РАССЫПАЕМОСТЬ СИНТЕТИЧЕСКОГО АЛЮМОКАЛЬЦИЕВОГО ШЛАКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОБАВЛЕНИЯ КРАСНОГО ШЛАМА

THE DISPERSIBILITY OF SYNTHETIC ALUMOCALCIUM SLAG DEPENDING ON THE ADDITION OF RED MUD

Vera Shuyskaya

St. Petersburg University,

Andrey Lebedev

St. Petersburg University,

АННОТАЦИЯ

Для опытов были выбраны смеси синтетического алюмокальциевого шлака, красного шлама. Опыты проводились с целью разработки технологии подготовки отходов металлургической промышленности для последующего извлечения из них полезных элементов. Шлаки нагревали, выдерживали и ступенчато охлаждали с 15-минутной выдержкой. Установлена рассыпаемость шлаков в области двухкальциевого силиката.

ABSTRACT

For the experiments, mixtures of synthetic alumina-calcium slag and red mud were selected. The experiments were carried out with the aim of developing a technology for the preparation of wastes from the metallurgical industry for the subsequent extraction of useful elements from them. The slags were heated, held and cooled stepwise with 15 minutes holding. The scattering of slags in the area of dicalcium silicate has been established.

Ключевые слова: красный шлам,  ситовой анализ, алюмокальциевый силикат, скорость охлаждения, рассыпаемость, кремниевый модуль (SiO₂/Al₂O₃).

Keywords: red mud, sieve analysis, alumocalcium silicate, cooling speed, crumblability, SiO₂/Al₂O₃.

Отходы металлургической  промышленности, накапливаемые в больших количествах содержат в себе комплекс полезных металлов (РЗМ, титан). Для выполнения стратегической задачи необходимо найти оптимальную возможность использование этого материала, в качестве источника ценных компонентов. Для их извлечения требуется подготовка материала, включающая в себя температурные превращения с образованием мелкодисперсного порошка.

Опыты проводили со смесями, состоящими из синтетического алюмокальциевого шлака и красного шлама. Около 50 % вещественной массы смеси представлена оксидом железа [2].

Шлаки, выплавленные в графитовом тигле в печи Таммана, после охлаждения рассыпались, далее тщательно перемешивались. От усредненной пробы спека отбирали навески по 70 г, затем их помещали в графитовый тигель специальной конструкции, и нагревали в печи Таммана до 1500^°C.

После выдержки при этой температуре в течение 15 минут шлаки охлаждались с различными скоростями, до температуры 900^°C, снова выдерживались 15 мин, потом извлекались из печи. Дальнейшее охлаждение спека проводилось на воздухе до комнатной температуры. Шлак после рассыпания подвергали ситовому анализу на наборе стандартных сит «Retsch AS 200». Контроль температуры в печи осуществлялся платино-платинородиевой термопарой. Регулирование температуры в печи производилось автоматически с точностью ± 5^°C.

В таблице 1 представлены результаты ситовых анализов охлажденных шлаков с кремниевым модулем 2,0.

Таблица 1.

 Гранулометрический состав и скорость охлаждения шлаков с кремниевым модулем 2,0

Выполнен ситовой анализа шлака одного химического состава, нагретого до температур указанных в таблице 2 и охлажденного со скоростью 30 °C/мин до комнатной температуры.

По результатам исследований установлено, что скорость охлаждения и химический состав шлаков оказывают существенное влияние на его рассыпаемость [3].

Рассыпавшиеся шлаки, охлажденные со скоростью 30 °C/мин имеют меньшую преобладающую крупность частиц [1], чем шлаки того же химического состава, охлажденные со скоростью 7 и 15 °C/мин.

Таблица 2.

 Гранулометрический состав шлака, охлажденный с одинаковой скоростью

Важнейшими технологическими факторами, определяющими кристаллографические превращения в шлаке, являются его химический состав и скорость охлаждение [4].

Выводы

1. Выявлено, что шлаки, со схожим химический состав, при наибольшей скорости охлаждения образуются более крупные частицы.
2. Установлено, что гранулометрический состав незначительно влияет на рассыпаемость синтетических шлаков.

Наиболее эффективное извлечение ценных компонентов (РЗМ, титан) представляется из мелкодисперсного порошка смеси синтетического алюмокальциевого шлака и красного шлама, прошедшего  стадии температурных превращений.

Список литературы:

1. Mombelli D., Barella S., Gruttadauria A., Mapelli C. Iron Recovery from Bauxite Tailings Red Mud by Thermal Reduction with Blast Furnace Sludge//Applied Sciences,  2019,  Vol. 9,  No. 22,  P. 4902.
2. Трушко В.Л., Утков В.А., Бажин В.Ю. Актуальность и возможности полной переработки красных шламов глиноземного производства//Записки Горного института,  2017,  Т. 227,  C. 547-553.
3. Халифа А.А., Утков В.А., Бричкин В.Н. Влияние красного шлама на предотвращение полиморфизма двухкальциевого силиката и саморазрушение агломерата//Вестник Иркутского государственного технического университета,  2020,  Т. 24,  N 1 (150),  C. 231-240.
4. Yamnova, N. A., Zubkova, N. V., Eremin, N. N., Zadov, A. E., & Gazeev, V. M. Crystal structure of larnite β-Ca2SiO4 and specific features of polymorphic transitions in dicalcium orthosilicate//Crystallography Reports, 2011, №56(2), P. 210–220.