ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 549:54.055
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-2-44-52
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, так как прежде чем их утилизировать, надо оценить их минеральный состав. Многие шлаки представляют собой потенциальную руду, которую можно дополнительно переработать, некоторые из них являются техногенными огнеупорами и т.д. Цель работы. Изучение вещественного (минерального) состава шлаков Ключевского завода ферросплавов, полученных при производстве ферровольфрама. 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 шлаков ферровольфрамового производства Ключевского металлургического завода. Установлено, что они сложены фтормайенит-шпинелевым агрегатом со значительным содержанием флюорита и присутствием куспидина, фторкюйгенита, а также металла (Fe-W-сплава и интерметаллида Fe7W6). Данные шлаки являются отходами ферровольфрамового производства, а температура их образования, по всей видимости, оценивается в узких пределах – 1360–1460оС. Практическая значимость. Изученные нами шлаки можно пускать в дополнительную переработку, так как породообразующая шпинель является хорошим абразивным материалом, а попутно выделяемый ферровольфрам (он легко выделяется магнитной сепарацией) можно далее использовать в качестве легирующих добавок к сталям.
Ключевые слова
фтормайенит, шпинель, флюорит, куспидин, минералогия, шлаки, Ключевской завод ферросплавов.
Для цитирования
Ерохин Ю.В., Пономарев В.С. Вещественный состав шлаков ферровольфрамогопроизводства Ключевского завода (Средний Урал) // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №2. С. 44–52.https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-2-44-52
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. Завьялов О.А. Жаростойкие бетоны на основе алюминотермических шлаков ферросплавного производства: автореф. … дис. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1981. 24 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. Подногин А.К., Сучильников С.И., Шкляр Р.С. О минеральном составе шлака алюминотермической плавки ферротитана // Труды 2-го Уральского петрографического совещания «Петрография огнеупоров, шлаков и синтетических минералов». Свердловск: ИГГ УФАН СССР, 1968. Т. 7. С. 112‒115.
5. Вещественный состав и свойства главных разновидностей шлаков ОАО «Ключевской завод ферросплавов» / Перепелицын В.А., Рытвин В.М., Кормина И.В., Игнатенко В.Г. // Новые огнеупоры. 2006. №9. С. 15–20.
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. 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.
10. Galuskin E.V., Gfeller F., Armbruster T., Galuskina I.O., Vapnik Y., Dulski M., Murashko M., Dzierżanowski P., Sharygin V.V., Krivovichev S.V., Wirth R. Mayenite supergroup, part III: Fluormayenite, Ca12Ala14aO32[□4F2], and fluorkyuygenite, Ca12Al14O32[(H2O)4F2], two new minerals from pyrometamorphic rocks of the Hatrurim Complex, South Levant // European Journal of Mineralogy. 2015. V. 27. P. 123–136. DOI: 10.1127/ejm/2015/0027-2420
11. Hentschel G. Mayenit, 12CaO 7Al2O3, und brownmillerit, 2CaO (Al,Fe)2O3, zwei neue minerale in den kalksteineinschlüssen der lava des Ettringer Bellerberges // Neues Jahrbuch für Mineralogie. Monatshefte. 1964. S. 22–29.
12. Galuskin E.V., Kusz J., Armbruster T., Bailau R., Galuskina I.O., Ternes B., Murashko M. A reinvestigation of mayenite from the type locality, the Ettringer Bellerberg volcano near Mayen, Eifel district, Germany // Mineralogical Magazine. 2012. V. 76. P. 707–716. DOI:10.1180/minmag.2012.076.3.18
13. Williams P.P. Refinement of the structure of 11CaO 7Al2O3 CaF2 // Acta Crystallographica. 1973. B29. P. 1550–1551.
14. Лебедев А.М., Сумин Н.Г. О красной шпинели из Слюдянки // Труды Минералогического Музея АН СССР. 1952. Вып. 4. С. 149–151.
15. 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. №2. P. 180–194.
16. Шлакообразование в процессе внепечной алюминотермической выплавки ферровольфрама / Пашкеев И.Ю., Пашкеев К.Ю., Калинин К.С., Карпенко Е.Н. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2013. Т. 13. №1. С. 29–33.
17. Абрамович Ю.М., Нечаев Ю.А. Аутигенный флюорит в кунгурских отложениях Пермского Приуралья // Доклады АН СССР. 1960. Т. 135. №2. С. 414–415.
18. Калюжный В.А., Ляхов Ю.В. Включения касситерита и флюорита в кристаллах из пегматитов Волыни // Доклады АН СССР. 1962. Т. 143. №5. С. 1182–1185.
19. Henry D.A. Cuspidine-bearing skarn from Chesney Vale, Victoria // Australian Journal of Earth Sciences, 1999. Vol. 46. №2. Р. 251–260.
20. Gross S. The mineralogy of the Hatrurim Formation, Israel // Geological Survey of Israel. 1977. Bulletin №70. 80 p.
21. Kruszewski Ł. Oldhamite-periclase-portlandite-fluorite assemblage and coexisting minerals of burnt dump in Siemianowice Śląskie-Dąbrówka Wielka area (Upper Silesia, Poland) – preliminary report // Mineralogia Polonica Special Papers. 2006. Vol. 28. P. 118–120.
22. Wilson A., Leary J.K. The occurrence of cuspidine in phosphorus furnace slag // American Mineralogist. 1961. V. 46. P. 759–761.
23. Song W., Xu L., Shan K., Zhou Yu., Xiao F., Shen H., Wei S. Development of a new high-density iron-tungsten alloy (FWA) reinforced by Fe7W6 and Fe2W particles with high tensile strength and specific strength // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 854. Article 157323. DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157323
24. Пленер Ю.Л., Сучильников С.И., Рубинштейн Е.А. Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур. М.: Металлургия, 1963. 175 с.
25. Rankin G.A., Wright F.E. Ternary System CaO–Al2O3–SiO2 // American Journal Science. 1915. Vol. 39. №1. P. 11–12.
26. Mao H., Hillert M., Selleby M., Sundman B. Thermodynamic assessment of the CaO–Al2O3–SiO2 system // Journal of the American Ceramic Society. 2006. Vol. 89. №1. P. 298–308. DOI:10.1111/j.1551-2916.2005.00698.x