Научными исследованиями по физико-химической переработке минерального и техногенного сырья ГОКов старший преподаватель кафедры химии Анастасия Смирнова занялась 5 лет назад, затем поступила в аспирантуру. К теме кандидатской «Физико-химические аспекты переработки железного концентрата» ее подтолкнула научный руководитель, профессор, доктор технических наук, заведующая кафедрой химии Надежда Медяник. Профессор была уверена, что этой теме уделялась мало внимания, да и переработкой концентрата с точки зрения химии никто не занимался.
В качестве объекта исследования был выбран АО «Святогор» Волковского месторождения и его железные концентраты.
АО «Святогор» – предприятие полного технологического цикла выпускает следующие виды продукции: черновую медь, серную кислоту, олеум, медный, цинковый и железный концентраты, а также щебень. При этом 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. Обе технологии направлены на извлечение двух компонентов – железа и ванадия, в то время как титан переводится в титановый шлак и теряется.
По словам молодого ученого, 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. В связи с чем выделить ценные компоненты ванадий и титан из железного концентрата можно только химическим обогащением с использованием глубоких физико-химических методов переработки.
Обычно такие железные концентраты направляют на металлургические предприятия, но его металлурги не жалуют из-за того, что в нем очень много титана, который в процессе металлургического передела «уходит» в титановый шлак.
«Наша задача – железный концентрат переработать 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 в качестве минеральнокомплексной добавки для нужд агропромышленного комплекса. Ранее предприятия ванадий и ванадийминеральные добавки, а также титан, который является дефицитным в нашей стране, а также диоксид титана, закупали за рубежом, что в настоящее время сопряжено с трудностями. 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, как оказалось, в РФ нет при наличии колоссальных запасов титансодержащих руд, в частности титаномагнетитов. Поэтому нам необходимо самим производить диоксид титана из собственных ресурсов, производство которого положительно отразится на химической, лакокрасочной, текстильной и, конечно, 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.
Данная 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»
Таким образом, ученые показали, что из «невостребованного» железного концентрата при химическом обогащении можно получать три продукта, два из которых, ванадий и титан, которые на данный момент в России являются остродефицитными.
