ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ КЛИНКЕРА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования способов переработки клинкерных отходов, образующихся в процессе деятельности предприятий цветной металлургии. Особое внимание уделено изучению химического и фазового состава клинкера с целью выявления содержания ценных компонентов и оценки возможности их вторичного извлечения. На основе проведённого анализа установлено, что клинкер содержит значительное количество оксидов цветных и сопутствующих металлов, что свидетельствует о его ресурсной ценности. Рассмотрены основные направления переработки клинкера, включая физико-механические и гидрометаллургические методы, а также дана их сравнительная оценка с точки зрения эффективности и экологической безопасности.

ABSTRACT

The article presents research findings on processing methods for clinker waste generated during non-ferrous metallurgy operations. Special attention is given to examining the chemical and phase composition of the clinker to identify valuable component content and evaluate the potential for their secondary extraction. Based on the analysis conducted, it was determined that the clinker contains significant quantities of non-ferrous and associated metal oxides, indicating its resource value. The main approaches to clinker processing are examined, including physical-mechanical and hydrometallurgical methods, and a comparative assessment of their efficiency and environmental safety is provided.

Ключевые слова: цинк, клинкер, золото, проба, SEM-анализ, железо, процесс, химический состав.

Keywords: zinc, clinker, gold, assay, SEM analysis, iron, process, chemical composition.

Введение

В настоящее время, наряду с интенсивным развитием цветной металлургии, увеличение объемов техногенных отходов становится одной из глобальных экологических и ресурсных проблем. В частности, клинкерные отходы, образующиеся в результате технологических процессов на предприятиях по производству цинка, накапливаются в больших количествах и оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Наличие в этих клинкерах ценных и потенциально опасных компонентов, таких как цинк, свинец, железо, медь, кадмий, золото и серебро, делает их не только экологически опасными, но и важными объектами вторичного сырья.

Проблема переработки клинкера все еще остается актуальной, поскольку многие научные исследования по переработке клинкера до сих пор не внедрены в производство, а те, которые были внедрены, не позволяют полностью извлечь компоненты.

Материалы и методы исследования

Клинкер, полученный в процессе вельцевания цинковых кеков, является одним из многотоннажных и особенно драгоценным по содержанию цветных и благородных металлов отходов цинкового производства. Химический состав клинкера разных заводов различный.

Клинкер является мелким рыхлым материалом, содержащим в среднем, (%): 0,83-3,56 Zn, 0,62-4,10 Cu; 0,41-2,18 Pb; 20-30 C (кокс); 22,4-63,7 Fe, 2,5-4,0 г/т Au; 381-1030 г/т Ag [2].

В настоящее время цинковый кек, производимый на Цинковом заводе АО "Алмалыкский ГМК," перерабатывается пирометаллургическим способом путем вельцевания в вельц-печи. К недостаткам этого метода можно отнести использование в процессе большого количества дорогостоящего кокса, потерю золота, серебра, меди, свинца и других металлов вместе с клинкером, сложность улавливания возгонов, применение дополнительного процесса для снижения содержания вредных примесей в полученном продукте: хлора, фтора, углерода, а также выброс большого количества отходящих газов в атмосферу, загрязняющих окружающую среду [2].

Пределы изменения состава цинковых кеков и состав клинкерных отходов, образующихся при их переработке, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав лежачего клинкера

Результаты и обсуждения.

Для проведения исследований мы взяли образцы клинкера из отходов цинкового завода АО "Алмалыкский ГМК" и провели анализы их химического состава и размеров частиц с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Результаты анализа представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Результаты SEM-анализа клинкера в исследуемом образце

В составе клинкера основную долю составляет кислород (O). Его массовая доля составляет 34,66%. Данный образец показывает, что металлы в составе клинкера присутствуют преимущественно в форме оксидов. В частности, предполагается преобладание оксидов цинка, железа, кремния и алюминия.

Железо (Fe) является одним из важных элементов в составе клинкера, его массовая доля составляет 43,43%. Высокое содержание железа подтверждает, что клинкер является продуктом металлургических процессов и указывает на возможность его переработки в качестве вторичного железосодержащего сырья.

Содержание цинка (Zn) составляет 2,75% по массе. Этот показатель служит важной основой для разработки технологий повторного извлечения цинка.

В составе клинкера также присутствуют значительные количества кремния (Si) и алюминия (Al). Массовая доля кремния составляет 4,67%, а алюминия - 1,08%. Эти элементы преимущественно находятся в виде силикатных и алюмосиликатных фаз, что повышает механическую стабильность и твердость клинкера.

Рисунок 2. Результаты SEM-анализа клинкера в исследуемом образце

Результаты SEM-EDS анализа показывают, что клинкер образца 2 также является многокомпонентным, сложным техногенным материалом. В таблице определены массовые и атомные доли элементов, что позволяет оценить минерально-химическую природу клинкера.

Кислород (O) является основным элементом в составе клинкера. Его массовая доля составляет 35,05%. Это указывает на то, что металлы в клинкере присутствуют преимущественно в форме оксидов и силикатов.

Железо (Fe) является преобладающим металлом в данном образце, его массовая доля составляет 30,42%.

Содержание цинка (Zn) составляет 1,67% по массе. Этот показатель характерен для отходов цинкового завода, что свидетельствует о сохранении перспектив повторного извлечения цинка, однако его содержание относительно низкое по сравнению с первым образцом. Также в составе клинкера обнаружен элемент медь (Cu) в количестве 3,02% (по массе), что указывает на возможность эффективного извлечения цинка и меди в технологических процессах.

Заключение

Из результатов анализа можно сделать вывод, что клинкер является сложным по составу дорогостоящим сырьем, и наличие в его составе углерода, железа, меди, цинка и драгоценных металлов обуславливает необходимость создания технологии комбинированной переработки.

Список литературы:

1. Бикбаева, Г. А. Применение клинкера в комплексной технологии переработки техногенных стоков горно-металлургических предприятий / Г. А. Бикбаева, Н. Н. Орехова, Е. А. Куликова // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2013. № 2 (42). С. 22-25.
2. Тошкодирова Р.Э. Разработка эффективной технологии переработки клинкера в производстве цинка / дисс..., док. фил. тех. наук, Ташкент, 2020, - 12 с.
3. Azamatо‘G‘Li Q. O., Zafarjonо‘G‘Li U. S. VELSLASH JARAYONIDA HOSIL BO‘LGAN KLINKERNI QAYTA ISHLASH USULLARINI ISHLAB CHIQISH UCHUN TADQIQ QILISH //Sanoatda raqamli texnologiyalar/Цифровые технологии в промышленности. – 2025. – Т. 3. – №. 2. – С. 101-104.
4. Глаголева. И.В. Совершенствование технологии комплексной переработки клинкера вельцевания цинковых кеков / дисс..., кан. тех. наук, Магнитогорск 2023, - 14 с.
5. Козин, В. З. Безотходные технологии горного производства / В. З. Козин // Известия вузов. Горный журнал. 2001. № 4/5. С. 169-190.