ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 549:54.055
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-2-79-87
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Уральский регион, как российский центр металлургии, за несколько веков работы накопил огромное количество шлакоотвалов, которые на данный момент практически не изучены, хотя могут быть полезны для народного хозяйства. К сожалению, утилизация шлаков в настоящее время происходит спонтанно и не учитывает возможности потенциальной переработки. Многие шлаки, содержащие ценные и редкие элементы, представляют собой потенциальную руду. Цель работы. Изучение минерального (вещественного) состава шлаков Верхнесысертского железоделательного завода, расположенного на юге Свердловской области (Средний Урал). Используемые методы. Химический состав шлака установлен на рентгенофлуоресцентном волновом спектрометре XRF 1800 фирмы Shimadzu, а состав минералов определен на электронно-зондовом микроанализаторе CAMECA SX 100 с пятью волновыми спектрометрами. Фотографии минералов и их взаимоотношений друг с другом сделаны с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6390LV фирмы Jeol. Новизна. Изучение и анализ вещественного состава шлаков проводился с использованием современной номенклатуры Международной минералогической ассоциации и применением классической минералогии. Результат. Впервые изучена минералогия железистых шлаков Верхнесысертского железоделательного завода. Установлено, что данные шлаки сложены агрегатом фаялита и лайхунита и содержат обильную вкрапленность магнетита. Кроме того, в них присутствуют хромит, меррихьюит и нераскристаллизованное стекло. Данные шлаки являются отходами пудлингового производства железа, а температура их образования – 1200-1400°С. Лайхунит, возможно, является типоморфным минералом шлаков пудлингового процесса, так как технологическое перемешивание расплава приводит к его насыщению кислородом и окислению. Практическая значимость. Изученный шлак можно дополнительно перерабатывать. При использовании магнитной сепарации легко выделяется магнетит, который является рудой на железо, причем с ценными примесями хрома, ванадия и никеля. Сам шлак в виде блоков можно использовать как огнеупорный материал.
Ключевые слова
фаялит, лайхунит, магнетит, минералогия, шлаки пудлингового производства, Верхнесысертский железоделательный завод
Для цитирования
Ерохин Ю.В., Пономарев В.С., Захаров А.В. Вещественный состав шлаков производства пудлингового железа (на примере Верхнесысертского завода, Средний Урал) // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №2. С. 79-87. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-2-79-87
1. Металлургические заводы Урала XVII – XX вв. Энциклопедия / под ред. В.В. Алексеева. Екатеринбург: Изд-во Академкнига, 2001. 536 с.
2. Савичев А.А. Архитектурное достояние Сысерти. Ч. 1. Исторический центр. Екатеринбург: Изд-во «Уральский рабочий», 2018. 200 с.
3. Металлургия и время. Энциклопедия. В 4 т. Т. 2. Фундамент индустриальной цивилизации. Возрождение и Новое время / Карабасов Ю.С., Черноусов П.И., Коротченко Н.А., Голубев О.В. М.: Изд-во «Дом МИСиС», 2011. 216 с.
4. Frisch T., Herd R.K. Highly metamorphosed iron-formation on Arcedeckne Island, Boothia Peninsula, Arctic Canada, and the paragenesis of harrisonite, Ca(Fe,Mg)6(SiO4)2(PO4)2 // Canadian Mineralogist. 2010, vol. 48, no. 4, pp. 1005-1024. DOI: 10.3749/ canmin.48.4.1005
5. Козлов П.С., Ерохин Ю.В. Новые данные по фаялитовому шлаку Мариинского передельного завода // Минералогия техногенеза. 2013. №14. С. 67-76.
6. Laihunitization as a mechanism of olivine oxidation / Khisina N.R., Khramov D.A., Kleschev A.A., Langer K. // European Journal of Mineralogy. 1998, vol. 10, pp. 229-238.
7. Fayalite oxidation processes in Obsidian Cliffs rhyolite flow, Oregon / Martin A.M., Medard M., Devovard B., Keller L.P., Righter K., Devidal J.-L., Rahman Z. // American Mineralogist. 2015, vol. 100, pp. 1153-1164. DOI: 10.2138/am-2014-5042
8. Чесноков Б.В., Щербакова Е.П. Минералогия горелых отвалов Челябинского угольного бассейна (опыт минералогии техногенеза). М.: Наука, 1991. 152 с.
9. Tzankova N., Stavrakeva D. Mineralogical study of archaeological cooper slags found in the area of Krushevets Village, SE Bulgaria // Geologica Balcanica. 2020, vol. 49, no. 2, pp. 3-23.
10. Mineralogical characterization of slags from the Oiola Site (Biscay, Spain) to assess the development in bloomery iron smelting technology from the Roman Period to the Middle Ages / Portillo-Blanco H., Zuluaga M.C., Ortega L.A., Alonso-Olazabal A., Cepeda-Ocampo J.J., Salcedo A.M. // Minerals. 2020, vol. 10, article 321. DOI: 10.3390/min10040321
11. Береговский В.И., Кистяковский Б.Б. Металлургия меди и никеля. М.: Металлургия, 1971. 456 с.
12. Piatak N.M., Seal II R.R. Mineralogy and environmental geochemistry of historical iron slag, Hopewell Furnace National Historic Site, Pennsylvania, USA // Applied Geochemistry. 2012, vol. 27, no. 3, pp. 623-643. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2011.12.011
13. Минералогия медных шлаков Сысертского железоделательного завода, Средний Урал / Ерохин Ю.В., Пономарев В.С., Захаров А.В., Леонова Л.В. // Минералогия. 2023. Т. 9. №2. С. 30-40. DOI: 10.35597/ 2313-545X-2023-9-2-3
14. Петрология и хромитоносность ультраосновного массива Рай-Из (Полярный Урал) / Вахрушева Н.В., Ширяев П.Б., Степанов А.Е., Богданова А.Р. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2017. 265 с.
15. Ерохин Ю.В. Минералогия шлаков Режевского никелевого завода // Минералогия техногенеза. 2012. №13. С. 50-64.
16. A chemical classification of volcanic rocks based on the Total-Alkali-Silica diagram / Bas M.J.L., Maitre R.W.L., Streckeisen A., Zanettin B. // Journal of Petrology. 1986, vol. 27, no. 3, pp. 745-750. DOI: 10.1093/ petrology/27.3.745
17. Dodd R.T., Van Schmus W.R., Marvin U.B. Merrihueite, a new alkali-ferromagnesian silicate from the Mezö-Madaras chondrite // Science. 1965, vol. 149, pp. 972-974. DOI: 10.1126/science.149.3687.972
18. Neue mineralfunde im oststeirischen Vulkangebiet / Postl W., Taucher J., Moser B. // Mitteilungen der Abteilung Mineralogie am Landesmuseum Joanneum. 1996, vol. 60-61, pp. 3-76.