Вопросы переработки микроизмельченных отходов горнодобывающей промышленности и иных промышленных отходов в экологически чистую продукцию

Нашей компанией ООО «ЭкоТехПроек» болем пяти лет проводятся работы по изучению плазменной сфероидизации промышенных отходов – стеклобоя в индукционных плазматронах. При этом получаемая продукция – микрошарики является изделием для одних отраслей промышленности и полуфабрикатом (подлежащим дальнейшей переработке) для других.

Традиционная схема переработки стеклоотходов в ключает в себя сбор отходов, промывку, сушку, помол, классификацию и далее сфероидизацию в пламени при высоких температурах. Это сопровождается большими рас ходами энергии, как тепловой так и электрической. Возросший спрос на строительные материалы типа пеностекла увеличил цены на стеклобой, который более активно используется при производстве этого вида продукции.

Мы решили обратиться к другим видам промышленных отходов Ленинградской и других областей России. Известно (1*) что у нас скапливаются огромные запасы микроизмельченных отходов различных производств, в первую очередь горнодобывающей промышленности. Необходимо отметить, что микроизмельченными считаются дисперсные горнорудные материалы, размер фракций которых менее 300 микрометров. Выглядят они обычно как порошки, пудры, соответственно использование их в строительной отрасли ограничено – основное потребление более крупных фракций в виде обеспыленных песков и т.д.. Кстати обеспыливание песков приводит к накоплению пылевидных отходов.

Попытки использовать собственные пылевидные и микроизмельченные отходы стекла а также гранитов Ленинградской области привели к появлению технологии предварительного гранулирования с последующей плазменной сфероидизацией. Микрошарики, получаемые по такой технологии имеют хорошие прочносные свойства, твердость и модуль упругости их не ниже стеклянных.

Микрошарики изготовленные из отходов водноабразивной резки – гранатового песка (альмандина железо-глиноземистого граната Fe3Al2[SiO4]3 ) также показали высокие прочностные характеристики.

Стремление расширить номенклатуру выпускаемой продукции привело к изучению отходов ОАО «Апатиты», тем более, что продукция этого предприятия широко перерабатывается в Ленинградской области (апатиты и нефелины).

Ознакомление с отдельными документами программы Отделения химии и наук о материалах РАН «Научные основы ресурсо- и энергосбережения в процессах переработки минерального техногенного и возобновляемого сырья», а также материалов статьи (2,3*) привело нас к выбору железосодержащих и титаносодержащих отходов: титаномагнетита, эгирина, сфена и других.

В статье (2,3*), содержащей примеры переработки отходов глиноземного производства (красных шламов) ОАО «Николаевского глиноземного завода на стекла и стеклокристаллические материалы приводится: «Можно предположить, что в исследуемых низкокремнеземистых стеклах ионы Fe²⁺ склонны находиться в положении стеклообразователей, тем самым повышая вязкость стекла.» Этот вывод сов- пал с нашим мнением по результатам переработки гранатового песка, содержащего около 36% оксидов железа, а также оксид алюминия ( как и в красном шламе). Получавшие при плазменной сфероидизации микрошарики имели идеальную сферическую форму, шихта при гранулировании легко связывалась со стеклопорошками с возможностью изменения химического состава гранатовых микрошариков на выходе из плазматрона.

Здесь необходимо подчеркнуть, что микрошарики содержащие оксиды железа обладают магнитными свойствами – являются ферритами, этот факт, доказанный в т. ч. заявками потенциальных потребителей.

Предположение о возможности сфероидизации эгирина – содержащего кроме кремнезема и сопутствующих ему оксидов также значительные количества оксидов железа, также блестяще подтвердилось. Микрошарики эгирина получились идеальной сферической формы, с зеркальной поверхностью, твердость и модуль упругости их, также мало отличаются от стеклянных (полученных по плазменной технологии).

Следует отметить, что на ОАО «Апатиты» скопились миллионы тонн эгирина в хвостах, загрязняющего окружающую среду и переработка подобных техногенных отходов является одной из важнейших экологических задач.

Микрошарики из оксидов – химически стойкие, негорючие, обладают высокой твердостью, содержат меньшее количество кремнезема чем стекла, или не содержат вовсе. Последний пункт является важным, т.к. наличие кремнезема более 60% в материале при пескоструструйной обработке может приводить к силикозу. Микрошарики с магнитными свойствами легко рекуперировать, они несравнимо экологичнее магнитных порошков, т.к. не пылят, обладают отличной сыпучестью.

На предприятии при производстве микрошариков не используется свинец и другие тяжелые металлы, а в качестве клея используется аморфный кремнезем (жидкое стекло) – экологически безопасный продукт.

На предприятии ведется постоянная работа по повышению качества продукции, номенклатуры изделий – микрошариков с различными потребительскими свойствами, химически стойких, радиационностойких, различного удельного веса, твердых – тверже закаленной стали, различного фракционного состава и цвета.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гранат Карелии (Леонтьев А.Г. и др. Отчет по теме:"Составление карты полезных ископаемых Республики Карелия масштаба 1:500 000". 2003 г.)

2. Состояние, проблемы и направления использования в народном хозяйстве красного шлама. Сборник научных докладов.- Николаев: НГЗ, 1999. – 92 с.

3. Стекла   и стеклокристаллические материалы   на основе отходов глиноземного производства. Барановский И.В. Донбасская государственная машиностроительная академия, г. Краматорск.

4. Экологически чистые порошковые материалы в виде микрошариков (новые нанотехнологии) Слугин В.А. Иванов Л.А. Кудрявцев В.П.ж.«Экология и атомная энергетика». 2011 г.

20 января 2021