Некоторые особенности определения железа в пылевыбросах газоочистки электрометаллургического производства

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 (S_r = 1,3 %) и ИСП-АЭС (S_r = 2,6 %).

1. Omran 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.2016.11.049

2. Топоркова 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: 10.21285/1814-3520-2021-5-643-680

3. Stewart 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.2020.104746

4. Юрьев 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: 10.18412/1816-0395-2022-10-4-9

5. Смирнова И. В., Шелепенко В. В. Сравнительная характеристика методов переработки металлургических шлаков / Экологический вестник Донбасса. 2021. № 3. С. 53 – 61.

6. 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.2019.119317

7. Богдан 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.

8. 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.

9. 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/s40831-023-00649-6

10. Teo 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.s3.6

11. Римошевский С. Л., Прокопчук Д. А., Голуб Д. М. Исследование процессов переработки пыли газоочистки сталеплавильных производств / Литье и металлургия. 2021. № 1. С. 106 – 113. DOI: 10.21122/1683-6065-2021-1-106-113

12. Грудинский 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-2019-4-73-83

13. Sammut 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.2007.09.063

14. Ермолин 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/S0044450220090108

15. Чубаров 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: 10.26896/1028-6861-2019-85-12-5-13

16. Wang 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/c2ja30094j

17. Fares 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.2020.121832

18. Halli 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.2017.06.212

19. Ревенко А. Г. Применение стандартных образцов сравнения при рентгенофлуоресцентном анализе геологических проб / Стандартные образцы. 2013. № 4. С. 3 – 11.

20. Jenkins R. X-Ray Fluorescence Spectrometry. 2nd Edition. — Hoboken: Wiley, 2012. — 232 p.

21. 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-1-1-1

22. Эрхардт Х., Федорович В. А., Мурашко Г. М. Рентгенофлуоресцентный анализ. Применение в заводских лабораториях: сб. науч. трудов. — М.: Металлургия, 1985. — 256 с.

23. Лосев Н. Ф., Смагунова А. Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа. — М.: Химия, 1982. — 208 с.

24. Блохин М. А., Швейцер И. Г. Рентгеноспектральный справочник. — М.: Наука, 1982. — 373 с.

25. Nölte J. ICP Emission Spectrometry: A Practical Guide. 2nd Edition. Hoboken: Wiley-VCH, 2021. — 288 p.

26. 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: 10.1063/1.358255

27. Machado 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/S1516-14392006000100009

28. Стась Н. Ф. Изучение взаимодействия железных руд с кислотами / Технические науки. Фундаментальные исследования. 2013. № 1. С. 422 – 427.

29. Зефиров Н. С., Кулов Н. Н. Химическая энциклопедия. Т. 5. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — 783 с.

30. 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.

31. Представление результатов химического анализа (Рекомендации IUPAC 1994 г.) / Журн. аналит. химии. 1998. Т. 53. № 9. С. 999 – 1008.