zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-6-15-22zldm-2224Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISНекоторые особенности определения железа в пылевыбросах газоочистки электрометаллургического производстваFeatures of the iron determination in dust emissions of gas purification of electrometallurgical productionТемердашевЗ. А.TemerdashevZ. A.

Зауаль Ахлоович Темердашев,

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149.

Zaual A. Temerdashev, 

149, Stavropol’skaya ul., Krasnodar, 350040.

temza@kubsu.ruРядноЭ. Г.RyadnoE. G.

Эдуард Геннадьевич Рядно, 

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149.

Eduard G. Ryadno,

149, Stavropol’skaya ul., Krasnodar, 350040.

ВасильеваЛ. В.VasilevaL. V.

Лада Виленовна Васильева,

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149.

Lada V. Vasileva,

149, Stavropol’skaya ul., Krasnodar, 350040.

АбакумовА. Г.AbakumovA. G.

Алексей Геннадьевич Абакумов, 

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149.

Aleksey G. Abakumov,

149, Stavropol’skaya ul., Krasnodar, 350040.

ВасильевА. М.VasilevA. V.

Александр Михайлович Васильев,

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149.

Alexandr M. Vasilev,

149, Stavropol’skaya ul., Krasnodar, 350040.

Кубанский государственный университетРоссияKuban State UniversityRussian Federation2024210620249061522Copyright © Темердашев З.А., Рядно Э.Г., Васильева Л.В., Абакумов А.Г., Васильев А.М., 20242024Темердашев З.А., Рядно Э.Г., Васильева Л.В., Абакумов А.Г., Васильев А.М.Temerdashev Z.A., Ryadno E.G., Vasileva L.V., Abakumov A.G., Vasilev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2224

Изучены особенности определения железа в пылевыбросах газоочистки электрометаллургического производства методами энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа (ЭДРФА) и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС). Оптимизированы условия пробоподготовки с учетом применяемых методов анализа. Предварительно методом рентгенофазового анализа установили фазовый состав пылевыбросов газоочистки: основные фазы представлены цинкитом, ферритоми цинка, галитом и сильвином. С учетом результатов дифрактометрических исследований были приготовлены модельные смеси, использованные для построения градуировочной зависимости. Разработана методика экспрессного определения железа в пылевыбросах газоочистки методом ЭДРФА, апробированная при анализе реальных образцов пылевыбросов, которые также анализировали методом ИСП-АЭС. Получена удовлетворительная сходимость результатов определения железа методами ЭДРФА (Sr = 1,3 %) и ИСП-АЭС (Sr = 2,6 %).

Features of the iron determination in dust emissions of gas purification at electrometallurgical facilities are considered. The elemental and phase compositions of dust emissions were determined using energy dispersive x-ray fluorescence analysis (EDXRF) and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). Sample preparation conditions were optimized with allowance for the analytical methods used. The phase composition of dust emissions represented mainly by zincite, zinc ferrite, halite and sylvite was preliminary determined by X-ray phase analysis. Model mixtures were prepared and used to construct calibration dependences taking into account the results of diffractometric studies. A technique for rapid x-ray fluorescence determination of iron in dust emissions of gas purification has been developed. The methods for iron determination tested on real samples of dust emissions of electrometallurgical production demonstrated a satisfactory convergence of the results obtained by EDXRF (Sr = 1.3%) and ICP-AES (Sr = 2.6%).

железопылевыбросы газоочисткифазовыйэлементный и энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный анализirondust emissions of gas purificationphase and elemental analysisenergy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDXRF)Работа выполнена в рамках проекта Госзадания Минобрнауки РФ № FZEN-2023-0006 с использованием научного оборудования ЦКП «Эколого-аналитический центр» Кубанского госуниверситета.ReferencesOmran M., Fabritius T. Effect of steelmaking dust characteristics on suitable recycling process determining: Ferrochrome converter (CRC) and electric arc furnace (EAF) dusts / Powder Technol. 2017. Vol. 308. P. 47 – 60. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.11.049Omran M., Fabritius T. Effect of steelmaking dust characteristics on suitable recycling process determining: Ferrochrome converter (CRC) and electric arc furnace (EAF) dusts / Powder Technol. 2017. Vol. 308. P. 47 – 60. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.11.049Топоркова Ю. И., Блудова Д., Мамяченков С. В., Анисимова О. С. Обзор методов переработки пылей электродуговой плавки / Металлургия и материаловедение. 2021. Т. 25. № 5. С. 643 – 680. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-5-643-680Toporkova Yu. I., Bludova D., Mamyachenkov S. V., Anisimova O. S. A review of processing methods for electric arc furnace dust / Metallurg. Materialoved. 2021. Vol. 25. N 5. P. 643 – 680 [in Russian]. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-5-643-680Stewart D. J. C., Barron A. R. Pyrometallurgical removal of zinc from basic oxygen steelmaking dust — A review of best available technology / Resour., Conserv. Recycl. 2020. Vol. 157. 104746. DOI: 10.1016/j.resconrec.2020.104746Stewart D. J. C., Barron A. R. Pyrometallurgical removal of zinc from basic oxygen steelmaking dust — A review of best available technology / Resour., Conserv. Recycl. 2020. Vol. 157. 104746. DOI: 10.1016/j.resconrec.2020.104746Юрьев Б. П., Дудко В. А. Утилизация и переработка пылей и шламов металлургического производства с извлечением полезных компонентов / Экология и промышленность России. 2022. Т. 26. № 10. С. 4 – 9. DOI: 10.18412/1816-0395-2022-10-4-9Yur’ev B. P., Dudko V. A. Recycling and processing of metallurgical dust and sludge with the extraction of useful components / Ékol. Rrom. Rossii. 2022. Vol. 26. N 10. P. 4 – 9 [in Russian]. DOI: 10.18412/1816-0395-2022-10-4-9Смирнова И. В., Шелепенко В. В. Сравнительная характеристика методов переработки металлургических шлаков / Экологический вестник Донбасса. 2021. № 3. С. 53 – 61.Smirnova I. V., Shelepenko V. V. Comparative characteristics of metallurgical slag processing methods / Ékol. Vestn. Donbassa. 2021. N 3. P. 53 – 61 [in Russian].Goodman M. M., Carling G. T., Fernandez D. P., et al. Trace element chemistry of atmospheric deposition along the Wasatch Front (Utah, USA) reflects regional playa dust and local urban aerosols / Chem. Geol. 2019. Vol. 530. 119317. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.119317Goodman M. M., Carling G. T., Fernandez D. P., et al. Trace element chemistry of atmospheric deposition along the Wasatch Front (Utah, USA) reflects regional playa dust and local urban aerosols / Chem. Geol. 2019. Vol. 530. 119317. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.119317Богдан Е. О., Павлюкевич Ю. Г., Ларионов П. С. и др. Комплексное исследование физико-химических свойств пыли металлургического производства в целях определения основных направлений ее переработки / Стекло и керамика. 2020. № 5. С. 26 – 34.Bogdan E. O., Pavlyukevich Yu. G., Larionov P. S., et al. Comprehensive study of physical and chemical properties of dust of metallurgical production in order to determine the main directions of its processing / Steklo Keram. 2020. N 5. P. 26 – 34 [in Russian].Хотянович О. Е., Белов И. А. Исследование возможности использования металлургической пыли для получения кремнефторида цинка / Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2017. № 2(199). С. 139 – 145.Khotyanovich O. E., Belov I. A. Investigation of the metallurgical dust utilization for the zinc fluorosilicate production / Tr. BGTU. Ser. 2: Khim. Tekhnol. Biotekhnol. Geoékol. 2017. N 2(199). P. 139 – 145 [in Russian].Tang H., Peng Z., Wang L., et al. Direct conversion of electric arc furnace dust to zinc ferrite by roasting: effect of roasting temperature / J. Sustainable Metall. 2023. Vol. 9. P. 363 – 374. DOI: 10.1007/s40831-023-00649-6Tang H., Peng Z., Wang L., et al. Direct conversion of electric arc furnace dust to zinc ferrite by roasting: effect of roasting temperature / J. Sustainable Metall. 2023. Vol. 9. P. 363 – 374. DOI: 10.1007/s40831-023-00649-6Teo Y. Y., Lee H. S., Low Y. C., et al. Hydrometallurgical extraction of zinc and iron from Electric Arc Furnace Dust (EAFD) using hydrochloric acid / J. Phys. Sci. 2018. Vol. 29. N 3. P. 49 – 54. DOI: 10.21315/jps.2018.29.s3.6Teo Y. Y., Lee H. S., Low Y. C., et al. Hydrometallurgical extraction of zinc and iron from Electric Arc Furnace Dust (EAFD) using hydrochloric acid / J. Phys. Sci. 2018. Vol. 29. N 3. P. 49 – 54. DOI: 10.21315/jps.2018.29.s3.6Римошевский С. Л., Прокопчук Д. А., Голуб Д. М. Исследование процессов переработки пыли газоочистки сталеплавильных производств / Литье и металлургия. 2021. № 1. С. 106 – 113. DOI: 10.21122/1683-6065-2021-1-106-113Rimoshevskii S. L., Prokopchuk D. A., Golub D. M. Investigation of the processes of dust processing and gas cleaning of steelmaking industries / Lit’e Metallurg. 2021. N 1. P. 106 – 113 [in Russian]. DOI: 10.21122/1683-6065-2021-1-106-113Грудинский П. И., Зиновеев Д. В., Дюбанов В. Г., Козлов П. А. Современное состояние, перспективы переработки и утилизации клинкера вельцевания цинксодержащей пыли от электродуговой плавки стали / Перспективные материалы. 2019. № 4. С. 73 – 83. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-4-73-83Grudinskii P. I., Zinoveev D. V., Dyubanov V. G., Kozlov P. A. Current state and prospect for recycling of waelz slag from electric arc furnace dust processing / Persp. Mater. 2019. N 4. P. 73 – 83 [in Russian]. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-4-73-83Sammut M. L., Rose J., Masion A., et al. Determination of zinc speciation in basic oxygen furnace flying dust by chemical extractions and X-ray spectroscopy / Chemosphere. 2008. Vol. 70. N 11. P. 1945 – 1951. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2007.09.063Sammut M. L., Rose J., Masion A., et al. Determination of zinc speciation in basic oxygen furnace flying dust by chemical extractions and X-ray spectroscopy / Chemosphere. 2008. Vol. 70. N 11. P. 1945 – 1951. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2007.09.063Ермолин М. С., Федотов П. С., Карандашев В. К. и др. Фракционирование, характеризация и анализ нано- и микрочастиц при оценке вклада металлургического предприятия в загрязнение городской пыли / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 9. С. 844 – 853. DOI: 10.31857/S0044450220090108Ermolin M. S., Fedotov P. S., Dzhenloda R. K., et al. Fractionation, characterization, and analysis of nano- and microparticles in the estimation of the contribution of a metallurgical enterprise to the pollution of urban dust / J. Anal. Chem. 2020. Vol. 75. N 9. P. 1227 – 1235. DOI: 10.1134/S1061934820090105Чубаров В. М., Амосова А. А., Финкельштейн А. Л. Рентгенофлуоресцентное определение рудных элементов железомарганцевых образований / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 12. С. 5 – 13. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-12-5-13Chubarov V. M., Amosova A. A., Finkel’shtein A. L. X-ray fluorescence determination of ore elements of ferromanganese formations / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. N 12. P. 5 – 13 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-12-5-13Wang L., Lu X., Wei X., et al. Quantitative Zn speciation in zinc-containing steelmaking wastes by X-ray absorption spectroscopy / J. Anal. At. Spectrom. 2012. Vol. 27. N 10. P. 1667 – 1673. DOI: 10.1039/c2ja30094jWang L., Lu X., Wei X., et al. Quantitative Zn speciation in zinc-containing steelmaking wastes by X-ray absorption spectroscopy / J. Anal. At. Spectrom. 2012. Vol. 27. N 10. P. 1667 – 1673. DOI: 10.1039/c2ja30094jFares G., Al-Negheimish A., Al-Mutlaq F. M., et al. Effect of freshly produced electric arc-furnace dust and chloride-free chemical accelerators on concrete performance / Constr. Build. Mater. 2021. Vol. 274. 121832. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121832Fares G., Al-Negheimish A., Al-Mutlaq F. M., et al. Effect of freshly produced electric arc-furnace dust and chloride-free chemical accelerators on concrete performance / Constr. Build. Mater. 2021. Vol. 274. 121832. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121832Halli P., Hamuyuni J., Revitzer H., Lundstrom M. Selection of leaching media for metal dissolution from electric arc furnace dust / J. Cleaner Prod. 2017. Vol. 164. P. 265 – 276. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.06.212Halli P., Hamuyuni J., Revitzer H., Lundstrom M. Selection of leaching media for metal dissolution from electric arc furnace dust / J. Cleaner Prod. 2017. Vol. 164. P. 265 – 276. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.06.212Ревенко А. Г. Применение стандартных образцов сравнения при рентгенофлуоресцентном анализе геологических проб / Стандартные образцы. 2013. № 4. С. 3 – 11.Revenko A. G. The use of certified reference materials in the X-ray fluorescence analysis of geological samples / Standartnye Obraztsy. 2013. N 4. P. 3 – 11 [in Russian].Jenkins R. X-Ray Fluorescence Spectrometry. 2nd Edition. — Hoboken: Wiley, 2012. — 232 p.Jenkins R. X-Ray Fluorescence Spectrometry. 2nd Edition. — Hoboken: Wiley, 2012. — 232 p.Rousseau R. How to Apply the Fundamental Parameters Method to the Quantitative X-ray Fluorescence Analysis of Geological Materials / J. Geosci. Geomat. 2013. Vol. 1. N 1. P. 1 – 7. DOI: 10.12691/jgg-1-1-1Rousseau R. How to apply the fundamental parameters method to the quantitative X-ray fluorescence analysis of geological materials / J. Geosci. Geomat. 2013. Vol. 1. N 1. P. 1 – 7. DOI: 10.12691/jgg-1-1-1Эрхардт Х., Федорович В. А., Мурашко Г. М. Рентгенофлуоресцентный анализ. Применение в заводских лабораториях: сб. науч. трудов. — М.: Металлургия, 1985. — 256 с.Erkhardt Kh., Fedorovich V. A., Murashko G. M. X-ray fluorescence analysis. Application in factory laboratories: collection of scientific papers. — Moscow: Metallurgiya, 1985. — 256 p. [in Russian].Лосев Н. Ф., Смагунова А. Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа. — М.: Химия, 1982. — 208 с.Losev N. F., Smagunova A. N. Fundamentals of X-ray spectral fluorescence analysis. — Moscow: Khimiya, 1982. — 208 p. [in Russian].Блохин М. А., Швейцер И. Г. Рентгеноспектральный справочник. — М.: Наука, 1982. — 373 с.Blokhin M. A., Shveitser I. G. X-ray spectral handbook. — Moscow: Nauka, 1982. — 373 p. [in Russian].Nölte J. ICP Emission Spectrometry: A Practical Guide. 2nd Edition. Hoboken: Wiley-VCH, 2021. — 288 p.Nölte J. ICP Emission Spectrometry: A Practical Guide. 2nd Edition. Hoboken: Wiley-VCH, 2021. — 288 p.Jeyadevan B., Tohji K., Nakatsuka K. Structure analysis of coprecipitated ZnFe2O4 by extended X-ray-absorption fine structure / J. Appl. Phys. 1994. Vol. 76. N 10. P. 6325 – 6327. DOI: 10.1063/1.358255Jeyadevan B., Tohji K., Nakatsuka K. Structure analysis of coprecipitated ZnFe2O4 by extended X-ray-absorption fine structure / J. Appl. Phys. 1994. Vol. 76. N 10. P. 6325 – 6327. DOI: 10.1063/1.358255Machado J. G. M. S., Brehm F. A., Moraes C. A. M., et al. Characterization Study of Electric Arc Furnace Dust Phases / Mater. Res. 2006. Vol. 9. N 1. P. 41 – 45. DOI: 10.1590/S1516-14392006000100009Machado J. G. M. S., Brehm F. A., Moraes C. A. M., et al. Characterization Study of Electric Arc Furnace Dust Phases / Mater. Res. 2006. Vol. 9. N 1. P. 41 – 45. DOI: 10.1590/S1516-14392006000100009Стась Н. Ф. Изучение взаимодействия железных руд с кислотами / Технические науки. Фундаментальные исследования. 2013. № 1. С. 422 – 427.Stas’ N. F. Studying the interaction of iron ores with acids / Tekhn. Nauki. Fundam. Issl. 2013. N 1. P. 422 – 427 [in Russian].Зефиров Н. С., Кулов Н. Н. Химическая энциклопедия. Т. 5. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — 783 с.Zefirov N. S., Kulov N. N. Chemical Encyclopedia. Vol. 5. — Moscow: Bol’shaya Rossiiskaya éntsiklopediya, 1998. — 783 p. [in Russian].Молчанова Е. И., Смагунова А. Н., Щербаков И. В. Особенности матричной коррекции при рентгенофлуоресцентном анализе проб с широкими вариациями состава / Журн. аналит. химии. 2011. Т. 66. № 9. С. 940 – 946.Molchanova E. I., Shcherbakov I. V., Smagunova A. N. Specific features of matrix correction in the X-ray fluorescence analysis of samples of widely varied composition / J. Anal. Chem. 2011. Vol. 66. N 9. P. 824 – 830. DOI: 10.1134/S1061934811090103Представление результатов химического анализа (Рекомендации IUPAC 1994 г.) / Журн. аналит. химии. 1998. Т. 53. № 9. С. 999 – 1008.Presentation of chemical analysis results (IUPAC Recommendations 1994) / J. Anal. Chem. 1998. Vol. 53. N 9. P. 999 – 1008 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.