Актюбинский региональный университет имени К. Жубанова, Актобе, Республика Казахстан

И. Б. Серикбаев, магистрант кафедры «Металлургия и горное дело»
О. Р. Сариев, профессор кафедры «Металлургия и горное дело», эл. почта: rafhatsson@mail.ru

Б. С. Келаманов, декан технического факультета

Актюбинский завод ферросплавов – филиал АО «ТНК «Казхром» Актобе, Республика Казахстан
Е. Э. Абдулабеков, директор
Е. А. Есенбаев, начальник плавильного цеха №1
Е. Б. Нукушев, менеджер по технологии производства плавильного цеха №1

Настоящая статья посвящена комплексному исследованию, технико-экономическому обоснованию и практическим результатам внедрения инновационной системы раздельного выпуска шлака и металла на печи высокоуглеродистого феррохрома (ВУФХ). Работа направлена на решение ключевой проблемы ферросплавной промышленности – значительных потерь ценного металла со шлаком из-за их совместного выпуска через единую летку, что снижает общее извлечение хрома и увеличивает эксплуатационные расходы. В качестве методологической основы использован последовательный подход, объединяющий современные инструменты компьютерного моделирования с промышленной апробацией. На первом этапе анализ термического равновесия (TEA) позволил определить материально-энергетические балансы процесса. Затем метод вычислительной гидродинамики (CFD) был применен для оптимизации гидродинамики потоков и параметров системы двухуровневого выпуска «сначала шлак». Моделирование выявило оптимальную конфигурацию с расположением шлаковой летки на 500 мм выше металлической со смещением на 120°, прогнозирующую снижение потерь металла более чем в два раза. Технико-экономическое обоснование подтвердило высокую инвестиционную привлекательность проекта с прогнозным внутренним коэффициентом доходности (IRR) около 97 %. Промышленная реализация системы была осуществлена на печи Актюбинского завода ферросплавов в 2024–2025 гг. За восьмимесячный период эксплуатации, включавший этап адаптации и корректировку высоты лотка, была достигнута устойчивая работа. Сравнительный анализ с печью, работающей по традиционной технологии, показал значительное улучшение ключевых показателей: извлечение хрома из руды увеличилось на 2,89 % (с 70,92 до 73,81 %), а переход хрома в металло-шлаковый продукт снизился на 1,7 %. Полученные экспериментальные данные полностью подтвердили результаты предварительного моделирования. Исследование доказывает высокую техническую и экономическую эффективность систем ыраздельного выпуска для печей феррохрома. Предложенная методология, объединяющая CFD-моделирование, ТЭО и поэтапное внедрение, является универсальным инструментом для модернизации действующих металлургических агрегатов. Результаты работы создают основание для тиражирования данной технологии на другие предприятия отрасли с целью повышения ресурсоэффективности и конкурентоспособности производства.

1. Лякишев Н. П., Гасик М. И., Дашевский В. Я. Металлургия ферросплавов – М.: МИСиС, 2009. – 100 с.
2. Рысс М. А. Производство ферросплавов. 7-е изд., переработанный и дополненный – М.: Металлургия, 1985. – 344 с.
3. Гущин В. Н., Ульянов В. А., Кузякина А. А. Методика физического моделирования многофазных потоков // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 3 (100). С. 230–235.
4. Ярошенко Ю. Г. Теплофизика — научная база энерго- и ресурсосберегающих металлургических технологий // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 8. С. 587–602.
5. Зароченцев В. М., Рутковский А. Л., Болотаева И. И. Блочно-модульное моделирование термодинамики и кинетики физико-химических превращений // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2023. Т. 19. № 2 (32).
С. 49–56.
6. Логунова О. С., Агапитов Е. Б., Баранкова И. И., Андреев С. М., Чусавитина Г. Н. Математические модели для исследования теплового состояния тел и управления тепловыми процессами // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 2 (43). С. 25–34.

7. Ильюшина А. Н., Новожилов И. M. Моделирование теплового процесса плавки металла с помощью гибридного суперкомпьютера // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. 2024. Т. 1. С. 270–274.
8. Jones R. T., Erwee M. W. Challenges and opportunities in ferroalloy production // Proceedings of the Fifteenth International Ferroalloys Congress (INFACON XV). Cape Town, South Africa. 2018. P. 45–56.
9. Roine A. HSC Chemistry® 9 [Software]. Outotec, 2014. — URL: https://www.mogroup.com/portfolio/hsc-chemistry (дата обращения: 20.02.2026)
10. ANSYS, Inc. ANSYS Fluent User’s Guide. Release 2022 R2, 2022. — URL: https://www.ansys.com/products/fluids/ansys-fluent (дата обращения: 12.02.2026)
11. Panjkov A., et al. CFD modeling of multiphase flows in metallurgical processes: Challenges and applications // Metallurgical and Materials Transactions B. 2022. Vol. 53B. P. 1–25.
12. Damgaard L., et al. Economic evaluation of ferroalloy production improvements: A case study of tap-hole life cycle // Proceedings of the Sixteenth International Ferroalloys Congress (INFACON XVI). Trondheim, Norway.
2021. P. 812–823.
13. Nelson L. R., et al. Furnace integrity: Lining design and cooling systems // Proceedings of the Furnace Tapping Conference. Kruger National Park, South Africa, 2014. P. 53–68.
14. Schoukens A. F. S., et al. Capital and operating cost estimation for ferroalloy projects // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2021. Vol. 121. P. 45–56.
15. Barker I. J., et al. The role of computational modeling in pyrometallurgical process optimization // Metallurgical and Materials Transactions B. 2022. Vol. 53B. P. 1124–1143.
16. Kleyn D. F., et al. Managing technological change in metallurgical plants: A case study of process innovation implementation // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. 2023. Vol. 123. P. 215–228.
17. Navarro R., et al. Economic evaluation of metallurgical process improvements: From pilot scale to full implementation // Minerals Engineering. 2024. Vol. 207. P. 108–119.