Журнал неорганической химии, 2022, T. 67, № 7, стр. 1014-1021

Изучение состава и свойств оксидов железа в продуктах гидротермальной обработки красных шламов и бокситов

Л. А. Пасечник a*, В. М. Скачков a, С. А. Бибанаева a, И. С. Медянкина a, В. Г. Бамбуров a

a Институт химии твердого тела УрО РАН
620990 Екатеринбург, ул. Первомайская, 91, Россия

* E-mail: pasechnik@ihim.uran.ru

Поступила в редакцию 14.10.2021
После доработки 07.12.2021
Принята к публикации 10.01.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Бокситы и красный шлам глиноземного производства характеризуются высоким содержанием соединений железа и могут рассматриваться в качестве перспективного сырья для получения магнетита. Гидротермальная обработка в щелочной среде боксита Североуральского бокситового рудника, красного шлама и гематита в присутствии FeSO4 или порошков металлов (Al, Fe, Ca, Mg, смеси 0.25Mg–0.25Al–0.5Fe) привела к образованию магнетита в продуктах. Условия обработки определялись параметрами выщелачивания бокситов на производстве, обеспечивая высокое извлечение алюминия. Методами рентгенофазового анализа, сканирующей микроскопии и измерения магнитных характеристик показано, что в присутствии FeSO4 и металлического Al из красных шламов получены высокодисперсные продукты с содержанием магнетита 32.4 и 23.7% Fe3O4 соответственно. Введение порошков Fe или смеси 0.25Mg–0.25Al–0.5Fe при выщелачивании бокситов способствовало формированию соответственно 40.8 и 67.9% Fe3O4 в виде кристаллических частиц размером до 5 мкм. Высокие магнитные свойства полученных продуктов благодаря образованию магнитных фаз могут позволить провести их эффективное отделение для практического использования.

Ключевые слова: гематит, магнетит, гидротермальный синтез

ВВЕДЕНИЕ

Промышленные предприятия ежегодно складируют в отвалах сотни тысяч тонн твердых отходов, содержащих от 15 до 90% оксидов железа (FeO, α-Fe2O3, γ-Fe2O3 или Fe3O4). Из-за отсутствия эффективных технологических решений различающиеся по химическому и фазовому составу в широких пределах шлаки, шламы и пыли практически не используются повторно для замены традиционного сырья. В то же время в мировой практике наблюдается положительная тенденция к рециклингу отходов, которые создают экологические и экономические проблемы [13]. Успешное использование отходов и низкосортных железных руд, а также направленное извлечение оксидов железа магнитным обогащением предполагают их предварительную намагничивающую обработку восстановлением [46], окислением [7, 8] или термическим разложением [9]. Не менее распространенными являются гидрохимические подходы к синтезу магнитных фаз [1012], которые являются компонентами коллоидов [12], ферромагнитных газовых датчиков и сенсоров [13, 14], сорбентов, пигментов [15, 16] и др. материалов, в том числе биомедицинских [17]. Области использования железосодержащих слабо- и сильномагнитных материалов обусловлены их химическим и фазовым составом, структурными и физическими свойствами [12, 18], которые, в свою очередь, определяются способом получения. Одним из эффективных методов синтеза и модификации оксидов является автоклавная обработка в жидкой среде, которая приводит к образованию оксидных, неоксидных или металлических частиц с контролируемыми формой и размером [19, 20].

Перспективным источником железа является красный шлам (КШ) – остаток после извлечения алюминия из бокситов методом Байера, представляющий собой многофазную смесь и содержащий 35–65% гематита Fe2O3 и до 3% магнетита Fe3O4 [21, 22]. Являясь основными спутниками в бокситах и структурными аналогами минералов бемита α-AlOOH и гиббсита Аl2O3 · nH2O, железосодержащие гетит α-FeOOH и лимонит (гидрогематит) Fe2O3 · nH2O в высокощелочных растворах при температурах выше 200°C переходят в оксид железа Fe2O3, обладающий различной способностью к гидратации. Если для гидрогематита этот процесс необратим, то гетит при сгущении обводняется с образованием коллоидно-растворенной гидроокиси железа, что все вместе ухудшает отделение высокодисперсных частиц красного шлама от алюминатного раствора [23].

Близость ионных радиусов Al3+ (0.57 Å) и Fe3+ (0.67 Å) объясняет существование твердых растворов алюмогетита, алюмогематита и др., в которых содержание Al2O3 достигает 15–35%. Присутствие в разбавленных растворах алюминия и кремния снижает скорость кристаллизации Fe2O3, а их избыточное количество приводит к образованию алюмосиликатов и гидрогранатов натрия и кальция в КШ, в которых до 30% ионов Al3+ могут замещать ионы Fe3+. Содержащиеся в КШ Al2O3, СаО, SiO2 и др. предлагают удалять гидрохимическими [24, 25] или физическими методами [26], что позволит повысить содержание железа в остатке. Растворение и полное удаление алюминия из сложных минералов бокситов и КШ в щелочной среде достигается путем обменного взаимодействия извести с алюмосиликатами с образованием более устойчивых соединений, например Ca2SiO4, считая соотношение CaO : SiO2 основным параметром процесса по реакции (1) [23, 27]:

(1)
$\begin{gathered} {\text{2Ca}}{{{\text{O}}}_{{{\text{react}}}}} + {\text{Si}}{{{\text{O}}}_{{\text{2}}}}{\text{(в}}\,\,{\text{силикатах}}\,\,{\text{сырья)}} \to \\ \to \,\,{\text{C}}{{{\text{a}}}_{{\text{2}}}}{\text{Si}}{{{\text{O}}}_{{\text{4}}}}\left( {\text{s}} \right){\text{.}} \\ \end{gathered} $

Выщелачивание алюминия из КШ в присутствии извести одновременно приводит к образованию магнетита в обесщелоченном остатке вследствие наличия собственных восстановителей, например S2–-ионов и органических флокулянтов, а также других ионов, которые непосредственно не участвуют в восстановлении железа(III), но оказывают положительное влияние на этот процесс [28, 29]. Таким образом, синтез магнетита Fe3O4 при взаимодействии анионов ${\text{Fe}}\left( {{\text{OH}}} \right)_{4}^{ - },$ продуктов гидратации гематита [23], и феррит-анионов ${\text{Fe(OH)}}_{3}^{ - },$ дополнительно вводимых в пульпу КШ [29, 30] или образующихся в восстановительной атмосфере, описывается реакциями (2)–(4).

(2)
$\begin{gathered} {\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{2}}}}{{{\text{O}}}_{{\text{3}}}} + {\text{2O}}{{{\text{H}}}^{ - }} + {\text{3}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}} \to \\ \to \,\,{\text{2FeO}}_{2}^{ - } + {\text{4}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}} \leftrightarrow {\text{2Fe(OH)}}_{4}^{ - }{\text{,}} \\ \end{gathered} $
(3)
${\text{F}}{{{\text{e}}}^{{{\text{2 + }}}}}{\text{ + 3O}}{{{\text{H}}}^{ - }} \to {\text{HFeO}}_{2}^{ - } + {{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}} \leftrightarrow {\text{Fe}}\left( {{\text{OH}}} \right)_{3}^{ - }{\text{,}}$
(4)
$\begin{gathered} {\text{Fe}}\left( {{\text{OH}}} \right)_{3}^{ - } + {\text{2Fe}}\left( {{\text{OH}}} \right)_{4}^{ - } \to \\ \to \,\,{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{\text{3}}}}{{{\text{O}}}_{{\text{4}}}} + {\text{3O}}{{{\text{H}}}^{ - }} + {\text{4}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}{\text{.}} \\ \end{gathered} $

Рассматриваемые процессы перспективны в отношении железосодержащих отходов (КШ) и природного сырья (боксита) для получения в составе низкощелочных остатков магнетита. Этот подход позволит повысить комплексность переработки минерального сырья не только благодаря извлечению алюминия в раствор, но и получению полезного магнетитсодержащего продукта. Таким образом, в настоящей работе предложен синтез магнетита в составе продуктов гидротермальной обработки техногенного красного шлама и природного боксита, исследованы морфология и фазовый состав оксидов железа, получаемых в присутствии FeSO4 или металлов-восстановителей, с сохранением высокого извлечения алюминия.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В работе использовали NaOH, Са(ОН)2, α-Fe2O3 (гематит), FeSO4 · 7H2O и алюминий гранулированный (все реактивы марки “ч. д. а.”), магниевую стружку (МГС-99, ГОСТ 804-93) и железо карбонильное (ос. ч., ТУ 6-09-3000-78). Образцы красного шлама и боксита Североуральского бокситового рудника (СУБР) были получены с Богословского алюминиевого завода (Свердловская область) с влажностью 20–30 мас. %, высушены при 125°C и растерты.

Состав сырья и условия гидротермальной обработки (выщелачивания) приведены в табл. 1 и 2. Эксперименты проводили в автоклаве Parr 4560 объемом 450 мл при температуре 220–250°C и давлении 15–25 атм. при перемешивании со скоростью 100 об/мин в течение 1–2 ч. Для получения щелочной пульпы использовали 30%-ный раствор NaOH при соотношении жидкой фазы к твердому сырью 10 : 1. В пульпу вводили соответствующее количество Са(ОН)2, FeSO4 или порошков металлов. По окончании обработки автоклав самопроизвольно охлаждали до 80–85°C, затем из разгерметизированного реактора выгружали пульпу и отфильтровывали щелочной алюминатный раствор, а твердый остаток промывали горячей дистиллированной водой, высушивали при 125°С до постоянного веса и растирали для получения порошкообразных образцов.

Таблица 1.

Химический состав КШ и боксита СУБР, мас. %

Сырье Fe2O3 Al2O3 CaO SiO2 TiO2 Na2O
КШ 43.4 14.1 9.86 7.12 4.01 3.35
Боксит 21.3 52.4 4.49 3.45 1.98 0.51
Таблица 2.  

Сырье железа и условия гидротермальной обработки

Сырье Продукт Са(ОН)2, мас. % Магнетизирующая добавка, мас. % Время, ч t, °C р, МПа
КШ МКШ1 0.3 10 FeSO4 2.0 250 19.5
МКШ2 0 5 Al 1.0 250 25.0
Боксит МБ1 0 10 Са 1.0 220 25
МБ2 0 5 Mg 1.0 220 15.5
МБ3 10 5 Fe 1 220 25
МБ4 0 10 смеси 0.25Mg–0.25Al–0.5Fe 1.0 220 20.0
α-Fe2O3 МГем 0 10 FeSO4 2.0 250 15.5

Химический состав твердых фаз определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (Spectromass 2000). Рентгенофазовый анализ (РФА) порошковых продуктов проводили в Центре коллективного пользования “Рентгеноструктурный анализ” ИХТТ УрО РАН на дифрактометре Shimadzu XRD700 с использованием CuKα-излучения (5° < 2θ < 70°, шаг 0.03°). Идентификацию фаз осуществляли по базе рентгенографических порошковых стандартов JCDD PDF2 (USA, Release 2016). Морфологию и химический состав образцов изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6390LA, снабженного рентгеновским спектрометром EDS Inca Energy 250. Магнитную восприимчивость измеряли с помощью вибрационного магнетометра VSM-5T (Cryogenic Ltd) при комнатной температуре в магнитных полях до 10 кЭ.

Степень извлечения алюминия ω(Al2O3) (%) рассчитывали на основе содержания алюминия в исходном сырье $m{{\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}_{{{\text{исх}}}}}~$ (г) и конечных продуктах $m{{\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}_{{{\text{кон}}}}}$ (г) по формуле (5):

(5)
$\begin{gathered} {{\omega }}\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right),\,{\text{\% }} = \\ = \,\,100\% \times \left( {1 - {{m{{{\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{кон}}}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{m{{{\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{кон}}}}}} {m{{{\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{исх}}}}}}}} \right. \kern-0em} {m{{{\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{исх}}}}}}}} \right). \\ \end{gathered} $

С учетом полного перехода дополнительно вводимого железа в магнетит рассчитывали степень конверсии гематита в магнетит ωmagn(Fe2O3) (%) исходя из количества непрореагировавшего гематита в остатке $m{{\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}_{{{\text{кон}}}}}$ (г) по отношению к исходному содержанию в сырье $m{{\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}_{{{\text{исх}}}}}$ (г) по формуле (6):

(6)
$\begin{gathered} {{{{\omega }}}_{{{\text{magn}}}}}\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right),\,{\text{\% }} = \\ = \,\,100\% \times \left( {1 - {{m{{{\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{кон}}}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{m{{{\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{кон}}}}}} {m{{{\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{исх}}}}}}}} \right. \kern-0em} {m{{{\left( {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{2}}{{{\text{O}}}_{3}}} \right)}}_{{{\text{исх}}}}}}}} \right). \\ \end{gathered} $

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате экспериментов были получены магнетитсодержащие (магнетизированные) шламы (МКШ) и бокситы (МБ), дифрактограммы которых приведены на рис. 1. Данные РФА и химического анализа (табл. 3) свидетельствуют о существенном снижении алюминийсодержащих фаз в продуктах по сравнению с сырьем, а также об изменении количественного соотношения фаз оксидов железа. При обработке КШ в присутствии FeSO4 и появлении восстановителя в пульпе, как и ожидалось, часть гематита переходит в магнетит Fe3O4. Общее содержание железа в продуктах увеличивается за счет растворения алюминия с соответствующим извлечением ω(Al2O3), а также в результате введения железосодержащих добавок.

Рис. 1.

Дифрактограммы исходного КШ (1) и продуктов обработки: МКШ1 (2), МКШ2 (3), МГем (4), МБ1 (5), МБ2 (6), МБ3 (7), МБ4 (8).

Таблица 3.

Результаты гидротермальной обработки

Продукт Содержание в продукте, мас. % ω(Al2O3), % ωmagn(Fe2O3), %
Al2O3 Fe2O3 Fe3O4
МКШ1 3.50 20.1 32.4 75.9 61.7
МКШ2 7.50 22.5 23.7 89.0 51.3
МБ1 10.0 49.5 11.4 78.1 18.7
МБ2 17.5 34.9 0.93 77.2 2.6
МБ3 9.80 15.5 40.8 94.4 72.5
МБ4 4.80 4.0 67.9 97.5 94.4
МГем 36.5α-/29.6γ- 33.9 35.1

В образце МКШ1 при выщелачивании в присутствии Са(ОН)2 и FeSO4 содержание магнетита Fe3O4 (32.4%) соответствует степени конверсии гематита (51.9%) от исходного его количества в КШ. Обработка синтетического α-Fe2O3 в этих же условиях в присутствии FeSO4 приводит к синтезу в магнетизированном образце МГем практически такого же количества (33.9%) магнетита Fe3O4 и появлению 29.6% маггемита γ-Fe2O3. Таким образом, суммарное количество образовавшегося Fe3O4 обеспечивается взаимодействием частично гидратированного гематита с вводимыми ионами Fe(II), а в КШ дополнительно конверсией в присутствии собственных восстановителей при обработке в течение 2 ч. В работе [31] продолжительность полного фазового перехода гематита в магнетит в присутствии этилендиамина достигает 9 ч. Общее время синтеза наностержней Fe3O4 в присутствии мочевины через формирование композита Fe(OH)2–FeOOH, в котором гидроксид железа Fe(OH)2 осаждается на поверхности гетита FeOOH, составляет 24 ч [32]. Тем не менее высокая эффективность конверсии гематита из КШ (96.4%) может быть достигнута путем увеличения до 25% дозировки FeSO4 также при обработке в течение 2 ч [29].

Растворение в щелочной среде металлического Al приводит к появлению газообразного водорода, который является восстановителем. Несмотря на достаточное количество водорода, образующегося при обработке КШ в присутствии выбранной дозы металла, полного фазового перехода в образце МКШ2 не происходит. Количество Fe2O3 в остатке сокращается до 22.5 мас. %, и появляется 23.7 мас. % Fe3O4. Этот результат показывает наличие динамического равновесия между оксидами железа в щелочной среде, а также подтверждает преимущественный механизм синтеза магнетита через взаимодействие гематита с образовавшимися анионами ${\text{HFeO}}_{2}^{ - },$ а не с водородом [33].

Обработка боксита в щелочной среде в присутствии порошков металлов Fe, Ca, Mg или смеси 0.25Mg–0.25Al–0.5Fe не только приводит к растворению алюминия, но одновременно, как и в КШ, позволяет осуществить фазовое превращение гематита в магнетит. Присутствие алюминия в боксите в фазе бемита AlO(OH) позволяет понизить температуру обработки до 220°С. Выбор металлов в работе обусловлен и ограничен реакциями, протекающими при гидрохимическом выщелачивании бокситов. Использование щелочноземельных металлов Ca и Mg взамен извести для разрушения алюмосиликатов сырья обеспечило растворение алюминия и получение магнетизированных продуктов МБ1 и МБ2. Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что замена Са на Mg оказалась менее эффективной как для извлечения глинозема (содержание Al2O3 остается высоким – 17.5 мас. %), так и для синтеза магнетита с величиной конверсии всего 2.6%. Ведение порошков Fe или смеси 0.25Mg–0.25Al–0.5Fe показывает лучшие результаты по снижению Al2O3 и Fe2O3 в остатке, при этом степень конверсии гематита в магнетит во втором случае выше и составляет 94.4%.

СЭМ-изображения на рис. 2 свидетельствуют, что морфология и размер частиц продуктов зависят от состава сырья и магнетизирующей добавки. Видно, что в магнетизированном образце МКШ1 (изображение 1 на рис. 2) сохраняется структура высокодисперсных частиц оксидов железа и алюмосиликатов исходного КШ. Во всех магнетизированных остатках от обработки бокситов вследствие растворения железосодержащих фаз, например гетита, формируются кубические и октаэдрические микрочастицы магнетита. При этом более крупные (до 5 мкм) полиэдры Fe3O4 обволакиваются большим количеством мелких частиц неопределенной формы. В порошках МКШ2 и МГем также обнаруживаются полиэдры Fe3O4, но их размер значительно меньше или достигает 1 мкм.

Рис. 2.

СЭМ-изображения продуктов гидротермальной обработки: МКШ1 (1) МКШ2 (2), МБ1 (3), МБ3 (4), МБ4 (5), МГем (6).

Для образцов, различающихся исходным сырьем, размером частиц и содержанием оксидов железа, были получены полевые зависимости при комнатной температуре. Изотермические петли гистерезиса М(Н), приведенные на рис. 3, свидетельствуют об усилении ферромагнитного поведения продуктов обработки по сравнению с исходным КШ (рис. 3, кривая 1), который характеризуется коэрцитивной силой HС = 200 Э, намагниченностью насыщения Мs = 2.90 эме/г в полях до 5 кЭ и остаточной намагниченностью Мr = 0.34 эме/г в нулевом поле. Слабый ферромагнетизм исходного КШ обусловлен присутствием незначительного количества магнитных примесей на фоне основного количества немагнитных алюмосиликатов, карбонатов и гематита Fe2O3.

Рис. 3.

Кривые намагничивания при комнатной температуре исходного КШ (1) и продуктов гидротермальной обработки: МКШ2 (2), МКШ1 (3), МБ3 (4), МГем (5). На вставке приведена увеличенная центральная часть графика для иллюстрации величины гистерезиса.

Для магнетизированных продуктов намагниченность Мs возрастает от 25 и практически до 60 эме/г в соответствии с содержанием Fe3O4 на фоне непрореагировавшего Fe2O3 и других немагнитных фаз. Для образцов МГем и МБ4, характеризующихся различным составом оксидов железа, кривые намагничивания полностью совпадают. Поэтому на рис. 3 приведена только одна кривая 1 для МГем, в котором достаточно высокая величина Мs = 57.5 эме/г обусловлена суммарным присутствием магнетита и маггемита γ-Fe2O3 на фоне 36.5% непрореагировавшего гематита. Это же значение Мs установлено для магнетизированного боксита МБ4, содержащего 67.9% Fe3O4 и соизмеримое с МГем количество немагнитных компонентов. Остаточная намагниченность Мr полученных образцов возрастает в том же порядке (вставка на рис. 3).

Магнитные свойства полученных продуктов сравнимы со значениями Мs = 43.8 эме/г и HС = = 104 Э при 300 K для маггемита γ-Fe2O3, синтезированного термолизом Fe(OH)(HCOO)2 на воздухе при 350°C [34]. В то же время максимальная намагниченность насыщения существенно ниже величины Мs = 97.4 эме/г для наночастиц магнетита, полученных в гидротермальных условиях [34]. Для магнитного концентрата, содержащего 34.2% Fe3O4 и 24.8% α-Fe2O3, эта величина составляет 65.5 эме/г [29]. Снижение Мs является не только следствием условий получения, определяющих состав железосодержащих фаз (Fe3O4, α-Fe2O3, γ-Fe2O3), но в большей степени присутствием немагнитных примесей, влияющих на общую намагниченность насыщения всего образца. Однако присутствие магнетита частично в виде монокристаллов также может приводить к увеличению намагниченности насыщения, как это наблюдается в порошках магнетизированных бокситов МБ3 и МБ4. В целом синтезированные магнетитсодержащие порошковые материалы состоят из частиц и агрегатов микронных размеров, обладающих многодоменной структурой, для которой наблюдаются достаточно высокие значения коэрцитивной силы HС = 200 Э. Причиной высокой коэрцитивности HС является наличие магнитокристаллической анизотропии, обусловленной формированием различных структурных полиэдров железа в двух степенях окисления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гидротермальной обработкой природных бокситов и отходов от их переработки – КШ – в присутствии сульфата Fe(II) и металлов Al, Mg, Са, Fe были получены магнетитсодержащие материалы, обладающие свойствами, необходимыми для применения метода магнитной сепарации. Достаточно высокие значения намагниченности насыщения при комнатной температуре и кристалличность продуктов, в частности после выщелачивания бокситов, позволяют с большей эффективностью отделить магнитные оксиды железа от немагнитных фаз. Установлено высокое извлечение алюминия при выщелачивании боксита в присутствии восстановителей, которое достигает 97.5% в случае добавки смеси 0.25Mg–0.25Al–0.5Fe, при этом формирование крупнокристаллических частиц магнетита улучшает седиментационные качества магнетизированного остатка в щелочной пульпе по сравнению с высокодисперсным исходным КШ. В технологическом плане этот положительный эффект приводит к снижению потерь щелочей (соединений алюминия и натрия) с твердым остатком от гидротермального выщелачивания при разделении автоклавной пульпы.

Следует отметить, что растворение устойчивого гематита (как синтетического, так и сформировавшегося ранее при выщелачивании бокситов в составе КШ), последующее восстановление ионов железа(III), последующее зарождение и рост полиэдрических частиц Fe3O4 требуют большего времени, чем растворение природных минералов железа в бокситах. Полученные результаты подтверждают возможность создания нового подхода к получению востребованных магнитных материалов непосредственно из природного сырья, что позволит модифицировать технологию и повысить экономическую эффективность производства [35]. Перспективным будет применение в качестве магнетизирующих добавок металлических отходов, стружки, пыли и др. материалов, содержащих исследованные в работе металлы. Поэтому для эффективного внедрения более чистой технологии дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию условий синтеза магнитных оксидов железа с целью снижения количества промышленных отходов и повышения комплексности использования минерального сырья.

Список литературы

  1. Ahamed A.M., Pons M.N., Ricoux Q. et al. // Miner. Eng. 2021. V. 170. Atr. 107030. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2021

  2. Gao L., Liu Z., Pan Y. et al. // Adv. Powder Technol. 2020. V. 31. P. 51. https://doi.org/10.1016/j.apt.2019.09.036

  3. Long H., Chun T., Di Z. et al. // Metals. 2016. V. 6. № 4. Art. 88(9). https://doi.org/10.3390/met6040088

  4. Grudinsky P., Zinoveev D., Yurtaeva A. et al. // J. Sustain. Metall. 2021. V. 7. P. 858.

  5. Jang K.O., Nunna V.R.M., Hapugoda S. et al. // Miner. Eng. 2014. V. 60 P. 14. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.01.021

  6. Yuan S., Zhang Q., Yin H., Li Y. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 404. Part B. Art. 124067. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124067

  7. Pan Y., Zhu R., Banerjee S.K. et al. // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. Is. B1. 783. https://doi.org/10.1029/1999JB900358

  8. Sakthivel R., Vasumathi N., Sahu D., Mishra B.K. // Powder Technol. 2010. V. 201. № 2. P. 187. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2010.03.005

  9. Dhupe A., Gokarn A.N. // Int. J. Miner. Process. 1990. V. 28. № 3–4. P. 209. https://doi.org/10.1016/0301-7516(90)90043-X

  10. Shahrashoub M., Bakhtiari S., Afroosheh F., Googheri M.S. // Colloids Surf., A. 2021. V. 622. Art. 126675. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126675

  11. Shilova O.A., Nikolaev A.M., Kovalenko A.S. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 3. P. 426. [Шилова О.А., Николаев А.М., Коваленко А.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 3. С. 398.] https://doi.org/10.1134/S0036023620030134

  12. Gubin S.P., Yurkov G.Yu., Koksharov Yu.A., Khomutov G.B. // Russ. Chem. Rev. 2005. V. 74. № 6. P. 489. [Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 6. С. 539.] https://doi.org/10.1070/RC2005v074n06ABEH000897

  13. Shkerin S.N., Kyz’min A.V., Gyrdasova O.I. et al. // Russ. J. Electrochem. 2017. V. 52. № 2. P. 154. [Шкерин С.Н., Кузьмин А.В., Гырдасова О.И. и др. // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 2. С. 172.] https://doi.org/10.1134/S1023193517020124

  14. Bazuev G.V., Gyrdasova O.I., Novikov S.I. et al. // Inorg. Mater. 2016. V. 52. № 9. P. 932. [Базуев Г.В., Гырдасова О.И., Новиков С.И., Кузнецов А.Ю. // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 9. С. 997.]https://doi.org/10.1134/S0020168516090028

  15. Yavuz E., Tokalıoğlu Ş., Patat Ş. // Food Chem. 2018. V. 263. P. 232. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.04.134

  16. Рухлядева М.С., Никоненко Е.А., Исмагилова Г.В. и др. // Хим. технология. 2017. Т. 18. № 5. С. 218.

  17. Huang G., Lu C.-H., Yang H.-H. // Novel nanomaterials for biomedical, environmental and energy applications. 2019. P. 89.

  18. Roca A.G., Marco J.F., Serna C.J. et al. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 18577. https://doi.org/10.1021/jp075133m

  19. Vladimirova E.V., Dmitriev A.V., Kandaurov M.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 6. P. 689. [Владимирова Е.В., Дмитриев А.В., Кондауров М.В. // Журн. неорган. химии. 2016. Т. 64. № 6. С. 565.]https://doi.org/10.1134/S0036023619060160

  20. Pan Z., Wang Y., Huang H. et al. // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 10. P. 12515. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.06.124

  21. Agrawal S., Dhawan N. // Miner. Eng. 2021. V. 171. P. 107084. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2021.107084

  22. Archambo M.S., Kawatra S.K. // Miner. Process. Extr. Metall. Rev. 2021. V. 42. № 4. P. 222. https://doi.org/10.1080/08827508.2020.1720982

  23. Ни Л.П., Гольдман М.М., Соленко Т.А. и др. Окислы железа в производстве глинозема. Алма-Ата: Наука, 1971. 127 с.

  24. Zinoveev D., Pasechnik L.A., Fedotov M. et al. // Recycling. 2021. V. 6. № 2. P. 38. https://doi.org/10.3390/recycling6020038

  25. Liu Y., Naidu R. // Waste Manage. 2014. V. 34. № 12. P. 2662. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.09.003

  26. Trushko V.L., Utkov V.A., Bazhin V.Y. // Metall. Min. Proc. 2017. V. 227. P. 547. https://doi.org/10.25515/PMI.2017.5.547

  27. Smith P. // Hydromet. 2017. V. 170. P. 16. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.02.011

  28. Li. X.B., Wang Y.L., Zhou Q.S. et al. // Hydromet. 2018. V. 175. P. 257. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.12.004

  29. Pasechnik L.A., Skachkov V.M., Bogdanova E.A. et al. // Hydromet. 2020. V. 196. Art. 105438. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105438

  30. Lu J.F., Tsai C.J. // Nanoscale Res. Lett. 2014. V. 9. Art. 230. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-230

  31. Lian S., Wang E., Kang Z. et al. // Solid State Commun. 2004. V. 129. Is. 8. P. 485. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2003.11.043

  32. Wang Y., Li X., Zhou Q. et al. // Hydrometallurgy. 2019. V. 189. Art. 105126. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2019.105126

  33. Krasil'nikov V.N., Gyrdasova O.I., Tyutyunnik A.P. et al. // Dokl. Chem. 2018. V. 481. № 4. P. 161. [Красильников В.Н., Гырдсова О.А., Тютюнник А.П. и др. // Докл. АН. 2018. Т. 481. № 4. С. 386.]https://doi.org/10.1134/S0012500818080013

  34. Ge S., Shi X., Sun K. et al. // J. Phys. Chem. C. 2009. V.113. № 31. P. 13593. https://doi.org/10.1021/jp902953t

  35. Demortière A., Panissod P., Pichon B.P. et al. // Nanoscale. 2011. V. 3. P. 225. https://doi.org/10.1039/C0NR00521E

Дополнительные материалы отсутствуют.