Use of red mud as a modifier in granulation of metallurgical slags

The article studies the sorption properties of red mud, which is the waste of alumina production. Processing of slag is accompanied with the increased release of hydrogen sulfide into the atmosphere in the areas of near furnace slag granulation. This has an adverse effect on human health. The use of red mud as an absorber of toxic sulfur compounds contained in industrial gases can be an alternative to expensive lime and limestone. A laboratory installation of the granulation basin was assembled to study red mud sorption properties. Red mud pulp was used as a coolant with the ratio of S:L = 1:5. A high-temperature open-bottom furnace was used to melt blast furnace slag. Having reached the critical temperature, the molten material got into water and granulated. A portable device PGA-200 was used to determine the content of harmful compounds in the atmosphere of the installation space. The optimum ratio of the components of the red mud composition was determined for the maximum trapping degree of sulfur compounds, which was confirmed by its absorption activity. The sorption properties of the material were studied. It was found out that its high absorption capacity was determined by the proportion of calcium, magnesium and aluminum oxides to silicon oxide. It was determined that the modified granulated slag had improved technical properties including drying speed and granulation energy costs as compared to conventional granulated slag. Conducted laboratory studies allowed to conclude that red mud could be used as a new sorbent both for air purification systems and directly at the work site. The use of red mud as a slag granulation modifier has a great advantage over other granulation methods using calcium oxide and calcium hydroxide. The additive is not only a desulfurizing agent, but also serves as a valuable component for slag processing with its further application in construction industry, e.g. in the production of cement, expanded clay, etc., which improves product technical characteristics.

red mud, granulation, gas-vapor emissions, sulfur, pumice stone, sorption capacity, granulated slag

1. Школьник Я.Ш., Шакуров А.Г., Мандель М.З. Новая технология и оборудование для переработки шлаковых расплавов // Металлург. 2011. № 10. С. 58-60.

2. Júnior A., Borges A., Oliveira A. Using a Multivariate Statistical in the Indentification of Alumina Loss in Red Mud // Brasil. Light Metalls, 2013. P. 87-89.

3. Зайнуллин Л.А., Сухобаевский Ю.Я., Давыдов А.А. Использование установки припечной грануляции в цветной металлургии // Сталь. 2000. № 3. С. 18-20.

4. Сорокин Ю.В., Демин Б.Л. Экологические и технологические аспекты переработки сталеплавильных шлаков // ОАО «Черметинформация». Бюл. «Черная металлургия». 2003. № 3. С. 75-79.

5. Сенник А.И., Милюков С.В., Прошкина О.Б. Образование выбросов сероводорода при внешней грануляции доменных шлаков // Вестник Московского государственного университета им. Г.Н. Носова. № 3. 2008. С. 75-79.

6. Торопов Е.В., Макаров Д.П. Комплексное управление энерго- и ресурсосбережением металлургического производства // Сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. Екатеринбург, 2003. С. 258-261.

7. Klauber C., Gräfe M., Power G. Review of Bauxite Residue «Re-use» Options // CSIRO, 2009. 66 p.

8. Ли С. Т., Ким С. Х., Сон В.Е. Технология утилизации ковшового шлака // Черные металлы. Май, 2004. С. 28-33.

9. Зайнуллин Л.А., Бычков А.В., Чеченин Г.И., Реутов В.Н., Прокофьева Л.П. Энергосберегающая технология переработки доменных шлаков // Металлургическая теплотехника: сб. науч. тр. Национальная металлургическая академия Украины. Днепропетровск: НМетАУ, 2002. Т. 7. С. 166-168.

10. LaBarca I.K., Foley R.D., Cramer S.M. Effects of Ground Granulated Blast Furnace Slag in Portland Cement Concrete (PCC)-Expanded Study // University of Wisconsin-Madison, 2007. P. 89.

11. Lebedev A.B., Utkov V.A. Use of dumped red mud of alumina industry at granulation of the molten sulfur-containing blast furnace slag // Periódico tchê química. 2019. Vol. 16. № 31. P. 837-845.

12. Глинская И.В., Горбунов В.Б., Подгородецкий Г.С., Теселкина А.Э. Аналитический контроль металлургического процесса переработки красного шлама // Известия вузов. Черная металлургия. 2013. № 9. С. 17-21.

13. Арбузов B.A., Исанова Б.X., Белякова M.O. Очистка дымовых газов ТЭЦ от оксидов серы и азота // Литье и металлургия. 2009/99. № 3 (52). C. 99-103.

14. Пегова С.А., Солобоева И.С. Экологически чистое производство: подходы, оценка, рекомендации. Екатеринбург: ИРА-УТК. 2000. 392 с.

15. Юсфин Ю.С., Леонтьев Л.И., Черноусов П.И. Промышленность и окружающая среда. М.: Академкнига. 2002. 469 с.

16. Ладыгичев М.Г. Сырье для черной металлургии // Экология металлургического производства. М.: Теплоэнергетик. 2002. Т. 2. 448 с.

17. Shultz F.G., Berber J.S. Hydrogen Sulfide Removal From Hot Producer Gas With Sintered Absorbents // Journal of the Air Pollution Control Association. 1970. Vol. 20. № 2. P. 93-96.

18. Кузнецов Ю.М., Зайнуллин Л.А. Новый способ приготовления известняковой суспензии для систем мокрой сероочистки газов // Сталь. 2005. № 3. С. 118-120.

19. Мемоли Ф., Гуззон М. Рециклинг печных побочных продуктов инжекцией в электродуговую печь - опыт и перспективы // Черные металлы. Апрель, 2007. С. 26-33.

20. Торопов Е.В., Капкаев И.Р. Охрана воздушного бассейна при термической переработке отходов // Охрана атмосферного воздуха. Проблемы и пути решения: сб. науч. ст. науч.- практ. конф. (Челябинск, 2001). С. 75-76.

21. Можаренко Н.М., Параносенков А.А., Евглевский В.С. Шлакообразующая роль красных шламов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2004. № 9. С. 61-66.

22. Боковикова Т.Н., Некрасова А.А., Привалова Н.М. Термодинамические и кинетические характеристики процесса сорбции ионов тяжелых металлов на модифицированном неорганическом сорбенте в стоках предприятий пищевой промышленности // Известия вузов. Пищевая технология. 2012. № 5-6.

23. Советкин В.Л., Ярошенко Ю.Г., Карелов С.В., Коберниченко В.Г., Ходоровская И.Ю. Природоохранные мероприятия в металлургии. Екатеринбург, 2004. 240 с.

24. Утков В.А., Петров С.И., Николаев С.А. Экономический и экологический потенциал глиноземного производства в переработке отвальных шламов // Совершенствование технологических процессов получения глинозема: сб. науч. тр. СПб: РУСАЛ ВАМИ, 2005. С. 146-154.