Семикіна А. С. Удосконалення процесів утилізації металургійних шлаків на основі дослідження закономірностей формування магнітосприйнятливих залізовмісних компонентів оксидних розплавів

Дисертацію присвячено питанням утилізації металургійних шлаків на основі дослідження закономірностей формування магнітосприйнятливих залізовмісних компонентів в оксидних розплавах. У роботі обґрунтовано раціональний спосіб підготовки сталеплавильних шлаків до селективної утилізації, що полягає у переводі оксидів заліза з немагнітної форми в магнітну (магнетит/ферит) шляхом їх доокислення з подальшою магнітною сепарацією. Магнітна складова може бути використана при підготовці залізорудних матеріалів для доменної плавки (агломерат або окатиші), а немагнітна частина - в будівельній промисловості. На основі термодинамічних розрахунків із застосуванням програмного пакету FactSage 6.1 і експериментального дослідження кінетики процесу окислення розплавлених синтетичних шлаків методами термогравіметричного аналізу та високотемпературного лазерного сканування встановлені раціональні умови, що необхідні для формування магнетиту і фериту марганцю при окисленні розплавлених шлаків систем FeO-CaO-SiO2-MnO та FeO-CaO-SiO2. Виявлені закономірності відкривають шлях створення ресурсо енергозберігаючих технологій, поліпшуючих екологічну обстановку. Практичне застосування запропонованого способу можливе не лише при переробці новоутвореного, але й відвального шлаку. Збільшення об'ємів утилізації металургійних шлаків дозволить заощадити природні ресурси, зменшить площі шлакових сховищ, знизить забруднення довкілля. Запропонований спосіб переробки шлаків не вимагає значних капіталовкладень і може бути реалізований в рамках існуючої інфраструктури переробки відходів. При переробці 1т шлаку можливо вилучити ~0,2-0,25т магнетиту, що еквівалентно ~0,5т залізної руди. Очікуваний сумарний економічний ефект від впровадження може скласти близько 120 грн/т шлаку, що переробляється. Експериментальним шляхом встановлена принципова можливість формування нанофериту марганцю із структурою шпінелі в розплавлених металургійних шлаках, що містять оксиди заліза та марганцю, шляхом їх окислення в атмосфері повітря. Експериментальним шляхом було встановлено, що при доокисленні синтетичного шлаку з основністю 2,0 розмір отриманого фериту марганцю досягав 25,5 нм. Методом холодного моделювання показано принципову можливість вилучення кристалічних часток магнетиту з рідких сталеплавильних шлаків під дією виштовхуючої електромагнітної сили в схрещених електричному і магнітному полях.