Подать статью
Стать рецензентом
Том 269
Страницы:
777-788
Скачать том:
RUS ENG
Научная статья
Геотехнология и инженерная геология

Исследование и обоснование комбинации процессов обогащения для получения чешуйчатого графита из техногенных углеродсодержащих пылей

Авторы:
Н. Н. Орехова1
Н. В. Фадеева2
Е. Н. Мусаткина3
Об авторах
  • 1 — д-р техн. наук профессор Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
  • 2 — канд. техн. наук доцент Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
  • 3 — ассистент Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова ▪ Orcid
Дата отправки:
2024-04-24
Дата принятия:
2024-09-24
Дата публикации:
2024-11-12

Аннотация

Важнейшая задача современного развития производства – обеспечение минерально-сырьевого сектора экономики ресурсами, входящими в перечень стратегического сырья, к числу которых относится чешуйчатый графит. Кроме природного сырья, источником его получения могут быть отходы металлургического производства, не вовлеченные в переработку. Разработка технологии обогащения металлургических пылей решит задачу получения высокочистого чешуйчатого графита с кристаллическим строением, близким к идеальному, и востребованному в сферах производства высокотехнологичных материалов. Позволит создать возобновляемую сырьевую базу графита и утилизировать отходы металлургического производства. Исследования включали изучение обогатимости пылей по крупности, магнитным и флотационным методами, влияния на показатели обогащения процессов дезинтеграции пыли. Исходя из установленных технологических свойств компонентов, входящих в состав пылей, для их разделения могут быть применены магнитный, флотационный и гравитационный методы обогащения в различной последовательности. Показано, что пыли различных участков имеют разную обогатимость данными методами, и это необходимо учитывать при разработке комплексной технологии их переработки. Степень обогатимости возрастает в ряду пылей доменного цеха (ДЦ) – электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) – кислородно-конвертерного цеха (ККЦ). На показатели разделения существенное влияние оказывает способ измельчения – при сухом помоле в центробежно-ударной мельнице с последующей пневмоклассификацией качество графитовых концентратов повышается на 22,7 % углерода для пыли ДЦ и на 13,48 % углерода для пыли ЭСПЦ. Показатели обогащения пыли ККЦ высокие при грубом измельчении стальной средой – массовая доля углерода 96,1 %.

Ключевые слова:
чешуйчатый графит железографитовая пыль дисперсный состав вещественный состав способ дезинтеграции центробежно-ударная мельница пневмоклассификация магнитная сепарация флотация содержание углерода
Перейти к тому 269

Литература

  1. Aleksandrova T., Nikolaeva N., Afanasova A. et al. Increase in Recovery Efficiency of Iron-Containing Components from Ash and Slag Material (Coal Combustion Waste) by Magnetic Separation // Minerals. 2024. Vol. 14. Iss. 2. № 136. DOI: 10.3390/min14020136
  2. Чантурия В.А., Николаев А.И., Александрова Т.Н. Инновационные экологически безопасные процессы извлечения редких и редкоземельных элементов из комплексных руд сложного вещественного состава // Геология рудных месторождений. 2023. Т. 65. № 5. С. 402-415. DOI: 10.31857/S0016777023050040
  3. Черашев Д.В., Черашева О.Ю. Рынок материалов для выпуска электротранспортных средств: тенденции и позиции РФ // Российский внешнеэкономический вестник. 2023. № 4. С. 88-108. DOI: 10.24412.2072-8042-2023-4-88-108
  4. Vasumathi N., Sarjekar A., Chandrayan H. et al. A Mini Review on Flotation Techniques and Reagents Used in Graphite Beneficiation // International Journal of Chemical Engineering. 2023. Vol. 2023. Iss. 1. № 1007689. DOI: 10.1155/2023/1007689
  5. Александров А.И. Целесообразность разработки месторождений графита в Якутии // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2013. Т. 9. № 47 (236). С. 31-36.
  6. Кононов В.А. Графит: рынок, добыча, свойства, применение // Новые огнеупоры. 2021. № 3. С. 3-10. DOI: 10.17073/1683-4518-2021-3-3-10
  7. Перепелицын В.А., Яговцев А.В., Мерзляков В.Н. и др. Перспективные техногенные минеральные ресурсы для производства огнеупоров // Новые огнеупоры. 2019. № 6. С. 12-16.
  8. Маслов В.А., Дубовкина М.Ю., Хлестова О.А. Использование математических моделей снижения температуры чугуна с целью определения выхода углеродсодержащих отходов // Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки. 2011. Вып. 22. С. 41-44.
  9. Shu-Lung Kuo, Edward Ming-Yang Wu. Analysis on certain physical and resourceful properties of kish graphite containing materials // Journal of Indian Chemical Society. 2020. Vol. 97. № 11b. P. 2490-2494. DOI: 10.5281/zenodo.5656771
  10. Lei Ye, Zhiwei Peng, Qing Ye et al. Toward environmentally friendly direct reduced iron production: A novel route of comprehensive utilization of blast furnace dust and electric arc furnace dust // Waste Management. 2021. Vol. 135. P. 389-396. DOI: 10.1016/j.wasman.2021.08.045
  11. Кравец В.А., Максимов В.Г. Графитоулавливание и утилизация уловленной пыли // Збірник наукових праць ДонНАБА. 2017. № 1 (6). С. 1-5.
  12. Dan L., Maslov V., Trofimova L., Cios G. The Formation, Properties and Use of Dispersed Iron-Graphite Metallurgical Waste // Journal of Casting & Materials Engineering. 2022. Vol. 6. № 4. P. 81-92. DOI: 10.7494/jcme.2022.6.4.81
  13. Бодряга В.В., Недопекин Ф.В., Белоусов В.В. Экологическая проблема утилизации графитной спели при переливах чугуна // Безопасность в техносфере. 2018. Вып. 12. С. 154-163.
  14. Кравец В.А., Попов А.Л., Кравец С.В. Физико-химические процессы, приводящие к выбросам в атмосферу при переливах чугуна // Збірник наукових праць ДонНАБА. 2015. № 1 (1). С. 4-10.
  15. Кузнецова Л.Н., Гавриш Ю.С., Петухов А.В. Улавливание и удаление пыли из пылеочистных аппаратов в условиях нестационарного режима работы газоотводящего тракта // Экология и промышленность. 2014. № 3 (40). С. 24-29.
  16. Науменко В.Г., Яковлев С.И. Возможные способы обогащения графитовой спели с целью улучшения экологии окружающей среды / Материалы республиканской научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Современные машины и технологии обогащения полезных ископаемых». Донецк: Донецкий национальный технический университет, 2018. С. 61-66.
  17. Маслов В.А., Пустовалов Ю.П., Трофимова Л.А., Дан Л.А. Возможность получения термографенита с магнитными свойствами из дисперсных железографитовых отходов металлургии // Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки. 2017. Вып. 34. С. 24-30.
  18. Zhenshuai Wang, Xingyang Bao, Dai Zhang et al. Application of purified kish flake graphite as a potential cathode material for high-performance aluminum ion batteries // Journal of Alloys and Compounds. 2023. Vol. 954. № 170197. DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.170197
  19. Jung-Chul An, Hye Jeong Kim, Ikpyo Hong. Preparation of Kish graphite-based graphene nanoplatelets by GIC (graphite intercalation compound) via process // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2015. Vol. 26. P. 55-60. DOI: 10.1016/j.jiec.2014.12.016
  20. Jihui Li, Ruochen Liu, Liqiang Ma et al. Combining Multiple Methods for Recycling of Kish Graphite from Steelmaking Slags and Oil Sorption Performance of Kish-Based Expanded Graphite // ACS Omega. 2021. Vol. 6. Iss. 14. P. 9868-9875. DOI: 10.1021/acsomega.1c00591
  21. Tao Rong, Yaqiang Yuan, Haoqing Yang et al. Investigation of the enrichment-purification process and electrochemical performance of kish graphite in dust from blast furnace tapping yard // Waste Management. 2024. Vol. 175. P. 121-132. DOI: 10.1016/j.wasman.2023.12.055
  22. Zhenshuai Wang, Dai Zhang, Xingyang Bao al. Space-confined intercalation expansion strategy for simple and rapid synthesis of kish-based expanded graphite for aluminum ion batteries // Carbon. 2024. Vol. 223. № 119016. DOI: 10.1016/j.carbon.2024.119016
  23. In-Yup Jeon, Sun-Hee Shin, Sun-Min Jung et al. One-Pot Purification and Iodination of Waste Kish Graphite into High-Quality Electrocatalyst // Particle & Particle Systems Characterization. 2017. Vol. 34. Iss. 9. № 1600426. DOI: 10.1002/ppsc.201600426
  24. Олейник Т.А., Дзюба О.И., Харитонов В.Н., Кулаков Е.А. Химическое обогащение графитсодержащих продуктов // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Гірничо-електромеханічна. 2007. Вып. 15 (131). С. 139-144.
  25. Фадеева Н.В., Орехова Н.Н., Колодежная Е.В., Ефимова Ю.Ю. Особенности вещественного состава графитовых пылей различных участков металлургического производства / Современные проблемы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья. Материалы международной конференции «Плаксинские чтения – 2023», 2-5 октября 2023, Москва, Россия. М.: Спутник+, 2023. С. 186-189.
  26. Ying-Liang Chen, Wei-Ping Chiang, Ping-Yu Hsieh. Recovery of Kish Graphite from Steelmaking Byproducts with a Multi-Stage Froth Flotation Process // Recycling. 2023. Vol. 8. Iss. 6. № 92. DOI: 10.3390/recycling8060092
  27. Jara A.D., Betemariam A., Woldetinsae G., Jung Yong Kim. Purification, application and current market trend of natural graphite: A review // International Journal of Mining Science and Technology. 2019. Vol. 29. Iss. 5. P. 671-689. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.04.003
  28. Kangkang Sun, Yangshuai Qiu, Lingyan Zhang. Preserving Flake Size in an African Flake Graphite Ore Beneficiation Using a Modified Grinding and Pre-Screening Process // Minerals. 2017. Vol. 7. Iss. 7. № 115. DOI: 10.3390/min7070115
  29. Свечников Н.Ю., Станкевич В.Г., Лебедев А.М. и др. Спектры ЭПР и фотолюминесценции гладких пленок CDx из токамака Т-10: влияние примеси железа // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2016. № 1. С. 21-33. DOI: 10.7868/S0207352816010182
  30. Ye Chen, Shilong Li, Shiru Lin et al. Promising energy-storage applications by flotation of graphite ores: A review // Chemical Engineering Journal. 2023. Vol. 454. Part 1. № 139994. DOI: 10.1016/j.cej.2022.139994
  31. Баранов В.Н., Довженко Н.Н., Гильманшина Т.Р. и др. Исследование зависимости качества природного скрытокристаллического графита от режимов подготовки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. 2015. № 2. С. 54-59.
  32. Гильманшина Т.Р., Илларионов И.Е., Королева Г.А., Лыткина С.И. Исследование измельчаемости природных скрытокристаллических графитов // Обогащение руд. 2018. № 4. С. 6-10. DOI: 10.17580/or.2018.04.02
  33. Fangyuan Ma, Dongping Tao, Youjun Tao, Shuyong Liu. An innovative flake graphite upgrading process based on HPGR, stirred grinding mill, and nanobubble column flotation // International Journal of Mining Science and Technology. 2021. Vol. 31. Iss. 6. P. 1063-1074. DOI: 10.1016/j.ijmst.2021.06.005
  34. Hongxin Zhang, Hongchao Li, Ansheng Feng et al. Application of stirred mill to upgrading of graphite concentrate by flotation // Canadian Metallurgical Quarterly. 2018. Vol. 57. № 2. P. 245-251. DOI: 10.1080/00084433.2017.1409934
  35. Александрова Т.Н., Чантурия А.В., Кузнецов В.В. Минералого-технологические особенности и закономерности селективного разрушения железистых кварцитов Михайловского месторождения // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 517-526. DOI: 10.31897/PMI.2022.58
  36. Орехова Н.Н., Фадеева Н.В., Ефимова Ю.Ю., Колодежная Е.В. Исследование влияния способа дезинтеграции графитовой спели на ее дисперсный состав, форму частиц и показатели флотации // Обогащение руд. 2022. № 6. С. 44-51. DOI: 10.17580/or.2022.06.08
  37. Гаркави М.С., Орехова Н.Н., Горлова О.Е., Колодежная Е.В. Применение механоактивации для получения целевых продуктов при переработке плавленого периклаза и ванадиевого шлака // Обогащение руд. 2020. № 6. С. 33-40. DOI: 10.17580/or.2020.06.06
  38. Гембицкая И.М., Гвоздецкая М.В. Трансформация зерен технологического сырья при получении мелкодисперсных порошков // Записки Горного института. 2021. Т. 249. С. 401-407. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.9
  39. Фадеева Н.В., Орехова Н.Н., Колодежная Е.В., Нигматова Н.Н. Исследование физико-химических закономерностей процесса флотации графитовой спели // Вестник Магнитогорского государственного
Статистика
Просмотр аннотаций
19
Просмотр полного текста
5
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи

Похожие статьи

Элементы платиновой группы как геохимические индикаторы при изучении полигенеза нефти
2024 И. В. Таловина, Р. К. Илалова, И. А. Бабенко
Особенности кинетики термического преобразования органического вещества баженовской и доманиковой толщ на основе результатов пиролитической хроматографии
2024 С. В. Можегова, Р. С. Герасимов, И. Л. Пайзанская, А. А. Алферова, Е. М. Кравченко
Термодинамическое моделирование как основа прогноза фазовых состояний углеводородных флюидов на больших и сверхбольших глубинах
2024 О. М. Прищепа, Д. С. Луцкий, С. Б. Киреев, Н. В. Синица
Критерии акустической эмиссии для анализа процесса разрушения горных пород и оценки формирования трещинных коллекторов на больших глубинах
2024 В. Л. Трушко, А. О. Розанов, М. М. Саитгалеев, Д. Н. Петров, М. Д. Ильинов, Д. А. Карманский, А. А. Селихов
Черные сланцы – нетрадиционный источник благородных металлов и рения
2024 Е. Г. Панова, С. Ю. Енгалычев, Я. Ю. Фадин, Г. А. Олейникова, И. Ю. Тихомирова
Исследование термодинамических процессов Земли с позиции генезиса углеводородов на больших глубинах
2024 О. М. Прищепа, Т. Н. Александрова