Главная | Обратная связь

Часть II КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ 1 страница

 

Задача комплексного использования сырья в черной металлур­гии – это рациональная полнота извлечения основного и со­путствующих элементов в экономически оправданных преде­лах, утилизация отходов добычи, обогащения и металлургиче­ских переделов без нанесения экологического урона окружающей среде. Черная металлургия оказывает значитель­ное влияние не только на загрязнение окружающей среды, но является земле- и водоемкой отраслью народного хозяйства.

В настоящее время технология извлечения ценных попут­ных компонентов из железных руд разработана почти для всех крупных комплексных месторождений, однако на большинстве из них полезные компоненты не извлекаются и сбрасываются в отвалы вместе с породами вскрыши и хвостами обогащения.

Использование первичного железа в производстве лишь не­многим превышает 41% добытого количества, а с учетом воз­вращаемой части потерь в производстве 56,3%.

Усложнение горно-геологических условий добычи и недос­татки технической, технологической оснащенности обогатитель­ных фабрик приводят к увеличению потерь железа при добыче и уменьшению его извлечения при обогащении. Утилизация же отходов всех процессов переработки руд осуществляется недо­статочно, хотя по данным Минстройматериалов СССР, при­мерно 60 – 70% вскрышных пород и отходов обогащения прин­ципиально пригодны для производства различных строймате­риалов. Не решена полностью также проблема переработки отходов различных металлургических переделов. В настоящее время в СССР утилизируется около 80% железорудных отхо­дов металлургического передела. Однако, если переработка доменных шлаков составляет 82 – 84%, то сталеплавильных – всего 20 – 30%, а железосодержащих шламов – немногим более 50%. Отвалы различных отходов занимают огромные площади сельскохозяйственных угодий, ухудшают экологию и обходятся государству в десятки миллионов рублей. Так, по данным академика Б. Н. Ласкорина и др., только транспор­тирование шлаков черной металлургии в отвалы и их содер­жание обходится ежегодно в 10 млн. руб.

 

11.1. ХАРАКТЕРИСТИКА РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ И ОТХОДОВ

 

К рудам черных металлов относятся железные, марганцевые и хромовые. Среднее относительное содержание железа в земной коре – 4,2%, марган­ца – 0,1%, хрома – 0,035%. Крупные месторождения железных руд расположены практически на всей территории СССР (КМА, Кривбасс, Казахстан, Урал и т. д.).

По химическому и минералогическому составам железные руды подраз­деляются на четыре типа: бурый (Fe₂0₃*nH₂0), красный (Fe₂О₃), магнитный (Fe₃O₄), шпатовый – сидерит (FeC0₃) – железняки. Бурые железняки – обычно это сравнительно бедные руды (≈30—50% Fe), содержащие глинис­тую или кремнистоглинистую пустую породу, загрязненные фосфором, серой, иногда мышьяком, часто – с примесями хрома, марганца, никеля, ванадия. Обычно, перед использованием такие руды должны подвергаться обогаще­нию.

Красный железняк (гематит) обычно представлен богатыми рудами (50 –65% Fe) с небольшим содержанием в пустой породе серы и фосфора. При более низком содержании железа (≈35%) и высоком (до 60%) кремнезема они называются железистыми кварцитами и должны быть подвергнуты глу­бокому обогащению.

Магнитный железняк (магнетит) характеризуется относительно высоким содержанием железа (до 59%), но и значительным – вредных примесей, осо­бенно серы и фосфора. Разновидностью магнетита являются титаномагнетиты, содержащие магнетит и ильменит (FeO*Ti0₂).

Шпатовый железняк (сидерит) характеризуется низким содержанием железа (≈ 30—40%) с песчано-глинистой пустой породой.

Марганцевые руды. Марганец способствует снижению концентрации серы в металле и вводится в сталь как раскислитель и легирующая добавка. В за­висимости от типа марганецсодержащего минерала марганцевые руды де­лятся на окисные—марганец в виде оксидов: пиролюзита (МnO₂), браунита (Мп₂O3), псиломелана (RMnO₂*MnO*nH₂0), гаусманита (Мn₃O₄) и манга­нита (Мn₂O₃*Н₂O); карбонатные — марганец в виде минерала родохрозита (МnСO₃); силикатные – содержащие родонит (MnSiO₃); окисленные — про­дукт окисления марганцевых карбонатных и силикатных руд. Содержание марганца в минералах находится в пределах от 41,9 до 72,1%, а в добы­ваемых рудах — обычно не превышает 45%.

Наиболее крупные месторождения СССР (Чиатурское, Никопольское, По­луночное, Большетокмакское) – осадочного морского происхождения; наи­более распространены в СССР карбонатные и смешанные руды (≈ 70%). Все добываемые, руды подвергаются обогащению.

За рубежом крупные месторождения марганцевых руд имеются в Австра­лии, ЮАР, Бразилии, Габоне, Гане, Индии и ряде других стран.

Хромовые руды. Хром является одним из важнейших легирующих метал­лов. Черная металлургия потребляет примерно 60% всего добываемого хрома. Основными хромосодержащими минералами являются хромшпинелиды (Хромиты), которые образуют несколько разновидностей: собственно хро­мит— FeCr₂O₄, магнохромит—(Mg, Fe)Cr₂O₄, алюмохромит — Fe(Cr, A1)₂O₄, хромпикотит – (Mg, Fe) • (Cr, Al)₂O₄. В этих рудах содержится 33 – 46,5% хрома. Все потребности отечественной черной металлургии в хромовом сырье покрываются рудами Донского месторождения. Крупные запасы хромовых руд имеются в ЮАР, Зимбабве, на Филиппинах, в Бразилии, Турции и других странах.

При добыче, обогащении и переработке руд (концентратов) черных металлов образуется огромное количество отходов, от­личающихся большим разнообразием физико-химических и других свойств. В природе нет мономинерального сырья и же­лезные руды большинства месторождении, как упоминалось выше, содержат промышленные количества таких ценных ком­понентов как ванадий, титан, кобальт, никель, цинк, медь, ред­кие металлы и др. В процессе обогащения этих руд или в про­цессах их обработки часто целесообразно выделять эти ценные

компоненты в отдельный концентрат или извлекать их в спе­циальные шлаки, которые могут быть использованы, например, в производстве ферросплавов.

При обогащении и металлургической переработке железных и марганцевых руд образуется большое количество отходов (хвосты, шламы, шлаки, металлургические пыли и др.), кото­рые при соответствующей обработке могут быть превращены в товарный продукт.

По имеющимся в СССР и за рубежом технико-экономичес­ким данным высокий уровень концентрации и комбинирования производства за счет создания совмещенных предприятий для переработки попутно добываемых полезных ископаемых, вскрышных пород и отходов обогащения в единый технологи­ческий комплекс не только способствует увеличению выпуска валовой продукции, но и резко повышает рентабельность пред­приятий.

В мировой практике железные руды добываются преиму­щественно (>80%) открытым способом, причем непрерывный рост добычи (в 1985 г. — >1,5 млрд. т) связан с увеличением объема вскрышных пород. Если объемы выплавки стали за по­следнее десятилетие (1976 – 86 гг.) изменяются в сравнительно небольшом диапазоне (примерно 670 – 750 млн. т), то объемы обогащения железных и марганцевых руд непрерывно возрас­тают, что объясняется ухудшением качества добываемых руд. В СССР – более 80% железорудного сырья подвергают обога­щению.

В породах вскрыши, относящихся к категории нерудных по­лезных ископаемых, встречаются разнообразные материалы, которые представляют собой сырье для различных отраслей промышленности (сланцы, кварциты, суглинки, глины, извест­няки, гранаты, гнейсы и др.), некондиционные бурые железня­ки, железистые кварциты (Fe<10%) и др. Состав отходов обо­гащения зависит от различных факторов и в первую очередь от состава исходных руд и способа их обогащения. Данные по ряду отечественных и зарубежных рудных обогатительных фабрик показывают, что химический состав шламов изменяет­ся примерно в следующем диапазоне (в %): Fe(общ) – 10 – 12; СаО – 1 – 3,5; SiО₂ – 50 – 65; А1₂0₃ – 0,5 – 3; МnО – 0,05 – 0,3; S0₃ – 0,1 и т. д.

Шлаки в доменной печи образуются за счет пустой породы рудной части шихты, флюсов и золы кокса. Химический состав доменных шлаков зависит от состава исходной руды и оборот­ных продуктов (колошниковая пыль, окалина, пиритные огарки и др.), вида применяемого, топлива и выплавляемого чугуна. Шлакообразование, состав и консистенция образующихся шла­ков оказывают решающее влияние на состав выплавляемого чугуна. В состав доменных шлаков входят оксиды СаО, SiO₂, FeO, MgO, A1₂0₃, сульфиды CaS, MnS, FeS, соединения фосфора, иногда и ТiO₂, причем преобладают оксиды CaO, SiO₂ и Аl₂O₃.

По химическому составу доменные шлаки делятся на ос­новные, нейтральные и кислые. К основным относятся шлаки с модулем основности , равном или большем единицы, к кислым — меньше единицы. Средний удельный вы­ход шлаков составляет примерно 320 – 800 кг/т чугуна, а ко­личество чугуна, теряемого со шлаком, – 1 – 4% от массы шла­ка. В отвалы ежегодно сливается более 80 млн. т шлаков чер­ной металлургии, из которых около 45 млн. т (по другим данным – около 50 млн. т) составляют доменные шлаки.

Примерный химический состав доменных шлаков следующий (в %): SiO₂ –30 – 40; CaO – 30 – 50; А1₂0₃ – 4 – 20; МnО – 0,5 – 2; FeO – 0,1 – 2; SO₃ – 0,4 – 2,5 и т. д.

Сталеплавильные процессы различаются технологическими условиями, методами ведения плавок и типами плавильных пе­чей. Важнейшими в настоящее время являются основной мар­теновский скрап — и скрап-рудные процессы (около 40% от общего производства), кислородно-конвертерный (≈ 40%) и выплавка стали в дуговых и индукционных печах. В связи с этим шлаки сталеплавильных производств заметно отличают­ся по химическому составу и также могут быть основными или кислыми.

Кислые шлаки имеют основность (CaO/SiO₂) меньше едини­цы, а основные – в пределах 1,3 – 3 и выше. Основные шлаки позволяют удалять из металла вредные примеси – серу, фос­фор, поэтому основной сталеплавильный процесс получил наи­большее распространение. В среднем выход сталеплавильных шлаков составляет 150 – 160 кг/т стали. При средней ежегод­ной выплавке стали в СССР 170 млн. т примерный выход ста­леплавильных шлаков составит около 25,5 – 27 млн. т, в том числе примерно 10 – 12 млн. т мартеновских и столько же кон­верторных.

Основные сталеплавильные шлаки имеют следующий хими­ческий состав (в %): при выплавке низкоуглеродистых марок стали — (СаО + МnО + MgO) – 60% и [SiO₂ + P₂O₅ + Fe(общ)] –30 – 32%, а при выплавке углеродистых – соот­ветственно примерно 65 и 35%.

Среднее содержание железа в мартеновских шлаках – 8 – 20%, в конверторных – 2 – 13%, электросталеплавильных– 8 – 17%.

В процессе выплавки ферросплавов образуется большой объем шлаков (более 5 млн. т/год), химический состав кото­рых также зависит от состава исходного сырья. Максимальное количество шлаков (>90% выхода всех шлаков плавки фер­росплавов) образуется при выплавке хромовых и марганцевых ферросплавов. В то же время, основные потери, например марганца, в производстве ферросплавов связаны с недостаточным восстановлением его в процессе плавки и потерями при выпуске и разливке, причем 30% всех потерь составляют корольки ме­талла, попавшие в шлак [1].

Обычно, при выплавке марганцевых и хромовых сплавов шлаки содержат 20 – 40% SiО₂, до 30% A1₂О₃, CaO, FeO, С, Р и др. Марганцевые шлаки содержат 40 – 66% МnО, а хромо­вые < 8% Сr₂O₃.

На всех предприятиях черной металлургии при работе до­менных, сталеплавильных, ферросплавных печей и агломашин выделяется большое количество пылей. Эти пыли улавливают­ся в системах газоочистки с помощью различных пылеуловите­лей (электростатические сепараторы, мокрые скрубберы, фильт­ры и др.). Из пылей (сухая газоочистка) и шламов (мокрая газоочистка) выделяют значительные количества вторичного железосодержащего сырья. Так, в США при выплавке стали около 125 млн. т/год образуется до 14 млн. т железосодержа­щих пылей, в ФРГ эта величина составляет более 2 млн. т. При выплавке в электропечах малоуглеродистой и нержавею­щей сталей улавливание пылей в фильтрах составляет соот­ветственно 14 и 20 кг/т стали. За период рафинирования плав­ки в конверторах масса улавливаемой пыли изменялась от 8,5 при очистке газа в мокрых скрубберах до 20,5 кг/т выплав­ляемой малоуглеродистой стали при очистке в электростатиче­ских сепараторах [2]. Следует отметить, что пыль, извлекае­мая из систем очистки доменных газов, без предварительной обработки может использоваться в агломерационном процессе, заменяя (100 кг пыли) около 67 кг руды и 40 кг кокса.

Все металлургические пыли весьма существенно отличаются по физико-химическим свойствам и гранулометрическому со­ставу. Ниже приведена примерная характеристика пылей [2]:

Химический состав	%	Плотность, т/м3
Fe	36,6 – 69	Истинная тонких фракций	4,2 – 5,1
Мn	0,34 – 5	Истинная более крупных (> 15 мкм)	6,3
СаО	0,86 – 6,3	Кажущаяся тонких фракции	1,1 –2,2
Mg	0,08 -1,8	Кажущаяся более крупных	3,5
S	0,02 – 0,73	Гранулометрический состав, % [2]:
Р	0,29 – 0,82	Фракций > 15 мкм	1 – 8
Zn	0,4 –18,3	Фракций > 2 мкм	42 – 80
Рb	0,06 – 2,9	Фракций > 1 мкм	74 – 95
Si	0,19 – 2,03
С	0,23 – 1,7

Пыли более широкого диапазона химического состава выде­ляются при выплавке ферросплавов, что вызвано, в первую очередь, резким различием исходного сырья (Fe – Si, Fe – Al, Fe – Cr, Fe – Мn и др.). Так, в г. Тояма (Япония) примерный состав улавливаемых пылей при выплаве высокопроцентного ферросиликохрома шлаковым методом в открытой печи и низ­коуглеродистого феррохрома следующий (%):

Состав	Ферросиликохрон	Феррохром
Cr	0,7 – 1,56	25 – 30 (Cr2O3)
SiO2	64,8 – 87,4
CaO	0,46 – 1,3
MgO	7,4 – 16,5
FeO	0,5 – 1,1	–

 

Примерная масса пылей, улавливаемых в доменном и ста­леплавильных процессах, составляет соответственно 2,5 и 1,5т на 100 т произведенного железа и стали.

В работе [3] приводятся обобщенные данные о структуре отходов и потерях железа по основным переделам черной ме­таллургии СССР.

При расчете сквозного извлечения железа его потери на стадиях добыча – подготовка руды к доменной плавке дости­гают 34,9% добытого железа без учета и 32,5% с учетом час­тичного возврата. На последующих стадиях передела: домен­ная плавка – производство проката эти потери составляют со­ответственно 23,5 и 11,2%. Наибольшие потери железа наблюдаются в горно-подготовительных стадиях производства, а возврат потерь здесь составляет лишь 2,4%. Использование первичного железа в производстве равно всего лишь 41,6% от добытого количества, а с учетом возвращаемой части потерь возрастает до 56,3%. Необходимо отметить также, что в насто­ящее время при добыче руды потери железа несколько воз­растают, а извлечение железа при обогащении руд – снижа­ется, что объясняется усложнением горно-геологических усло­вий добычи, недостатками технологии и несовершенством обогатительного оборудования.

В табл. II. 1 приводятся обобщенные данные о структуре усредненных отходов по основным переделам черной металлур­гии CCCP [3].

Горнодобывающая промышленность является наиболее ка­питалоемкой отраслью. На добычу минерального сырья и топ­лива приходится около 25% основных производственных фон­дов, а на 1 руб. затрат производится приблизительно в 2— 3 раза меньше продукции, чем в перерабатывающей промыш­ленности. Этот разрыв может быть значительно уменьшен при комплексной переработке сырья, к которой следует отнести и операцию по доизвлечению железа из различных отходов. Уве­личение же содержания железа в рудной шихте для доменного процесса на 2% позволяет уменьшить расход кокса примерно на 5—6%; флюсов — на 10—12% и выход шлака на 12—13%. При этом производительность доменных печей возрастет при­мерно на 5%.

 

Таблица II. 1. Структура усредненных отходов (% от общего объема операций)

Предел	Общие усредненные отходы	В том числе
Безвозвратные потери	Используемые отходы, %
Добыча руды	4,5	4,5	–
Подготовка руды	27,5	26,1	1,4
Окускование руды	6,0	3,0	3,0
Доменная плавка	7,2	4,5	2,7
Выплавка стали	12,5	9,5	3,0
Производство проката	21,3	3,6	17,7

 

 

11.2. ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ СОПУТСТВУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ОТХОДОВ

 

11.2.1. Вмещающие породы

 

Основным способом добычи железных руд является открытый (>80%), причем рост глубины карьеров сопровождается по­стоянным увеличением добываемой попутно пустой породы.

В работе [4] дается подробный анализ геологических усло­вий залегания и состава вмещающих, боковых вскрышных по­род, отходов обогащения и возможные пути их использования (ГОКи УССР).

Сопутствующие породные полезные ископаемые весьма раз­нообразны и насчитывают более 10 видов сырья. Большую группу сопутствующих пород составляют нерудные материалы, пригодные для производства строительного и дорожного щебня. В состав этих материалов входят сланцы и безрудные квар­циты, некондиционные железистые кварциты, амфиболиты, гра­ниты, мигматиты и гнейсы. Уникальными являются тальковые сланцы в сопутствующих породах Ингулецкого месторождения, представляющие собой ценное сырье для производства дустов, ситаллов и вяжущих.

Лессовидные суглинки и красно-бурые глины, встречающие­ся на всех месторождениях железных руд Украины, представ­ляют собой ценные породы для рекультивации земель и явля­ются сырьем для производства кирпича и черепицы местного значения. В породах вскрыши встречаются и спондиловые мер­гельные глины — сырье для цементной промышленности и др. Сводные данные комплексного использования пород вскрыши железорудных месторождений УССР приводятся в табл. II.2.

Примером безотходной технологии может служить Лебединское железорудное месторождение, содержащее богатые

 

Таблица 11.2. Возможные пути утилизации вскрышных пород Украины [4]

Горно–обогатительный комбинат	Вскрышные породы	Пути возможного использования
Южный	Сланцы, безрудные кварциты	Дорожно-строительный щебень
Суглинки, красно-бурые глины	Производство кирпича, рекультивация земель
Новокриворожский	Сланцы, безрудные кварциты	Дорожно-строительный щебень
Лессовидные суглинки, красно-бурые и бентонито-подобные глины	Формовочные земли, буровые растворы, производство кирпича, рекультивация земель
Центральный	Сланцы, безрудные кварциты	Щебень
Вспучивающие сланцы	Керамзит
Лессовидные суглинки, красно-бурые глины	Рекультивация земель, строительство дамб, плотин, производство глиняного кирпича
Северный	То же	То же
Некондиционные и безрудные кварциты, сланцы	Щебень
Ингулецкий	Граниты, мигматиты, амфиболиты, безрудные кварциты, сланцы	Щебень
Амфиболиты	Каменное литье
Тальковые сланцы	Ситаллы, шлакоситаллы, дусты, цементы
Полтавский	Амфоболиты, плагнограниты, кристаллические сланцы, безрудные кварциты, мигматиты	Дорожный и строительный щебень
Суглинки, спондиловые мергельные глины	Кирпичное и цементное сырье
Амфоболиты	Каменное литье

 

Fe-руды, неокисленные железистые кварциты и различные по­роды вскрыши, (глина, мел, кристаллические сланцы и др.). Мел пород вскрыши может быть использован для известкова­ния кислых почв и в качестве наполнителя при производстве красок; кристаллические сланцы – для производства щебня; пески – для производства формовочных песков и т. д. Породы вскрыши Костомушского месторождения (Карелия) могут при­меняться в производстве фаянса и технической керамики, эма­лей, цветного стекла и т. д. Кроме того, породы вскрыши дру­гих Fe-рудных месторождений частично или полностью могут быть использованы в качестве закладочного материала, при строительстве дорог и дамб, кварцевые пески – для стекольной промышленности и строительства, мергельные породы – для производства извести и цемента, нерудные глины – для про­изводства керамзитового гравия и т. д.

Производство попутных строительных материалов, в основ­ном щебня, позволяет повысить экономическую эффективность обогатительных комбинатов. Так, в Криворожье 1 м3 щебня обходится потребителю около 6 руб. (в отдельных районах 12 – 15 руб.), в то время как его себестоимость при использовании пород вскрыши составляет всего 1,9 руб. От реализации фрак­ционированного строительного песка комбинат может ежегод­но получать более 0,5 млн. руб. прибыли.

Необходимо отметить, что в СССР и во многих других гор­нодобывающих странах мира скопились огромные запасы от­ходов. Только на Кольском полуострове во вскрышные отвалы ежегодно поступает до 170 млн. т породы, а на Урале – толь­ко вскрышных пород железорудных месторождений – более 160 млн. т ежегодно. По различным оценкам примерно 67% вскрышных пород железорудных месторождений СССР пригод­ны для производства различных строительных материалов, причем наибольшая доля приходится на щебень (30%), цемент (24%) и керамические стеновые материалы (16%) [5].

В аналогичном положении и некоторые другие ГОКи в СССР и за рубежом, не внедрившие мало- или безотходную технологию с утилизацией пород вскрыши. В то же время на некоторых горнообогатительных предприятиях в СССР и за рубежом уже накоплен опыт промышленного использования пород вскрыши для производства строительных материалов, например, керамзитовый в г. Рудный и камнедробильный заво­ды, на отвальных породах Оленегорска работает завод по про­изводству щебня, на вскрышных породах КМА (мел, глина Стойлинского рудника, алюминосная добавка – сланцы Лебе­динского рудника) – Старооскольский цементный завод и др.

Скапливающиеся отвалы вскрышных пород не только ока­зывают отрицательное влияние на экономику, но и связаны с отчуждением крупных земельных угодий, что наносит боль­шой урон сельскохозяйственному производству. Так, на Урале площади нарушенных земель составляют более 40 тыс. га, а затраты на рекультивацию 1 га составляют для условий Урала и Сибири примерно 3 тыс. руб.

 

11.2.2. Доизвлечение железа

 

Экономичность утилизации вскрышных пород, производства из них продукции с одновременным доизвлечением ценных и по­путных материалов определяется составом вскрышных пород, концентрацией в рудах сопутствующих элементов, технологи­ческой возможностью их доизвлечения и потребностью региона в данной дополнительной продукции.

Как отмечалось, железорудные месторождения часто содер­жат промышленные количества никеля, меди, цинка, ванадия,

титана и др. По ориентировочным подсчетам установлено, что при переработке железных руд мировые потери составляют (в тыс. т в год): меди – 600, свинца – 300, цинка – 500 и др. В связи с отработкой все более бедных руд эти потери на всех стадиях подготовки руды непрерывно возрастают, а в перера­ботку часто вовлекаются забалансовые руды и отходы обога­щения. Так, по данным Фрайбергской Горной Академии (ГДР) за счет переработки вторичного металлургического сырья по­крывается 12% потребности страны, причем в производстве стали – 67%, меди – 44%, свинца – 88%, алюминия – 43%.

Подробный анализ доизвлечения железа и извлечения цвет­ных металлов из железных руд и отходов приведены в работе [5]. По имеющимся данным, среднее извлечение железа при обогащении составляет около 75,5%, тогда как 62,8 – 93,4% сла­бомагнитных минералов железа уходит в хвосты.

Для доизвлечения железа применяют различные процессы обогащения (обратная флотация хвостов, прямая флотация ру­ды, сухая магнитная сепарация, магнитно-флотационный спо­соб и др.). В настоящее время технология обогащения окис­ленных руд освоена только на Центральных горнообогатитель­ных комбинатах, в отвалах же скопились сотни миллионов тонн этого ценного сырья.

В СССР и за рубежом проводятся исследования в области химической переработки окисленных железных руд. По данным Ждановского металлургического института, потери металлур­гического сырья от неполного использования только шламов составляют (тыс. т в год): 3300 – железной руды, 107 – мар­ганцевой руды, 1000 – известняка и 380 – твердого топлива для агломерации. Неполное использование шламов уменьшает содержание железа в доменной шихте, снижает производитель­ность доменных печей и увеличивает расход кокса [5]. Только с доменными шлаками в США теряется до 0,9% производимого чугуна, что составляет примерно до 900 тысяч т/год. По раз­личным данным, потребление стали в мире к 2000 г при сред­негодовом росте 3 – 4% составит 1,7 – 1,9 млрд. т. Доля конвер­терного передела достигнет 60 – 92%. По экономическим оцен­кам, 1 т отходов стали, пущенная в оборот, может заменить 2 т железной руды, 600 кг кокса и 350 кг флюсов.

В отличие от шлаков доменных печей шлак кислородных конвертеров не представляет большой ценности и его повтор­ное использование в доменных печах весьма ограничено из-за значительного содержания вредных примесей. В то же время сравнительно высокое содержание в нем железа (до 13 – 15%) обусловливает необходимость его выделения и использования. В настоящее время из шлаков металлургических производств ежегодно извлекается 1,7 – 2 млн. т железа.

 

11.2.3. Извлечение попутных металлов

 

Современная техника и технология позволяют извлекать из же­лезных руд ряд ценных сопутствующих металлов. Разработано, опробовано и внедрено много способов извлечения различных металлов из железных руд. Большая часть способов основана на выделении сопутствующих компонентов в отдельный кон­центрат при обогащении. Так, при обогащении железных руд Ковдорского месторождения в хвосты ежегодно переходило бо­лее миллиона тонн апатита и баддаленита. Апатит является сырьем для производства фосфорных удобрений, а баддалит — ценный огнеупорный материал. В 70-х годах была введена в эксплуатацию промышленная фабрика по переработке хвос­тов — для производства апатитового концентрата и отделе­ние — для получения баддалитового концентрата. На Соколовско-Сарбайском комбинате в это же время введен в эксплуата­цию опытно-промышленный цех по переработке хвостов мокрой магнитной сепарации для извлечения цветных металлов. Комп­лексная переработка качканарских железных руд (Fe – до 17%) не только обеспечила рентабельное производство сырья из бедных руд, но и позволила получать ванадий. Здесь же при обогащении титаномагнетитов извлекается не только железо, но ванадий и титан.

Большие работы по попутному извлечению металлов из железных руд, хвостов обогащения и рудных отвалов проводят­ся и за рубежом. Комплексная переработка сульфидно-магнетитовых руд осуществляется на предприятиях «Гроссмайнз» (США). Эта руда (Fe(общ) = 41,5 – 44,5%) обогащается с по­лучением железорудного (Fe(общ) = 67 – 68%) и пиритного концентратов; из последнего получают медь и серную кисло­ту. В ФРГ достигнуты успехи в области извлечения из желез­ных руд кобальта и меди, большая часть которых содержится в пирите. В исходной железной руде (Fe – 57%) содержится 0,05% меди и 0,02% кобальта; при обогащении этой руды в сочетании с металлургической обработкой металлы выделя­ются в виде самостоятельных продуктов [7].

В Японии фирмами «Ниссен сэйко» и «Ниппон дзюкагаку коге» разработан и внедрен способ извлечения металлов (Fe, Cr, Ni) из пыли, окалины и шламов, количество которых до­стигает 60 кг/т коррозионностойкой стали. Организация этого процесса извлечения связана с определенными сложностями вследствие тонкой дисперсности пылей из систем газоочистки и шламов, образующихся при переработке отработанных тра­вильных растворов и промывочных сточных вод. Кроме того, шламы содержат большое количество влаги, а отходы при выплавке различных сталей имеют широкий диапазон химиче­ского состава и содержат вредные примеси (Zn, S и др.).