blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-9-597-607blackmet-912Research ArticleЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕECOLOGY AND RATIONAL USE OF NATURAL RESOURCESИЗВЛЕЧЕНИЕ ЖЕЛЕЗА ИЗ ОТВАЛЬНОГО ШЛАКА МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВАRECOVERY OF IRON FROM WASTE SLAG OF COPPER INDUSTRYЛыкасовА. А.LykasovA. A.

Доктор химических наук, профессор кафедры «Физическая химия»

Dr. Sci. (Chem.), Professor of the Chair “Physical Chemistry”

lykasovaa@susu.ac.ruРыссГ. М.RyssG. M.

Кандидат химических наук, доцент кафедры «Физическая химия»

Cand. Sci. (Chem.), Assist. Professor of the Chair “Physical Chemistry”

ryssgm@susu.ac.ruШарафутдиновД. Г.SharafutdinovD. G.

Студент

Student

ПогодинА. Ю.PogodinA. Yu.

Студент

Student

Южно-Уральский государственный университет, ЧелябинскРоссияSouth Ural State University, ChelyabinskRussian Federation201615102016599597607Copyright © Лыкасов А.А., Рысс Г.М., Шарафутдинов Д.Г., Погодин А.Ю., 20162016Лыкасов А.А., Рысс Г.М., Шарафутдинов Д.Г., Погодин А.Ю.Lykasov A.A., Ryss G.M., Sharafutdinov D.G., Pogodin A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/912

Обсуждаются результаты исследования фазовых превращений в шлаке сульфидной медной плавки при его восстановлении продуктами газификации углерода при температурах 1100 и 1200 °С. Экспериментально установлено, что в колоколообразных устройствах при температуре 1100 °С основная масса железа отвального шлака сульфидной плавки медных концентратов может быть восстановлена до металла продуктами газификации углерода. Последующее повышение температуры до 1200 °С позволяет увеличить извлечение железа. При косвенном восстановлении шлака при температуре выше температуры его плавления металлическое железо концентрируется, в основном, на внешней поверхности продукта восстановления, образуя крупные включения, которые легко извлекаются магнитной сепарацией. Наиболее целесообразно восстанавливать многослойную шихту из слоев шлака толщиной менее5 мми разделяющего их молотого угля. 

The authors discuss the investigation results of phase transformations in the slag of sulphuric cupreous melting during its reduction by the products of gasification of carbon at the temperatures 1100 and 1200 °С. It was experimentally found, that in belllike equipment at the temperature 1100 °С the most part of iron from dump slag of sulphuric melting of the cupreous concentrates may be reduced to metallic state by the products of carbon gasification. Subsequent rise of temperature up to1200 °Cenables to increase iron recovery. During the indirect reduction of the slag at the temperature above temperature of its melting, metallic iron concentrates mostly at the external surface of product of reduction, producing large inclusions, which may be easy extracted by magnetic separation. It’s mostly rational to reduce multilayer blend, consisting from slag layers with the thickness less than5 mmand separating them layers of grinded coal. 

шлак сульфидной медной плавкифаялитусловия восстановления железафазовые превращенияизвлечение железа из шлакавосстановление продуктами газификации углеродавлияние температурымагнитная сепарацияslag of sulphuric cupreous meltingfayalitconditions of iron reduction processphase transformationsrecovery of iron from slagreduction by the products of carbon gasificationtemperature effectmagnetic separationReferencesGorai Bipra, Jana R.K., Premchand. Characteristics and utilization of copper slag – a review // Resources and Recycling. 2003. Vol. 39. P. 299 – 313.Gorai Bipra, Jana R.K., Premchand. Characteristics and utilization of copper slag – a review. Resources and Recycling. 2003, vol. 39, pp. 299–313.Шадрунова И.В., Волкова Н.А., Мастрюгин С.А., Горлова О.Е. Технологические, экономические и экологические аспекты переработки техногенного сырья горно-металлургических предприятий Урала // Экология и промышленность России. 2013. № 8. С. 16 – 21.Shadrunova I.V., Volkova N.A., Mastryugin S.A., Gorlova O.E. Technological, economic and ecological aspects of processing of technogenic raw material of mining and metallurgical works of the Urals. Ekologiya i promyshlennost’ Rossii. 2013, no. 8, pp. 16–21. (In Russ.).Кориневская Г.Г., Муфтахов В.А., Котельникова А.Л. и др. Медеплавильные шлаки и вопросы утилизации минеральных отходов // Минералогия техногенеза. 2014. № 15. С. 244 – 250.Korinevskaya G.G., Muftakhov V.A., Kotel’nikova A.L., Khalezov B.D., Reutov D.S. Copper slags and questions of utilisation of mineral wastes. Mineralogiya tekhnogeneza. 2014, no. 15, pp. 244–250. (In Russ.).Макаров А.Б., Талалай А.Г. Техногенно-минеральные месторож дения и их экологическая роль // Литосфера. 2012. № 1. С. 172 – 176.Makarov A.B., Talalai A.G. Technogenic mineral deposits and their ecological role. Litosfera. 2012, no. 1, pp. 172–176. (In Russ.).Свиридова Т.В., Мурзина Е.А. К вопросу образования и обращения промышленных отходов на территории Челябинской области // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2(15). С 109 – 112.Sviridova T.V., Murzina E.A. To the issue of production and treatment of industrial waste on the territory of the Cheliabinsk region. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva. 2014, no. 2(15), pp. 109–112. (In Russ.).Капустин Ф.Л., Афанасьева М.А. Использование медеплавильного шлака в производстве цементов общестроительного назначения // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2013. Т. 13. № 2. С. 51 – 55.Kapustin F.L., Afanas’eva M.A. The use of copper slag in the production of cements of general building purpose. Vestnik YuUrGU. Seriya “Stroitel’stvo i arkhitektura”. 2013, vol. 13, no. 2, pp. 51 –55. (In Russ.).Mohammad M. Ali, Satish K. Agarwal, Ashwani Pahuja. Potentials of copper slag utilization in the manufacture of ordinary Portland cement //Advances in Cement Research. 2013. Vol. 25. Issue 4. P. 208 – 216.Mohammad M.Ali, Satish K.Agarwal, Ashwani Pahuja. Potentials of copper slag utilization in the manufacture of ordinary Portland cement. Advances in Cement Research. 2013, vol. 25, Issue 4, pp. 208–216.Сабанова М. Н., Орехова Н. Н., Горбатова Е. А. Технологическая минералогия медных шлаков // Минералогия техногенеза. 2015. № 16. С. 107 – 114.Sabanova M. N., Orekhova N. N., Gorbatova E. A. Tehnological mineralogy of copper slags. Mineralogiya tekhnogeneza. 2015, no. 16, pp. 107–114. (In Russ.).Huiting Shen, Forssberg E. An overview of recovery of metals from slags // Waste Management. 2003. Vol. 23. P. 933 – 949.Huiting Shen, Forssberg E. An overview of recovery of metals from slags. Waste Management. 2003, vol. 23, pp. 933–949.Быховский Л.З., Спорыхина Л.В. Техногенные отходы как резерв пополнения минерально-сырьевой базы: состояние и проблемы освоения // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2011. № 4. С. 15 – 20.Bykhovskii L.Z., Sporykhina L.V. Industrial waste as a reserve to replenish mineral resources: status and development problems. Mineral’nye resursy Rossii. Ekonomika i upravlenie. 2011, no. 4, pp. 15–20. (In Russ.).Купряков Ю. П. Шлаки медеплавильного производства и их переработка. – М.: Металлургия, 1987. – 201 с.Kupryakov Yu. P. Shlaki medeplavil’nogo proizvodstva i ikh pererabotka [Slags of copper industry and their processing]. Moscow: Metallurgiya, 1987, 201 p. (In Russ.).Санакулов К.С., Хасанов А.С. Переработка шлаков медного производства. – Ташкент: Фан. 2007. – 255 с.Sanakulov K.S., Khasanov A.S. Pererabotka shlakov mednogo proizvodstva [Processing of slags of copper production]. Tashkent: Fan, 2007, 255 p. (In Russ.).Zhang Yang, Man Rui-lin, Ni Wang-dong, Wang Hui. Selective leaching of base metals from copper smelter slag // Hydrometallurgy. 2010. Vol. 103. Issue 1 – 4. P. 25 – 29.Zhang Yang, Man Rui-lin, Ni Wang-dong, Wang Hui. Selective leaching of base metals from copper smelter slag. Hydrometallurgy. 2010, vol. 103, Issue 1–4, pp. 25–29.Banza A.N., Gock E., Kongolo K. Base metals recovery from copper smelter slag by oxidizing leaching and solvent extraction // Hydrometallurgy. 2002. Vol. 67. Issue 1–3. P. 63 – 69.Banza A.N., Gock E., Kongolo K. Base metals recovery from copper smelter slag by oxidizing leaching and solvent extraction. Hydro metallurgy. 2002, vol. 67, Issue 1–3, pp. 63–69.Carranza F., Iglesias N., Mazuelos A. etc. Ferric leaching of copper slag flotation tailings // Minerals Engineering. 2009. Vol. 22. Issue 1. P. 107 – 110.Carranza F., Iglesias N., Mazuelos A., etc. Ferric leaching of copper slag flotation tailings. Minerals Engineering. 2009, vol. 22, Issue 1, pp. 107–110.Arslan C., Arslan F. Recovery of copper, cobalt, and zinc from copper smelter and converter slags // Hydrometallurgy. 2002. Vol. 67. Issue 1–3. P. 1 – 7.Arslan C., Arslan F. Recovery of copper, cobalt, and zinc from copper smelter and converter slags. Hydrometallurgy. 2002, vol. 67, Issue 1–3, pp. 1–7.Потапов К.О., Рощин В.Е. Селективное восстановление и пирометаллургическое извлечение железа из шламов медеплавильного производства // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2014. Т. 14. № 3. С. 25 – 29.Potapov K.O., Roshchin V.E. Selective reduction and pyrometallurgical extraction of iron from copper production sludge. Vestnik YuUrGU. Seriya “Metallurgiya”. 2014, vol. 14, no. 3, pp. 25–29. (In Russ.).Hongyang Cao, Jimin Wang, Li Zhang, Zhitong Sui. Study on green enrichment and separation of copper and iron components from copper converter slag : The 7th International Conference on Waste Management and Technology (ICWMT7) // Procedia Environmental Sciences. 2012. Vol. 16. P. 740 – 748.Hongyang Cao, Jimin Wang, Li Zhang, Zhitong Sui. Study on green enrichment and separation of copper and iron components from copper converter slag: The 7th International Conference on Waste Management and Technology (ICWMT7). Procedia Environmental Sciences. 2012, vol. 16, pp. 740–748.Zhu D., Chen D., Pan J., Zheng G. Chlorination Behaviors of Zinc Phases by Calcium Chloride in High Temperature Oxidizingchloridizing Roasting // ISIJ International. 2011. Vol. 51. No. 11. P. 1773 – 1777.Zhu D., Chen D., Pan J., Zheng G. Chlorination Behaviors of Zinc Phases by Calcium Chloride in High Temperature Oxidizingchloridizing Roasting. ISIJ International. 2011, vol. 51, no. 11, pp. 1773–1777.Гудим Ю.А., Голубев А.А. Эффективные способы утилизации отходов металлургического производства Урала // Экология и промышленность России. 2008. № 12. С. 4 – 8.Gudim Yu.A., Golubev A.A. Effective methods of utilization of waste products of the metallurgical industry of the Urals. Ekologiya i promyshlennost’ Rossii. 2008, no. 12, pp. 4–8. (In Russ.).Дигонский С.В. Теоретические основы и технология восстановительной плавки металлов из неокускованного сырья. – СПб: Наука, 2007. – 322 с.Digonskii, S.V. Teoreticheskie osnovy i tekhnologiya vossta novitel’noi plavki metallov iz neokuskovannogo syr’ya [Theoretical bases and technology of smelting reduction of metals from nonagglomerated raw materials]. St. Petersburg: Nauka, 2007, 322 p. (In Russ.).Лыкасов А.А, Рысс Г.М., Власова И.С. Фазовые превращения при восстановлении шлака сульфидной медной плавки продуктами газификации углеродистых восстановителей при температуре 1320 К // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2013. Т. 13. № 1. С. 24 – 28.Lykasov A.A, Ryss G.M., Vlasova I.S. Phase transformations during reduction of the slag of sulphuric cupreous melting by the products of gasification of carbonic reducing agents at the temperature 1320 K. Vestnik YuUrGU. Seriya “Metallurgiya”. 2013, vol. 13, no. 1, pp. 24–28. (In Russ.).Лыкасов А.А., Рысс Г.М., Бородин И.С. Восстановление железа из шлака сульфидной плавки продуктами газификации углерода // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 1. С. 30 – 33.Lykasov A. A., Ryss G.M., Borodin I.S. Iron reduction from slag of sulphuric melting by the products of carbon gasification. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2014, no. 1, pp. 30 – 33. (In Russ.).Slag Atlas. 2nd Edition. Edited by Verein Deutscher Eisenhütten leute (VDEh). – Düsseldorf : Verlag Stahleisen GmbH, 1995. – 616 p.Slag Atlas. 2nd ed. Edited by Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh). Düsseldorf: Verlag Stahleisen, 1995, 616 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.