Изучение процессов роста зерен железа при твердофазном карботермическом восстановлении в высокодисперсных многокомпонентных железосодержащих системах на примере красного шлама

Проект направлен на поиск эффективного решения проблемы переработки красных шламов – отходов, образующихся в процессе производства глинозема способом Байера. На сегодняшний день накоплено более 3 млрд. т. красных шламов. Эти отходы имеют сложный химический состав и содержат преимущественно оксиды железа, а также оксиды алюминия, титана, ванадия и скандия. Наименее энергетически затратным способом извлечения железа, является способ низкотемпературного восстановления при 1050-1200 °С с последующим его отделением методом магнитной сепарации. Красный шлам является высокодисперсной системой (средний размер частиц 60 нм). Извлечение железа после твердофазного карботермического восстановления из такой системы методом магнитной сепарации малоэффективно из-за низкой степени раскрытия магнитных минералов, поэтому размеры частиц железа в ходе его восстановления необходимо увеличить. Увеличения размеров зерен магнитной фазы можно добиться, например, путем добавок сульфатов и карбонатов щелочных металлов. В работе будут исследованы процессы роста зерен железа при восстановительном обжиге красного шлама в смеси с различными добавками, влияние различных параметров процесса на степень отделения железа методом магнитной сепарации, что позволит значительно повысить степень выхода железа в магнитную фракцию. Впервые будет изучен процесс роста зерен железа путём in situ на установке TS 1500. Также в красных шламах содержится большое количество оксидов алюминия и до 90-110 г/т Sc2O3, поэтому их извлечение позволит значительно повысить общую рентабельность переработки красных шламов. В процессе выполнения проекта будут изучены процессы отделения глинозема и скандия из полученных хвостов путем их обработки соляной кислотой в автоклавных условиях, а полученный остаток исследован в качестве добавки в цемент. Результаты работы могут быть использованы для разработки технологий переработки других высокодисперсных железосодержащих систем, таких как хвосты обогащения железных руд, гётитовые руды, пыли и шламы чёрной металлургии и другие труднообогатимые материалы.