Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья
Исследована микроструктура и химический состав шламов от обогащения урановых руд в целом и отдельных его частиц с применением растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа. Проведён анализ возможности и целесообразности использования данного вида техногенных отходов после предварит...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162800 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 9. — С. 38-40. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-162800 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1628002020-01-17T01:25:58Z Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья Петрищев, А.С. Исследована микроструктура и химический состав шламов от обогащения урановых руд в целом и отдельных его частиц с применением растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа. Проведён анализ возможности и целесообразности использования данного вида техногенных отходов после предварительной обработки как вторичного железосодержащего сырья для сталеплавильного производства. Досліджено мікроструктуру і хімічний склад шламів від збагачення уранових руд в цілому і окремих його часток із застосуванням растрової електронної мікроскопії і рентгенівського мікроаналізу. Проведено аналіз можливості і доцільності використання даного виду техногенних відходів після попередньої обробки як вторинної залізовмісної сировини для сталеплавильного виробництва. The microscopic structure and chemical compound of tailings from enrichment of uranium ores in whole and its separate corpuscles with application of a raster electronic microscopy and X-ray microanalysis are investigated. The analysis of possibility and expediency of use of the given aspect of a technogenic waste after preparative treatment as secondary ferruginous raw materials for steel-smelting manufacture is carried out. 2015 Article Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 9. — С. 38-40. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162800 669.15-98 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследована микроструктура и химический состав шламов от обогащения урановых руд в целом и отдельных его частиц с применением растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа. Проведён анализ возможности и целесообразности использования данного вида техногенных отходов после предварительной обработки как вторичного железосодержащего сырья для сталеплавильного производства. |
| format |
Article |
| author |
Петрищев, А.С. |
| spellingShingle |
Петрищев, А.С. Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья Металл и литье Украины |
| author_facet |
Петрищев, А.С. |
| author_sort |
Петрищев, А.С. |
| title |
Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья |
| title_short |
Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья |
| title_full |
Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья |
| title_fullStr |
Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья |
| title_full_unstemmed |
Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья |
| title_sort |
развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162800 |
| citation_txt |
Развитие исследований качественных характеристик шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего их использования в качестве железосодержащего вторичного сырья / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 9. — С. 38-40. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT petriŝevas razvitieissledovanijkačestvennyhharakteristikšlamovotobogaŝeniâuranovyhruddlâdalʹnejšegoihispolʹzovaniâvkačestveželezosoderžaŝegovtoričnogosyrʹâ |
| first_indexed |
2025-07-14T15:18:11Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:18:11Z |
| _version_ |
1837636037473468416 |
| fulltext |
38 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 9 (268) ’2015
центрацию железа (51,09-52,56 %) и кислорода
(30,76-31,73 %), что может указывать на преобла-
дание в шламе оксида железа. Остальное в шламе
– сопутствующие примеси Si, Ca, Mg, Al, Mn, K, Na,
которые также предположительно входят в состав
оксидов. Сопутствующие вредные примеси S и P,
обнаружены лишь на участке (а) в количестве 0,06
и 0,07 % соответственно.
Изучение распределения химических элементов
в материале (рисунок, табл. 2, 3) дало более полную
информацию о природе исследованных шламов.
Видно, что большую площадь исследованных участ-
ков занимают частицы с преобладанием железа и
кислорода (табл. 2, спектры 4,13; табл. 3, спектр 8).
Некоторые частицы содержат преобладающее
количество кремния (табл. 2, спектры 10; табл. 3,
спектр 3). Примеси Ca, Mg, Al, Mn, K, Na, Cr
сосредоточены в основном в комплексе с кремнием
и железом. Частицы, содержащие S, P и Zr, были
обнаружены на участке (а) (табл. 2, спектры 2-4),
что совместно с выполненным микрорентгеноспек-
тральным анализом участков в целом (рисунок) ука-
зывает на единичные случаи присутствия данных
частиц. Низкое содержание вредных примесей
является одним из благоприятных условий для
использования шламов обогащения урановых руд
для производства железосодержащего материала
для производства стали.
Из результатов исследований выявлено, что
использование шламовых отходов обогащения
урановых руд для получения вторичного сырье-
вого железосодержащего материала прямого вос-
становления для производства стали является
целесообразным [6, 7]. На это указывают следу-
ющие факторы:
– радиационное γ-излучение в пределах допусти-
мых значений;
– высокое содержание железа – 51,09-52,56 %,
определяющее возможность получения высококаче-
ственного железосодержащего материала для пря-
мого восстановления;
П
овышение цен на мировом рынке на железный
лом [1, 2] приводит к необходимости поиска но-
вых, более доступных источников восполнения
железосодержащего сырья для электрометаллур-
гического производства. Актуальным на сегодняшний
день является направление ресурсосбережения и
утилизации железосодержащих отходов [3, 4]. Одним
из видов железосодержащих отходов являются хво-
сты шламов от обогащения урановых руд.
Цель данной работы – разработка оптималь-
ных технологических параметров переработки
шламов от обогащения урановых руд с получени-
ем железосодержащего сырья для металлургиче-
ского производства, а конкретные задачи настоя-
щих исследований заключались в изучении микро-
структуры и химического состава шлама в целом и
отдельных его частиц.
Микроструктуру образцов исследовали на рас-
тровом электронном микроскопе, оснащённом
системой рентгеноспектрального энергодиспер-
сионного микроанализа по описанной в работе [5]
методике. Работу выполнили при ускоряющем на-
пряжении 15 кВ и диаметре электронного зонда
4 нм, при этом диаметр зоны возбуждения рентге-
новского излучения составлял порядка 1 мкм. Опре-
деление состава фаз выполнили безэталонным
методом расчёта фундаментальных параметров:
расчетом поправочных коэффициентов отражения
электронов зонда, поглощения характеристиче-
ского рентгеновского излучения и флуоресценции.
Определение химического состава фаз выполнено
на участках, отмеченных соответствующими услов-
ными обозначениями.
По результатам микроструктурных исследова-
ний выявлено, что шламовые отходы обогащения
урановых руд в большей мере состоят из мелко-
дисперсных частиц размерами 10-40 мкм, кото-
рые не закреплены относительно друг друга. Реже
встречаются частицы размерами до 150-200 мкм.
Рентгеновский микроанализ двух исследованных
участков (рисунок, табл.1) показал высокую кон-
УДК 669.15-98
А. С. Петрищев
Запорожский национальный технический университет, Запорожье
Развитие исследований качественных характеристик
шламов от обогащения урановых руд для дальнейшего
их использования в качестве железосодержащего
вторичного сырья
Исследована микроструктура и химический состав шламов от обогащения урановых руд в целом и отдельных его
частиц с применением растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа. Проведён анализ
возможности и целесообразности использования данного вида техногенных отходов после предварительной
обработки как вторичного железосодержащего сырья для сталеплавильного производства.
Ключевые слова: шлам, техногенные отходы, микроструктура, химический состав, утилизация, вторичное
сырье
39МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 9 (268) ’2015
– низкая концентрация вредных примесей S и
P в пределах до 0,07 %, позволяющая применять
полученный материал по действующим технологи-
ческим нормам;
– дисперсная структура, обеспечивающая воз-
можность тепловой обработки без необходимости
предварительного измельчения;
– повышенное содержание оксидных кремнийсо-
держащих частиц на основе SiO2 указывает на целесо-
образность использования вторичного железосодержа-
щего сырья прямого восстановления на основе шламов
обогащения урановых руд в сталеплавильном производ-
стве с применением «кислой» футеровки. Это позволит
минимизировать реакции, приводящие к её разъеданию.
Микрофотографии образцов шламов обогащения урановых руд, результаты полученных максимумов рентгеновского микро-
анализа двух различных участков (а, б). Изображение получено в режиме отражённых электронов (атомарный контраст)
а б
элемент весовой
%
атомный
%
соеди-
нение %
формула
Na K 0,73 0,90 0,98 Na2O
Mg K 2,38 2,78 3,95 MgO
Al K 0,66 0,70 1,25 Al2O3
Si K 12,48 12,63 26,71 SiO2
P K 0,07 0,06 0,15 P2O5
S K 0,06 0,06 0,16 SO3
K K 0,12 0,09 0,15 K2O
Ca K 0,53 0,37 0,74 CaO
Mn K 0,15 0,08 0,19 MnO
Fe K 51,09 25,99 65,72 FeO
O 31,73 56,34
Итоги 100,00
элемент весовой
%
атомный
%
соеди-
нение %
форму-
ла
Na K 0,57 0,71 0,76 Na2O
Mg K 2,95 3,50 4,89 MgO
Al K 0,67 0,72 1,27 Al2O3
Si K 10,82 11,13 23,15 SiO2
K K 0,16 0,11 0,19 K2O
Ca K 1,51 1,09 2,12 CaO
Fe K 52,56 27,19 67,62 FeO
O 30,76 55,54
Итоги 100,00
Таблица 1
Результаты рентгеновского микроанализа участков образцов (а, б) шламов обогащения урановых руд
соответственно рисунку
Образцы
а б
40 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 9 (268) ’2015
Выводы
По результатам микроструктурных исследований
шламов обогащения урановых руд с применением
рентгеновского микроанализа выявлено дисперсный
характер образцов шлама с размерами большин-
ства частиц 10-40 мкм, которые не закреплены от-
носительно друг друга. Высокое содержание железа
(51,09 - 52,52 %мас.) и кислорода (30,76-31,73 %мас.)
указывает на преобладание в структуре частиц ок-
Таблица 2
Результаты микрорентгеноспектрального анализа отдельных частиц соответственно рисунку, а.
Спектр O Na Mg Al Si P S K Ca V Mn Fe Zr Итог
Суммарный
спектр
33,95 0,70 2,29 0,64 12,01 0,06 0,06 0,12 0,51 0,14 49,51 100,00
Спектр 2 48,19 1,34 0,83 12,51 3,66 33,47 100,00
Спектр 3 38,07 3,30 9,79 31,83 17,02 100,00
Спектр 4 36,62 0,26 1,79 22,91 0,68 37,73 100,00
Спектр 5 42,16 1,18 2,10 15,59 21,28 0,96 16,72 100,00
Спектр 6 12,69 1,14 1,30 10,26 1,69 1,25 71,66 100,00
Спектр 7 53,21 0,68 9,69 16,19 0,86 0,38 18,98 100,00
Спектр 8 48,88 2,25 7,68 15,63 1,79 0,48 23,30 100,00
Спектр 9 49,69 8,03 0,76 0,15 22,25 0,26 18,85 100,00
Спектр 10 55,68 43,70 0,62 100,00
Спектр 11 55,66 5,68 21,15 0,44 17,07 100,00
Спектр 12 61,60 11,29 0,57 20,53 0,29 5,73 100,00
Спектр 13 30,11 69,89 100,00
Спектр 14 26,73 0,30 72,97 100,00
Максимум 61,60 8,03 11,29 9,69 43,70 9,79 22,91 1,79 31,83 0,96 1,25 72,97 33,47
Минимум 12,69 0,70 0,26 0,15 0,30 0,06 0,06 0,12 0,26 0,96 0,14 0,62 33,47
Параметры обработки: выполнен анализ всех элементов (нормализован); все результаты в %мас.
Таблица 3
Результаты микрорентгеноспектрального анализа отдельных частиц соответственно рисунку, б.
Спектр O Na Mg Al Si K Ca Cr Fe Итог
Суммарный спектр 35,02 0,52 2,73 0,62 10,05 0,15 1,42 49,50 100,00
Спектр 2 25,63 1,70 0,47 53,81 18,40 100,00
Спектр 3 63,93 35,59 0,48 100,00
Спектр 4 57,83 1,88 8,89 16,02 0,27 0,22 14,89 100,00
Спектр 5 58,30 12,12 22,38 1,93 5,26 100,00
Спектр 6 52,86 7,16 2,05 21,48 0,21 16,24 100,00
Спектр 7 56,18 1,09 6,77 0,15 22,16 4,82 8,82 100,00
Спектр 8 30,46 69,54 100,00
Спектр 9 61,28 10,29 8,16 12,51 0,36 7,39 100,00
Максимум 63,93 7,16 12,12 8,89 35,59 0,27 53,81 0,36 69,54
Минимум 25,63 0,52 1,70 0,15 0,47 0,15 0,21 0,36 0,48
Параметры обработки: выполнен анализ всех элементов (нормализован); все результаты в %мас.
сидов железа. В меньшем количестве обнаружены
кремний-кислородосодержащие частицы. Перечис-
ленные выше свойства, а также низкая концентрация
вредных примесей S и P (в пределах 0,07 %) и допу-
стимые значения радиационного γ-излучения, опре-
деляют целесообразность использования шламов
обогащения урановых руд для получения высокока-
чественного железосодержащего материала прямого
восстановления для производства стали.
41МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 9 (268) ’2015
1. Керкхофф Х. Ю. Взрыв цен на сырье – угроза экономическому подъему / Х. Ю. Керкхофф // Черные металлы. – 2010. –
№10. – С. 61-66.
2. Грищенко С. Г. Мировой финансово-экономический кризис и металлургия / С. Г. Грищенко // Сталь. – 2009. – № 2. –
С. 68-71.
3. Сидоров Е. В. Подготовка железосодержащих отходов для использования в качестве сырья / Е. В Сидоров., А. Г. Ва-
луев, Н. А. Босякова, Э. В. Степанова // Сталь. – 2009. – № 10. – С. 105-106.
4. Эндеман Г. Образование пыли, окалины и шлама и их утилизация на металлургических заводах Германии // Г. Энде-
ман, Х. Б. Люнген, К.-Д. Вупперман // Чёрные металлы. – 2007. – № 2. – С. 49-56.
5. Практическая растровая электронная микроскопия / Под. Ред. Дж. Гоулдстейна, Х. Яковица. – М.: Мир, 1978. – 656 с.
6. Острик П. Н. Исследование влияния вида железорудного сырья на процесс получения железного порошка /
П. Н. Острик, А. Н. Попов, И. М. Бастрыга // Физико-химия прямого получения железа. – М.: Наука, 1977. – С. 31-36.
7. Некрасов З. И. Исследование процесса восстановления железорудных брикетов горячего прессования комбинирован-
ным восстановлением / З. И. Некрасов, Б. А. Нижегородова, Б. Н. Маймур // В сб. «Физико-химия прямого получения
железа». – М.: Наука. – 1977. – С. 37-41.
ЛИТЕРАТУРА
Досліджено мікроструктуру і хімічний склад шламів від збагачення уранових руд в цілому і окремих його часток із
застосуванням растрової електронної мікроскопії і рентгенівського мікроаналізу. Проведено аналіз можливості і
доцільності використання даного виду техногенних відходів після попередньої обробки як вторинної залізовмісної
сировини для сталеплавильного виробництва.
Петрищев А. С.
Розвиток досліджень якісних характеристик шламів від збагачення
уранових руд для подальшого їх використання в якості залізовмісної
вторинної сировини
Анотація
Ключові слова шлам, техногенні відходи, мікроструктура, хімічний склад, утилізація, вторинна сировина
Petryshchev A.
Development of researches of qualitative characteristics of tailings from
enrichment of uranium ores for their further use in the capacity of a
ferruginous secondary material
Summary
The microscopic structure and chemical compound of tailings from enrichment of uranium ores in whole and its separate
corpuscles with application of a raster electronic microscopy and X-ray microanalysis are investigated. The analysis of
possibility and expediency of use of the given aspect of a technogenic waste after preparative treatment as secondary
ferruginous raw materials for steel-smelting manufacture is carried out.
tailings, technogenic waste, microscopic structure, chemical compound, salvaging, secondary
material
Keywords
Поступила 05.06.2015
|