Як можна переробити хвостові відходи залізної руди для сталого промислового використання?

01.06.2025

Відходи заліза (ВЗ) — це побічний продукт процесу видобутку та збагачення залізної руди. Ці відходи, які зазвичай складаються з дрібних мінеральних частинок, що залишаються після вилучення заліза, можуть створювати значні екологічні та безпекові ризики при неправильному управлінні. Однак, з посиленням уваги до сталості та принципів циркулярної економіки, дослідники та промисловість досліджують інноваційні способи перепрофілювання відходів заліза для різних промислових застосувань. Нижче наведено кілька стабільних стратегій використання ВЗ:

1.Будівельні матеріали та їх виробництво

Відходи заліза можуть бути використані як замінник природних матеріалів у виробництві будівельних матеріалів, що сприяє збереженню природних ресурсів.

• Виробництво цементу та бетонуІнтернет речей (IoT) можуть бути використані як додатковий цементний матеріал (SCM) у виробництві цементу або змішані в бетон як часткова заміна дрібних добавок, таких як пісок. Це зменшує попит на природний пісок та щебінь, ефективно використовуючи відходи.

• Бруківка та цеглаВідходи виробництва можна використовувати при виробництві цегли, плитки та бруківки шляхом змішування їх з зв'язувальними матеріалами, такими як цемент або глина. Це зменшує споживання природної глини та піску та забезпечує стійке будівельне рішення.

• Геополімерний бетон: Залізорудні відвали, багаті на кремнезем та глинозем, можуть бути ключовим компонентом геополімерного бетону, який виготовляється за допомогою лужного активованого процесу та є більш екологічною альтернативою звичайному цементу.

2.Будівництво доріг

Відходи можна використовувати як основний матеріал для будівництва доріг.

• Підґрунтові та насипні матеріали: Їх можна використовувати як підґрунтові або насипні матеріали на дорогах, автомагістралях та залізничних насипах. Можливо, потрібне відповідне оброблення для стабілізації матеріалу та забезпечення достатньої міцності.

• Змішані агрегати: Відходи можуть використовуватися як частина змішаних матеріалів з кар'єрною пилом, зольними відходами або будівельними відходами для покращення міцності дорожнього покриття.

3.Виробництво кераміки та скла

Відходи залізної руди, які часто багаті на кремнезем, можуть використовуватися як сировина для виробництва кераміки або навіть скла.

• Керамика Відходи, багаті на кремній та алюміній, можуть використовуватися як наповнювач у керамічних виробах, таких як плитка, або в виробництві порцеляни.

• Виробництво склаВміст кремнію в деяких відходах може бути цінним у виробництві скла, зменшуючи залежність від первинної сировини.

4. Рекультивація земель та ландшафтний дизайн

Відходи залізної руди можуть використовуватися для рекультивації деградованих ландшафтів, забезпечуючи екологічне відновлення.

• Рекультивація гірничих родовищВідходи можуть бути використані для заповнення видобутих ділянок, сприяючи вирівнюванню землі, відновленню топографії та стимулюванню зростання рослинності.

• Покращення ґрунтуДеякі відходи можуть бути оброблені та використані як добавки до ґрунту для покращення фізичних властивостей у ландшафтному дизайні або сільськогосподарських цілях.

5. Застосування у очищенні води

IoT можна переробити як недорогі матеріали для очищення води.

• Адсорбенти для видалення важких металів: Відходи, багаті певними мінералами, можна обробити та використовувати як адсорбенти для видалення важких металів, таких як свинець або миш'як, зі стічних вод.

• Фільтрувальні матеріали: Відходи можна обробити та використовувати як економічний фільтрувальний матеріал для очищення комунальних та промислових стічних вод.

6. Виробництво пігментів та побічних продуктів

Відходи залізної руди можна використовувати для вилучення корисних мінералів та пігментів:

• Оксидні пігменти заліза: Залізозбагачені хвостові відвали можуть бути перероблені для вилучення оксидних пігментів заліза, які широко використовуються у фарбах, покриттях та для забарвлення бетонних виробів.

• Відновлення металів: Додаткові методи збагачення можуть відновити будь-які залишкові метали з хвостових відвалів, тим самим підвищуючи видобуток ресурсів.

7.Енергозберігання та акумулятори

: Недавні дослідження вивчили IOT як сировину для передових застосувань, таких як виробництво матеріалів для пристроїв енергозберігання.

• Застосування в акумуляторахВідходи залізорудного виробництва, після обробки, можуть слугувати попереднім матеріалом для виробництва катодів літій-іонних акумуляторів або інших пристроїв для зберігання енергії.

8. Виробництво альтернативних видів палива

• Доповнення до сировини з біомасиЯкщо відходи багаті вуглецем або органічною речовиною, їх можна змішувати з біомасою як частину сировини для виробництва альтернативних видів палива.

9. Секвестрація вуглецю

Відходи залізорудного виробництва можуть відігравати роль у боротьбі зі зміною клімату завдяки посиленню захоплення та секвестрації вуглецю:

• Мінералізація вуглецюКремнеземні та карбонатні мінерали, що містяться у хвостових відвалах, можуть взаємодіяти з CO₂ та утворювати стабільні карбонати, ефективно зберігаючи вуглець на тривалий час.

Виклики та міркування

Хоча перепрофілювання залізорудних хвостових відкладень пропонує численні переваги для сталого розвитку, існують певні виклики, які необхідно вирішити:

• Екологічні ризики: Деякі хвостові відкладення можуть містити шкідливі мінерали або токсичні елементи, які потребують стабілізації або нейтралізації перед повторним використанням.
• Технічна та економічна доцільність: Вартість перепрофілювання хвостових відкладень необхідно оцінити, щоб гарантувати комерційну життєздатність.
• Нормативно-правові акти та стандарти: Дотримання екологічних та матеріалотехнічних стандартів безпеки має керувати будь-якою стратегією повторного використання.

Висновок

Переробка шлаків з добування залізної руди є надзвичайно важливою для розвитку циклічної економіки, зменшення екологічних ризиків та збереження природних ресурсів. Інноваційні застосування у будівництві, очищенні води, будівництві доріг, розробці нових матеріалів та уловлюванні вуглецю демонструють потенціал шлаків як цінного ресурсу, а не відходів. Завдяки інвестиціям у дослідження, технологічні розробки та співпрацю між галузями, стале управління шлаками з добування залізної руди може внести значний вклад у сталий економічний та екологічний розвиток.