Аннотация
Исследованы техногенные отходы АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат», содержащие в своем составе цветные металлы – золото, серебро, а также железо и медь. Концентрированный поток солнечного излучения на Большой Солнечной Печи с тепловой мощностью 1 МВт использован для нагрева техногенного отхода с добавкой кокса (5 мас.%) и оксида кальция (10 мас.%) в тигле из графита. Под воздействием концентрированного солнечного излучения плотностью потока 70-100 Вт/см2 материал расплавился и расплав стекал в воду. В жидком состоянии в присутствии углерода протекал процесс восстановления металлов из оксидных состояний. Процесс кристаллизации при охлаждении расплава в воде имел характер ликвации, т.е. раздельная кристаллизация металлов и керамики. В результате этого в воде накапливались отдельные гранулы металла и керамики различного размера и формы. Количественный анализ показал, что переработка техногенных отходов в потоке концентрированного солнечного излучения высокой плотности позволяет извлечь из них металлы (25 мас.%), которые могут быть использованы в металлургии. А оставшаяся керамическая часть (75 мас.%) представляет собой силикат кальция, что может быть направлено на использование для создания футеровочных плит.
Ключевые слова
Техногенные отходы, карботермическое восстановление, солнечная печь, металлосплавы, керамика.
1. Pardo N., Moya J.A. Prospective scenarios on energy efficiency and CO2 emissions in the European iron & steel industry. Energy 2013, 54, 113–128.
2. Wang K., Wang C., Lu X., Chen J. Scenario analysis on CO2 emissions reduction potential in China’s iron and steel industry. Energy Policy 2007, 35, 2320–2335.
3. Ariyama T., Sato M. Optimization of ironmaking process for reducing CO2 emissions in the integrated steel works. ISIJ Int. 2006, 46, 1736–1744.
4. Kirschena M., Badr K., Pfeifer H. Influence of direct reduced iron on the energy balance of the electric arc furnace in steel industry. Energy 2011, 36, 6146–6155.
5. Потапов К.О., Рощин В.Е. Селективное восстановление и пирометаллургическое извлечение железа из шламов медеплавильного производства // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер.: Металлургия. 2014. Т. 14. №3.
6. Переработка шлаков медеплавильного производства / Е.М. Харченко, Г.А. Ульева, Т.Г. Егорова, С.С. Рахимбеков // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 7. С. 30-33.
7. Fernández-González D., Ruiz-Bustinza I., González-Gasca C., Piñuela-Noval J., Mochón-Castaños J., Sancho-Gorostiaga J., Verdeja L.F. Concentrated solar energy applications in materials science and metallurgy. Sol. Energy 2018, 170, 520–540.
8. Fernández-González D., Prazuch J., Ruiz-Bustinza I., González-Gasca C., Piñuela-Noval J., Verdeja, L.F. Solar synthesis of calcium aluminates. Sol. Energy 2018, 171, 658–666.
9. Ruiz-Bustinza I., Cañadas I., Rodríguez J., Mochón J., Verdeja L.F., García-Carcedo F., Vázquez A. Magnetite Production from Steel Wastes with Concentrated Solar Energy. Steel Res. Int. 2013, 84, 207–217.
10. Sibieude F., Ducarroir M., Tofighi A., Ambriz J. High temperature experiments with a solar furnace: The decomposition of Fe3O4, Mn3O4, CdO. I. J. Hydrogen Energy 1982, 7, 79–88.
11. Steinfeld A., Fletcher E.A. Theoretical and experimental investigation of the carbothermic reduction of Fe2O3 using solar energy. Energy 1991, 16, 1011–1019.
12. Steinfeld A., Kuhn P., Karni J. High-temperature solar thermochemistry: Production of iron and synthesis gas by Fe3O4-reduction with methane. Energy 1993, 18, 239–249.
13. Mochón J., Ruiz-Bustinza I., Vázquez A., Fernández D., Ayala J.M., Barbés M.F., Verdeja L.F. Transformations in the Iron-Manganese-Oxygen-Carbon System Resulted from Treatment of Solar Energy with High Concentration. Steel Res. Int. 2014, 85, 1469–1476
14. Akbarov R.Y., Paizullakhanov M.S. Characteristic features of the energy modes of a large solar furnace with a capacity of 1000 kW // Applied Solar Energy 2017. 54 (2), 99-109