Коллектив ученых из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук и НИТУ «МИСиС» нашел технологически эффективный способ извлечения железа из отходов производства алюминия. Новая технология позволяет переводить железо в концентрат со степенью извлечения более 90%. Стадия плавления материала была исключена, что снизило температуру процесса и позволило получить продукцию в виде концентрата железа. Работа опубликована в журнале Metals. Исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований.

Отходы, красные шламы, образуются в процессе производства глинозема (Al2O3) при растворении алюминиевой руды в щелочном растворе. Нерастворимый остаток содержит более 50%масс. оксидов железа, а также, такие ценные элементы как алюминий, титан и скандий. При производстве 1 т глинозема образуется от 0,9 до 1,5 т красных шламов. Переработке подвергается не более 10% отходов, а остальное складируется в отвалы, занимающие огромные площади и представляющие опасность для экологии из-за наличия большого количества щелочи, соединений мышьяка, ртути и хрома. В России накоплено более 600 млн тонн красных шламов, в мире — более 4 млрд. т. Практика хранения красных шламов вместо переработки привела к нескольким техногенным катастрофам, самой известной из которых является трагедия в городе Айка (Венгрия, 2010 год).

«Разработанный нами способ позволяет переводить железо в концентрат методом магнитного разделения после восстановления при температурах не более 1300 ºС, в результате основная масса шлама остается в твердом состоянии, что существенно снижает энергетические затраты на процесс», — отмечает первый автор исследования младший научный сотрудник лаборатории «Физикохимии и технологии переработки железорудного сырья» Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова Российской академии наук, Дмитрий Зиновеев.

Проведены эксперименты по обжигу смеси красного шлама Уральского алюминиевого завода с углем, а также добавками карбонатов натрия Na2CO3 и калия K2CO3 в различных временных и температурных интервалах. Исследования микроструктуры полученных образцов под микроскопом показали, что в шламе без добавок размер частиц железа в несколько раз меньше по сравнению с их размерами в смесях с добавками карбонатов. Таким образом, предложенные добавки значительно ускоряют рост частиц восстановленного железа. Образцы, полученные без добавок, не удалось разделить методом магнитной сепарации, а из спеков, полученных с добавками карбонатов, выделяли железный концентрат с содержанием железа более 72%.

Частицы металлического железа после восстановле...

Частицы металлического железа после восстановления с добавками карбоната натрия

Частицы металлического железа после восстановле...

Частицы металлического железа после восстановления без добавок карбоната натрия

«Данное исследование является началом большой работы по созданию технологии, позволяющей перерабатывать всю массу красных шламов с получением железного концентрата, алюминия, титана и скандия», — заключает руководитель проекта, доктор физико-математических наук, профессор НИТУ «МИСиС», Александр Петелин.