ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СПЕКАНИИ ИЗВЕСТНЯКОВО-НЕФЕЛИНОВОЙ ШИХТЫ С ТЕХНОГЕННЫМИ ДОБАВКАМИ

РЕЗЮМЕ ЦЕЛЬ. Изучение термохимических превращений в известняково-нефелиновой шихте с вводом добавок техногенного происхождения в процессе спекания. МЕТОДЫ. Использованы термоаналитические, электронно-микроскопические и минералогические методы исследования и рентгенофазовый анализ. РЕЗУЛЬТАТЫ. Для повышения содержания глинозема в известняково-нефелиновой шихте при переработке некондиционной нефелиновой руды по способу спекания предлагается вводить в нее шлак ферротитанового производства. Показано, что ферротитановый шлак неоднороден по фазовому и химическому составу, поскольку имеет техногенное происхождение и представлен большим количеством тонко проросших минеральных фаз. Основные алюмосодержащие минералы ферротитанового шлака - это анальцим, монтмориллонит, герцинит и железозамещенный гроссуляр. Отмечено, что поведение минералов при спекании известняково-нефелиновой шихты при вводе в шихту добавок ферротитанового шлака существенно различается. Доказано, что в процессе содового выщелачивания минералы шлака - анальцим и монтмориллонит, вскрываются достаточно легко. Вскрытие гроссуляра возможно только в сильнощелочных условиях содовой плавки. Полного вскрытия шпинельного герцинита (FeAl₂O₄) не удается добиться даже в жестких условиях. Технологические исследования по спеканию известняково-нефелиновой шихты с добавлением измельченного до 100% класса -0,074 мм ферротитанового шлака показали увеличение содержания оксида алюминия в спеке. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенные термографические исследования ферротитанового шлака и его смеси с содой и известняком при нагревании показали, что температура спекообразования шихты со шлаком находится на уровне 1237°С, что ниже температуры спекообразования известняково-нефелиновой шихты без добавления шлака. Результаты технологических испытаний по спеканию шихты с вводом ферротитанового шлака подтвердили результаты термоаналитических исследований. Ввод 5% измельченного до 100% класса -0,074 мм шлака ферротитанового производства в шихту увеличил содержание оксида алюминия в спеке с 16 до 17,5-18,5%.

производство глинозема, шлак ферротитанового производства, нефелиновая руда, термохимические превращения, известняково-нефелиновая шихта, технологические исследования

1. Сизяков В.М. 80 лет алюминиевой промышленности России (историко-аналитический обзор) // Цветные металлы. 2012. № 5. С. 76-84.

2. Matjie R H, Bunt J R, Van H. Extraction of Alumina from Coal Fly Ash Generated from a Selected Low Rank Bituminous South African Coal // Minerals Engineering. 2005. Vol. 18. Issue 3. P. 299-310.

3. Yao Z.T., Xia M.S., Sarker P.K. A review of the alumina recovery from coal fly ash, with a focus in China // Fuel. 2014. Vol. 120. P. 74-85.

4. Сизяков В.М. Современное состояние и проблемы развития алюминиевой промышленности России // Записки горного института. 2006. Т. 163. С. 163-170.

5. Roelof Den Hond, Iwan Hiralal, Ab Rijkeboer. Alumina Yield in the Bayer Process; Past, Present and Prospects // Light Metals. 2007. P. 3742-3758.

6. Шепелев И.И., Сахачев А.Ю., Александров А.В. и др. Альтернативные направления переработки некондиционного нефелинового сырья // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы XXII Междунар. науч.-техн. конф. (Екатеринбург, 19-20 апреля 2017 г.). Екатеринбург: Изд-во ООО «Таилс КО», 2017. С. 244-249.

7. Ни Л.П., Райзман В.Л. Комбинированные способы переработки низкокачественного алюминиевого сырья. Алма-Ата: Наука, 1988. 255 с.

8. Loginova I.V., Kyrchikov A.V., Lebedev V.A., Ordon S.F. Investigation into the question of complex processing of bauxites of the Srednetimanskoe deposit // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2013. Vol. 54. No. 2. P. 143-147.

9. Виноградов С.А. Технология совместной переработки нефелинов и бокситов // Записки Горного института, 2007. Т. 170. С. 153-156.

10. Ndlovu S., Simate G.S., Matinde E. Waste Production and Utilization in the Metal Extraction Industry. Boka Raton: Taylor & Francis, CRC Press, 2017. 511 p.

11. Zhang L., Zhang L.N., Wang M.Y., Li G.Q., Sui Z.T. Recovery of titanium compounds from molten Ti-bearing blast furnace slag under the dynamic oxidation condition // Minerals Engineering. 2007. Vol. 20. P. 684-693.

12. Holappa L, Xiao Y. Slags in ferroalloy production - review of present knowledge // Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 2004. Vol. 104. No. 7. P. 429-437.

13. Головных Н.В., Шепелев И.И., Пихтовников А.Г., Горбачев С.Н. Использование техногенных отходов в глиноземном производстве при переработке нефелинового сырья // Цветные металлы. 2012. № 5. С. 84-88.

14. Cherkasova M.V., Brichkin V.N., Kremcheeva D.A. Recovery of valuable components during co-processing of nepheline concentrates and urtite rocks from Khibini region of Russia // Scientific reports on resource. Issues 2015, Innovations in Mineral Resource Value Chains Freiberg (Germany): Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg, 2015. P. 178-182.

15. Перепелицын В.А., Рытвин В.М., Гильварг С.И. и др. Ферросплавные алюмотермические шлаки. Екатеринбург: Уральский рабочий. 2014. 368 с.

16. Шепелев И.И., Алгебраистова Н.К., Сахачев А.Ю., Жижаев А.М., Прокопьев И.В. Исследование измельчаемости нефелиновой руды и шлака ферротитанового производства для их переработки по спекательной технологии // Вестник ИрГТУ. 2017. Т. 21. № 11. С. 167-178. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-11-167-178

17. Perepelitsyn V.A., Ponomarenko A.A., Gilvard S.I., Rytvin V.M. Titanium-Alumina Slag - Semifunctional Technogenic Resource of High-Alumina Composition. Part 1. Substance Composition and Titanium-Alumina Slag Properties // Refractories and Industrial Ceramics. 2017. Vol. 58. No. 2. P. 130-135. https://doi.org/10.1007/s11148-017-0070-7

18. Перепелицын В.А., Рытвин В.М., Коротеев В.А. Техногенное минеральное сырье Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН. 2013. 332 с.