OPTIMIZATION OF THE PROCESSES OF PROCESSING AND DISPOSAL OF ZINC-CONTAINING SLUDGE
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-4-54-63Keywords:
zinc-containing sludge, metallurgical waste processing, pyrometallurgy, thermodynamic analysis, metallizationAbstract
This study investigates the thermodynamic conditions for zinc recovery from sulfate compounds present in the sludge of ferrous metallurgy. Four sludge samples from two different metallurgical plants were analyzed. Chemical and phase analysis revealed significant amounts of iron, zinc, calcium, and silicon oxides in the sludge. The chemical composition was determined using X-ray fluorescence analysis with the S4 Explorer spectrometer. The quantitative phase composition was determined via X-ray diffraction using the STADI-P device. The studies showed that zinc is present in the sludge both in sulfate and sulfide forms, indicating the complex nature of its compounds in these wastes. Zinc extraction was performed using a reductive roasting method with the addition of limestone and coke. Laboratory experiments demonstrated the high effectiveness of limestone in converting sulfide zinc into oxide form, which facilitates subsequent reduction. Thermal analysis showed that the optimal process temperature ranges from 1100 to 1300 °C. After roasting, zinc is almost completely removed, and the iron metallization degree reaches 94%. Furthermore, the influence of mechanochemical activation (MCA) on the phase composition of the wastes from ferrous metallurgy plants was studied. It was found that increasing the pressing pressure of briquettes to 300 MPa significantly alters the phase composition and increases the proportion of free ZnO, which positively affects the efficiency of zinc extraction. The obtained results confirm the promising potential of using limestone as a reagent for processing zinc-containing sludges. This approach not only enhances the efficiency of zinc and metal extraction but also reduces the residual zinc content in waste, contributing to improved environmental conditions and reducing negative environmental impacts.
References
Gasik M. Handbook of Ferroalloys: Theory and Teсhnology. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 2013. — 536 p.
Лисин В. С., Юсфин Ю. С. Ресурсо-экологические проблемы XXI века в металлургии. — М.: Высшая школа, 1998. — 446 c.
Бугаков М. Н., Хайдуков В. П. Выбор рациональной установки для рециклинга железосодержащих отхо-дов металлургического цикла // Сталь. 2017. № 5. С. 71–73.
Стовпченко А. П., Пройдак Ю. С., Камкина Л. В. Современное состояние проблемы переработки пыли ду-говой сталеплавильной печи // Сотрудничество для решения проблемы отходов: материалы VI Междуна-родной конференции. Харьков, 2009. С. 61–63.
Доронин И. Е., Свяжин А. Г. Промышленные способы переработки сталеплавильной пыли // Металлург. 2010. № 10. С. 48–53.
Середина В. П. Загрязнение почв: учебное пособие. — Томск: Издательский дом Томского государственно-го университета, 2015. — 346 с.
Chai L.-Y., Ke Y., Min X.-B. Separation and recovery of ZnS from sulfidized neutralization sludge via the hydra-tion conversion of CaSO4 into bulk CaSO4·2H2O crystals // Separation and Purification Technology. 2015. V. 154. P. 76–81.
Habashi F. Principles of Extractive Metallurgy. — Boca Raton: CRC Press. 2009. — 359 p.
McClelland J. M. FASTMET: Proven process for steel mill waste recovery // 85th Steelmaking and 61st Ironmak-ing Conference Proceedings. March 10–13, 2002. Nashville, Tennessee, USA, P. 629–640.
Lemperle M., Rachner H.-J. Liquid Hot Metal from OXYCUP // Proceedings of the 6th European Coke and Iron-making Congress. June 27 – July 1, 2011. Dusseldorf, Germany. P. 12–15.
Журавлев В. В., Кобелев В. А. Анализ существующих технологий переработки сталеплавильной цинксо-держащей пыли и направления дальнейших исследований // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 10. С. 80–83.
Михеенков М. А., Шешуков О. Ю., Некрасов И. В., Ениазарьян Д. К. Особенности извлечения сульфидных форм цинка из техногенных образований // Современные тенденции в области теории и практики добычи и переработки минерального и техногенного сырья: материалы международной научно-технической конфе-ренции, приуроченной к 90-летию со дня основания института «Уралмеханобр», 6–8 ноября 2019. Екате-ринбург. С. 387–389.
Клеоновский М. В., Шешуков О. Ю., Михеенков М. А, Лозовая Е. Ю. Термодинамическое моделирование восстановления цинка из шламов черной металлургии // Известия вузов. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 3. С. 170–178.
Михеенков М. А. Пирометаллургическая переработка проблемных техногенных образований металлургии с получением ценных товарных продуктов: автореф. дис. … д-ра техн. наук. — Екатеринбург, 2022. — 42 с.
Клеоновский М. В., Шешуков О. Ю., Михеенков М. А и др. Воздействие механической обработки на про-цессы восстановления железных оксидов в техногенном сырье // Известия вузов. Черная металлургия. 2024. Т. 67. № 6. С. 671–678.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.