Особенности магнитного обогащения клинкера вельцевания пылей электросталеплавильного производства с использованием полей различной индукции

Рассмотрена проблема утилизации клинкера вельцевания, образующегося при переработке пылей электросталеплавильного производства, для извлечения железа и сопутствующих цветных металлов. Объектами исследования были образцы клинкера двух российских предприятий – ПАО «ЧЦЗ» и ООО «Альфатранс». Целью работы является оценка эффективности магнитной сепарации при различной индукции магнитного поля и определение оптимальных условий для выделения ценных элементов. Было опробовано мокрое магнитное обогащение в интервале магнитной индукции 0,05–1,6 Тл с количественным химическим анализом полученных продуктов. Установлено, что прямое применение высокоградиентной сепарации не позволяет эффективно извлечь железо из-за его мелкой вкрапленности. Результаты последовательной четырёхстадийной сепарации показали отличия в распределении железа, меди и цинка между магнитными и немагнитными фракциями для разных образцов клинкера, что обусловлено различной степенью дисперсности железосодержащих фаз. Оптимальные значения магнитной индукции составили 0,1 Тл для клинкера ПАО «ЧЦЗ» и 0,2 Тл для клинкера ООО «Альфатранс». Полученный магнитный концентрат из клинкера ПАО «ЧЦЗ» может быть использован в качестве медьсодержащего концентрата в производстве меди или для выплавки коррозионностойких марок стали.

Грудинский П. И., Анисонян К. Г., Дюбанов В. Г. Особенности магнитного обогащения клинкера вельцевания пылей электросталеплавильного производства с использованием полей различной индукции // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 9-1. – С. 41–54. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_91_0_41.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-23-00507, https://rscf.ru/project/24-23-00507/.

Грудинский Павел Иванович¹ — младший научный сотрудник, e-mail: pgrudinskiy@imet.ac.ru, ORCID ID: 0000-0002-7358-150X,
Анисонян Карен Григорьевич¹ — старший научный сотрудник, e-mail: kanisonyan@imet.ac.ru, ORCID ID: 0009-0001-7208-662Х,
Дюбанов Валерий Григорьевич¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: vdyubanov@imet.ac.ru, ORCID ID: 0009-0001-5830-7799,
¹ Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН).

Грудинский П.И., e-mail: pgrudinskiy@imet.ac.ru.

1. Zhang Z. X., Hou D. F., Aladejare A., Ozoji T., Qiao Y. World mineral loss and possibility to increase ore recovery ratio in mining production // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2021, vol. 35, no. 9, pp. 670—691. DOI: 10.1080/17480930.2021.1949878.

2. Beylot A., Dewulf J., Greffe T., Muller S., Blengini G. A. Mineral resources depletion, dissipation and accessibility in LCA: a critical analysis // International Journal of Life Cycle Assessment. 2024, vol. 29, no. 5, pp. 890—908. DOI: 10.1007/s11367-023-02278-3.

3. Голик В. И., Tитова А. В. Перспективы увеличения минеральной базы цветной металлургии // Горная промышленность. — 2024. — № 3. — С. 77—84. DOI: 10.30686/1609-9192-20243-77-84.

4. Голик В. И., Tитова А. В., Титов Г. И. К утилизации хвостов обогащения руд цветных металлов // Горная промышленность. — 2023. — № 5. — С. 96—101. DOI: 10.30686/1609-91922023-5-96-101.

5. Русанов И. Ф., Куберский С. В., Проценко М. Ю., Завгородний С. Р. Рециклинг твердых техногенных отходов в черной металлургии // Экологический вестник Донбасса. — 2022. — № 4. — C. 41—48.

6. Makhathini T. P., Bwapwa J. K., Mtsweni S. Various options for mining and metallurgical waste in the circular economy: A review // Sustainability. 2023, vol. 15, no. 3, article 2518. DOI: 10.3390/ su15032518.

7. Whitworth A. J., Vaughan J., Southam G., Van Der Ent A., Nkrumah P. N., Ma X., Parbhakar-Fox A. Review on metal extraction technologies suitable for critical metal recovery from mining and processing wastes // Minerals Engineering. 2022, vol. 182, article 107537. DOI: 10.1016/j. mineng.2022.107537

8. Di Maria A., Merchán M., Marchand M., Eguizabal D., De Cortázar M. G., Van Acker K. Evaluating energy and resource efficiency for recovery of metallurgical residues using environmental and economic analysis // Journal of Cleaner Production. 2022, vol. 356, article 131790. DOI: 10.1016/j. jclepro.2022.131790.

9. Макаров А. Б., Талалай А. Г., Гуман О. М., Хасанова Г. Г. Техногенные месторождения и особенности их воздействия на природную окружающую среду // Горный журнал. — 2022. — № 3. — С. 120—129. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-120-129.

10. Li Y., Feng H., Wang J., She X., Wang G., Zuo H., Xue Q. Current status of the technology for utilizing difficult-to-treat dust and sludge produced from the steel industry // Journal of Cleaner Production. 2022, vol. 367, article 132909. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.132909.

11. De Araújo Neto A. P., Sales F. A., Ramos W. B., Brito R. P. Thermo-environmental evaluation of a modified Waelz process for hazardous waste treatment // Process Safety and Environmental Protection. 2021, vol. 149, pp. 442—450. DOI: 10.1016/j.psep.2020.11.021.

12. Uppalwar C. S., Thakur A. N., Gujar J. G., Sonawane S. S. Recovery of zinc from a variety of industrial wastes / Metal Value Recovery from Industrial Waste Using Advanced Physicochemical Treatment Technologies. Amsterdam: Elsevier, 2025. pp. 335—363. DOI: 10.1016/B978-0-44321884-2.00009-5.

13. Паньшин А. М., Леонтьев Л. И., Козлов П. А., Дюбанов В. Г., Затонский А. В., Ивакин Д. А. Технология переработки пыли электродуговых печей ОАО «Северсталь» в вельцкомплексе ОАО «ЧЦЗ» // Экология и промышленность России. — 2012. — № 11. — С. 4—6. DOI: 10.18412/1816-0395-2012-11-4-6.

14. Дроздов М. И. Переработка металлургических отходов с применением вельц-технологии: экологический и экономический эффект на Уральский федеральный округ / Российские регионы в фокусе перемен: сборник докладов XVIII Международной конференции. — Екатеринбург: Издательский Дом «Ажур», 2023. — C. 675—678.

15. Козлов П. А., Паньшин А. М., Якорнов С. А., Ивакин Д. А. Разработка и внедрение технологии переработки пылей черной металлургии — переход к экономике замкнутого цикла по реализации безотходных технологических процессов / Труды VI Конгресса c международным участием ТЕХНОГЕН-2023. Екатеринбург: УроРАН, 2023. — С. 36—40. DOI: 10.34923/ technogen-ural.2023.49.60.005.

16. Onuk P., Melcher F. Mineralogical and chemical quantification of waelz slag // International Journal of Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2022, vol. 7, no. 2, article 50. DOI: 10.11648/ j.ijmpem.20220702.13.

17. Ушакова М. В., Бижанов А. М. Об эффективности рециклинга вторичных материалов в черной металлургии // Проблемы черной металлургии и материаловедения. — 2025. — № 1. — С. 134—140. DOI: 10.52351/00260827_2025_1_134.

18. Bae H. R., Barna R., Méhu J., Van Der Sloot H., Moszkowicz P., Desnoyers C. Assessment of chemical sensitivity of waelz slag // Studies in Environmental Science. 1997, vol. 71, pp. 647—660. DOI: 10.1016/S0166-1116(97)80248-8.

19. Митрофанов П. А., Овсянников А. О., Фёдоров А. С., Брагин В. В., Вохмякова И. С., Никитин А. Д., Берсенев И. С. Патент РФ № 2819890. Способ использования железосодержащего клинкера вельц-процесса в качестве добавки при производстве цемента. 2024. Бюл. № 16.

20. Khanapur N. V., Tripathi B., Chandra T. Incorporating Waelz slag to strengthen the properties of fine recycled aggregate concrete // Journal of Building Engineering. 2025, vol. 104, article 112235. DOI: 10.1016/j.jobe.2025.112235.

21. Salas I., Cifrian E., Andres A., Viguri J. R. Self-organizing maps to assess the recycling of waste in ceramic construction materials // Applied Sciences. 2021, vol. 11, no. 21, article 10010. DOI: 10.3390/app112110010.

22. Земнухова Л. А., Фалалеева Н. А. Шлаки цветной металлургии: вымывание тяжелых металлов и перспективы использования в строительстве // Вестник ДВО РАН. — 2011. — № 5. — С. 115—118.

23. Liu Z., Ma H., Liu Z., Li Q. Novel process for comprehensive utilization of iron concentrate recovered from zinc kiln slag. Extraction 2018. Cham: Springer, 2018. pp. 1765—1776. DOI: 10.1007/978-3-319-95022-8_146.

24. Meng X., Li Y. Process optimization of preparing glass-ceramic from secondary slag of zinc extraction // Nonferrous Metals Science and Engineering. 2020, vol. 11, no. 2, pp. 27—33. [In Chinese]. DOI: 10.13264/j.cnki.ysjskx.2020.02.004

25. Pichler C., Antrekowitsch J. Recycling of zincand lead-bearing residues with pyrolysis gas // JOM. 2015, vol. 67, no. 9, pp. 2038—2046. DOI: 10.1007/s11837-015-1552-z.

26. Han Y., Kim S., Han S., Kim Y. The optimal physical treatment process for production of highgrade iron concentrate from waelz kiln slag // Resources Recycling. 2023, vol. 32, no. 2, pp. 3—11. [In Korean]. DOI: 10.7844/kirr.2023.32.2.3.

27. Grudinsky P., Yurtaeva A., Pankratov D., Pasechnik L., Musaelyan R., Dyubanov V. The waelz slag from electric arc furnace dust processing: characterization and magnetic separation studies // Materials. 2024, vol. 17, no. 10, article 2224. DOI: 10.3390/ma17102224.