Как отвалы Карабаша превратить в кладовую ценных металлов
2 Марта 2021
Фото: сайт ЮУрГУ
Южноуральские ученые разрабатывают безотходную экотехнологию переработки шлака.
Ученые ЮУрГУ с коллегами из РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, фонда «Сколково» и Белорусского национального технического университета разрабатывают масштабный проект переработки техногенных отходов медеплавильных предприятий. Исследования ведут в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра по направлению «Экология».
Ученые придумали, как из бросового шлака получать наиболее ценные компоненты — железо и цинк. При использовании такого метода металлы вернутся на производство в качестве сырья, а все остальное пойдет на нужды нефтяной сферы. Из шлаков будут производить пропант — материал в виде гранул, применяемый в нефтедобывающей промышленности для повышения отдачи скважин при гидроразрыве пласта.
Утилизации загрязняющих природу гор-шлакоотвалов сегодня одна из острых проблем металлургии. К примеру, в Карабаше скопилось около 30 млн тонн отвальных промотходов, в которых содержится вся таблица Менделеева: железо, медь, сера, мышьяк, селен, цинк и другие опасные элементы. Они могут образовывать токсичные соединения, для их хранения нужны большие площади, причем это сказывается на экологии.
По словам руководителя проекта Александра Поволоцкого, директора НОЦ «Металлургия», традиционно эти элементы извлекают гидрометаллургическим методом: полезные компоненты растворяют, а из жидкости выделяют нужные. Но получение каждого из элементов слишком затратно, причем в чистом виде их получить практически невозможно, остается масса примесей, снижающих нужные свойства.
«Содержащие медь отходы нельзя использовать на металлургических заводах из-за повышения ее концентрации в шихте сталеплавильных агрегатов, — говорит кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Пирометаллургические процессы» ЮУрГУ Павел Гамов. — Но их нужно утилизировать, поскольку элементы из шлака могут образовывать вредные для здоровья человека токсичные соединения. Сегодня в России только на отвалах медеплавильных предприятий скопилось более 140 млн тонн шлака».
Как пояснил Павел Гамов, получаемое из отходов железо вполне пригодно для изготовления чугунных мелющих тел, остатки меди и серы не повлияют на качество продукции. Причем «жернова» быстро истираются, поэтому даже такие вредные примеси, как медь, не попадут в лом черных металлов.
«Исследования показали, что в полученных из отходов мелющих телах сера не является вредной примесью, а, наоборот, способствует выделению углерода в виде карбидов, повышает износоустойчивость, — сообщили представители индустриального партнера проекта «ИЦ АС Теплострой».
По словам ученых, такая примесь, как медь, тоже будет работать с пользой, увеличивая ударно- прочностные свойства чугуна. При этом достигается и немалая экономия, поскольку чугунные детали из отходов куда дешевле, причем в них не нужно вносить хром и другие дорогостоящие добавки.
Другой «побочный» компонент, цинк — ценное сырье, применяемое во многих отраслях промышленности. В медеплавильных шлаках содержится около 2,5 % этого цветного металла, и его повторное использование позволит восполнить нехватку цинка в производстве.
Как подытожили авторы, реализация проекта рассчитана на ближайшие пять лет. Уже завершены лабораторные испытания, на очереди запуск промышленной линии на базе ПАО «Северсталь». Металлурги предприятия проявили к инновационной технологии большой интерес, и в будущем оно может стать потенциальным заказчиком проекта.
Ученые придумали, как из бросового шлака получать наиболее ценные компоненты — железо и цинк. При использовании такого метода металлы вернутся на производство в качестве сырья, а все остальное пойдет на нужды нефтяной сферы. Из шлаков будут производить пропант — материал в виде гранул, применяемый в нефтедобывающей промышленности для повышения отдачи скважин при гидроразрыве пласта.
Утилизации загрязняющих природу гор-шлакоотвалов сегодня одна из острых проблем металлургии. К примеру, в Карабаше скопилось около 30 млн тонн отвальных промотходов, в которых содержится вся таблица Менделеева: железо, медь, сера, мышьяк, селен, цинк и другие опасные элементы. Они могут образовывать токсичные соединения, для их хранения нужны большие площади, причем это сказывается на экологии.
По словам руководителя проекта Александра Поволоцкого, директора НОЦ «Металлургия», традиционно эти элементы извлекают гидрометаллургическим методом: полезные компоненты растворяют, а из жидкости выделяют нужные. Но получение каждого из элементов слишком затратно, причем в чистом виде их получить практически невозможно, остается масса примесей, снижающих нужные свойства.
«Содержащие медь отходы нельзя использовать на металлургических заводах из-за повышения ее концентрации в шихте сталеплавильных агрегатов, — говорит кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Пирометаллургические процессы» ЮУрГУ Павел Гамов. — Но их нужно утилизировать, поскольку элементы из шлака могут образовывать вредные для здоровья человека токсичные соединения. Сегодня в России только на отвалах медеплавильных предприятий скопилось более 140 млн тонн шлака».
Как пояснил Павел Гамов, получаемое из отходов железо вполне пригодно для изготовления чугунных мелющих тел, остатки меди и серы не повлияют на качество продукции. Причем «жернова» быстро истираются, поэтому даже такие вредные примеси, как медь, не попадут в лом черных металлов.
«Исследования показали, что в полученных из отходов мелющих телах сера не является вредной примесью, а, наоборот, способствует выделению углерода в виде карбидов, повышает износоустойчивость, — сообщили представители индустриального партнера проекта «ИЦ АС Теплострой».
По словам ученых, такая примесь, как медь, тоже будет работать с пользой, увеличивая ударно- прочностные свойства чугуна. При этом достигается и немалая экономия, поскольку чугунные детали из отходов куда дешевле, причем в них не нужно вносить хром и другие дорогостоящие добавки.
Другой «побочный» компонент, цинк — ценное сырье, применяемое во многих отраслях промышленности. В медеплавильных шлаках содержится около 2,5 % этого цветного металла, и его повторное использование позволит восполнить нехватку цинка в производстве.
Как подытожили авторы, реализация проекта рассчитана на ближайшие пять лет. Уже завершены лабораторные испытания, на очереди запуск промышленной линии на базе ПАО «Северсталь». Металлурги предприятия проявили к инновационной технологии большой интерес, и в будущем оно может стать потенциальным заказчиком проекта.
Поделиться
