Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

В. А. Соколов, проф., докт. техн. наук, эл. почта: va235-sokolov@yandex.ru
С. С. Киров, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: kirovss@list.ru
Е. В. Богатырева, проф., докт. техн. наук, эл. почта: helen_bogatureva@mail.ru

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:
М. Д. Гаспарян, проф., докт. техн. наук, эл. почта: migas56@yandex.ru

Проведен анализ современного состояния промышленности по производству диоксида циркония технического качества из цирконового концентрата на Вольногорском горно-металлургическом комбинате (Украина) и Чепецком механическом заводе (Россия). Показано, что применяемые в настоящее время промышленные способы получения диоксида циркония хлорированием циркона или его спеканием с фторсиликатом калия многостадийны и экологически небезопасны из-за образования большого количества опасных жидких отходов. Учитывая ближайшую перспективу промышленного производства цирконового концентрата в России, существует необходимость создания эффективной экологически безопасной технологии получения продуктов его переработки, в первую очередь диоксида циркония. Обсуждены результаты исследований, проводимых НИТУ «МИСиС», по разработке экологически безопасных способов получения диоксида циркония из цирконового концентрата. При этом установлена перспективность карботермического разложения циркона плавлением в электродуговой печи с высокими энергетическими возможностями. Опытными плавками цирконоуглеродистых шихт показано снижение в 3 раза содержания кремнезема в плавленом продукте. Также приведены данные экспериментальных плавок по разложению циркона в электродуговой печи, гравитационному обогащению плавленого продукта и получению технического диоксида циркония. Показана эффективность использования для плавки цирконового концентрата электродуговой гарнисажной печи типа ЭДП. Представлены структуры плавленых бадделеитокремнеземистых материалов, полученных при различных технологических условиях. Показано, что для эффективного отделения бадделеита от стекловидной фазы размер кристаллов бадделеита должен быть не менее 50 мкм. Предложены перспективные технологические схемы получения технического диоксида циркония с содержанием SiO₂ не более 1 %. Определены главные задачи исследований в целях организации опытно-промышленного производства диоксида циркония из цирконового концентрата карботермическим способом.

1. Распоряжение Правительства РФ от 22.12.2018 № 2914-р. О стратегии развития минерально-сырьевой базы РФ до 2035 г.
2. Распоряжение Правительства РФ от 30.08.2022 № 2473-р. Об утверждении перечня основных видов стратегического минерального сырья.
3. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2020 году». — М., 2021. — 567 с.
4. Рутман Д. С., Торопов Ю. С., Плинер С. Ю. и др. Высокоогнеупорные материалы из диоксида циркония. — М. : Металлургия, 1985. — 293 с.
5. Пилипенко Н. Н. Получение циркония ядерной чистоты // Вопросы атомной науки и техники. 2008. № 2. С. 66–72.
6. Шиков А. Д., Никулин В. А., Аржакова В. М. и др. Современное состояние и перспективы производства циркония и его сплавов и изделий из него // Физика и химия обработки материалов. 2001. № 6. С. 5–14.
7. Быховский Л. З., Тигунов Л. П., Калиш Е. А. и др. Цирконий и гафний России: современное состояние, перспективы освоения и развития минерально-сырьевой базы. — М. : Изд. ВИМС, 2007. — 127 с.
8. Загайнов С. В., Рейнбах О. Е. Циркон: состояние и перспективы развития российского рынка // Социально-экономические явления и процессы. 2016. Т. 11, № 12. С. 44–50.
9. Магаюмова О. Н., Лоозе В. В., Минеева Н. С. Цирконий – минерально-сырьевая база мирового и российского рынка // Инновационные технологии производства материальных ценностей для государственных нужд. Международный научный сборник. 2021. Вып. 9. С. 120–131.
10. Соколов В. А., Гаспарян М. Д., Киров С. С. Оценка качества диоксида циркония для производства огнеупоров // Новые огнеупоры. 2022. № 11. С. 9–12.
11. Барышников Н. В., Гегер Э. В., Денисова Н. Д. и др. Металлургия циркония и гафния. — М. : Металлургия, 1979. — 208 с.
12. Основы металлургии. Т. 4. Редкие металлы / под ред. Н. С. Грейвера, Н. П. Сажина, И. А. Стригина. — М. : Металлургия, 1967. — 651 с.
13. Сажин Н. П. Развитие в СССР металлургии редких металлов и полупроводниковых материалов. — М. : Мин-во цветной металлургии СССР, 1967. — 136 с.
14. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А. Металлургия редких металлов. — М. : Металлургия, 1973. — 607 с.
15. Исследовательский центр «Модификатор». — URL: http://www.modificator.ru/news/091028_hmf.html (дата обращения: 14.02.2023).
16. Опыт работы ВДГМК по повышению извлечения ценных компонентов и комплексному использованию рудного сырья. — М. : НИИ «Гиредмет», 1973. — 91 с.
17. Vilnohirsk State Mining and Metallurgical Plant / Mineral titanium and zirconium products. — 34 с.
18. Крицкий А. А. Разработка технологии комплексной переработки циркона с получением диоксидов циркония и кремния : дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2011. — 110 с.
19. Нехамкин Л. Г., Цылов Ю. А. Об экологической оценке технологических схем переработки циркона // Цветные металлы. 1989. № 9. С. 81–83.
20. Thorpe M. L. Wieks Ph. H. Electric-arc furnace turnszircon sand to zirconia // Chemical Engineering. 1971. Vol. 15. P. 117–119.
21. Wong Ai., McPherson R. The structure of plasma dissociated zircon // Journal of Materials Science. 1981. Vol. 16. P. 1732–1735.
22. Funahashi T., Ueda K., Uchimura R., Oguchi Y. High-purity zirconia powder from zircon by carbothermic reduction under reduced pressure // Kawasaki Steel Report. 1988. No 18. P. 73–80.
23. Соколов В. А., Горбаненко М. А., Лисафин А. Б., Гаспарян М. Д. Выбор плавильного агрегата для производства плавленого диоксида циркония // Новые огнеупоры. 2020. № 12. С. 3–9.
24. Соколов В. А. Разложение циркона плавкой в электродуговой печи // Цветные металлы. 2006. № 7. С. 59–63.
25. Соколов А. Н., Ашимов У. Б., Болотов А. В. и др. Плавленые огнеупорные оксиды. — М. : Металлургия,1988. — 232 с.
26. Соколов В. А., Богатырева Е. В. Получение диоксида циркония из цирконового концентрата по экологически безопасным технологиям // Сб. тезисов докладов науч.-практ. конф. «Редкие металлы и материалы на их основе: технологии, свойства, применение», Москва, Гиредмет, 8–10 декабря, 2021 г. С. 126, 127.
27. Попов О. Н., Рыбалкин П. П., Соколов В. А. и др. Производство и применение плавленолитых огнеупоров. — М. : Металлургия, 1985. — 256 с.
28. Полетаев И. Ф., Красненкова Л. В., Смурова Т. В. Получение диоксида циркония для плавлено-литых огнеупоров и абразивов // Цветные металлы. 1988. № 12. С. 56–58.
29. Белявская В. В., Нехамкин Л. Г., Сафронов Е. К. Получение исходных материалов для производства бакоров посредством неполного вскрытия циркона карбонатом кальция // Сб. научн. трудов. Т. 126. — М. : Изд. Гиредмета, 1976. С. 106–108.
30. ГОСТ 5100–85. Сода кальцинированная техническая. — Введ. 01.01.1986.