УДК 549:54.055
DOI: 10.18503/1995-2732-2020-18-2-13-21
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): Уральский регион уже более 300 лет является металлургическим центром России, и за столь продолжительный временной период здесь накопилось большое количество техногенных отходов (шлаков). Изучение вещественного состава шлаков является актуальной задачей, т.к. прежде чем их утилизировать, надо понять с каким минеральным составом мы имеем дело. Многие шлаки представляют собой потенциальную руду, которую можно дополнительно переработать, некоторые из них являются техногенными огнеупорами и т.д. Нами исследованы шлаки первой стадии получения феррованадия, когда в результате доменной плавки ванадийсодержащего титаномагнетитового концентрата образуется ванадиевый чугун, из которого уже потом по сложной цепочке и производят феррованадий. Цель работы: изучение вещественного (минерального) состава шлаков Алапаевского металлургического завода, полученных при производстве феррованадия. Используемые методы: химический состав породообразующих и рудных минералов установлен с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6390LV фирмы Jeol с энергодисперсионной приставкой INCA Energy 450 X-Max 80 фирмы Oxford Instruments (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 шлаков феррованадиевого производства Алапаевского металлургического завода. Установлено, что они сложены акерманит-мервинитовым агрегатом с значительным содержанием шпинели и перовскита, а также постоянным присутствием шариков чугуна и хамрабаевита. Данные шлаки являются отходами ферросплавного производства, а точнее, первичной стадией получения феррованадия, когда в результате доменной плавки ванадийсодержащего титаномагнетитового концентрата образуется ванадиевый чугун, из которого уже потом по сложной цепочке и производят феррованадий. Температура образования данных шлаков определена по содержанию глиноземистой молекулы геленита в матрице акерманита, она оценивается в пределах 1400–1390оС. Практическая значимость: Изученные нами шлаки можно пускать в дополнительную переработку, т.к. они содержат ванадиевый чугун и перовскит. Кроме того, шпинель и хамрабаевит, как твердые минералы, могут быть выделены на абразивы.
Ключевые слова
Акерманит, мервинит, шпинель, перовскит, минералогия, шлаки, Алапаевский металлургический завод.
Для цитирования
Ерохин Ю.В., Захаров А.В., Леонова Л.В. Изучение вещественного состава шлаков производства ванадиевого чугуна Алапаевского металлургического завода // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т.18. №2. С. 13–21. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2020-18-2-13-21
1. Займогов А.И. Синячихинские железоделательные заводы. Екатеринбург: ООО «Грачев и Партнеры», 2011. 118 с.
2. Металлургические заводы Урала XVII – XX вв. Энциклопедия / под ред. В.В. Алексеева. Екатеринбург: Академкнига, 2001. 536 с.
3. Магнезиальные скарны мервинитовой фации из ксенолитов в дунитах Довыренского расслоенного массива / Перцев Н.Н., Конников Э.Г., Кислов Е.В., Орсоев Д.А., Некрасов А.Н. // Петрология. 2003. Т. 11. № 5. С. 512–523.
4. Уникальные клинкеры и паралавы нового Нилгинского пирометаморфического комплекса в Центральной Монголии: минералого-геохимические особенности, условия формирования / Перетяжко И.С., Савина Е.А., Хромова Е.А., Карманов Н.С., Иванов А.В. // Петрология. 2018. Т. 26. № 2. С. 178–210. doi:10.7868/S086959031802005X
5. Иванова М.А. Ca,Al-включения в углистых хондритах – самые древние образования Солнечной системы // Геохимия. 2016. № 5. С. 409–426. doi:10.7868/S0016752516050034
6. Минералогия доменных шлаков / Горбатова Е.А., Харченко С.А., Ожогина Е.Г., Якушина О.А. // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2017. № 4. С. 24–28. doi:10.19110/2221-1381-2017-4-24-28
7. Zedgenizov D.A., Shatskiy A., Ragozin A.L., Kagi H., Shatsky V.S. Merwinite in diamond from São Luiz, Brazil: A new mineral of the Ca-rich mantle environment // American Mineralogist. 2014. V. 99. P. 547-550. doi:10.2138/am.2014.4767
8. Технологические особенности переработки сталеплавильных шлаков в строительные материалы и изделия / Леонтьев Л.И., Шешуков О.Ю., Цепелев В.С., Михеенков М.А., Некрасов И.В., Егиазарьян Д.К. // Строительные материалы. 2014. № 10. С. 70–73.
9. Пономарев В.С., Ерохин Ю.В., Михеева А.В. Геленитовый шлак с восточного борта Меднорудянского месторождения // Минералогия техногенеза – 2018. Миасс: ИМин УрО РАН, 2018. С. 81–94.
10. Техногенное минеральное сырье Урала / 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.
11. D'Ippolito V., Andreozzi G.B., Bosi F., Hålenius U. Blue spinel crystals in the MgAl2O4-CoAl2O4 series: Part I. Flux growth and chemical characterization // American Mineralogist. 2012. V. 97. P. 1828-1833. doi:10.2138/am.2012.4138
12. Chauviré B., Rondeau B., Fritsch E., Ressigeac P., Devidal J.-L. Blue spinel from the Luc Yen district of Vietnam // Gems & Gemology. 2015. V. 51. № 1. P. 2-17. doi:10.5741/GEMS.51.1.2
13. 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. V. 48. No. 2. P. 180-194. doi:10.1111/maps.12050
14. Russell S.S., Huss G.R., Fahey A.J., Greenwood R.C., Hutchison R., Wasserburg G.J. An isotopic and petrologic study of calcium-aluminum-rich inclusions from CO3 meteorites // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1998. V. 62. No. 4. P. 689–714. doi:10.1016/S0016-7037(97)00374-8
15. Собянина О.Н., Филатов С.В., Загайнов С.А. Анализ особенностей восстановления титана в доменной печи // Сталь. 2012. № 3. С. 9–11.
16. Хамрабаевит (Ti,V,Fe)C – новый минерал / Новгородова М.И., Юсупов Р.Г., Дмитриева М.Т., Цепин А.И., Сивцов А.В., Горшков А.И. // Записки ВМО. 1981. Ч. 113. Вып. 6. С. 697–703.
17. Jedwab J., Boulegue J. A vanadium-titanium carbide inclusion in graphite from hydrothermal ejecta at 13оN, East Pacific Rise // Canadian Mineralogist. 1989. V. 27. P. 617–623.
18. Ma C., Rossman G.R. Tistarite, Ti2O3, a new refractory mineral from the Allende meteorite // American Mineralogist. 2009. V. 94. P. 841-844. doi:10.2138/am.2009.3203
19. Mendybaev R.A., Richter F.M., Davis A.M. Reevaluation of the akermanite-gehlenite binary system // XXXVII Lunar and Planetary Science Conf. Abstr. № 2268. Woodlands (TX), 2006.