферросплавного завода «Пороги» на Урале (г. Садка).

Электропечи питались энергией непосредственно от гене­ратора через систему шин и гибких кабелей, электрический режим работы был постоянным. Применялись графитированные электроды сечением 400×400 мм, позже завод накопил опыт работы печей с использованием самообжигающихся электро­дов. Начиная с 1910 года, в этих печах выплавляли ферросили­ций, высокоуглеродистый ферромарганец, высокоуглеродистый феррохром, карбид кальция, карбид кремния и другие ферро­сплавы.

Хотя по масштабам производства первый и единственный в дореволюционной России электроферросплавный завод «Пороги» не мог удовлетворить потребность промышленности в ферросплавах, однако он сыграл значительную роль в подго­товке кадров для ферросплавных заводов страны. В годы первой пятилетки сооружались заводы ферросплавов в горо­дах Челябинске, Запорожье, Зестафони и Липецке.

В последующие годы быстро рос объем производства тра­диционных, и осваивалась выплавка новых комплексных ферро­сплавов. Необходимость их получения вызвана бурным разви­тием производства и ростом потребления жаропрочных, кор­розионностойких и других сталей и сплавов специального назначения. Новых рубежей электроферросплавная промышлен­ность достигла в 30-е годы 20 века по специальным сталям.

Перед началом Великой Отечественной войны страна не толь­ко отказалась от импорта ферросплавов, но и превратилась в одного из крупнейших в мире экспортеров. В 1966 г по производству и экспорту ферросплавов СССР занял первое место в мире. В 80-е годы производительность ферросплавов достигла 4,5 млн.т. С распадом СССР выплавка ферроспла­вами в странах СНГ сократилась.

Ферросплавные заводы выпускают широкий сортамент продукции, для производства  которых  используются различные методы пирометаллургической и гидрометаллургической переработки сырья. Поэтому каждый завод ферросплавов и даже ферросплавный цех не является простым повторением других заводов, а существенно отличается по специализации и номенклатуре выпускаемой продукции, компоновке и техническому оснащению. Это и определяет большое разнообразие оборудования, применяемого на ферросплавных заводах.

Ферросплавы  сплавы железа с разными элементами (хромом, кремнием, марганцем, кальцием, молибденом, вольфрамом, никелем и др.) или сплавы с несколькими ведущими элементами. Ферросплавы применяют для раскисления, десульфурации и легирования сталей с целью улучшения их физико-механических свойств или придания им специальных свойств, для увеличения коррозионной стойкости, жаропрочности, износостойкости, твердости и прочности деталей машин и механизмов, инструментов и стальных конструкции. Производство ферросплавов играет в черной металлургии значительную роль. Черная металлургия преимущественно для производства качественных и специальных сталей потребляет 50 % мировой добычи хромовой руды, марганцевой 85 %, ванадиевой 96 %, молибденовой 95 % и вольфрамовой  руд 98 %.

Первая печь по производству ферросплавов была запущена на Челябинском ферросплавном заводе в 1930 г. В 1933 г. были запущены Запорожский (Украина) и Зестафонский (Грузия) заводы ферросплавов. Затем в период с 1941 по 1944 г.г. были запущены Ключевский, Чусовский, Кузнецкий, Актюбинский заводы ферросплавов. Далее с расширением и реконструкцией действующих предприятий вводятся Серовский (1958 г), Стахановский (1962 г), Никопольский (1966 г), Аксуский заводы (1968 г). Электроферро­сплавы производятся также в цехах России Чусовского металлурги­ческого завода, Новолипецкого металлургического комбината и НПО «Тулачермет». В Казахстане также развивается ферросплавная промышленность, Темиртауский металлургический завод который производит ферромарганец производительностью 50 тыс.тонн в год, Таразский металлургический завод (на базе ХИМПРОМа) производящие силикомарганец, ОАО «АиК» в г. Екибастузе производящие ферросиликоалюминий (5 тыс.т/год).

В наследство от плановой экономики бывшего Союза Республике достался Жайремский ГОК и Донской ГОК  по добыче и обогащению  минерального сырья и два ферросплавных завода – Актюбинский и Аксуский. Основной товарной продукцией на этих двух заводах до перестройки были хромистые и кремнистые ферросплавы. В то же время в Казахстане не было организовано производство такой важной высоколиквидной ферросплавной продукции как марганцевые ферросплавы, потребных для выплавки качественных сталей, в том числе специальных легированных, а марганцеворудное сырье Жайремским ГОКом поставлялось в Россию, Украину и Грузию.

Важнейшей задачей в промышленности Казахстана являлось освоение местного марганцевого минерального сырья в металлургии с организацией впервые в Республике выплавки марганцевых сплавов, без которых невозможно обеспечение народнохозяйственного комплек­са качественными видами металлопродукции.

В Казахстане имеются все возможности по созданию и развитию собственного производства качественных (низкофосфористых) марган­цевых ферросплавов из местного минерального сырья: помимо отме­ченной выше мощной сырьевой базы, металлургическая отрасль обла­дает недогруженными мощностями электротермического производ­ства; достаточным заделом научно-технологических разработок по производству сплавов марганца из казахстанского сырья; квалифи­цированными инженерно-техническими и рабочими кадрами по электрометаллургии. К тому же в Казахстане получили наиболее вы­годное развитие энергоемкие виды производств, каковым является ферросплавное производство, благодаря мощному Екибастузскому топливно-энергетическому комплексу, обеспечивающему весь цент­ральный регион дешевой электроэнергией.

Большой вклад в развитие теоретических основ и разработку технологии плавки комплексных ферросплавов в Казахстане внесли известные ученные Букетов Е.А., Друинский М.И., Габдуллин Т.Г., Такенов Т.Д., Байсанов С.О., Толымбеков М.Ж., Толымбеков М-т.Ж., Акбердин А.А., Кулинич В.И. и многие другие.