Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

А. Б. Лебедев, научный сотрудник Научного центра «Переработка ресурсов», канд. техн. наук, эл. почта: 2799957@mail.ru
П. В. Мусинова, студент, эл. почта: musinovapv@gmail.com

Для обеспечения комплексности использования минерального сырья и широкого применения отходов вместо полезных ископаемых необходимо углубить поиск и научное обоснование соответствующих резервов. Основным отходом глиноземного производства является красный шлам (КШ), который имеет сложный химический состав с основным содержанием оксида железа, что позволяет использовать шлам в черной металлургии в качестве добавки для повышения прочности железорудного окатыша. Степень актуальности этой задачи достаточно велика, поскольку КШ и железорудное сырье отечественных и зарубежных месторождений имеют свою специфику и дают различные эффекты упрочнения. Природа упрочнения агломерата с добавлением КШ основана на стабилизации двухкальциевого силиката, присутствующего в структуре окатыша. Разработана методика механизма формирования прочности многофазного спека и создана лабораторная установка, позволяющая получать образец на платиновой петле при температурах термообработки 1400 ºC с последующим испытанием стабильности и прочности. Методика механизма упрочнения учитывает температурный уровень, форму и размер полученного образца. Изучено влияние минерализатора феррита кальция на стабилизацию двухкальциевого силиката в зависимости от его содержания в шихте. Определено, что феррит кальция в количестве 10–15 % резко ускоряет синтез двухкальциквого силиката. При пересчете состава стабильного спека на состав офлюсованного окатыша для достижения стабильности β–двухкальциевого силиката необходимо не менее 1,5–2,0 % КШ. Качество спека, его стабилизация или самопроизвольная рассыпаемость определены визуально при охлаждении спека, полнота процесса рассыпания — ситовым анализом продукта распада. 

1. Александров В. И., Тимухин С. А., Махараткин П. Н. Энергетическая эффективность гидравлического транспорта хвостов обогащения железной руды на Качканарском ГОКе // Записки Горного института. 2017. Т. 225 С. 330–337. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.330.
2. Бакиров А. Г., Жунусов А. К., Чекимбаев А. Ф., Шошай Ж. Исследование удельного электрического сопротивления шихтовых смесей для выплавки ферросиликоалюминия // Наука и техника Казахстана. 2018. № 2. С. 14–18.
3. Максимов Л. И., Миронов В. В. Совершенствование технологии получения высокодисперсных порошков металлического железа из осадка станции обезжелезивания // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 2. С. 162–173.
4. Ганин Д. Р., Дружков В. Г., Панычев А. А., Шаповалов А. Н., Шевченко Е. А. Исследование влияния добавок серпентинитомагнезитов Халиловского месторождения на показатели агломерационного процесса в АО «Уральская Сталь» // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2017. Т. 15. № 1. С. 20–26.
5. 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. DOI: 10.25515/PMI.2018.3.292.
6. Беликов И. П., Исаенко Г. Е., Нечкин Г. А., Кобелев В. А. Применение марганцовистого известняка в качестве флюсующей добавки при производстве окатышей // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 12. С. 27–32. DOI: 10.32339/0135-5910-2018-12-27-32.
7. Валеев Д. В., Зиновеев Д. В., Варнавская А. Д. Восстановительная плавка обесщелоченного красного шлама с получением металла и алюмосодержащего шлака // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10. № 1 (3). С. 44–51.
8. Исмагилов Р. И., Козуб А. В., Гридасов И. Н., Шелепов Э. В. Современные направления повышения эффективности переработки железистых кварцитов на примере АО «Михайловский ГОК им. А. В. Варичева» // Горная промышленность. 2020. № 4. С. 98–103.
9. Ning G., Zhang B., Liu C., Li S., Ye Y., Jiang M. Large-Scale Consumption and Zero-Waste Recycling Method of Red Mud in Steel Making Process // Minerals. 2018. Vol. 8, Iss. 3. P. 102. DOI: 10.3390/min8030102.
10. 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. DOI: 10.1080/01496395.2018.1446984.
11. Taye E. A., Roether J. A., Schubert D. W., Redda D. T., Boccaccini A. R. Hemp Fiber Reinforced Red Mud/Fly Ash Geopolymer Composite Materials: Effect of Fiber Content on Mechanical Strength // Materials. 2021. Vol. 14, Iss. 3. P. 511. DOI: 10.3390/ma14030511.
12. Liu S., Li Z., Li Y., Cao W. Strength properties of Bayer red mud stabilized by lime-fly ash using orthogonal experiments // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 166. P. 554–563. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.01.186.
13. Кочкарова Х. С. Микролегированные горячедеформированные порошковые материалы на основе железа. Диc. … канд. техн. наук. — Новочеркасск, 2020. — 205 с.
14. Горбачев С. Н., Александров А. В., Ордон С. Ф. Перспективы внедрения технологии ультрасухого складирования красного шлама // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2017. Т. 10. № 7. С. 854–861.
15. Li S., Zhang J., Li Z., Liu C., Chen J. Feasibility study on grouting material prepared from red mud and metallurgical wastewater based on synergistic theory // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 407. P. 124358. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.124358.
16. Liu T., Zhang J., Wu J., Liu J., Li C., Ning T., Luo Z., Zhou X., Yang Q., Lu A. The utilization of electrical insulators waste and red mud for fabrication of partially vitrified ceramic materials with high porosity and high strength // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 223. P. 790–800. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.03.162.
17. Zhao Y., Liang N., Chen H., Li Y. Preparation and properties of sintering red mud unburned road brick using orthogonal experiments // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 238. P. 117739. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117739.

18. Коноплин Р. Р., Пягай И. Н. Оптимизация фазового состава сырья на основе гидроксида алюминия для экструзионных носителей катализаторов // Записки Горного института. 2022. № 2. С. 11–18. DOI: 10.31897/PMI.2022.2.11.
19. Feng Y., Yang C. Analysis on Physical and Mechanical Properties of Red Mud Materials and Stockpile Stability after Dilatation // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. P. e8784232. DOI: 10.1155/2018/8784232.
20. Hamid S., Bae S., Lee W. Novel bimetallic catalyst supported by red mud for enhanced nitrate reduction // Chemical Engineering Journal. 2018. Vol. 348. P. 877–887. DOI: 10.1016/j.cej.2018.05.016.
21. Song Y., Hu J., Liu J., Evrendilek F., Buyukada M. Catalytic effects of CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃, and red mud on Pteris vittata combustion: Emission, kinetic and ash conversion patterns // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 252. P. 119646. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.119646.
22. Xiao K., Guan R., Yang J., Li H., Yu Z., Liang S., Yu W., Hu J., Hou H., Liu B. Effects of red mud on emission control of NOx precursors during sludge pyrolysis: A protein model compound study // Waste Management. 2019. Vol. 85. P. 452–463. DOI: 10.1016/j.wasman.2019.01.014.
23. Krivenko P., Petropavlovskyi O., Kovalchuk O., Lapovska S., Pasko A. Design of the composition of alkali activated portland cement using mineral additives of technogenic origin // Eastern-european journal of enterprise technologies. 2018. Vol. 4, Iss. 6 (94). P. 6–15.
24. Lobanov D. A., Sheshukov O. Yu., Mikheenkov M. A. Red mud recycling with the extraction of iron-bearing concentrate and cement clinker // Science. Business. Society. 2017. Vol. 2, Iss. 1. P. 13, 14.
25. Zubkova O., Alexeev A., Polyanskiy A., Karapetyan K., Kononchuk O., Reinmöller M. Complex Processing of Saponite Waste from a Diamond-Mining Enterprise // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Iss. 14. P. 6615. DOI: 10.3390/app11146615.
26. Romano R. C. O., Bernardo H. M., Maciel M. H., Pileggi R. G., Cincotto M. A. Hydration of Portland cement with red mud as mineral addition // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. Vol. 131, Iss. 3. P. 2477–2490. DOI: 10.1007/s10973-017-6794-2.