Адаптация технологий сухой переработки горно-промышленных отходов

O

) на Нижнетагильском металлургическом комбинате по специальным технологиям получают в доменном переделе ванадиевый чугун (0,55—0,6% V

O

), а в конвертерном переделе при деванадации чугуна – ванадиевый шлак и первородную конвертерную сталь, природно-легированную ванадием. Таким образом, получаемый конвертерный шлак, содержащий 14—24% V

O

, является сырьём для получения ванадия в России на предприятии ЕВРАЗ Ванадий Тула по сложной гидрометаллургической технологии с получением пентаоксида ванадия и феррованадия.

Конвертерный ванадиевый шлак НТМК представляет собой многокомпонентную оксидную систему. Установлено, что кусковой товарный ванадиевый шлак, прошедший стадию первичного дробления до крупности 200 мм, имеет следующий химический состав, %: V

O

24,3, CaO 1,8, MnO 13,8, SiO

12,8, TiO

8,4, Cr

O

4,1, MgO 1,8, P 0,019, металловключения 15—30. Выполнен минералогический анализ аншлифов и визуально выделены две основные фазы ванадиевого шлака металлическая и силикатная шлаковая. Зерна металловключений имеют преимущественный размер от 0,5 до 10 мм. Массовая доля металловключений в испытуемая проба шлака 35,8%.

Для изучения вещественного состава шлака, выявления структурных особенностей строения и характера взаимоотношения компонентов силикатной части было произведено изучение материала методом электронной микроскопии на растровом электронном микроскопе. Установлено, что основными фазами шлака являются рудная, в которой находится большая часть ванадия в виде ванадиевого шпинелида, силикатная и металлическая. Силикатная часть представлена орто- и метасиликатами и диоксидом кремния (рисунок 5).

В результате кристаллизации шпинелиды имеют характерную особенность микроструктуры размер зерен шпинели 0,005—0,05 мм.

При определении физико-механических свойств основных фаз ванадиевого шлака было установлено, что рудная и силикатная фазы имеют значительные различия в микротвердости: рудная фаза имеет микротвердость 6500 МПа, а силикатная фаза 4500 МПа. Металлическая фаза шлака имеет микротвердость 2500 МПа. Микротвердость фаз шлака была определена по методу Виккерса.

Современная рудоподготовка требует применения таких видов воздействия на сырьё, которые обеспечивают высокую эффективность измельчения и степень раскрытия минералов, при удовлетворении энергетических и эксплуатационных требований к технологическому оборудованию. Следовательно, необходимо обосновать рациональный способ дезинтеграции шлаков, в максимальной степени приспособленный к его структурным особенностям и физико-механическим свойствам, для наиболее полного извлечения полезных минералов в последующих переделах переработки шлаков.

Рисунок 5 – Результаты изучения фазавого состава ванадиевого шлака

Выявленное различие физико-механических свойств отдельных фаз металлургических шлаков создает предпосылки для концентрации напряжений, условия для зарождения и развития трещин, что будет способствовать селективному разрушению фаз по границам срастания зерен металлических включений и силикатной матрицы в дробилках ударного действия.

В аппаратах центробежно-ударного дробления происходит селективное разрушение техногенных фаз, обладающих различным сопротивлением удару (хрупкостью и твердостью). Поэтому данный метод разрушения является рациональным для дезинтеграции металлургических шлаков, состоящих из силикатных фаз, армированных металлическими включениями (рудными минералами), и являющихся композитным сырьем техногенного происхождения. Это позволит при дроблении ванадиевых шлаков раскрывать металловключения еще на стадии дробления, часть которых может быть выделена в достаточно крупном виде уже при грохочении, а часть при обезжелезнении дробленого шлака в процессе сухой магнитной сепарации. Полученные данные по вещественному составу и структурно-технологическим свойствам основных минеральных фаз ванадиевого шлака послужат основанием для разработки эффективной ресурсосберегающей технологии его переработки.