Молодой ученый предложила новый способ переработки железного концентрата

Научными исследованиями по физико-химической переработке минерального и техногенного сырья ГОКов старший преподаватель кафедры химии Магнитогорского Государственного Технического университет им. Г. И. Носова Анастасия Смирнова занялась пять лет назад, затем поступила в аспирантуру. К теме кандидатской «Физико-химические аспекты переработки железного концентрата» подтолкнула научный руководитель, доктор технических наук, заведующая кафедрой химии Надежда Медяник. Профессор уверена, что этой теме уделялось мало внимания, с переработкой концентрата с точки зрения химии никто не работал.

В качестве объекта исследования был выбран АО «Святогор» Волковского месторождения и его железные концентраты. АО «Святогор» – предприятие полного технологического цикла выпускает черновую медь, серную кислоту, олеум, медный, цинковый и щебень. Реализация железного концентрата для нужд металлургической отрасли осложняется большим содержанием в нем титана до 6%. В настоящее время титаномагнитовые руды перерабатываются по двум технологиям: металлургической и гидрометаллургической. Первая использует коксо-доменную и без коксо-доменную электроплавку для получения ванадиевого чугуна, а вторая – гидрометаллургическая – выщелачивание ванадиевого шлака с целью извлечения ванадия. Оба метода направлены на извлечение двух компонентов – железа и ванадия, в то время как титан переводится в титановый шлак и теряется.

Железный концентрат невозможно эффективно переработать классическими методами обогащения, потому что содержащийся в титаномагнетитовой матрице ванадий изоморфно замещает элементы семейства железа, а титановый минерал ильменит тонковкраплен, пластинчатые вростки которого в «железо» менее 0,01 мм. Выделить ценные компоненты ванадий и титан из железного концентрата можно только химическим обогащением с использованием глубоких физико-химических методов переработки. Такие железные концентраты направляют на металлургические предприятия, но его металлурги не жалуют из-за большого содержания титана, который в процессе металлургического передела «уходит» в титановый шлак.

«Наша задача переработать железный концентрат так, чтобы получить востребованные в различных отраслях металлопродукты – железо, титан и ванадий.
Железо выделяется марки Ч.Д.А, и его можно использовать в химической промышленности. Ванадийсодержащий продукт рекомендуется применять как минеральнокомплексную добавку для нужд агропромышленного комплекса. Ранее предприятия закупали за рубежом ванадий и ванадийминеральные добавки, титан, являющийся дефицитным в нашей стране, диоксид титана.
Еще о диоксиде титана вспомнили в связи с коллапсом на рынке офисной бумаги, цена которой за считанные дни увеличилась в несколько раз. Сырья для производства титановых белил в России нет при наличии колоссальных запасов титансодержащих руд, в частности титаномагнетитов. Поэтому необходимо производить диоксид титана из собственных ресурсов, производство которого положительно отразится на химической, лакокрасочной, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленностях», – рассказывает Анастасия Владиславовна.

На первом этапе комплексной переработки железного концентрата титаномагнетитовой руды проводится солянокислое выщелачивание. После хлороводородного вскрытия образуется раствор железа-ванадия и титановый кек. Вторым этапом из раствора извлекают железо как основной мешающий компонент с помощью электролиза, а ванадий остается в растворе, так как электролизом он не извлекается.

Третий этап – флотационное концентрирование ванадия методом напорной флотации из электролизного раствора с использованием экологически безопасного реагента – собирателя класса гуминов – фульвовой кислоты. На четвертом этапе из твердофазного титанового продукта получают диоксид титана.

Работа прошла успешное лабораторное тестирование и апробацию на конференции «Научные основы и практика переработке руд и техногенного сырья», проходившей 6-7 апреля 2023 года в Екатеринбурге, которая вызвала большой интерес представителей АО «Святогор». В стадии подготовки патент на изобретение «Способ переработки железного концентрата с получением железа, ванадия и титансодержащей товарной продукции».

Материал к публикации подготовлен Яной Антоновой