Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, РФ:

Пиирайнен В. Ю., профессор, д-р техн. наук, piraynen@gmail.com

Михайлов А. В., профессор, д-р техн. наук, Mikhaylov_AV@pers.spmi.ru

Баринков В. М., аспирант, barinkov1996@yandex.ru

Старовойтов В. Н., ассистент, bob.star2016@yandex.ru

Представлен способ углетермического восстановления железа из шихты, содержащей красный шлам. Произведен выбор составов опытных шихтовых композиций и режимов их термической обработки. Для определения механизма и динамики восстановления оксидов железа проведены эксперименты и анализ полученных материалов (рентгеноструктурный, фазовый, химический). Спектральный анализ отдельных фаз порошков показывает присутствие в них железа до 93 % мас., что указывает на потенциальную возможность прямого использования шламово-торфяных окатышей для последующего металлургического передела. Поскольку углетермическое восстановление железа позволяет получать магнитный материал даже при низкой температуре, это дает основание рассматривать данный метод как один из этапов обогащения железосодержащего сырья способом магнитной сепарации. По результатам экспериментов сформулированы предварительные выводы о технологической возможности и целесообразности использования красного шлама в составе шламово-торфяной шихты в качестве сырья для производства чугуна и стали.

1. Бричкин В. Н., Васильев В. В., Нагорная Е. А., Гуменюк А. М. Повышение качества боксита путем селективного измельчения // Обогащение руд. 2017. № 3. С. 3–9. DOI: 10.17580/or.2017.03.01.
2. Zinoveev D., Petelin A., Grudinsky P., Zakunov A., Dyubanov V. Extraction of iron from Russian red mud by a carbothermic reduction and magnetic separation process // Materials Proceedings 3. 2021. No. 1. DOI: 10.3390/IEC2M-09247.
3. Vigneshwaran S., Uthayakumar M., Arumugaprabu V. Development and sustainability of industrial waste-based red mud hybrid composites // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 230. P. 862–868.
4. Mukiza E., Zhang L., Liu X., Zhang N. Utilization of red mud in road base and subgrade materials: A review // Resources, Conservation and Recycling. 2019. Vol. 141. P. 187–199.
5. Моргунов Б. А., Багин А. М., Козельцев М. Л., Терентьев А. А. Проблемы экологической безопасности России в свете концепции «зеленого» роста // Экология человека. 2017. Т. 24, № 4. C. 3–11.
6. Lebedev A. B., Utkov V. A., Bazhin V. Y. Use of alumina production waste red mud during molten sulfur-containing slag granulation // Metallurgist. 2019. Vol. 63. P. 727–732.
7. Черемисина О. В., Черемисина Е. А., Пономарева М. А., Федоров А. Т. Сорбция координационных соединений редкоземельных элементов // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 474–481.
8. Сизяков В. М., Бричкин В. Н. О роли гидрокарбоалюминатов кальция в усовершенствовании технологии комплексной переработки нефелинов // Записки Горного института. 2018. Т. 231. С. 292–298.
9. Пягай И. Н. Опыт переработки красных шламов с получением ряда ценных элементов (Sc, Zr, Y) и железосодержащего сырья для черной металлургии // Черные металлы. 2019. № 1. C. 49–54.
10. Litvinenko V. S., Kozlov A. V., Stepanov V. A. Hydrocarbon potential of the Ural-African transcontinental oil and gas belt // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2017. Vol. 7. P. 1–9.
11. Машенцева И. А., Власова О. С. Анализ негативного воздействия на окружающую среду предприятий по производству алюминия // Инженерный вестник Дона. 2017. № 1. С. 83.
12. Sizyakov V. M., Bazhin V. Y., Sizyakova E. V. Feasibility study of the use of nepheline-limestone charges instead of bauxite // Metallurgist. 2016. Vol. 59. P. 1135–1141.
13. Bazhin V. Yu., Brichkin V. N., Sizyakov V. M., Cherkasova M. V. Pyrometallurgical treatment of a nepheline charge using additives of natural and technogenic origin // Metallurgist. 2017. Vol. 1. P. 147–154.
14. Ларгин И. Ф., Корчунов С. С., Малков Л. М. Справочник по торфу. М.: Недра, 1982. 760 с.
15. Bizhanov A., Kurunov I., Dalmia Y., Mishra B., Mishra S. Blast furnace operation with 100% extruded briquettes charge // ISIJ International. 2015. Vol. 55, No. 10. P. 175–182.
16. Grudinsky P., Zinoveev D., Yurtaeva A., Kondratiev A., Dyubanov V., Petelin A. Iron recovery from red mud using carbothermic roasting with addition of alkaline salts // Journal of Sustainable Metallurgy. 2021. Vol. 7. P. 858–873.
17. Трушко В. Л., Утков В. А., Бажин В. Ю. Актуальность и возможности полной переработки красных шламов глиноземного производства // Записки Горного института. 2017. Т. 227. С. 547–553.
18. Khalifa A. E., Bazhin V. Y., Kuskova Y. V., Abdelrahim A. M., Yasser M. Z. Ahmed. Study the recycling of red mud in iron ore sintering process // Journal of Ecological Engineering. 2021. Vol. 22. P. 191–201.
19. Chen R., Cai, G., Dong X., Mi D., Puppala A. J., Duan W. Mechanical properties and micro-mechanism of loess roadbed filling using by-product red mud as a partial alternative // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 216. P. 188–201.
20. Yoon K., Jung J. M., Cho D. W., Tsang D. C., Kwon E. E., Song H. Engineered biochar composite fabricated from red mud and lipid waste and synthesis of biodiesel using the composite // Journal of Hazardous Materials. 2019. Vol. 366. P. 293–300.
21. Cherniak L., Varshavets P., Dorogan N. Development of a mineral binding material with elevated content of red mud // Technology Audit and Production Reserves. 2017. No. 3 / 3. P. 22–28.
22. Fedorova E., Pupysheva E., Morgunov V. Modelling of red-mud particle-solid distribution in the feeder cup of a thickener using the combined CFD-DPM approach // Symmetry. 2022. Vol. 14, No. 11. DOI: 10.3390/sym14112314.
23. Vind J., Malfliet A., Blanpain B., Tsakiridis P. E., Tkacyk A. H., Vassiliadou V., Panias D. Rare earth element phases in bauxite residue // Minerals. 2018. Vol. 8, Iss. 2. DOI: 10.3390/min8020077.
24. Paramguru R., Rath P., Misra V. Trends in red mud utilization —A review // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2005. Vol. 26, Iss. 1. P. 1–29.
25. Пиирайнен В. Ю., Михайлов А. В., Баринкова А. А. Современный взгляд на решение проблем экологии Уральского алюминиевого завода // Цветные металлы. 2022. № 7. C. 39-45. DOI: 10.17580/tsm.2022.07.04.
26. Anameric B., Kawatra S. K. Properties and features of direct reduced iron // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2007. Vol. 28, Iss. 1. P. 59–116.
27. Sadangi J. K., Das S. P., Tripathy A., Biswal S. K. Investigation into recovery of iron values from red mud dumps // Separation Science and Technology. 2018. Vol. 53, Iss. 14. P. 2186–2191.
28. Tripathy A., Bagchi S., Chaudhry S., Sadangi J. K., Das S. P., Biswal S. K. Red mud: avaluable source for iron recovery // Journal of Sustainable Planet. 2017. Vol. 8, Iss. 1. P. 38–44.
29. Archambo M. S., Kawatra S. K. Red mud: fundamentals and new avenues for utilization // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2020. Vol. 42. P. 427–450.
30. Зиновеев Д. В., Грудинский П. И., Дюбанов В. Г., Коваленко Л. В., Леонтьев Л. И. Обзор мировой практики переработки красных шламов. Часть 1. Пирометаллургические способы // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61, № 11. С. 843–858.
31. Бааке Э., Шпенст В. А. Последние научные исследования в сфере электротермической металлургической обработки // Записки Горного института. 2019. Т. 240. С. 660–668.
32. Zhang R., Zheng S., Ma S., Zhang Y. Recovery of alumina and alkali in Bayer red mud by the formation of andraditegrossularhydrogarnet in hydrothermal process // Journal of Hazardous Materials. 2011. Vol. 189. P. 827–835.

33. Wei D., Xia J., Peng Y., Shen S.-Y., Chen T. Iron extraction from red mud using roasting with sodium salt // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2019. Vol. 42. P. 153–161.
34. Утков В. А., Сизяков В. М. Современные вопросы металлургической переработки красных шламов // Записки Горного института. 2013. Т. 202. С. 39–43.
35. Brichkin V. N., Kurtenkov R. V. Dealkylation of alumina production red mud on the basis of hydro chemical processing // Freiberg Online Geology. 2015. Vol. 40. P. 189–194.
36. Пат. 2479648 Российская Федерация, МПК С 22 В 7/00, С 21 В 3/04. Способ пирометаллургической переработки красных шламов / Голубев А. А. Гудим Ю. А. № 2011145140/02, заявл. 07.11.2011; опубл. 20.04.13, Бюл. № 11.