ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 549:54.055
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-3-42-50
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Урал уже несколько веков является металлургическим центром России и здесь накопились большие объемы шлаков. Изучение вещественного состава шлаков является актуальной задачей, так как прежде чем их утилизировать, надо оценить их минеральный состав. Многие шлаки представляют собой потенциальную руду, которую можно дополнительно переработать. Цель работы. Изучение вещественного (минерального) состава борсодержащих шлаков Ключевского завода ферросплавов, полученных при производстве ферробора. Используемые методы. Химический состав породообразующих и рудных минералов шлака установлен на электронно-зондовом микроанализаторе CAMECA SX 100 с пятью волновыми спектрометрами (ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург). Для анализа использовались полированные петрографические шлифы, вырезанные из кусочков шлака. Новизна. Изучение вещественного состава шлаков проводилось с точки зрения классической минералогии и с использованием современной обязательной номенклатуры Международной минералогической ассоциации. Результат. Впервые изучена минералогия борсодержащих шлаков Ключевского завода ферросплавов. Установлено, что они сложены хибонит-Ca-Al-оксиборатовым агрегатом со значительным содержанием шпинели, корунда и присутствием различных боридов, а также хромферида и хлоралюминатов кальция и калия. Данные шлаки являются отходами ферроборного производства, а температура их образования оценивается в узких пределах – 1350-1460°С. Практическая значимость. Изученные нами шлаки можно пускать в дополнительную переработку, так как породообразующие шпинель и хибонит, а также акцессорный гексаборид кальция являются хорошим абразивным материалом, а попутно выделяемые бориды марганца и железа (они легко выделяются магнитной сепарацией) можно далее использовать в металлургическом переделе.
Ключевые слова
хибонит, шпинель, Ca-Al-оксиборат, бориды, минералогия, шлаки, Ключевской завод ферросплавов
Для цитирования
Пономарев В.С., Ерохин Ю.В., Фаррахова Н.Н. Вещественный состав борсодержащих шлаков из Ключевского завода ферросплавоВ // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №3. С. 42-50. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-3-42-50
1. Ключевской завод ферросплавов: к 75-летию Ключевского завода ферросплавов. Энциклопедия / под ред. Н.В. Кузьмина. 2-е изд., перераб. Екатеринбург: Уральский рабочий, 2016. 519 с.
2. Техногенное минеральное сырье Урала: монография / Перепелицын В.А., Рытвин В.М., Коротеев В.А., Макаров А.Б., Григорьев В.Г., Гильварг С.И., Абызов В.А., Абызов А.Н., Табулович Ф.А. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2013. 332 с.
3. Лапин В.В., Курцева Н.Н., Острогорская О.П. О шпинели, корунде (рубине) и своеобразном «β-глиноземе» в алюминотермических шлаках // Труды ИГЕМ АН СССР. 1958. Вып. 30. С. 124-133.
4. Макаров А.Б., Талалай А.Г. Техногенно-минераль¬ные месторождения и их экологическая роль // Литосфера. 2012. № 1. С. 172-176.
5. Перепелицын В.А., Рытвин В.М., Гильварг С.И. Малотоннажные алюминотермические шлаки ОАО «Ключевской завод ферросплавов» // Огнеупоры и техническая керамика. 2015. №4-5. С. 60-68.
6. Ерохин Ю.В. Минералогия глиноземистого шлака Ключевского завода ферросплавов // Минералогия техногенеза. 2012. №13. С. 65-75.
7. Ерохин Ю.В., Берзин С.В. Сапфир-хибонитовый шлак из Ключевского завода ферросплавов // Минералогия техногенеза. 2014. №15. С. 70-81.
8. Ерохин Ю.В., Пономарев В.С., Михеева А.В. Шпинелевый шлак из Ключевского завода ферросплавов // Минералогия техногенеза. 2018. №19. С. 70-80.
9. Sandiford M., Santosh M.A granulite facies kalsilite-leucite-hibonite association from Punalur, Southern India // Mineralogy and Petrology. 1991, vol. 43, pp. 225-236.
10. Rakotondrazafy M.A.F., Moine B., Cuney M. Mode of formation of hibonite (CaAl12O19) within the U-Th skarns from the granulites of S-E Madagascar // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1996, vol. 123, pp. 190-201.
11. Simon S.B., Davis A.M., Grossman L., McKeegan K.D. A hibonite-corundum inclusion from Murchison: a first-generation condensate from the Solar Nebula // Meteoritics and Planetary Science. 2002, vol. 37, pp. 533-548.
12. Hainschwang T., Notari F., Massi L., Armbruster T., Rondeau B., Fritsch E., Nagashima M. Hibonite: a new gem mineral // Gems and Gemology. 2010, vol. 46, no. 2, pp. 135-138.
13. Егоров-Тисменко Ю.К., Симонов М.А., Белов Н.В. О кристаллических структурах кальциоборита Ca2[BO3BO]2 и синтетического бороалюмината кальция 2CaAl[BO3]O = Ca2[AlO3BO]2 // Доклады АН СССР. 1980. Т. 251. С. 1122-1123.
14. Ерохин Ю.В., Пономарев В.С. Вещественный состав шлаков ферровольфрамого производства Ключевского завода (Средний Урал) // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №2. С. 44-52.
15. Лебедев А.М., Сумин Н.Г. О красной шпинели из Слюдянки // Труды Минералогического музея АН СССР. 1952. Вып. 4. С. 149-151.
16. Bjärnborg K., Schmitz B. Large spinel grains in a CM chondrite (Acfer 331): Implications for reconstructions of ancient meteorite fluxes // Meteoritics and Planetary Science. 2013, vol. 48, no. 2, pp. 180-194. doi:10.1111/maps.12050
17. Rajesh V.J., Arai S., Santosh M., Tamura A. LREE-rich hibonite in ultrapotassic rocks in Southern India // Lithos. 2010, vol. 115, pp. 40-50.
18. Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды. М.: Атомиздат, 1975. 376 с.
19. Kiessling R. The borides of manganese // Acta Chemica Scandinavica. 1950, vol. 4, pp. 146-159.
20. Новые природные интерметаллические соединения железа и хрома – хромферид и ферхромид / Новгородова М.И., Горшков А.И., Трубкин Н.В., Цепин А.И., Дмитриева М.Т. // Записки ВМО. 1986. Ч. 115. Вып. 3. С. 355-359.
21. Мариинскит BeCr2O4 – новый минерал, хромовый аналог хризоберилла / Паутов Л.А., Попов М.П., Ерохин Ю.В., Хиллер В.В., Карпенко В.Ю. // Записки РМО. 2012. Ч. 141. Вып. 6. С. 43-62.
22. Panda C., Biswal S.S., Dash P., Jena T., Panda K.C., Sahu D. Study of chromium immobilization behavior in unbound and concrete bound ferrochromium slag // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2022, vol. 24, рр. 528-539. doi:10.1007/s10163-021-01337-x
23. Ерохин Ю.В., Пономарев В.С. Хлоралюминаты в шлаках производства ферробора из Ключевского завода // Минералогия техногенеза. 2020. № 21. С. 101-109.
24. Совместный синтез гетерофазных порошков в системе CaB6 – TiB2 / Несмелов Д.Д., Лысенков А.С., Данилович Д.П., Коцарь Т.В., Орданьян С.С. // Новые огнеупоры. 2018. №10. С. 31-36.