Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

В красных шламах содержатся до 60 % соединений железа [3], что обуславливает целесообразность их переработки методом восстановительной плавки с извлечением железа в отдельную фазу и получением шлака пригодного для извлечения Al, Ti и РЗМ гидрометаллургическими методами [4]. В данном исследовании была изучена первая стадия переработки — восстановительная плавка обесщелоченного красного шлама Уральского алюминиевого завода с целью получения максимального количества чугуна и полного разделения металла и шлака. Методика эксперимента Химический состав исходного и нейтрализованного красного шлама (КШ) Уральского алюминиевого завода (УАЗ) представлен в табл. 1. Нейтрализация красного шлама осуществлялась реакцией с известковым молоком в стеклянном реакторе при температуре 90 °С и продолжительности обработки 3 ч. Таблица 1 Химический состав (%) основных компонентов красного шлама Уральского алюминиевого завода Table 1 Chemical composition (%) of the Ural Aluminum Plant red mud main components Fe 2 O 3 SiO 2 AI 2 O 3 TiO 2 CaO MgO MnO Na 2 O P 2 O 5 S Исходный КШ 50,0 10,4 12,07 4,05 11,5 0,91 0,49 4,1 0,76 0,93 Обесщелоченный КШ 36,9 8,71 11,8 3,54 23,8 1,01 0,95 0,27 0,42 0,14 Изотермические кривые ликвидуса были рассчитаны с помощью FactSage software v.7.1. Количество восстановителя, необходимого для полного восстановления железосодержащих фаз, рассчитывали методом минимизации энергии Гиббса в программе HSC Chemistry v.6.1. Эксперименты по восстановительной плавке красного шлама проводили в вертикальной трубчатой печи сопротивления (печь Таммана). Схема установки представлена на рис. 1. В качестве восстановителя использовали графит в количестве, необходимом для полного восстановления железосодержащих фаз. Шихту ( 5 ) насыпали в графитовые тигли ( 4 ) и помещали в печь сопротивления Таммана ( 1 ) с графитовым нагревателем ( 2 ) на подставку из графита ( 3 ). Размеры печи: высота — 360 мм, диаметр — 300 мм, диаметр нагревателя — 74 мм. Температуру задавали с помощью автоматического ПИД- регулятора (8) и W-Re -термопары ( 7 ), опущенной в графитовый тигель ( 5 ) в корундовом чехле ( 6 ). Для снижения окислительного потенциала газовой фазы и предотвращения выгорания нагревателя ( 2 ) во время нагрева в печь подавали Ar с расходом 0,5 л/мин через подводку ( 9 ) в нижней части печи. Печь разогревали до температуры 1300 °C с максимальной скоростью в течение 1 ч, затем со скоростью 10 °С/мин достигали необходимой температуры в интервале 1650-1750 °C и выдерживали 10 мин. После выдержки тигли охлаждали вместе с печью. 45