«Облгазета» продолжает серию публикаций об интересных и полезных исследованиях молодых уральских учёных, получивших премию губернатора Свердловской области в 2019 году. В прошлый раз мы рассказывали о перспективных материалах для промышленности. Сегодня – о новом способе переработки отходов металлургических производств.
— Урал остаётся одной из лидирующих территорий России по добыче полезных ископаемых и производству цветных и редких металлов. По медеплавильному производству Свердловская область - лидер среди регионов. Но далеко не все задумываются о необходимости переработки и утилизации вредных шлаков и пылей, образующихся при производстве меди и других металлов , — рассказывает «Облгазете» старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии цветных металлов Института металлургии Уральского отделения Российской академии наук Станислав Тюшняков.
Разработкой новой технологии утилизации отходов 29-летний учёный занимается около десяти лет. Поясняет, что при обогащении медьсодержащих сульфитных руд выделяются медные и цинковые концентраты. Из медных извлекают ценные элементы: медь, золото, серебро, селен, теллур и серу. А вот цинк, свинец, сурьма и мышьяк идут в пыль и шлаки. Количество таких отходов на Среднем Урале достигает уже более 90 миллионов тонн. Но о переработке шлаков не очень задумываются, хотя это позволило бы получить дополнительное ценное сырьё. К тому же и для экологии была бы польза.
Сейчас большое количество отходов медного производства, по словам Станислава, находится на открытом воздухе, и под воздействием природных условий содержащиеся в них цинк, свинец, сурьма и мышьяк проникают в почву, воду и воздух. Эти накапливающиеся вредные соединения могут принести значительный вред здоровью человека: от отравлений до серьёзных заболеваний дыхательной и пищеварительной систем. Технология утилизации металлургических отходов, разработанная Станиславом Тюшняковым, помогает решить проблемы и сделать медное производство практически безотходным.
— Новшество и уникальность разработки в том, что я предлагаю перерабатывать медеплавильные шлаки на нестандартном оборудовании — в печах постоянного тока. Модель лабораторной печи данного типа для проведения исследований была собрана из имеющегося в нашей лаборатории оборудования. А в качестве восстановителя для химической реакции использовать не стандартный углеров (коксик), а смесь коксовой мелочи с цинкосодержащими пылями и шламами предприятий чёрной металлургии, - говорит Станислав Тюшняков. - По сути, мы объединяем два техногенных элемента и перерабатываем их в продукты, которые пригодны для последующего получения марочных металлов и строительных материалов.
Так, после плавки образуется три товарных продукта: цинковые возгоны, обеднённый шлак для производства строительных материалов и металл. Цинковые возгоны по составу близки к концентратам и послужат сырьём на профильных заводах. Выделенный в ходе плавки металл предполагается использовать на металлургических заводах с целью получения марочного чугуна. А обеднённый по железу, цинку, меди и другим вредным примесям шлак после корректировки состава представляет собой сырьё для производства шлаковой ваты, литья и щебня.
— Рентабельность переработки медеплавильных отходов зависит от их объёмов на предприятии и сбыта получаемых из них продуктов. По нашим подсчётам срок окупаемости инвестиций в предложенную технологию утилизации шлаков составит шесть лет. Но любые технологии, связанные с переработкой отходов, достаточно затратны, поэтому немногие заводы заинтересованы в их утилизации, — считает Станислав. — Однако будущее у нашей разработки, несомненно, есть.
В дальнейшем молодой учёный планирует вести исследование по созданию процессов переработки других металлургических отходов, загрязняющих окружающую среду. Тем более что в Свердловской области их довольно много.