The Formation, Properties and Use of Dispersed Iron-Graphite Metallurgical Waste

• Autorzy: Dan Leonid , Maslov Vladimir , Trofimova Larysa , Cios Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.7494/jcme.2022.6.4.81

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dispersed wastes containing graphite, iron, and its oxides, getting into the air and accumulating in landfills, cause serious harm to human health and the environment. Moreover, even if the issue of the localization of these wastes has been solved successfully, their disposal has not yet been fully organized. In the present study, a systematic analysis of the dispersed iron-graphite waste (IGW) conditions for the formation at metallurgical enterprises, their structure, and their properties were carried out. In this case, special attention is focused on the electrophysical properties: specific saturation magnetization and volume resistivity. The presence of magnetic properties in IGW, combined with low electrical resistivity, makes IGW a promising and inexpensive raw material for obtaining cheap composite materials with radio shielding and radio absorbing properties in the microwave range. As a result of the research, effective ways of improving the magnetic properties of IGW by high-temperature treatment were obtained. The practical result of the research was the development and implementation of a technological scheme of dispersed IGW complex processing, which makes it possible to solve a twofold task – to exclude the ingress of iron-graphite wastes into the environment and to obtain a cheap material for protection against microwave radiation.

Słowa kluczowe

EN

dispersed iron-graphite waste; graphite; iron oxides; specific saturation magnetization; magnetizing annealing; carbothermal self-reduction; magnetic graphite

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Journal of Casting & Materials Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 6, no. 4
• Strony: 81--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dan Leonid

• ACMiN, AGH University of Science and Technology, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059, Krakow

• https://orcid.org/0000-0002-1954-4871

autor

Maslov Vladimir

• Priazovskyi State Technical University, Faculty of Metallurgy, Dmytro Yavornytsky Av. 19, 49005, Dnipro, Ukraine

autor

Trofimova Larysa

• Priazovskyi State Technical University, Faculty of Metallurgy, Dmytro Yavornytsky Av. 19, 49005, Dnipro, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-7632-7040

autor

Cios Grzegorz

• AGH University of Science and Technology, Academic Centre for Materials and Nanotechnology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059, Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7632-7040

Bibliografia

• 1. Pullin H., Bray A.W., Burke I.T., Muir D.D., Sapsford D.J., Mayes W.M. & Renforth P. (2019). Atmospheric Carbon Capture Performance of Legacy Iron and Steel Waste. Environmental Science & Technology, 53 (16), 9502−9511. Doi: https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01265.
• 2. Gurov N.I. & Fedotov A.A. (1982). Opredeleniye ob"yema resursov grafita v grafitosoderzhashchikh otkhodakh metallurgicheskikh zavodov i effektivnost' ikh ispol'zovaniya. Stal', 11, 16–18 [Гуров Н.И., Федотов А.А. (1982). Определение объема ресурсов графита в графитосодержащих отходах металлургических заводов и эффективность их использования. Сталь, 11, 16–18].
• 3. Fadeyeva N.V., Orekhova N.N. & Gorlova O.Ye. (2019). Opyt pererabotki grafitsoderzhashchey pyli metallurgicheskogo pro-izvodstva. Chernaya metallurgiya. Byulleten' nauchno-tekhnicheskoy i ekonomicheskoy informatsii, 7(5), 632–639. Doi: https://doi.org/10.32339/0135-5910-2019-5-632-639 [Фадеева Н.В., Орехова Н.Н., Горлова О.Е. (2019). Опыт переработки графитсодержащей пыли металлургического производства. Черная металлургия. Бюллетень научнотехнической и экономической информации, 7(5), 632–639].
• 4. Tolochko A.I., Slavin V.I., Suprun YU.M. & Khayrutdinov R.M. (1990). Utilizatsiya pyley i shlamov v chernoy metallurgii. Chelyabinsk: Metallurgiya [Толочко А.И., Славин В.И., Супрун Ю.М., Хайрутдинов Р.М. (1990). Утилизация пылей и шламов в черной металлургии. Челябинск: Металлургия].
• 5. Laverty P.D., Nicks L.J. & Walters L.A. (1994). Recovery of Flake Graphite From Steelmaking Kish. Report of Investigations 9512. Reno: United States Department of the Interior Bureau of Mines.
• 6. Ozhogin V.V., Tomash A.A. & Chernova S.G. (2003). Polucheniye vysokozakisnogo martenovskogo aglomerata iz otkhodov. 10-ya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya 20–23 maya 2003, Mariupol', Ukraina, 12–13. Mariupol': Izdatel'stvo PGTU [Ожогин В.В., Томаш А.А., Чернова С.Г. (2003). Получение высокозакисного мартеновского агломерата из отходов. 10-я научно-техническая конференция 20–23 мая 2003, Мариуполь, Украина, 12–13. Мариуполь: Издательство ПГТУ].
• 7. Kravetsʹ V.A. (2018). Doslidzhennya vlastyvostey metalurhiynoho hrafitu z metoyu podalʹshoyi utylizatsiyi. Zbirnyk naukovykh pratsʹ Donbasʹkoyi natsionalʹnoyi akademiyi budivnytstva i arkhitektury, 11(1), 38–52. Retrieved from: http://nbuv.gov.ua/UJRN/zbnpd-naba_2018_1_8 [accessed 26.09.2022] [Кравець В.А. (2018). Дослідження властивостей металургійного графіту з метою подальшої утилізації. Збірник наукових праць Донбаської національної академії будівництва і архітектури, 11(1), 38–52].
• 8. Vertman A.A. & Samarin A.M. (1969). Svoystva rasplavov zheleza. Moskva: Nauka[Вертман А.А., Самарин А.М. (1969). Свойства расплавов железа. Москва: Наука].
• 9. D'yachko YU.P. & Shaynovich O.I. (1970). Sravneniye razlichnykh skhem podachi zhidkogo chuguna v staleplavil'nyye pechi. Stal', 7, 650–654 [Дьячко Ю.П., Шайнович О.И. (1970). Сравнение различных схем подачи жидкого чугуна в сталеплавильные печи. Сталь, 7, 650–654].
• 10. Zakharchenko E.V. & Loper K.D. (1981). Ginezis i morfologiya spelevogo grafita v chugune domennoy plavki. Novoye v metallografii chuguna. Kiyev: IPL AN USSR [Захарченко Э.В., Лопер К.Д. (1981). Гинезис и морфология спелевого графита в чугуне доменной плавки. Новое в металлографии чугуна. Киев: ИПЛ АН УССР].
• 11. Tul'chinskiy L.N. (1984). Osobennosti magnitnykh izmereniy poroshkov. In: Tul'chinskiy L.N. (Ed.), Poroshkovyye magnitnyye materialy. Kiyev: IPM AN USSR, 117−127 [Тульчинский Л.Н. (1984). Особенности магнитных измерений порошков. В Тульчинский Л.Н., Порошковые магнитные материалы. Киев: ИПМ АН УССР, 117−127].
• 12. Maslov V.A., Trofimova L.A. & Dan L.A. (2015). Sravneniye fiziko-khimicheskikh svoystv dispersnykh ZHGO miksernogo otdeleniya i otdeleniya desul'furatsii. Teplo- i massoobmennyye protsessy v metallurgicheskikh sistemakh. Materialy IX Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, Mariupol', Ukraina 9−11 sentyabrya 2015 g. Mariupol': Izdatel'stvo PGTU, 151–155 [Маслов В.А., Трофимова Л.А., Дан Л.А. (2015). Сравнение физико-химических свойств дисперсных ЖГО миксерного отделения и отделения десульфурации. Тепло- и массообменные процессы в металлургических системах. Материалы IX Международной научно-технической конференции, Мариуполь, Украина 9−11 сентября 2015 г. Мариуполь: Издательство ПГТУ, 151–155].
• 13. Maslov V.A., Trofimova L.A. & Dan L.A. (2009) Structural-Morphological and Electrophysical Characteristics of Disperse Iron–Graphite Metallurgical Wastes. Steel in Translation, 9(7), 551–555. Doi: https://doi.org/10.3103/S0967091209070080.
• 14. Shuya Li, Bo Zhang, Di Wu, Zhiwei Li, Sheng-Qi Chu, Xiang Ding, Xingfu Tang, Jianmin Chen & Qing Li (2021) Magnetic Particles Unintentionally Emitted from Anthropogenic Sources. Iron and Steel Plants. Environmental Science & Technology Letters, 8, 295−300. Doi: https://doi.org/10.1021/acs.estlett.1c00164.
• 15. Michalik J.M., Wilczyńska-Michalik W., Gondek Ł., Tokarz W., Żukrowski J., Gajewska M. & Michalik M. (2022). Magnetic fraction of the atmospheric dust in Kraków – physicochemical characteristics and possible environmental impact. Retrieved from: https://doi.org/10.5194/egusphere-2022-462 (accessed 4.07.2022).
• 16. Yuzhakov B.A., Maslov V.A. (1998). Issledovaniye fiziko–khimicheskikh i tekhnologicheskikh svoystv dispersnykh zhelezografitovykh otkhodov OAO «Azovstal'». Vestnik PGTU, 6, 30–34 [Южаков Б.А., Маслов В.А. (1998). Исследование физико–химических и технологических свойств дисперсных железографитовых отходов ОАО «Азовсталь». Вестник ПГТУ, 6, 30–34].
• 17. Berg L.G. (1969). Vvedeniye v termografiyu. Moskva: Nauka [Берг Л.Г. (1969). Введение в термографию. Москва: Наука].
• 18. Shapovalov A.N. (2015). Teoriya metallurgicheskikh protsessov. Novotroitsk: NF NITU [Шаповалов А.Н. (2015). Теория металлургических процессов. Новотроицк: НФ НИТУ].
• 19. Vanyukov A.V., Zaytsev V.YA. (1973). Teoriya pirometallurgicheskikh protsessov. Moskva: Metallurgiya [Ванюков А.В., Зайцев В.Я. (1973). Теория пирометаллургических процессов. Москва: Металлургия].
• 20. Linchevskiy B.V. (1995). Teoriya metallurgicheskikh protsessov. Metallurgiya: Moskva [Линчевский Б.В. (1995). Теория металлургических процессов. Металлургия: Москва].
• 21. Luk'yanchikov A.S. (1962). Gazovyy obzhig zheleznykh rud. Kiyev: Gosudarstvennoye izdatel'stvo tekhnicheskoy literatury [Лукьянчиков А.С. (1962). Газовый обжиг железных руд. Киев: Государственное издательство технической литературы].
• 22. Lepilo N.N., Shur A.B. (2000). Modelirovaniye izmeneniy pryamo-go vosstanovleniya zheleza v domennoy plavke. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya, 3, 14–16 [Лепило Н.Н., Шур А.Б. (2000). Моделирование изменений прямого восстановления железа в доменной плавке. Известия ВУЗов. Черная металлургия, 3, 14–16].
• 23. Zaytsev A.K., Krivolapov N.V., Valavin V.S. & Vandar'yev S.V. (2002). Osobennosti vosstanovleniya zheleza kamennougol'nymi i grafitovymi materialami iz malozhelezistogo shlaka. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya, 3, 6–15 [Зайцев А.К., Криволапов Н.В., Валавин В.С., Вандарьев С.В. (2002). Особенности восстановления железа каменноугольными и графитовыми материалами из маложелезистого шлака. Известия ВУЗов. Черная металлургия, 3, 6–15].
• 24. Trofimova L.O. (2007). Rozrobka tekhnolohiyi vysokotemperaturnoyi pererobky dyspersnykh zalizohrafitovykh vidkhodiv metalurhiynoho vyrobnytstva. Avtoreferat dysertatsiyi na zdobuttya naukovoho stupenya kandydata tekhnichnykh nauk PDTU, Mariupolʹ, Ukrayina [Трофімова Л.О. (2007). Розробка технології високотемпературної переробки дисперсних залізографітових відходів металургійного виробництва. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. ПДТУ, Маріуполь, Україна].
• 25. Maslov V.A., Trofimova L.A., & Dan L.A. (2006). Dinamika dvizheniya i nagreva dispersnykh zhelezografitovykh otkhodov v gravitat-sionno-padayushchem sloye. Vestnik PGTU, 16, 1–5. [Маслов В.А., Трофимова Л.А., Дан Л.А. (2006). Динамика движения и нагрева дисперсных железографитовых отходов в гравитационно-падающем слое. Вестник ПГТУ, 16, 1–5].
• 26.. Maslov V.A., Trofimova L.A. (2004). Issledovaniye kinetiki karbotermicheskogo samovosstanovleniya zhelezografitovykh otkhodov metallurgicheskogo proizvodstva. Vestnik PGTU, 14, 41–43 [Маслов В.А., Трофимова Л.А. (2004). Исследование кинетики карботермического самовосстановления железографитовых отходов металлургического производства. Вестник ПГТУ, 14, 41–43].
• 27. Krylov O.V. (1973). Razvitiye sovremennykh predstavleniy o kinetike geterogennykh reaktsiy v rabotakh S.Z. Roginskogo. Problemy kinetiki i kataliza. XV. Mekhanizm i kinetika getero-gennykh reaktsiy. Moskva: Nauka, 5–11 [Крылов О.В. (1973). Развитие современных представлений о кинетике гетерогенных реакций в работах С.З. Рогинского. Проблемы кинетики и катализа. XV. Механизм и кинетика гетерогенных реакций. Москва: Наука, 5–11].
• 28. Rozovskiy A.Ya. (1974). Kinetika topokhimicheskikh reaktsiy. Moskva: Khimiya [Розовский А.Я. (1974). Кинетика топохимических реакций. Москва: Химия].
• 29. Barret P. (1973). Cinétique hétérogène. Paris: Gauthier-Villars.
• 30. Maslov V.A., Trofimova L.A. & Dan L.A. (2018). Pererabotka i utilizatsiya zhelezografitovykh otkhodov metallurgicheskogo proizvodstva. Liteynoye proizvodstvo i metallurgiya, 90 (1), 96–99. Doi: https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-1-96-99 [Маслов В.А., Трофимова Л.А., Дан Л.А. (2018). Переработка и утилизация железографитовых отходов металлургического производства. Литейное производство и металлургия, 90 (1), 96–99. Doi: https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-1-96-99].

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)