[go: up one dir, main page]

RU2824636C2 - Use of improved slag from production of non-ferrous metals - Google Patents

Use of improved slag from production of non-ferrous metals Download PDF

Info

Publication number
RU2824636C2
RU2824636C2 RU2020112963A RU2020112963A RU2824636C2 RU 2824636 C2 RU2824636 C2 RU 2824636C2 RU 2020112963 A RU2020112963 A RU 2020112963A RU 2020112963 A RU2020112963 A RU 2020112963A RU 2824636 C2 RU2824636 C2 RU 2824636C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
use according
weight
present
metal
Prior art date
Application number
RU2020112963A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020112963A (en
Inventor
Матиас ШИНТИНН
Шарль ГЕНЕН
Дирк ГОРИС
Original Assignee
Металло Белджиум
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Металло Белджиум filed Critical Металло Белджиум
Publication of RU2020112963A publication Critical patent/RU2020112963A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2824636C2 publication Critical patent/RU2824636C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to processing of by-products obtained during production of non-ferrous metals, in particular to use of slag in construction industry. Slag used contains, in terms of dry substance and when expressing the presence of metal through the aggregate value for metal present in the form of metal in elementary form, and metal present in oxidized state, wt.%: iron: at least 7 and not more than 49, copper: not more than 1.3, silicon dioxide: at least 24 and not more than 44, calcium oxide: at least 1.0 and not more than 20, zinc: at least 0.10 and not more than 1.50, magnesium oxide: at least 0.10 and not more than 2.5 and lead not more than 0.100. Slag is used as an ingredient of a composition selected from concrete or cement, wherein said ingredient is selected from a group consisting of a filler or aggregate, a binding substance and combinations thereof.
EFFECT: said slag is characterized by an average particle diameter of at least 10 mcm and not more than 5,0 mm, and an amorphous substance content of at least 30 wt.%, according to determination using X-ray diffraction analysis.
38 cl, 2 tbl, 3 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретение Field of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к производству цветных металлов, таких как медь, из первичных источников, имея в виду свежую руду, из вторичного исходного сырья, также известного под наименованием перерабатываемых материалов, или из их комбинаций. Перерабатываемые материалы могут представлять собой, например, побочные продукты, материалы отходов и материалы, выработавшие свой ресурс. Говоря более конкретно, изобретение относится к улучшенному шлаку в качестве попутного продукта от такого производства цветных металлов. The present invention relates to the production of non-ferrous metals, such as copper, from primary sources, meaning fresh ore, from secondary feedstock, also known as recycled materials, or from combinations thereof. Recycled materials may be, for example, by-products, waste materials, and materials that have reached the end of their life. More specifically, the invention relates to improved slag as a by-product from such non-ferrous metal production.

Шлаковый попутный продукт от производства меди (Cu), в частности, является особенным с точки зрения композиции. Рабочие температуры медеплавильной печи обычно являются значительно более низкими в сопоставлении с соответствующими температурами определенных других плавильных печей. В целях обеспечения достаточной текучести шлака при пониженных температурах требуемыми или желательными являются конкретные ингредиенты, поскольку они могут иметь тенденцию, иногда в конкретных диапазонах концентраций, к подавлению температуры плавления шлака и, таким образом, к приданию способу пригодности к эксплуатации при отсутствии воздействия избыточно высоких температур, которые требуют очень больших затрат с точки зрения потребления энергии и, таким образом, с точки зрения эксплуатационных расходов. The slag by-product from copper (Cu) production is particularly special in terms of composition. The operating temperatures of a copper smelting furnace are usually significantly lower than those of certain other smelting furnaces. In order to ensure sufficient fluidity of the slag at lower temperatures, specific ingredients are required or desirable, since they can tend, sometimes in specific concentration ranges, to suppress the melting point of the slag and thus make the process operable without exposure to excessively high temperatures, which are very costly in terms of energy consumption and thus in terms of operating costs.

Уровень техники State of the art

Материалы, доступные в качестве исходного сырья для производства цветных металлов, обычно содержат множество металлов. Вследствие потребности в высокой степени чистоты для цветных металлов в большинстве из их крупнотоннажных областей применения в способе производства различные металлы должны быть отделены друг от друга. Способы производства цветных металлов обычно включают по меньшей мере одну, а обычно множество стадий пирометаллургического процесса, на которых как металлы, так и оксиды металлов существуют в жидком расплавленном состоянии, и где оксиды металлов могут быть отделены под действием силы тяжести от фазы расплавленного металла в виде отдельной фазы жидкого шлака. Фазу шлака обычно отводят из способа в виде отдельного потока, и данное разделение может приводить к производству шлака в качестве попутного продукта от производства металла. The materials available as feedstock for the production of non-ferrous metals typically contain a variety of metals. Because of the high purity requirements for non-ferrous metals in most of their high-volume applications, the various metals must be separated from each other in the production process. Non-ferrous metal production processes typically involve at least one, and typically multiple, pyrometallurgical process steps in which both metals and metal oxides exist in a liquid molten state, and where the metal oxides can be separated by gravity from the molten metal phase as a separate liquid slag phase. The slag phase is typically withdrawn from the process as a separate stream, and this separation can result in the production of slag as a by-product of metal production.

Цветные металлы могут быть произведены из свежей руды в качестве исходного материала, также называемой первичными источниками, или из перерабатываемых материалов, также известных под наименованием вторичного исходного сырья, или из их комбинации. Non-ferrous metals can be produced from fresh ore as feedstock, also called primary sources, or from recycled materials, also known as secondary feedstock, or from a combination of both.

Извлечение цветных металлов из вторичного исходного сырья за прошедшие годы стало видом деятельности, имеющим первостепенное значение. Повторная переработка цветных металлов после использования стала ключевым элементом, вносящим свой вклад в промышленность, вследствие непреходящей настоятельной потребности в таких металлах и уменьшающейся доступности высококачественных свежих металлических руд. Также и переработка вторичного исходного сырья обычно задействует использование стадий пирометаллургического процесса, таких как в случае плавильных печей, которые производят шлак в качестве попутного продукта. The recovery of non-ferrous metals from secondary feedstock has become an activity of prime importance over the years. Recycling of non-ferrous metals after use has become a key contributor to the industry due to the continuing urgent need for such metals and the decreasing availability of high-quality fresh metal ores. Also, recycling of secondary feedstocks typically involves the use of pyrometallurgical process steps, such as in the case of smelters that produce slag as a by-product.

Шлак главным образом содержит оксиды металлов, которые являются жидкими при высоких температурах. В плавильных печах для цветных металлов, например, меде-, свинцово- или цинкоплавильных печах, оксиды металлов присутствуют в жидком состоянии и имеют меньшую плотность в сопоставлении с жидкими расплавленными металлами. После этого оксиды металлов могут быть отделены от металлов под действием силы тяжести. Шлаки обычно охлаждают и раздробляют/сортируют по размеру, и они могут быть использованы при производстве бетона, в качестве заменителя булыжников и гравия, в качестве заполнителя при дорожном строительстве, а при размалывании они благодаря своей необычной твердости также представляют интерес и для использования в качестве песка для обдувки или крошки для обдувки. The slag mainly contains metal oxides, which are liquid at high temperatures. In non-ferrous metal smelting furnaces, such as copper, lead or zinc smelting furnaces, the metal oxides are present in a liquid state and have a lower density compared to the liquid molten metals. The metal oxides can then be separated from the metals by gravity. The slags are usually cooled and crushed/sized, and can be used in the production of concrete, as a substitute for cobblestones and gravel, as an aggregate in road construction, and when ground, due to their unusual hardness, they are also of interest for use as blasting sand or blasting grit.

Некоторые из веществ, которые могут быть обнаружены в шлаковых продуктах, известных на современном уровне техники, считаются потенциально вредными для окружающей среды. Основными примерами таких нежелательных веществ являются главным образом свинец, но в некоторой степени также и цинк. Как цинк, так и свинец представляют собой металлы, которые обычно присутствуют в формах, которые являются выщелачиваемыми из шлака, и наличие их значительных уровней содержания заранее исключает множество вариантов использования шлакового продукта, в частности, в экономически более привлекательных областях применения, и может сделать утилизацию таких шлаков на свалках отходов намного более сложной и затруднительной, обычно при необходимости рассматривания их в качестве «опасных отходов». Приемлемость использования в определенных областях применения зачастую определяется в результате проведения испытания на поведение при выщелачивании шлаков. Обычно элементы, такие как Pb и Zn, подвержены выщелачиванию и могут стать причиной непрохождения конкретным шлаком таких испытаний на приемлемость. Some of the substances that may be found in slag products known in the art are considered to be potentially harmful to the environment. The main examples of such undesirable substances are mainly lead, but also to some extent zinc. Both zinc and lead are metals that are usually present in forms that are leachable from the slag, and their presence at significant levels will preclude many uses of the slag product, particularly in more economically attractive applications, and may make disposal of such slags in waste disposal sites much more difficult and problematic, usually requiring them to be treated as "hazardous waste". Acceptability of use in certain applications is often determined by testing the leaching behaviour of the slags. Typically, elements such as Pb and Zn are susceptible to leaching and may cause a particular slag to fail such acceptance tests.

Кроме того, уровень содержания Pb в продукте или композиции может накладывать ограничения на их использование, поскольку свинец создавал проблемы в качестве возможного токсина, воздействующего на репродуктивную систему. В некоторых юрисдикционных системах в настоящее время проводятся исследования ограничений по классификации для соответствующего регламента правил CLP (классификации, маркировки, упаковки), имеющие своей целью установление конкретного ограничения по классификации (SCL) для Pb и соединений, содержащих Pb. Ограничение, возможно, может быть задано на уровне всего лишь 0,03% (масс.) Pb. Коммерчески доступные шлаки от производства цветных металлов характеризуются уровнем содержания Pb, который обычно значительно превышает даже намного более высокий уровень в 0,3%. В случае вступления в силу данного регламента правил CLP данные современные шлаки от производства цветных металлов станут предметом дополнительных требований к маркировке, что делает коммерческое использование и приемлемость данных шлаков во множестве современных областей применения более затруднительными, если не невозможными, и что также может увеличить нагрузку на выбранные пути утилизации, такие как свалка отходов. В данном контексте необходимо отметить то, что конкретные варианты конечного использования, такие как применение шлака в качестве песка для обдувки, подразумевают то, что бросовый побочный продукт от операции обдувки, который включает шлак, обычно утилизируют в виде свалки отходов. Поэтому уровень содержания свинца в шлаке может серьезно ухудшить использование шлака в некоторых современных ценных областях конечного применения, таких как некоторые формы обдувки песком. In addition, the level of Pb in a product or composition may impose restrictions on its use, as lead has raised concerns as a possible reproductive toxin. Classification limit studies are currently underway in some jurisdictions for the relevant CLP (Classification, Labelling, Packaging) regulations, with the aim of establishing a specific classification limit (SCL) for Pb and Pb-containing compounds. The limit could potentially be as low as 0.03 wt% Pb. Commercially available slags from non-ferrous metal production are characterized by Pb levels that are typically well above the even higher 0.3% level. If the CLP regulation comes into force, these modern non-ferrous metal slags will be subject to additional labelling requirements, which will make the commercial use and acceptability of these slags in many modern applications more difficult, if not impossible, and which may also increase the burden on selected disposal routes, such as landfill. In this context, it is important to note that certain end-use options, such as the use of slag as blasting sand, mean that the waste by-product from the blasting operation, which includes the slag, is typically disposed of as landfill. Therefore, the level of lead in the slag may seriously impair the use of the slag in some modern high-value end-use applications, such as some forms of sand blasting.

В публикации S. Monosi et al., «Non Ferrous Slag as Cementitious Material and Fine Aggregate for Concrete», presented at the 3rd CANMET/ACI International Symposium on Sustainable Development of Cement and Concrete, 2001 сообщалось о шлаке, содержащем 4,77% (масс.) Zn и 2,03% Pb, который подвергали испытанию в качестве ингредиента для бетона, заменяющего портландцемент и/или природный песок. Шлак также содержал 14,65% (масс.) SiO2. Испытания на выщелачивание продемонстрировали высвобождение цинка и свинца, но при значениях, которые оставались ниже итальянского узаконенного стандарта 1998 года. In the publication by S. Monosi et al., “Non Ferrous Slag as Cementitious Material and Fine Aggregate for Concrete”, presented at the 3 rd CANMET/ACI International Symposium on Sustainable Development of Cement and Concrete, 2001, a slag containing 4.77 wt% Zn and 2.03 wt% Pb was tested as an ingredient in concrete replacing Portland cement and/or natural sand. The slag also contained 14.65 wt% SiO 2 . Leaching tests showed the release of zinc and lead, but at values that remained below the 1998 Italian legal standard.

Однако, как это обнаружили изобретатели, присутствие цинка в шлаке при уровнях содержания, которые использовали в работе автора Monosi, приводит к значительному замедлению затвердевания бетона и других композиций строительных материалов, таких как цементы. Данное воздействие на скорость затвердевания представляет собой препятствие для использования шлаков, содержащих значительные количества Zn, в качестве цементирующего материала и/или в качестве заполнителя в бетоне или цементах. However, as the inventors have discovered, the presence of zinc in the slag at the levels used in the work of the author Monosi results in a significant retardation of the hardening of concrete and other building material compositions such as cements. This effect on the rate of hardening constitutes an obstacle to the use of slags containing significant amounts of Zn as a cementitious material and/or as an aggregate in concrete or cements.

Поэтому сохраняется потребность в шлаке от производства цветных металлов, который характеризуется пониженным риском выщелачивания металлов, в частности, в шлаке, который характеризуется уровнем содержания свинца и/или уровнем содержания цинка, которые являются достаточно низкими для того чтобы не создавать каких-либо проблем с выщелачиванием, таким образом, чтобы шлак мог бы оказаться приемлемым для его использования в экономически привлекательных областях конечного применения и мог бы быть модернизирован в результате данного использования. There remains a need, therefore, for a slag from non-ferrous metal production that has a reduced risk of metal leaching, in particular a slag that has a lead content and/or a zinc content that is low enough not to pose any leaching problems, so that the slag can be suitable for use in economically attractive end-use applications and can be upgraded as a result of that use.

В дополнение к этому, остается потребность в шлаке от производства цветных металлов, характеризующемся уровнем содержания Pb, составляющим менее, чем 0,03% (масс.), и который поэтому привносил бы преимущество, заключающееся в освобождении от дополнительных требований к маркировке согласно потенциально находящемуся на подходе регламенту правил CLP в определенных юрисдикционных системах. In addition, there remains a need for slag from non-ferrous metal production that has a Pb content of less than 0.03% (w/w) and would therefore offer the benefit of being exempt from additional labelling requirements under the potential upcoming CLP regulations in certain jurisdictions.

Кроме того, сохраняется потребность в шлаке от производства цветных металлов, который не привносит недостатка, заключающегося в уменьшении скорости затвердевания бетона или цемента, содержащих такой шлак в качестве цементирующего материала или в качестве заполнителя. In addition, there remains a need for slag from the production of non-ferrous metals which does not introduce the disadvantage of reducing the rate of hardening of concrete or cement containing such slag as a cementitious material or as a filler.

В публикации US 5749962 описываются шлаковый побочный продукт от производства никеля из никелевой руды, при этом шлак описывается как представляющий собой «по существу FeO⋅SiO2», и его использование после размалывания в качестве вяжущего вещества в смеси с быстротвердеющим портландцементом, относящимся к типу 3, для производства цементной смеси, например, для производства бетона. Шлак свободен от Zn и Pb, поскольку свободной от данных веществ также является и руда для производства никеля. Publication US 5749962 describes a slag by-product from the production of nickel from nickel ore, the slag being described as being "essentially FeO⋅SiO 2 ", and its use after milling as a binder in a mixture with rapid-hardening portland cement of type 3 to produce a cement mixture, such as for the production of concrete. The slag is free of Zn and Pb, since the ore for the production of nickel is also free of these substances.

В публикации US 4571260 раскрывается способ извлечения частиц металлов, представляющих промышленную ценность, из материалов, содержащих олово и/или цинк, в частности, из материалов, содержащих свинец, в результате нагревания и плавления исходных материалов в конвертере Кал-До совместно с коксом в качестве восстановителя и большим количеством известняка и оксида железа в качестве флюса, и все это в рамках последовательности из следующих друг за другом периодических способов, начинающейся со стадии окисления. По меньшей мере на одной последующей стадии восстановления цинк и, в случае присутствия, олово могут быть возогнаны и извлечены из отходящих топочных газов. Большое количество флюса требуется для придания шлаку вязкой консистенции при выбранных температурах восстановления таким образом, чтобы кокс мог бы быть выдержан в виде суспензии в шлаке при интенсивных взбалтывании или перемешивании, в частности, на более поздней части периода восстановления. 8 тонн шлака, остающегося в виде остатка в единственном примере из публикации US 4571260, содержали 1,5% Pb и 1,0% Zn. Данный шлак все еще содержит количества цинка и свинца, которые могут создавать проблемы в отношении выщелачивания металла. Конечный шлак в публикации US 4571260 сбрасывают в отвал. Publication US 4,571,260 discloses a process for recovering valuable metal particles from tin and/or zinc containing materials, particularly lead containing materials, by heating and melting the feedstock in a Cal-Do converter together with coke as a reducing agent and a large amount of limestone and iron oxide as a flux, all in a series of successive batch processes starting with an oxidation step. In at least one subsequent reduction step, zinc and, if present, tin can be sublimated and recovered from the flue gas effluent. A large amount of flux is required to give the slag a viscous consistency at the selected reduction temperatures so that the coke can be maintained as a suspension in the slag under vigorous agitation or stirring, particularly during the later part of the reduction period. The 8 tons of slag remaining as residue in the single example in US 4571260 contained 1.5% Pb and 1.0% Zn. This slag still contains amounts of zinc and lead that may pose problems with respect to metal leaching. The final slag in US 4571260 is dumped.

В публикации E. Hecker, B. Friedrich and J. Böhlke – «Treatment of lead and zinc slabs in hollow electrode DC-EAF in consideration of calculated phase equilibria and thermodynamics», in VII International Conference on Molten Slags Fluxes and Salts, 2004, The South African Institute of Mining and Metallurgy, pp. 377-384 раскрывается обработка шлаков от промышленности по производству свинца или цинка, говоря более конкретно, шлаков от процесса Кено-Шуманна-Лерджи (КШЛ) для выделения свинца и шлаков от процесса Империал Смелтинг (ИС) для выделения цинка. Пирометаллургические способы выделения свинца и цинка, как это известно, требуют более высоких рабочих температур в сопоставлении со способами выделения меди. В статье предлагается улучшенная обработка шлака в сопоставлении с обычным фьюмингованием шлака или его вариантом, известным под наименованием способа Аусмелт или Айзасмелт. Авторы работали при использовании полупромышленной электродуговой печи постоянного тока (ЭДП-ПТ), использующей систему газонепроницаемого полого графитового катода для загрузки буроугольного кокса в шлак. Для противодействия капиллярным силам между шлаком и внутренней поверхностью электрода используют только легкое течение газообразного азота. Таким образом, отходящий газ является обогащенным по СО2 – газу, который образуется в результате прохождения реакции восстановления оксида металла в обмен на окисление нагнетаемого углерода. Вводят определенное количество третичного воздуха в целях подачи достаточного количества кислорода над ванной для окисления испарившегося металла Zn в отходящем газе с образованием ZnO и для дожигания любого остающегося количества СО с образованием дополнительного количества СО2. Внешний подвод тепла в печи ЭДП-ПТ представляет собой прямое нагревание, обусловленное электрической дугой, протянувшейся в шлаковой ванне между двумя электродами. Таблицы I и II в публикации предоставляют информацию относительно композиций шлаков до и после обработки. В случае отсутствия информации после обработки содержания могут быть рассчитаны исходя из коэффициента обогащения для совокупных концентраций Fe. Все шлаки свободны от каких-либо содержаний меди. В дополнение к этому, шлак процесса КШЛ после обработки содержит 0,11% (масс.) Pb и поэтому все еще может создавать проблему, заключающуюся в неприемлемом выщелачивании Pb. Шлак процесса ИС после обработки содержит 5,0% (масс.) MgO. В соответствии с представленным выше разъяснением в данном документе высокая концентрация MgO привносит недостаток, заключающийся в более высокой температуре плавления шлака, что увеличивает добавочную нагрузку с точки зрения температуры переработки, для чего требуются дополнительные капиталовложения и подвод энергии. In the publication by E. Hecker, B. Friedrich and J. Böhlke – «Treatment of lead and zinc slabs in hollow electrode DC-EAF in consideration of calculated phase equilibria and thermodynamics», in VII International Conference on Molten Slag Fluxes and Salts, 2004, The South African Institute of Mining and Metallurgy, pp. 377-384 the treatment of slags from the lead or zinc industry is disclosed, more specifically slags from the Keno-Schumann-Lergy (KSHL) process for lead recovery and slags from the Imperial Smelting (IS) process for zinc recovery. Pyrometallurgical processes for lead and zinc recovery are known to require higher operating temperatures compared to copper recovery processes. The paper proposes an improved slag treatment compared to conventional slag fuming or its variant known as the Ausmelt or Isaacmelt process. The authors worked using a pilot-scale direct current electric arc furnace (EAF-DC) employing a gas-tight hollow graphite cathode system to feed brown coal coke into the slag. Only a gentle flow of nitrogen gas is used to counteract capillary forces between the slag and the inner surface of the electrode. Thus, the off-gas is enriched in CO 2 , a gas that is formed by the reduction reaction of the metal oxide in exchange for the oxidation of the injected carbon. A certain amount of tertiary air is introduced to supply sufficient oxygen above the bath to oxidize the vaporized Zn metal in the off-gas to form ZnO and to burn off any remaining CO to form additional CO 2 . The external heat input to the EAF-DC furnace is direct heating caused by an electric arc running in the slag bath between the two electrodes. Tables I and II in the publication provide information on the slag compositions before and after treatment. In the absence of post-processing information, the grades can be calculated from the enrichment factor for the total Fe concentrations. All slags are free of any copper content. In addition, the slag from the KShL process contains 0.11 wt% Pb after processing and therefore may still pose a problem of unacceptable Pb leaching. The slag from the IS process contains 5.0 wt% MgO after processing. According to the explanation above in this document, the high MgO concentration brings the disadvantage of higher slag melting point, which increases the additional load in terms of processing temperature, requiring additional investment and energy input.

В публикации US 8088192 раскрывается переработка загружаемого в холодном состоянии шлака на основе Cu-Fe-Ni в электродуговой печи переменного тока. Исходный шлак все еще был обогащенным по меди при 8% (масс.) и содержал 5% (масс.) MgO. До обработки в печь также загружают высококонцентрированную медь (97,7% (масс.)). После этого нагревание до 1450°C, перемешивание при использовании N2, дополнительное добавление шлака и негашеной извести, СаО, приводили к получению гомогенного шлака. Последующее восстановление проводят в результате нагнетания тонкодисперсного антрацита. Отстаивание фаз приводило к отделению фазы шлака, содержащей 3% MgO. Как это сообщается, в шлаке из публикации US 8088192 отсутствуют какие-либо оксиды щелочных металлов. Publication No. US 8,088,192 discloses the processing of a cold-fed Cu-Fe-Ni based slag in an AC electric arc furnace. The original slag was still copper rich at 8 wt.% and contained 5 wt.% MgO. Prior to processing, highly concentrated copper (97.7 wt.%) was also charged into the furnace. Thereafter, heating to 1450°C, stirring with N 2 , further addition of slag and quicklime, CaO, resulted in a homogeneous slag. Subsequent reduction was accomplished by injection of finely dispersed anthracite. Settling of the phases resulted in separation of a slag phase containing 3% MgO. The slag of publication US 8,088,192 was reported to be free of any alkali metal oxides.

В публикации K. Koch and D. Janke, «Schlacken in der Metallurgie», ISBN 3-514-00254-1 на странице 157 раскрывается «обесцинкованный» шлак. Шлак представляет собой результат фьюмингования в восстановительных условиях медьсодержащего шлака, в ходе которой свинец и цинк восстанавливаются и испаряются сразу после выхода из реактора, будучи окисленными и осажденными в виде пыли. Документ умалчивает о каком-либо присутствии в шлаке оксида магния. In the publication by K. Koch and D. Janke, "Schlacken in der Metallurgie", ISBN 3-514-00254-1 on page 157, "dezincified" slag is disclosed. The slag is the result of fuming under reducing conditions of copper-containing slag, during which lead and zinc are reduced and evaporate immediately after leaving the reactor, being oxidized and deposited as dust. The document is silent on any presence of magnesium oxide in the slag.

В публикации JP 2001 040431 A раскрывается то, как может быть улучшена подвижность шлакового побочного продукта от производства меди в результате добавления к шлаку СаО, SiO2 и Fe. В соответствии с раскрытием в таблице 1 в качестве исходных материалов рассматривался широкий спектр шлаков, при этом все они являются обогащенными по ZnO по меньшей мере при 2,4% (масс.), что соответствует 1,9% (масс.) Zn, и по меди по меньшей мере при 6,8% (масс.) при выражении через Cu2O, что соответствует по меньшей мере 6,04% (масс.) меди. Избранные шлаки из таблицы 1 подвергали воздействию дополнительной стадии восстановления в результате добавления железа и необязательно воздуха в целях восстановления их содержимого в виде Cu2O и извлечения большего количества меди. Данная стадия в результате приводила к получению композиций шлаков, раскрытых в таблице 2, которые содержали значительно большее количество FeO, и у которых содержание SiO2 было разбавлено до, самое большее, 20,8% (масс.) SiO2. В одном рабочем примере из публикации JP 2001 040431 A, где к шлаку 15 из таблицы 1 добавляли последующие количества SiO2 во время стадии восстановления при использовании железа при одновременном нагнетании воздуха, были раскрыты три промежуточные композиции шлаков, из которых одна содержала 0,7% (масс.) Cu2O, 0,9% (масс.) ZnO и только 21,5% (масс.) SiO2. JP 2001 040431 A discloses how the mobility of a slag by-product from copper production can be improved by adding CaO, SiO2 and Fe to the slag. According to the disclosure in Table 1, a wide range of slags were considered as starting materials, all of which were enriched in ZnO at least 2.4 wt.%, corresponding to 1.9 wt.% Zn, and in copper at least 6.8 wt.% when expressed as Cu2O , corresponding to at least 6.04 wt.% copper. Selected slags from Table 1 were subjected to an additional reduction step by adding iron and optionally air in order to reduce their content as Cu2O and recover more copper. This step resulted in the slag compositions disclosed in Table 2, which contained significantly higher amounts of FeO and in which the SiO2 content was diluted to at most 20.8 wt.% SiO2. In one working example from JP 2001 040431 A, where subsequent amounts of SiO2 were added to slag 15 from Table 1 during an iron reduction step with simultaneous air injection, three intermediate slag compositions were disclosed, one of which contained 0.7 wt.% Cu2O , 0.9 wt.% ZnO and only 21.5 wt.% SiO2 .

В публикации WO 2014/046593 A1 раскрывается способ извлечения испаряемых металлов и/или соединений металлов из расплавленного шлака при использовании погруженной струи высокоэнергетического горячего плазменного газа. Преимущество заключается в том, что высокие скорости фьюмингования могут быть достигнуты намного ниже ранее требуемых средних температур шлака. Это привносит преимущество, заключающееся в уменьшенной потребности в энергии, уменьшенной потребности в шлакообразователях или флюсах и поэтому также уменьшенном конечном количестве шлака и уменьшенном износе оборудования. В примерах обработке подвергают смеси из 1000 кг пыли электродуговой печи (ЭДГ), 100 кг кокса и 100 кг песка для получения шлаков, содержащих только 1,3% (масс.) ZnO, что соответствует 1,04% (масс.) Zn, и, самое большее, 26,0% (масс.) SiO2. Шлаки, произведенные в публикации WO 2014/046593 A1, все еще содержат достаточное количество цинка для того, чтобы создавать проблему в отношении выщелачивания металла. Из публикации WO 2014/046593 A1 также ничего неизвестно о возможных выгодных эффектах от ее шлаков при их использовании в конкретных областях конечного применения. Publication WO 2014/046593 A1 discloses a method for extracting vaporizable metals and/or metal compounds from molten slag using a submerged jet of high-energy hot plasma gas. The advantage is that high fuming rates can be achieved well below the previously required average slag temperatures. This brings the advantage of reduced energy requirements, reduced requirements for slag formers or fluxes and therefore also a reduced final slag quantity and reduced equipment wear. In the examples, mixtures of 1000 kg of electric arc furnace (EAF) dust, 100 kg of coke and 100 kg of sand are processed to produce slags containing only 1.3 wt.% ZnO, corresponding to 1.04 wt.% Zn, and at most 26.0 wt.% SiO 2 . The slags produced in WO 2014/046593 A1 still contain sufficient zinc to pose a problem with respect to metal leaching. WO 2014/046593 A1 also provides no information on the possible beneficial effects of its slags when used in specific end-use applications.

В публикации A. F. S. Schoukens, L. R. Nelson and N. A. Barcza, «Plasma-Arc treatment of steel-plant dust and zinc-containing slag – Theoretical and Practical Considerations», Mintek Paper 8128, at The International Lead and Zinc Study Group Conference in Rome, June 11-13, 1991 раскрыли плазменно-дуговой способ от компании «Mintek», предназначенный для обработки пыли сталеплавильного цеха и шлака свинцовоплавильной печи. Шлак свинцовоплавильной печи содержал 14% (масс.) ZnO и 2,8% (масс.) PbO. В качестве восстановителя использовали древесный уголь, который дозировали для селективного восстановления оксидов свинца и цинка при одновременном сохранении железа в виде оксида в шлаке. Шлак, который выпускали с обработки шлака свинцовоплавильной печи, имел температуру 1500°С, что, как это утверждается, необходимо для восстановления оксидов цинка и свинца в пыли (пункт 4, 2-ой параграф). Шлак, произведенный из шлака свинцовоплавильной печи, содержал только 20% FeO, но вплоть до 26% (масс.) СаО и 8% (масс.) MgO. Шлак имеет относительно высокую температуру плавления, что привносит недостатки, заключающиеся в высокой потребности в энергии для его переработки в жидком состоянии. A. F. S. Schoukens, L. R. Nelson and N. A. Barcza, "Plasma-Arc Treatment of Steel-Plant Dust and Zinc-Containing Slag – Theoretical and Practical Considerations", Mintek Paper 8128, at The International Lead and Zinc Study Group Conference in Rome, June 11-13, 1991, disclosed a plasma-arc process from Mintek for treating steel-plant dust and lead-furnace slag. The lead-furnace slag contained 14 wt.% ZnO and 2.8 wt.% PbO. The reducing agent was charcoal, which was dosed to selectively reduce lead and zinc oxides while simultaneously preserving iron as oxide in the slag. The slag discharged from the processing of lead smelting furnace slag had a temperature of 1500°C, which is said to be necessary for the reduction of zinc and lead oxides in the dust (Item 4, 2nd paragraph). The slag produced from the lead smelting furnace slag contained only 20% FeO, but up to 26% (mass) CaO and 8% (mass) MgO. The slag has a relatively high melting point, which brings with it the disadvantage of requiring a high amount of energy to process it in a liquid state.

В публикации WO 2013/156676 A1 раскрывается способ переработки шлаков от цветной металлургии для их преобразования в порошкообразный материал, пригодный для вариантов использования, отличных от сбрасывания в отвал. Способ включает стадию восстановления, где железо в шлаке должно быть восстановлено в такой степени, чтобы фаза металла содержала бы достаточное количество железа для придания металлической фазе магнитных свойств. Способ включает достаточное смешивание с целью сохранения капель металла в расплавленном шлаке и недопущения отстаивания капель с их оседанием к нижней части печи. Способ, кроме того, включает испарение цинка, свинца, мышьяка и кадмия из смеси. Смесь шлак-металл, образовавшуюся и оставшуюся в восстановительной печи, выпускают и охлаждают. Охлажденную смесь раздробляют и размалывают до размера зерна в диапазоне 20 мкм – 15 мкм. Металлы и возможные сульфиды отделяют от шлака, например, в результате магнитного разделения. На примере проиллюстрирована переработка шлаков, содержащих либо 4% Zn, либо 2,4% Zn. Исходные шлаки подвергают обработке при использовании карбида кремния (примеры 1 и 2) или углерода (пример 3) в качестве восстановителей. В примере 3 через смесь после восстановления барботировали азот. Получающиеся в результате смеси из металлического сплава и шлака характеризовались высокими уровнями содержания Fe при менее чем 1,00% (масс.) Zn, только вплоть до 0,08% (масс.) Pb и либо по меньшей мере 45% (масс.) SiO2, либо, самое большее, 1,3% (масс.) СаО. Шлаки, как это сообщается, содержат металлические включения, содержащие как медь, так и железо. Смеси шлак-металл из примеров 1 и 3 были преобразованы в порошкообразный материал и подвергнуты магнитному разделению для отделения металлов. Только для примера 3 сообщалось о композиции остаточного немагнитного конечного шлака, и данная композиция была на удивление подобной композиции, имеющей место согласно сообщению для смеси из металлического сплава и шлака до отделения фазы металла. Конечный шлак является обогащенным по SiO2 и содержал не более чем 1,4% СаО. В публикации WO 2013/156676 предлагается использование остаточного шлака в дорожном строительстве, в областях применения при организации свалок отходов или в качестве компонента бетона и цемента. Из публикации WO 2013/156676 ничего неизвестно о какой-либо потенциальной активной функции ее шлака в строительной промышленности и/или для неорганических полимеров. Publication WO 2013/156676 A1 discloses a method for processing slags from non-ferrous metallurgy to convert them into a powder material suitable for uses other than dumping. The method includes a reduction step, wherein the iron in the slag is to be reduced to such an extent that the metal phase contains a sufficient amount of iron to impart magnetic properties to the metal phase. The method includes sufficient mixing in order to retain the metal droplets in the molten slag and to prevent the droplets from settling and settling to the bottom of the furnace. The method further includes evaporating zinc, lead, arsenic and cadmium from the mixture. The slag-metal mixture formed and remaining in the reduction furnace is tapped and cooled. The cooled mixture is crushed and ground to a grain size in the range of 20 μm - 15 μm. Metals and possible sulphides are separated from the slag, for example, as a result of magnetic separation. An example is provided for the processing of slags containing either 4% Zn or 2.4% Zn. The starting slags were treated using silicon carbide (Examples 1 and 2) or carbon (Example 3) as reducing agents. In Example 3, nitrogen was bubbled through the mixture after reduction. The resulting metal alloy and slag mixtures had high levels of Fe with less than 1.00 wt.% Zn, only up to 0.08 wt.% Pb, and either at least 45 wt.% SiO 2 or at most 1.3 wt.% CaO. The slags were reported to contain metallic inclusions containing both copper and iron. The slag-metal mixtures of Examples 1 and 3 were converted to a powder and subjected to magnetic separation to separate the metals. Only for Example 3, the composition of the residual non-magnetic final slag was reported, and this composition was surprisingly similar to that reported for the mixture of metal alloy and slag before separation of the metal phase. The final slag was enriched in SiO2 and contained no more than 1.4% CaO. WO 2013/156676 suggests the use of the residual slag in road construction, in landfill applications or as a component of concrete and cement. Nothing is known from WO 2013/156676 about any potential active function of its slag in the construction industry and/or for inorganic polymers.

Сохраняется потребность в модернизации шлакового попутного продукта от производства цветных металлов, произведенного в качестве попутного продукта при переработке первичного и/или вторичного исходного сырья, при использовании легкого и простого способа до качества, которое является приемлемым с точки зрения возможного выщелачивания металла и, в дополнение к этому, способным обеспечить активное, техническое и поэтому экономическое внесение своего вклада в имеющее место ниже по ходу технологического потока использование шлака при отсутствии разъясненных выше недостатков. There remains a need to upgrade the slag by-product from non-ferrous metal production, produced as a by-product in the processing of primary and/or secondary feedstock, using a light and simple process to a quality that is acceptable from the point of view of possible metal leaching and, in addition, capable of providing an active, technical and therefore economic contribution to the downstream use of the slag without the disadvantages explained above.

Настоящее изобретение имеет своей целью устранение или по меньшей мере ослабление описанной выше проблемы и/или получение улучшений в общем случае. The present invention aims to eliminate or at least alleviate the above-described problem and/or to provide improvements in the general case.

Раскрытие изобретения Disclosure of invention

В соответствии с изобретением предлагается шлак, способ производства шлака и варианты применения шлака в соответствии с определением изобретения в любом из пунктов прилагающейся формулы изобретения. According to the invention, there is proposed a slag, a method for producing slag and variants of using slag in accordance with the definition of the invention in any of the claims of the appended invention.

В одном варианте осуществления изобретение предлагает шлаковый попутный продукт от производства цветных металлов, содержащий при расчете на сухое вещество и при этом при выражении присутствия металла через совокупное значение для металла, присутствующего в виде металла в элементарной форме, и металла, присутствующего в окисленном состоянии, предпочтительно в форме оксида металла, в чистом виде и/или в комбинации с другими металлами: In one embodiment, the invention provides a slag by-product from the production of non-ferrous metals, containing, on a dry matter basis and wherein the presence of metal is expressed as a combined value for metal present as elemental metal and metal present in an oxidized state, preferably as a metal oxide, in pure form and/or in combination with other metals:

а) по меньшей мере 7% (масс.) и не более 49% (масс.) железа, Fe, a) at least 7% (mass) and not more than 49% (mass) of iron, Fe,

b) не более, 1,3% (масс.) меди, Cu, b) no more than 1.3% (mass.) copper, Cu,

c) по меньшей мере 24% (масс.) и не более 44% (масс.) диоксида кремния, SiO2, и c) at least 24% (wt.) and not more than 44% (wt.) silicon dioxide, SiO 2 , and

d) по меньшей мере 2,0% (масс.) и не более 20% (масс.) оксида кальция, СаО, d) at least 2.0% (wt.) and not more than 20% (wt.) calcium oxide, CaO,

причем шлак содержит при том же самом расчете and the slag contains the same calculation

е) по меньшей мере 0,10% (масс.) и не более 1,00% (масс.) цинка, Zn, e) at least 0.10% (wt.) and not more than 1.00% (wt.) zinc, Zn,

f) по меньшей мере 0,10% (масс.) и не более 2,5% (масс.) оксида магния, MgO, и f) at least 0.10% (wt.) and not more than 2.5% (wt.) magnesium oxide, MgO, and

g) не более 0,100% (масс.) свинца, Pb. g) not more than 0.100% (mass.) lead, Pb.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает объект, содержащий в качестве вяжущего вещества и/или в качестве заполнителя шлак, соответствующий настоящему изобретению, причем данный шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn. In one embodiment, the present invention provides an object comprising, as a binder and/or as a filler, a slag according to the present invention, wherein the slag contains no more than 1.50% (by weight) zinc, Zn.

Как это обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, способен выполнять функцию вяжущего вещества в геополимерной системе. Как это, кроме того, обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, также может представлять собой очень хорошо подходящий для использования заполнитель, предназначенный для использования в такой геополимерной системе, и его применение в качестве заполнителя, кроме того, вносит свой вклад в чрезвычайно хорошие свойства продуктов, произведенных при использовании такой геополимерной системы. As the inventors have found, the slag according to the present invention is capable of performing the function of a binder in a geopolymer system. As the inventors have further found, the slag according to the present invention can also be a very suitable filler for use in such a geopolymer system, and its use as a filler also contributes to the extremely good properties of the products produced using such a geopolymer system.

В сопоставлении с публикацией US 5749962 настоящее изобретение привносит преимущество, заключающееся в возможности переработки цинксодержащего исходного сырья в плавильной печи. Способ производства шлака, соответствующего настоящему изобретению, способен обеспечить удаление Zn, который присутствует в исходном сырье, содержание которого в шлаке понижается до уровня, который является приемлемым и создает мало или не создает вообще проблем с точки зрения здоровья, промышленной гигиены и окружающей среды, но все еще является достаточным для того, чтобы быть обнаруженным при использовании надлежащей аналитической методики, таким как по меньшей мере 0,10% (масс.). In comparison with the publication US 5,749,962, the present invention brings the advantage of being able to process zinc-containing feedstock in a smelter. The method for producing slag according to the present invention is able to ensure the removal of Zn, which is present in the feedstock, the content of which in the slag is reduced to a level that is acceptable and creates little or no problems from the point of view of health, industrial hygiene and the environment, but is still sufficient to be detected using an appropriate analytical technique, such as at least 0.10% (wt.).

Шлак, соответствующий настоящему изобретению, имеет как минимальное, так и максимальное содержание MgO в соответствии с указанием изобретения. Магний может поступать в шлак вследствие его присутствия в исходном сырье способа, но он также может и выщелачиваться. Как это обнаружили заявители, присутствие минимального количества MgO в шлаке способно обеспечить значительное уменьшение температуры плавления шлака. Однако как это также обнаружили заявители, более высокие количества MgO, с другой стороны, могут снова привести к значительному увеличению вязкости шлака и, таким образом, ослаблению или устранению наблюдаемого эффекта и могут даже, в конечном счете, привести к получению шлака, характеризующегося вязкостью, которая является большей в сопоставлении с вязкостью в отсутствие какого-либо количества MgO. Как это полагают заявители без желания связывать себя данной теорией, данный эффект обуславливается поступлением MgO из раствора, возможно, при образовании формы шпинели, что придает шлаку густой и маслянистый вид. Относительно малое присутствие оксида MgO, поступающего из раствора, как это полагается, приводит к легкому и значительному увеличению вязкости шлака, что делает переработку в жидком состоянии очень затруднительной. Поэтому шлак, соответствующий настоящему изобретению, как это указывается, также содержит не более верхнего предельного количества MgO. Благодаря присутствию MgO в указанном диапазоне шлак является более текучим при относительно низких температурах в печи, где образуется шлак, до проведения его плазменной обработки. Это привносит преимущество, заключающееся в возможности достижения лучшего разделения между компонентами в шлаке и компонентами в фазе жидкого металла таким образом, что могут быть получены более концентрированная фаза металла и в то же самое время более концентрированная фаза шлака, в обоих случаях с точки зрения желательных компонентов для этих двух фаз. Это приводит, с одной стороны, к более высокой степени извлечения желательных металлов в фазе металла, более высокой концентрации желательных металлов в фазе металла, а, с другой стороны, к более низкой концентрации содержаний ценных металлов в фазе шлака. Присутствие MgO в соответствии с указанием изобретения также привносит преимущество, заключающееся в уменьшении требований к расположенным ниже по ходу технологического потока, процессам в случае настоящего изобретения, к стадии переработки в результате плазменной обработки шлака в целях производства конечного шлака. Стадия плазменной обработки может осуществляться при более низкой температуре и все еще демонстрировать по меньшей мере желательную активность по фьюмингованию, но, что еще более важно, улучшенное разделение между различными фазами, жидкость-жидкость, а также пар-жидкость, вследствие лучшей текучести шлака, например, меньшей вязкости, и, таким образом, достижение по меньшей мере желательных скоростей переработки с точки зрения фьюмингования цинка и/или свинца из шлака и получение шлака, соответствующего настоящему изобретению. Поэтому уровень содержания MgO в шлаке в соответствии с настоящим изобретением представляет собой важный элемент настоящего изобретения. The slag according to the present invention has both a minimum and a maximum MgO content according to the teaching of the invention. Magnesium may enter the slag due to its presence in the raw material of the process, but it may also be leached out. As the applicants have found, the presence of a minimum amount of MgO in the slag is capable of providing a significant reduction in the melting point of the slag. However, as the applicants have also found, higher amounts of MgO, on the other hand, may again lead to a significant increase in the viscosity of the slag and thus weaken or eliminate the observed effect and may even ultimately lead to a slag having a viscosity that is greater in comparison with the viscosity in the absence of any MgO. It is believed by the applicants, without wishing to be bound by this theory, that this effect is due to the release of MgO from solution, possibly during the formation of the spinel form, which gives the slag a thick and oily appearance. The relatively small presence of MgO oxide coming from the solution is believed to lead to a slight and significant increase in the viscosity of the slag, which makes the processing in the liquid state very difficult. Therefore, the slag according to the present invention, as indicated, also contains no more than an upper limit of MgO. Due to the presence of MgO in the indicated range, the slag is more fluid at relatively low temperatures in the furnace where the slag is formed, before its plasma treatment. This brings the advantage of being able to achieve a better separation between the components in the slag and the components in the liquid metal phase so that a more concentrated metal phase and at the same time a more concentrated slag phase can be obtained, in both cases in terms of the desired components for these two phases. This leads, on the one hand, to a higher degree of extraction of the desired metals in the metal phase, a higher concentration of the desired metals in the metal phase, and, on the other hand, to a lower concentration of the contents of valuable metals in the slag phase. The presence of MgO according to the teaching of the invention also brings the advantage of reducing the requirements of the downstream processes, in the case of the present invention, for the processing step by plasma treatment of the slag in order to produce the final slag. The plasma treatment step can be carried out at a lower temperature and still show at least the desired fuming activity, but, more importantly, an improved separation between the different phases, liquid-liquid as well as vapor-liquid, due to better slag flowability, such as lower viscosity, and thus achieving at least the desired processing rates in terms of fuming zinc and/or lead from the slag and producing a slag according to the present invention. Therefore, the level of MgO in the slag according to the present invention is an important element of the present invention.

Шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит минимальное количество MgO в соответствии с указанием изобретения. Выгоды и преимущества этого в сопоставлении с раскрытием в публикации K. Koch and D. Janke, «Schlacken in der Metallurgie», ISBN 3-514-00254-1 в соответствии с раскрытием на странице 157 и цитированием выше в настоящем документе уже были обсуждены в других местах в данном документе. The slag according to the present invention contains a minimum amount of MgO according to the teaching of the invention. The advantages and benefits of this in comparison with the disclosure in the publication by K. Koch and D. Janke, "Schlacken in der Metallurgie", ISBN 3-514-00254-1 in accordance with the disclosure on page 157 and cited above in this document have already been discussed elsewhere in this document.

Шлак в соответствии с настоящим изобретением в сопоставлении со шлаком, подвергнутым обработке при использовании процесса КШЛ, из статьи авторов E. Hecker, B. Friedrich и J. Böhlke, процитированной выше в данном документе, привносит преимущество, заключающееся в меньшей проблеме в отношении выщелачивания Pb в области его применения, и, таким образом, создает мало или не создает вообще проблем с точки зрения здоровья, промышленной гигиены и окружающей среды. The slag according to the present invention, in comparison with the slag treated using the KSL process from the article by E. Hecker, B. Friedrich and J. Böhlke cited above in this document, brings the advantage of having less of a problem with respect to Pb leaching in its application area and thus creates little or no problems from the standpoint of health, industrial hygiene and the environment.

Шлак в соответствии с настоящим изобретением в сопоставлении со шлаком, подвергнутым обработке при использовании процесса ИС, из статьи авторов E. Hecker, B. Friedrich и J. Böhlke, процитированной выше в данном документе, привносит преимущество, заключающееся в малом количестве MgO. Это привносит преимущество, заключающееся в уменьшении температуры плавления шлака и в результате этого в улучшении текучести шлака при одной и той же температуре. Это делает возможными уменьшение рабочей температуры и, таким образом, потребности в энергии и/или улучшенное разделение между фазой жидкого шлака и фазами жидких металлов на стадии способа, где шлак и металл отделяются друг от друга под действием силы тяжести, предпочтительно комбинацию из обоих преимуществ. Благодаря малому присутствию MgO шлак является более текучим при относительно низких температурах в печи, где образуется шлак, до проведения его плазменной обработки. Это привносит преимущество, заключающееся в возможности достижения лучшего разделения между компонентами в шлаке и компонентами в фазе жидкого металла таким образом, что могут быть получены более концентрированная фаза металла и в то же самое время более концентрированная фаза шлака, в обоих случаях с точки зрения желательных компонентов для этих двух фаз. Это приводит, с одной стороны, к более высокой степени извлечения желательных металлов в фазе металла, более высокой концентрации желательных металлов в фазе металла, а, с другой стороны, к более низкой концентрации содержаний ценных металлов в фазе шлака. Малое присутствие MgO также привносит преимущество, заключающееся в уменьшении требований к процессу, осуществляемому ниже по ходу технологического потока, в случае настоящего изобретения к стадии переработки в результате плазменной обработки шлака в целях производства конечного шлака. Стадия плазменной обработки может осуществляться при более низкой температуре и все еще демонстрировать по меньшей мере желательную активность по фьюмингованию вследствие лучшей текучести шлака, например, меньшей вязкости, и, таким образом, достижение по меньшей мере желательных скоростей переработки с точки зрения фьюмингования цинка и/или свинца из шлака и получение шлака, соответствующего настоящему изобретению. Поэтому низкий уровень содержания MgO в шлаке в соответствии с настоящим изобретением также представляет собой важный элемент настоящего изобретения. The slag according to the present invention, in comparison with the slag treated using the SI process of the article by E. Hecker, B. Friedrich and J. Böhlke cited above in this document, brings the advantage of a small amount of MgO. This brings the advantage of reducing the melting point of the slag and as a result of this improving the fluidity of the slag at the same temperature. This makes it possible to reduce the operating temperature and thus the energy requirement and/or an improved separation between the liquid slag phase and the liquid metal phases in the stage of the process where the slag and the metal are separated from each other by gravity, preferably a combination of both advantages. Due to the small presence of MgO, the slag is more fluid at relatively low temperatures in the furnace where the slag is formed, before its plasma treatment. This brings the advantage of being able to achieve a better separation between the components in the slag and the components in the liquid metal phase so that a more concentrated metal phase and at the same time a more concentrated slag phase can be obtained, in both cases in terms of the desired components for these two phases. This leads, on the one hand, to a higher degree of extraction of the desired metals in the metal phase, a higher concentration of the desired metals in the metal phase and, on the other hand, to a lower concentration of the valuable metal contents in the slag phase. The low presence of MgO also brings the advantage of reducing the requirements for the downstream process, in the case of the present invention, the processing step by plasma treatment of the slag for the production of the final slag. The plasma treatment step can be carried out at a lower temperature and still exhibit at least the desired fuming activity due to better slag flowability, such as lower viscosity, and thus achieving at least the desired processing rates in terms of fuming zinc and/or lead from the slag and producing a slag according to the present invention. Therefore, the low MgO content in the slag according to the present invention also represents an important element of the present invention.

Как это, кроме того, обнаружили изобретатели, шлаки, содержащие довольно высокие концентрации железа, обычно в его оксидной форме, характеризуются превосходной текучестью сами по себе и поэтому требуют меньшего количества кальция в целях достижения тех же самых желательных эксплуатационных характеристик по разделению между шлаком и фазой металла и, таким образом, желательного низкого уровня содержания Pb и/или Zn в шлаке, но также и уменьшения уровня содержания других ценных металлов в шлаке, таких как Cu и/или Sn. Поэтому изобретатели предпочитают производить шлак, содержащий по меньшей мере 8% (масс.) Fe, предпочтительно по меньшей мере 10% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 15% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 20% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 25% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 30% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 35% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 37% (масс.) Fe. Поэтому, при пересчете на FeO, изобретатели предпочитают производить шлак, содержащий по меньшей мере 9% (масс.) оксида железа при выражении через FeO и вычислении в соответствии с разъяснением в других местах в данном документе. Предпочтительно шлак содержит по меньшей мере 10% (масс.) FeO, предпочтительно по меньшей мере 12% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 15% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 20% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 30% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 40% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 45% (масс.), еще более предпочтительно, по меньшей мере 50% (масс.) оксидов железа при выражении через FeO. Как это обнаружили заявители, данный признак делает возможным производство шлака, который является менее обогащенным по СаО, и что поэтому требует добавления меньших количеств СаСО3 в целях получения желательной хорошей текучести, низкой температуры плавления и, таким образом, хороших пригодности к эксплуатации и разделения при более низких температурах. Поэтому изобретатели предпочитают, чтобы шлак содержал не более 18% (масс.) СаО, предпочтительно не более 15% (масс.), более предпочтительно не более 12% (масс.), еще более предпочтительно не более 10% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 8,0% (масс.). As the inventors have furthermore discovered, slags containing rather high concentrations of iron, usually in its oxide form, are characterized by excellent fluidity in themselves and therefore require less calcium in order to achieve the same desirable performance characteristics for separation between the slag and the metal phase and thus the desirable low level of Pb and/or Zn in the slag, but also a reduction in the level of other valuable metals in the slag, such as Cu and/or Sn. Therefore, the inventors prefer to produce a slag containing at least 8% by weight of Fe, preferably at least 10% by weight, more preferably at least 15% by weight, even more preferably at least 20% by weight, furthermore more preferably at least 25% by weight, preferably at least 30% by weight, more preferably at least 35% by weight, even more preferably at least 37% by weight of Fe. Therefore, when converted to FeO, the inventors prefer to produce a slag containing at least 9% (w/w) of iron oxide when expressed in terms of FeO and calculated in accordance with the explanation elsewhere herein. Preferably, the slag contains at least 10% (w/w) of FeO, preferably at least 12% (w/w), more preferably at least 15% (w/w), even more preferably at least 20% (w/w), further more preferably at least 30% (w/w), preferably at least 40% (w/w), more preferably at least 45% (w/w), even more preferably at least 50% (w/w) of iron oxides when expressed in terms of FeO. As the applicants have found, this feature makes it possible to produce a slag which is less enriched in CaO and which therefore requires the addition of smaller amounts of CaCO 3 in order to obtain the desired good fluidity, low melting point and thus good workability and separation at lower temperatures. Therefore, the inventors prefer that the slag contain no more than 18% by weight of CaO, preferably no more than 15% by weight, more preferably no more than 12% by weight, still more preferably no more than 10% by weight, furthermore more preferably no more than 8.0% by weight.

В еще одном варианте осуществления изобретения предлагается способ получения второго шлака, соответствующего настоящему изобретению, где шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО, при этом способ включает стадии In another embodiment of the invention, a method for producing a second slag according to the present invention is provided, wherein the slag contains no more than 1.50% (wt.) zinc, Zn, and at least 1.0% (wt.) CaO, wherein the method comprises the steps of

• обеспечения первого шлака, содержащего по меньшей мере один металл, выбранный из цинка, свинца и их комбинаций, • providing a first slag containing at least one metal selected from zinc, lead and combinations thereof,

• введения первого шлака во фьюминговую печь, • introduction of the first slag into the fuming furnace,

• фьюмингования по меньшей мере одного металла, выбранного из цинка, свинца и их комбинаций, из первого шлака при использовании по меньшей мере одного плазменного факела для получения второго шлака и • fuming at least one metal selected from zinc, lead and combinations thereof from a first slag using at least one plasma torch to produce a second slag and

• удаления второго шлака из фьюминговой печи. • removal of the second slag from the fuming furnace.

Как это обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, легко может быть получен при использовании способа, соответствующего настоящему изобретению, в частности, способ способен обеспечивать легкое достижение желаемых низких уровней содержания Pb и Zn на одной и относительно простой стадии способа. Как это полагают изобретатели, данный способ привносит значительные преимущества в сопоставлении со способами, известными на современном уровне техники, такими как способ из публикации WO 2013/156676 A1, включающий сначала стадию восстановления в электрической печи с последующим тонким размалыванием материала плюс магнитное отделение частиц металла от остающегося шлака. Как это, кроме того, обнаружили изобретатели, способ, соответствующий настоящему изобретению, не требует больших количеств флюса, необходимых для других способов, известных на современном уровне техники, где данные материалы разбавляли бы, а, возможно, даже подавляли бы технический вклад, который шлак в противном случае был бы способен внести в его применение в качестве вяжущего вещества в строительной промышленности. As the inventors have found, the slag according to the present invention can be easily produced using the method according to the present invention, in particular the method is capable of easily achieving the desired low levels of Pb and Zn in a single and relatively simple process step. As the inventors believe, this method brings significant advantages over the methods known in the art, such as the method of publication WO 2013/156676 A1, which includes first a reduction step in an electric furnace, followed by fine grinding of the material plus magnetic separation of metal particles from the remaining slag. As the inventors have further found, the method according to the present invention does not require the large amounts of flux required by other methods known in the art, where these materials would dilute and perhaps even suppress the technical contribution that the slag would otherwise be able to make in its use as a binder in the construction industry.

Как это, кроме того, обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, характеризуется достаточно низким уровнем содержания цинка и/или свинца таким образом, что шлак не создает проблем, заключающихся в выщелачивании металла, и, таким образом, может рассматриваться как приемлемый в экономически более привлекательных областях конечного применения. As the inventors have further discovered, the slag according to the present invention has a sufficiently low zinc and/or lead content such that the slag does not present metal leaching problems and thus can be considered acceptable in more economically attractive end-use applications.

Как это, кроме того, также обнаружили изобретатели, при использовании способа, соответствующего настоящему изобретению, мог бы быть произведен шлак, характеризующийся очень низким уровнем содержания Pb, который поэтому мог бы быть способен избегать дополнительных требований к маркировке, возможно, накладываемых регламентом правил CLP при получении в определенных юрисдикционных системах. Поэтому шлак также может сохраняться вполне приемлемым для использования во множестве современных областей применения, где обычные шлаки могут обнаруживать риск демонстрации неприемлемости или нежелательности. В дополнение к этому, в случае избыточной доступности шлака в сопоставлении с коммерческой потребностью в нем будут оставаться ограниченными нагрузка и расходы по организации свалок отходов для такого избытка шлака, соответствующего настоящему изобретению. As the inventors have furthermore also discovered, using the process according to the present invention, a slag could be produced which has a very low Pb content, which could therefore be able to avoid additional labelling requirements possibly imposed by the CLP regulations when produced in certain jurisdictions. Therefore, the slag could also remain quite acceptable for use in a variety of modern applications where conventional slags may run the risk of being shown to be unacceptable or undesirable. In addition, in the event of excess availability of slag in comparison to the commercial need for it, the burden and cost of establishing waste disposal sites for such excess slag according to the present invention would remain limited.

Как это, кроме того, обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, в частности, полученной при использовании способа, соответствующего настоящему изобретению, характеризуется в особенности низким уровнем содержания цинка. Как это обнаружили изобретатели, при использовании шлака, соответствующего настоящему изобретению, в бетоне и/или цементе, скорость затвердевания композиции больше уже значительно не уменьшается, как это имеет место в случае шлаков, содержащих более значительные количества Zn. As the inventors have also discovered, the slag according to the present invention, in particular obtained by using the method according to the present invention, is characterized by a particularly low zinc content. As the inventors have discovered, when using the slag according to the present invention in concrete and/or cement, the rate of hardening of the composition is no longer significantly reduced, as is the case with slags containing higher amounts of Zn.

В еще одном другом варианте осуществления изобретения предлагается широкий спектр вариантов применения шлака, соответствующего настоящему изобретению, в соответствии с указанием в нескольких пунктах формулы изобретения, относящихся к применению. In yet another embodiment of the invention, a wide range of uses for the slag of the present invention is provided, as set forth in several claims relating to the use.

Как это обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, который содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО, может быть использован в качестве активного вяжущего вещества в строительной промышленности. Шлак может быть использован в качестве частичного заменителя портландцемента. Такая активность может быть названа «пуццоланической активностью», что определяют как меру степени прохождения реакции с течением времени или скорости реакции между пуццоланом и Са2 + или Са(ОН)2 в присутствии воды. Скорость пуццолановой реакции зависит от собственных характеристик пуццолана, таких как удельная площадь поверхности, химический состав и уровень содержания активной фазы. Физическое адсорбирование на поверхности не рассматривается в качестве части пуццоланической активности, поскольку в данном процессе не образуется каких-либо необратимых молекулярных связей. Как это, например, обнаружили изобретатели, при добавлении шлака, соответствующего настоящему изобретению, в количестве, составляющем приблизительно 30% заменителя портландцемента, может быть использовано на 30% меньше портландцемента при одновременной возможности производства из данной смеси бетонного продукта, демонстрирующего предел прочности при сжатии, который только на 6% уступает пределу прочности при сжатии для того же самого продукта, произведенного при использовании 100% цемента. Как это полагают изобретатели без желания связывать себя данной теорией, данная способность становится возможной благодаря малому присутствию цинка, более низкому, чем уровень, при котором он может выполнять функцию яда или загрязнителя, создающих помехи реализации активности шлака. Как это обнаружили изобретатели, подобный шлак, содержащий приблизительно 8% (масс.) цинка, был неспособен продемонстрировать данную активность. As the inventors have found, the slag according to the present invention, which contains not more than 1.50% by weight of zinc, Zn, and at least 1.0% by weight of CaO, can be used as an active binder in the construction industry. The slag can be used as a partial substitute for Portland cement. Such activity can be called "pozzolanic activity", which is defined as a measure of the degree of reaction over time or the rate of reaction between the pozzolan and Ca 2 + or Ca(OH) 2 in the presence of water. The rate of the pozzolanic reaction depends on the intrinsic characteristics of the pozzolan, such as the specific surface area, the chemical composition and the content of the active phase. Physical adsorption on the surface is not considered as part of the pozzolanic activity, since no irreversible molecular bonds are formed in this process. As the inventors have discovered, for example, by adding the slag of the present invention in an amount of approximately 30% of the Portland cement substitute, 30% less Portland cement can be used while still being able to produce from the mixture a concrete product exhibiting a compressive strength that is only 6% less than the compressive strength of the same product produced using 100% cement. As the inventors believe, without wishing to be bound by this theory, this ability is made possible by the low presence of zinc, below the level at which it can act as a poison or pollutant, interfering with the activity of the slag. As the inventors have discovered, a similar slag containing approximately 8% by weight of zinc was unable to exhibit this activity.

Поэтому в еще одном другом варианте осуществления изобретения предлагается применение шлака, соответствующего настоящему изобретению, в качестве ингредиента, выбранного из группы, состоящей из наполнителя, вяжущего вещества и их комбинаций, в строительной промышленности. Therefore, in yet another embodiment of the invention, there is provided the use of slag according to the present invention as an ingredient selected from the group consisting of a filler, a binder and combinations thereof, in the construction industry.

Как это обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, в частности, при размалывании, в случае использования данного второго шлака в качестве частичного заменителя портландцемента в качестве вяжущего вещества в композиции, проявлял эксплуатационные характеристики значительно лучше в сопоставлении с эквивалентом, произведенным из первого шлака, из которого шлак, соответствующий настоящему изобретению, производили при использовании способа, соответствующего настоящему изобретению, и который содержал приблизительно 8% (масс.) цинка, Zn, и в диапазоне 0,3-0,5% (масс.) свинца, Pb. Как это полагают изобретатели, данное различие эксплуатационных характеристик может быть обусловлено более низким уровнем содержания цинка исходя из наблюдения того, что цинк замедляет активность обычного цемента. Как это обнаружили изобретатели, данное различие эксплуатационных характеристик уже является значительным для шлака, содержащего не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО. As it was found by the inventors, the slag according to the present invention, in particular when ground, in the case of using this second slag as a partial substitute for Portland cement as a binder in the composition, showed performance characteristics significantly better in comparison with the equivalent produced from the first slag from which the slag according to the present invention was produced using the method according to the present invention and which contained approximately 8% (wt.) zinc, Zn, and in the range of 0.3-0.5% (wt.) lead, Pb. As it is believed by the inventors, this difference in performance characteristics can be due to the lower level of zinc content based on the observation that zinc retards the activity of conventional cement. As it was found by the inventors, this difference in performance characteristics is already significant for a slag containing not more than 1.50% (wt.) zinc, Zn, and at least 1.0% (wt.) CaO.

Как это обнаружили изобретатели, шлак, соответствующий настоящему изобретению, также может быть использован для привнесения и нескольких других технических эффектов. As the inventors have discovered, the slag according to the present invention can also be used to bring about several other technical effects.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, где шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере, 1,0% (масс.) СаО, может быть применен в варианте конечного использования, выбранном из получения слоя износа и/или нанесения покрытия для кровельной плитки или кровельного гонта, в качестве компонента песка для обдувки или крошки для обдувки, в качестве компонента пеноплитки, в качестве черного красителя, предпочтительно в строительной продукции, более предпочтительно в черной плитке, в качестве черных твердых крупных кусков, предпочтительно для декоративных целей, и в качестве высокоплотного балласта, предпочтительно для подводных областей применения, более предпочтительно для гидротехнического строительства, и для их комбинаций. In one embodiment, the slag of the present invention, wherein the slag comprises no more than 1.50% by weight of zinc, Zn, and at least 1.0% by weight of CaO, can be used in an end use selected from the preparation of a wearing layer and/or coating for roofing tiles or roofing shingles, as a component of blast sand or blast chips, as a component of foam tiles, as a black colorant, preferably in building products, more preferably in black tiles, as black hard chunks, preferably for decorative purposes, and as high-density ballast, preferably for underwater applications, more preferably for hydraulic engineering, and combinations thereof.

В еще одном другом варианте осуществления, при котором шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО, изобретение обеспечивает эффект, выбранный из уменьшения температуры спекания кирпича или необожженного кирпича, звукоизоляции, защиты от рентгеновского излучения и их комбинаций. In yet another embodiment, wherein the slag comprises no more than 1.50% (wt.) zinc, Zn, and at least 1.0% (wt.) CaO, the invention provides an effect selected from reducing the sintering temperature of brick or unfired brick, sound insulation, protection from x-ray radiation, and combinations thereof.

Как это обнаружили изобретатели, шлак характеризуется высокой плотностью материала, в диапазоне 2,9-4,0 тонна/м3. Кроме того, шлак, как это было обнаружено, является непористым. Таким образом, шлак может привносить эффект хорошей звукоизоляции. Как это, кроме того, обнаружили изобретатели, в частности, высокая плотность материала делает шлак подходящим для использования и представляющим исключительный интерес для защиты от рентгеновского излучения. As the inventors have discovered, the slag is characterized by a high material density, in the range of 2.9-4.0 tons/ m3 . In addition, the slag has been found to be non-porous. Thus, the slag can provide a good sound insulation effect. As the inventors have also discovered, in particular, the high material density makes the slag suitable for use and of exceptional interest for X-ray protection.

Как это обнаружили изобретатели, шлак имеет очень темную черную окраску. Несмотря на довольно широкую распространенность черной окраски для фаялитного шлака, как это обнаружили изобретатели, данная окраска шлака, соответствующего настоящему изобретению, является чрезвычайно стабильной, в частности, в сопоставлении с множеством альтернативных красителей. Поэтому благодаря низкому уровню содержания цинка и низкому уровню содержания свинца шлак, соответствующий настоящему изобретению, может быть использован в качестве подходящего для использования красителя при производстве черной строительной продукции, такой как черные напольные плитки, которые в настоящее время являются исключительно популярными, и для которых в настоящее время используют оксид железа, FeO, но который представляет собой более дефицитный и довольно дорогостоящий сырьевой материал. As the inventors have found, the slag has a very dark black color. Despite the fairly widespread black coloration of fayalite slag, as the inventors have found, this coloration of the slag according to the present invention is extremely stable, in particular in comparison with many alternative colorants. Therefore, due to the low zinc content and the low lead content, the slag according to the present invention can be used as a suitable colorant for use in the production of black building products, such as black floor tiles, which are currently extremely popular and for which iron oxide, FeO, is currently used, but which is a more scarce and rather expensive raw material.

Осуществление изобретения Implementation of the invention

Настоящее изобретение в последующем изложении будет описываться в отношении конкретных вариантов осуществления, но изобретение ограничивается не ими, а только формулой изобретения. The present invention will be described in the following with respect to specific embodiments, but the invention is not limited by them, but only by the claims.

Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и тому подобное в описании изобретения и в формуле изобретения используются для проведения различия между подобными элементами, а необязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Термины являются взаимозаменяемыми в надлежащих обстоятельствах, и варианты осуществления изобретения могут быть пригодными к эксплуатации и в последовательностях, отличных от описанных или проиллюстрированных в настоящем документе. In addition, the terms "first," "second," "third," and the like in the description of the invention and in the claims are used to distinguish between like elements, and not necessarily to describe a sequential or chronological order. The terms are interchangeable in appropriate circumstances, and embodiments of the invention may be operable in sequences other than those described or illustrated herein.

Кроме того, термины «верхний», «нижний», «над», «под» и тому подобное в описании изобретения и в формуле изобретения используются для описательных целей, а необязательно для описания относительных положений. Таким образом использующиеся термины являются взаимозаменяемыми в надлежащих обстоятельствах, и варианты осуществления изобретения, описанного в настоящем документе, могут быть пригодными к эксплуатации и в ориентациях, отличных от описанных или проиллюстрированных в настоящем документе. In addition, the terms "upper," "lower," "above," "below," and the like in the description of the invention and in the claims are used for descriptive purposes and not necessarily to describe relative positions. Thus, the terms used are interchangeable in appropriate circumstances, and embodiments of the invention described herein may be suitable for operation in orientations other than those described or illustrated herein.

Термин «содержащий», использующийся в формуле изобретения, не должен интерпретироваться как ограниченный средствами, перечисленными после него; он не исключает других элементов или стадий. Он требует интерпретирования как указывающий на присутствие заявленных признаков, целых чисел, стадий или компонентов в соответствии со ссылкой на них, но не исключает заранее и присутствия или добавления одного или нескольких других признаков, целых чисел, стадий или компонентов или их групп. Таким образом, объем выражения «устройство, содержащее средства А и В» не должен ограничиваться устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Это означает то, что в отношении настоящего изобретения единственными имеющими значение компонентами устройства являются А и В. В соответствии с этим, термины «содержащий» и «включающий» охватывают в большей мере ограничивающие термины «по существу состоящий из» и «состоящий из». The term "comprising" used in the claims shall not be interpreted as being limited to the means listed after it; it does not exclude other elements or steps. It must be interpreted as indicating the presence of the claimed features, integers, steps or components according to the reference thereto, but does not exclude in advance the presence or addition of one or more other features, integers, steps or components or groups thereof. Thus, the scope of the expression "a device comprising means A and B" shall not be limited to devices consisting only of components A and B. This means that, with respect to the present invention, the only significant components of the device are A and B. Accordingly, the terms "comprising" and "including" cover to a greater extent the limiting terms "consisting essentially of" and "consisting of".

В данном документе, в случае отсутствия указания на другое, количества металлов и оксидов выражают в соответствии с обычной практикой в пирометаллургии. Присутствие каждого металла обычно выражают через его совокупное присутствие вне зависимости от того, присутствует ли металл в своей элементарной форме (степень окисления = 0) или в любой химически связанной форме, обычно в окисленной форме (степень окисления > 0). Для металлов, которые могут относительно легко восстанавливаться до своих элементарных форм, и которые могут существовать в виде расплавленного металла в пирометаллургическом способе, довольно широко распространенным является выражение их присутствия в переводе на их элементарную форму металла даже при приведении композиции шлака, где основная часть таких металлов фактически может присутствовать в окисленной форме. Именно поэтому для композиции шлака, такого как шлак, соответствующий настоящему изобретению, указывают уровень содержания Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi в виде металлов в элементарной форме. Менее благородные металлы в условиях цветной пирометаллургии восстанавливаются более трудно и в основном существуют в окисленной форме. Данные металлы обычно выражают в переводе на их наиболее широко распространенную форму оксида. Поэтому для композиций шлака обычно приводят уровень содержания Si, Ca, Al, Na, соответственно, при выражении в виде SiO2, CaO, Al2O3, Na2O. In this document, unless otherwise indicated, the amounts of metals and oxides are expressed in accordance with the usual practice in pyrometallurgy. The presence of each metal is usually expressed in terms of its total presence, regardless of whether the metal is present in its elemental form (oxidation state = 0) or in any chemically combined form, usually in an oxidized form (oxidation state > 0). For metals that can be reduced relatively easily to their elemental forms and that can exist as molten metal in a pyrometallurgical process, it is quite common to express their presence in terms of their elemental metal form even when giving a slag composition where the main part of such metals may actually be present in an oxidized form. This is why for a slag composition such as the slag according to the present invention, the level of Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi as metals in elemental form is indicated. Less noble metals are more difficult to reduce under non-ferrous pyrometallurgical conditions and mainly exist in an oxidized form. These metals are usually expressed in terms of their most common oxide form. Therefore, for slag compositions, the content level of Si, Ca, Al, Na is usually given, respectively, when expressed as SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , Na 2 O.

Процесс Кал-До в соответствии с использованием в публикациях US 4571260 и WO 2013/156676 A1 является обычным пирометаллургическим процессом, в котором используют вращающийся конвертер с верхним дутьем (ВКВД – печь Кал-До или конвертер Кал-До), в котором расплавленный металл в качестве более тяжелой фазы и фаза расплавленного шлака в качестве более легкой фазы могут существовать одновременно. Тепло в данном процессе обеспечивают при содействии кислородно-топливного пламени и впоследствии в результате введения кокса или какого-либо другого подходящего восстановителя в уже расплавленную жидкость (жидкости). В плазменном способе, соответствующем настоящему изобретению, используют плазменный факел для фьюмингования некоторых металлов из шлака. Способ, соответствующий настоящему изобретению, демонстрирует более высокие эксплуатационные характеристики вследствие способности потока очень высокотемпературной плазмы при температурах, составляющих значительно более, чем 1500°С и с легкостью по меньшей мере 3000°С и даже 5000°С, вызывать появление локальных температур, которые являются намного большими, чем средняя температура в расплаве, и является более гибким в сопоставлении с системами обычных горелок, поскольку он делает возможным регулирование кислородного потенциала практически независимо от количества вырабатываемого тепла. The Cal-Do process as used in US 4,571,260 and WO 2013/156676 A1 is a conventional pyrometallurgical process using a top-blown rotary converter (TBRC - Cal-Do furnace or Cal-Do converter) in which molten metal as a heavier phase and a molten slag phase as a lighter phase can exist simultaneously. Heat is provided in this process by means of an oxy-fuel flame and subsequently by introducing coke or some other suitable reducing agent into the already molten liquid(s). The plasma method according to the present invention uses a plasma torch to fume some metals from the slag. The method according to the present invention exhibits higher performance characteristics due to the ability of the very high temperature plasma stream at temperatures significantly greater than 1500°C and easily at least 3000°C and even 5000°C to cause local temperatures that are much higher than the average temperature in the melt, and is more flexible in comparison with conventional torch systems since it makes it possible to regulate the oxygen potential practically independently of the amount of heat generated.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 8% (масс.) Fe, предпочтительно по меньшей мере 10% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 15% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 20% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 25% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 30% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 35% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 37% (масс.). В еще одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 48% (масс.) Fe, предпочтительно не более 47% (масс.), более предпочтительно не более 45% (масс.), еще более предпочтительно не более 43% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 41% (масс.). Уровень содержания Fe в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. In one embodiment, the slag according to the present invention comprises at least 8% by weight of Fe, preferably at least 10% by weight, more preferably at least 15% by weight, even more preferably at least 20% by weight, furthermore more preferably at least 25% by weight, preferably at least 30% by weight, more preferably at least 35% by weight, even more preferably at least 37% by weight. In a further embodiment, the slag according to the present invention comprises at most 48% by weight of Fe, preferably at most 47% by weight, more preferably at most 45% by weight, even more preferably at most 43% by weight, furthermore more preferably at most 41% by weight. The Fe content of the slag from non-ferrous metal production is preferably determined according to the method described in DIN EN ISO 11885.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 22% (масс.) SiO2, предпочтительно по меньшей мере 24% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 25% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 26% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 27% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 28% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 29% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 30,0% (масс.). В еще одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 42% (масс.) SiO2, предпочтительно не более 40% (масс.), более предпочтительно не более 37% (масс.), еще более предпочтительно не более 33% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 32% (масс.). Уровень содержания SiO2 в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 12677. Уровень содержания SiO2 также может быть определен и опосредованно в результате определения сначала уровня содержания кремния, Si, при использовании метода, соответствующего документу DIN EN ISO 11885, а после этого пересчета данного результата на оксид SiO2. In one embodiment, the slag according to the present invention comprises at least 22% by weight of SiO 2 , preferably at least 24% by weight, more preferably at least 25% by weight, even more preferably at least 26% by weight, furthermore more preferably at least 27% by weight, preferably at least 28% by weight, more preferably at least 29% by weight, even more preferably at least 30.0% by weight. In another embodiment, the slag according to the present invention comprises no more than 42% by weight of SiO 2 , preferably no more than 40% by weight, more preferably no more than 37% by weight, even more preferably no more than 33% by weight, furthermore more preferably no more than 32% by weight. The SiO 2 content of slag from non-ferrous metal production is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 12677. The SiO 2 content can also be determined indirectly by first determining the silicon content, Si, using the method in accordance with DIN EN ISO 11885 and then converting this result to the oxide SiO 2 .

Как это обнаружили изобретатели, присутствие значительных количеств SiO2 в шлаке, соответствующем настоящему изобретению, в соответствии с указанием в формуле изобретения представляет собой веский фактор с точки зрения избегания взрывов в ходе гашения шлака при использовании воды во время выливания расплавленного шлака из его контейнера. Шлак неизбежно является обогащенным по железу в виде FeO. При достаточно высоких температурах FeO может выполнять функцию катализатора для реакции разложения воды на газообразный О2 и газообразный Н2. Газообразный водород в смеси с воздухом и определенно с кислородом характеризуется очень широким диапазоном воспламеняемости и, таким образом, легко взрывается в смеси с воздухом или кислородом в присутствии источника воспламенения. Как это обнаружили заявители, присутствие достаточного количества SiO2 в шлаке способно подавлять каталитическую активность железа, присутствующего в шлаке, в отношении разложения воды на стадии гашения с образованием взрывоопасных смесей. Одно дополнительное преимущество присутствия большего количества SiO2 заключается в том, что это улучшает текучесть шлака таким образом, что меньшие температуры являются достаточными для достижения тех же самых степени и легкости разделения между фазами расплавленного шлака и расплавленного металла и, таким образом, для достижения желательного хорошего разделения с точки зрения желательного уровня содержания металла в этих двух фазах. As the inventors have found, the presence of significant amounts of SiO 2 in the slag according to the present invention, as indicated in the claims, is a significant factor in terms of avoiding explosions during the slag quenching when using water during the pouring of the molten slag from its container. The slag is inevitably enriched in iron in the form of FeO. At sufficiently high temperatures, FeO can act as a catalyst for the reaction of decomposition of water into gaseous O 2 and gaseous H 2 . Hydrogen gas in a mixture with air and certainly with oxygen has a very wide flammability range and thus readily explodes in a mixture with air or oxygen in the presence of an ignition source. As the applicants have found, the presence of a sufficient amount of SiO 2 in the slag is capable of suppressing the catalytic activity of the iron present in the slag in relation to the decomposition of water during the quenching stage with the formation of explosive mixtures. One additional benefit of the presence of more SiO2 is that it improves the fluidity of the slag such that lower temperatures are sufficient to achieve the same degree and ease of separation between the molten slag and molten metal phases and thus to achieve the desired good separation in terms of the desired level of metal content in the two phases.

С другой стороны, поддерживание уровня содержания SiO2 в шлаке ниже верхнего предельного значения в соответствии с указанием изобретения привносит преимущество, заключающееся в сохранении меньшей температуры плавления шлака. При более высоких уровнях содержания SiO2, как это обнаружили изобретатели, температура плавления шлака увеличивается. Температура плавления шлака зачастую также называется «температурой ликвидуса» шлака. Как это полагают заявители без желания связывать себя данной теорией, при высокой концентрации часть SiO2 может выделяться в виде отдельной фазы, которая может иметь высокую вязкость. Именно данная отдельная высоковязкая фаза может отвечать за проблемы с переработкой при высоких уровнях содержания SiO2. Выдерживание уровня содержания SiO2 в шлаке ниже указанного верхнего предельного значения привносит дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении количества шлакового побочного продукта для одного и того же количества производимого основного металла. Это уменьшает нагрузку по переработке в целях модернизации данного шлака таким образом, как при использовании способа в соответствии с настоящим изобретением. On the other hand, maintaining the SiO 2 content of the slag below the upper limit in accordance with the teaching of the invention brings the advantage of maintaining a lower melting point of the slag. At higher SiO 2 levels, as discovered by the inventors, the melting point of the slag increases. The melting point of the slag is often also referred to as the "liquidus temperature" of the slag. As it is believed by the applicants, without wishing to be bound by this theory, at high concentrations, some of the SiO 2 may precipitate as a separate phase, which may have a high viscosity. It is this separate, highly viscous phase that may be responsible for the processing problems at high SiO 2 levels. Maintaining the SiO 2 content of the slag below the said upper limit brings the additional advantage of reducing the amount of slag by-product for the same amount of parent metal produced. This reduces the processing load for upgrading a given slag in a manner similar to that achieved by using the method of the present invention.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО, предпочтительно по меньшей мере 1,2% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 1,4% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 1,75% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 2,0% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 2,25% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 2,50% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 3,00% (масс.). В еще одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 18% (масс.) СаО, предпочтительно не более 15% (масс.), более предпочтительно не более 12% (масс.), еще более предпочтительно не более 10% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 8,0% (масс.). Уровень содержания СаО в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. In one embodiment, the slag according to the present invention comprises at least 1.0% by weight of CaO, preferably at least 1.2% by weight, more preferably at least 1.4% by weight, even more preferably at least 1.75% by weight, furthermore more preferably at least 2.0% by weight, preferably at least 2.25% by weight, more preferably at least 2.50% by weight, even more preferably at least 3.00% by weight. In another embodiment, the slag according to the present invention comprises no more than 18% by weight of CaO, preferably no more than 15% by weight, more preferably no more than 12% by weight, even more preferably no more than 10% by weight, furthermore more preferably no more than 8.0% by weight. The CaO content of slag from non-ferrous metal production is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885.

Как это обнаружили заявители, уровни содержания СаО в соответствии с предписанием изобретения привносят, с одной стороны, в отношении более низкого уровня содержания преимущество, заключающееся в улучшении текучести шлака и уменьшении температуры плавления (или «температуры ликвидуса») шлака. Это привносит преимущества с точки зрения удобности эксплуатации переработки шлака в расплавленной форме и делает возможным улучшенное отделение от фазы расплавленного металла при более низкой температуре. Уровень содержания СаО в шлаке главным образом поступает от добавленного флюса, такого как СаСО3. Как это обнаружили заявители, добавление СаО в способ, такое как в результате добавления материала СаСО3, который после этого превращается в СаО, улучшает извлечение металла из шлака на имеющих место выше по ходу технологического потока стадиях способа по извлечению металла, облегчает достижение низких уровней содержания Pb и улучшает текучесть шлака. Как это также обнаружили заявители, материал СаО, кроме того, привносит преимущества при использовании шлакового продукта в геополимерах. Поэтому предписанные уровни содержания, в частности, верхнее предельное значение, также привносят преимущество, заключающееся в отсутствии потребности в получении и введении каких-либо избыточных количеств такого добавленного флюса. В дополнение к этому, данные уровни содержания также приводят к уменьшению количества шлакового попутного продукта, который производят, что уменьшает нагрузку по переработке шлака, в том числе нагрузки по утилизации сопутствующего потока отходов. As the applicants have found, the CaO levels in accordance with the invention provide, on the one hand, with respect to the lower level, the advantage of improving the fluidity of the slag and reducing the melting point (or "liquidus temperature") of the slag. This provides advantages in terms of the ease of handling the slag in molten form and allows for improved separation from the molten metal phase at a lower temperature. The CaO level in the slag comes primarily from the added flux, such as CaCO 3 . As the applicants have found, the addition of CaO to the process, such as by adding CaCO 3 material which is then converted to CaO, improves the recovery of metal from the slag in the upstream metal recovery stages of the process, facilitates the achievement of low Pb levels and improves the fluidity of the slag. As the applicants have also found, the CaO material also provides advantages in the use of the slag product in geopolymers. Therefore, the prescribed grade levels, in particular the upper limit value, also bring the advantage of not requiring the production and introduction of any excess quantities of such added flux. In addition, these grade levels also result in a reduction in the amount of slag by-product that is produced, which reduces the slag processing load, including the associated waste stream disposal load.

Как это, кроме того, обнаружили заявители, желание достичь конкретных уровней содержания СаО в шлаке делает возможной рациональную и частичную приемлемость, на имеющей место выше по ходу технологического потока стадии способа по извлечению металлов, исходного сырья, которое содержит различные типы представляющих интерес металлов, но которое может быть обогащенным по создающим помехи соединениям Са. Данное исходное сырье обычно представляет собой потоки отходов от других способов и обычно составляет высокую нагрузку по утилизации для его операторов. Примерами таких материалов являются шламы от обработки сточных вод, содержащие гипс (СаSO4). As the applicants have furthermore discovered, the desire to achieve specific levels of CaO in the slag makes it possible to rationally and partially accept, at the upstream stage of the metal recovery process, feedstocks which contain various types of metals of interest but which may be enriched in interfering Ca compounds. These feedstocks are typically waste streams from other processes and typically represent a high disposal load for their operators. Examples of such materials are wastewater treatment sludges containing gypsum (CaSO 4 ).

Учет верхнего предельного значения уровня содержания СаО привносит преимущество, заключающееся в том, что меньшее количество SiO2 может быть необходимо в целях сохранения СаО в растворе и что количество шлака может быть поддержано более низким. Более низкая потребность в СаО в шлаке привносит дополнительное преимущество, заключающееся в том, что может быть необходимо ввести меньшее количество СаСО3 и/или CaSO4, что значительно уменьшает потребность в энергии в способе, поскольку плавление и разложение данных источников кальция являются исключительно энергоемкими. The inclusion of an upper limit on the CaO content brings the advantage that less SiO2 may be needed to maintain CaO in solution and that the slag amount can be kept lower. The lower CaO requirement in the slag brings the additional advantage that less CaCO3 and/or CaSO4 may need to be added, which significantly reduces the energy requirement of the process since the melting and decomposition of these calcium sources are extremely energy intensive.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 1,50% (масс.) Zn, предпочтительно не более 1,40% (масс.), более предпочтительно не более 1,30% (масс.), еще более предпочтительно не более 1,20% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 1,10% (масс.), предпочтительно не более 1,00% (масс.), более предпочтительно не более 0,90% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,80% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,70% (масс.). Уровень содержания Zn в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 0,10% (масс.) Zn, предпочтительно по меньшей мере 0,15% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,20% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 0,25% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 0,30% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 0,35% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,40% (масс.), а еще более предпочтительно по меньшей мере 0,50% (масс.). В то время, как, с одной стороны, заявители предпочитают опускать уровень содержания цинка ниже верхнего предельного значения в соответствии с указанием изобретения при получении преимущества, заключающегося в пониженном риске выщелачивания и отсутствии риска отнесения шлака к предмету опасной классификации, с другой стороны, заявители также предпочитают поддерживать уровень содержания цинка выше определенного нижнего предельного значения, поскольку в таком случае нагрузка и затраты по удалению цинка из шлака остаются приемлемыми. In one embodiment, the slag according to the present invention comprises no more than 1.50% by weight of Zn, preferably no more than 1.40% by weight, more preferably no more than 1.30% by weight, even more preferably no more than 1.20% by weight, furthermore more preferably no more than 1.10% by weight, preferably no more than 1.00% by weight, more preferably no more than 0.90% by weight, still more preferably no more than 0.80% by weight, furthermore more preferably no more than 0.70% by weight. The Zn content of the slag from non-ferrous metal production is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885. In a further embodiment, the slag contains at least 0.10% by weight of Zn, preferably at least 0.15% by weight, more preferably at least 0.20% by weight, even more preferably at least 0.25% by weight, furthermore more preferably at least 0.30% by weight, preferably at least 0.35% by weight, more preferably at least 0.40% by weight, and even more preferably at least 0.50% by weight. While on the one hand the applicants prefer to lower the zinc content below the upper limit value according to the indication of the invention, in order to obtain the advantage of a reduced risk of leaching and no risk of classifying the slag as an item of hazardous classification, on the other hand the applicants also prefer to maintain the zinc content above a certain lower limit value, since in this case the burden and costs of removing zinc from the slag remain acceptable.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 0,30% (масс.) Pb, предпочтительно не более 0,25% (масс.), более предпочтительно не более 0,20% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,15% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,100% (масс.), предпочтительно не более 0,050% (масс.), более предпочтительно не более 0,040% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,030% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,026% (масс.). Уровень содержания Pb в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 0,005% (масс.) Pb, предпочтительно по меньшей мере 0,010% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,015% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 0,020% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 0,025% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 0,030% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,035% (масс.), а еще более предпочтительно по меньшей мере 0,040% (масс.). В то время, как, с одной стороны, заявители предпочитают опускать уровень содержания свинца ниже верхнего предельного значения в соответствии с указанием изобретения при получении преимущества, заключающегося в пониженном риске выщелачивания и отсутствии риска отнесения шлака к предмету опасной классификации, с другой стороны, заявители также предпочитают поддерживать уровень содержания свинца выше определенного нижнего предельного значения, поскольку в таком случае нагрузка и затраты по удалению свинца из шлака остаются приемлемыми. In one embodiment, the slag according to the present invention contains no more than 0.30% by weight of Pb, preferably no more than 0.25% by weight, more preferably no more than 0.20% by weight, even more preferably no more than 0.15% by weight, furthermore more preferably no more than 0.100% by weight, preferably no more than 0.050% by weight, more preferably no more than 0.040% by weight, still more preferably no more than 0.030% by weight, furthermore more preferably no more than 0.026% by weight. The Pb content of the slag from non-ferrous metal production is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885. In a further embodiment, the slag contains at least 0.005% (wt) Pb, preferably at least 0.010% (wt), more preferably at least 0.015% (wt), even more preferably at least 0.020% (wt), furthermore more preferably at least 0.025% (wt), preferably at least 0.030% (wt), more preferably at least 0.035% (wt), and even more preferably at least 0.040% (wt). While on the one hand the applicants prefer to lower the lead content level below the upper limit value according to the indication of the invention, in order to obtain the advantage of a reduced risk of leaching and no risk of classifying the slag as an item of hazardous classification, on the other hand the applicants also prefer to maintain the lead content level above a certain lower limit value, since in this case the burden and costs of removing lead from the slag remain acceptable.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 1,30% (масс.) меди, Cu, предпочтительно не более 1,10% (масс.), более предпочтительно не более 1,00% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,90% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,80% (масс.), предпочтительно не более 0,75% (масс.), более предпочтительно не более 0,70% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,60% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,40% (масс.). Уровень содержания Cu в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в публикации DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 100 ч./млн. (масс.) Cu, предпочтительно по меньшей мере 0,05% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,10% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 0,15% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 0,20% (масс.), Cu. Предпочтительно шлак содержит по меньшей мере 0,30% (масс.), более предпочтительно, по меньшей мере 0,35% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 0,40% (масс.) Cu. In one embodiment, the slag according to the present invention comprises at most 1.30% by weight of copper, Cu, preferably at most 1.10% by weight, more preferably at most 1.00% by weight, even more preferably at most 0.90% by weight, furthermore more preferably at most 0.80% by weight, preferably at most 0.75% by weight, more preferably at most 0.70% by weight, still more preferably at most 0.60% by weight, furthermore more preferably at most 0.40% by weight. The Cu content of the slag from non-ferrous metal production is preferably determined according to the method described in DIN EN ISO 11885. In another embodiment, the slag comprises at least 100 ppm. (wt.) Cu, preferably at least 0.05% (wt.), more preferably at least 0.10% (wt.), even more preferably at least 0.15% (wt.), even more preferably at least 0.20% (wt.), Cu. Preferably, the slag contains at least 0.30% (wt.), more preferably at least 0.35% (wt.), even more preferably at least 0.40% (wt.) Cu.

Присутствие малого, но измеримого количества меди, как может быть указано в формуле изобретения, делает возможной переработку медьсодержащих сырьевых материалов при производстве шлака, соответствующего настоящему изобретению. Заявители предпочитают поддерживать уровень содержания меди в шлаке ниже верхнего предельного значения в целях извлечения по возможности наибольшего количества меди из сырьевых материалов в более ценной металлической форме. В дополнение к этому, медь представляет собой металл, который зачастую существует в форме, которая может выщелачиваться из шлака. Медь оказывает неблагоприятное воздействие на жизнь водорослей в водной среде. Поэтому выщелачивание меди может создавать проблемы с экотоксичностью в некоторых из потенциальных областей применения для шлака в соответствии с настоящим изобретением. С другой стороны, заявители предпочитают поддерживать уровень содержания меди в шлаке выше нижнего предельного значения, поскольку усилия и соответствующие затраты по удалению дополнительных количеств меди из шлака увеличиваются во всевозрастающей степени. Поэтому сохранение уровня содержания меди в соответствии с указанием изобретения выше нижнего предельного значения снижает нагрузку по переработке исходного сырья и соответствующие ей эксплуатационные расходы. The presence of a small but measurable amount of copper, as may be indicated in the claims, makes it possible to process copper-containing raw materials in the production of the slag according to the present invention. Applicants prefer to maintain the copper content of the slag below the upper limit in order to extract as much copper as possible from the raw materials in a more valuable metallic form. In addition, copper is a metal that often exists in a form that can be leached from the slag. Copper has an adverse effect on algal life in aquatic environments. Therefore, leaching of copper may create ecotoxicity problems in some of the potential applications for the slag according to the present invention. On the other hand, applicants prefer to maintain the copper content of the slag above the lower limit since the effort and associated costs of removing additional amounts of copper from the slag increase to an ever-increasing extent. Therefore, maintaining the copper content level in accordance with the invention above the lower limit value reduces the load on processing the feedstock and the corresponding operating costs.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 2,5% (масс.) оксида магния, MgO, предпочтительно не более 2,00% (масс.), более предпочтительно не более 1,50% (масс.), еще более предпочтительно не более 1,3% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 1,20% (масс.), предпочтительно не более 1,10% (масс.), более предпочтительно не более 1,00% (масс.). Уровень содержания MgO в шлаке от производства цветных металлов может быть определен в результате пересчета аналитического результата для магния, Mg, на MgO. Уровень содержания магния в таком шлаке предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 0,10% (масс.) MgO, предпочтительно по меньшей мере 0,20% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,30% (масс.). Предпочтительно шлак содержит по меньшей мере 0,40% (масс.) MgO, предпочтительно по меньшей мере 0,50% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 0,60% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 0,70% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 0,75% (масс.). In one embodiment, the slag according to the present invention comprises at most 2.5% by weight of magnesium oxide, MgO, preferably at most 2.00% by weight, more preferably at most 1.50% by weight, even more preferably at most 1.3% by weight, furthermore more preferably at most 1.20% by weight, preferably at most 1.10% by weight, more preferably at most 1.00% by weight. The MgO content of the slag from non-ferrous metal production can be determined by converting the analytical result for magnesium, Mg, to MgO. The magnesium content of such a slag is preferably determined according to the method described in DIN EN ISO 11885. In another embodiment, the slag comprises at least 0.10% by weight of MgO, preferably at least 0.20% by weight, more preferably at least 0.30% by weight. Preferably, the slag contains at least 0.40% (wt.) MgO, preferably at least 0.50% (wt.), more preferably at least 0.60% (wt.), even more preferably at least 0.70% (wt.), furthermore more preferably at least 0.75% (wt.).

Преимущества указанных уровней содержания MgO в шлаке, соответствующем настоящему изобретению, в значительной степени разъясняются в других метах в данном документе. The advantages of the stated levels of MgO content in the slag according to the present invention are explained to a large extent elsewhere in this document.

В способе, описанном в документе DIN EN ISO 11885, используется атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП), также называемая оптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ОЭС-ИСП). The method described in DIN EN ISO 11885 uses inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), also called inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES).

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 2,0% (масс.) серы, S, предпочтительно не более 2,00% (масс.), более предпочтительно не более 1,50% (масс.), еще более предпочтительно не более 1,25% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 1,00% (масс.), предпочтительно не более 0,50% (масс.), более предпочтительно не более 0,40% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,30% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,20% (масс.). Уровень содержания S в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют, следуя, главным образом, методу, описанному в документе ISO 15350. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 0,05% (масс.) S. In one embodiment, the slag according to the present invention contains at most 2.0% by weight of sulfur, S, preferably at most 2.00% by weight, more preferably at most 1.50% by weight, even more preferably at most 1.25% by weight, furthermore more preferably at most 1.00% by weight, preferably at most 0.50% by weight, more preferably at most 0.40% by weight, still more preferably at most 0.30% by weight, furthermore more preferably at most 0.20% by weight. The S content of the slag from non-ferrous metal production is preferably determined essentially following the method described in ISO 15350. In another embodiment, the slag contains at least 0.05% by weight of S.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, дополнительно содержит по меньшей мере 9% (масс.) и не более 63% (масс.) оксида железа при выражении через FeO. Данный уровень содержания опять-таки выражают при том же самом расчете, что и в пункте 1 формулы изобретения, то есть при расчете на сухое вещество. Уровень содержания FeO легко может быть получен в результате пересчета уровня содержания Fe в элементарной форме в FeO. В данном контексте уровень содержания Fe выражают через совокупное значение для металла, присутствующего в виде металла в элементарной форме, и металла, присутствующего в окисленном состоянии. В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит по меньшей мере 10% (масс.) FeO, предпочтительно по меньшей мере 12% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 15% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 20% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 30% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 40% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 45% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 50% (масс.). В еще одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 60% (масс.) FeO, предпочтительно не более 58% (масс.), более предпочтительно не более 56% (масс.), еще более предпочтительно не более 54% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 53% (масс.). In one embodiment, the slag according to the present invention further comprises at least 9% by weight and no more than 63% by weight of iron oxide when expressed as FeO. This content level is again expressed on the same basis as in claim 1, i.e. on a dry basis. The FeO content level can easily be obtained by converting the content level of Fe in elemental form to FeO. In this context, the Fe content level is expressed as the combined value for the metal present as elemental metal and the metal present in an oxidized state. In one embodiment, the slag according to the present invention comprises at least 10% by weight of FeO, preferably at least 12% by weight, more preferably at least 15% by weight, even more preferably at least 20% by weight, furthermore more preferably at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, more preferably at least 45% by weight, even more preferably at least 50% by weight. In another embodiment, the slag according to the present invention comprises no more than 60% by weight of FeO, preferably no more than 58% by weight, more preferably no more than 56% by weight, even more preferably no more than 54% by weight, furthermore more preferably no more than 53% by weight.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 5,0% (масс.) оксида натрия, Na2O, предпочтительно не более 4,50% (масс.), более предпочтительно не более 4,00% (масс.), еще более предпочтительно не более 3,75% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 3,50% (масс.), предпочтительно не более 3,25% (масс.), более предпочтительно не более 3,10% (масс.), еще более предпочтительно не более 3,00% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 2,90% (масс.). Уровень содержания Na2O в шлаке от производства цветных металлов может быть определен в результате перерасчета аналитического результата для натрия, Na, на Na2O. Уровень содержания натрия в таком шлаке предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 1,00% (масс.) Na2O. In one embodiment, the slag of the present invention comprises no more than 5.0% by weight of sodium oxide, Na2O , preferably no more than 4.50% by weight, more preferably no more than 4.00% by weight, even more preferably no more than 3.75% by weight, further more preferably no more than 3.50% by weight, preferably no more than 3.25% by weight, more preferably no more than 3.10% by weight, still more preferably no more than 3.00% by weight, further more preferably no more than 2.90% by weight. The Na2O content of the slag from non-ferrous metal production can be determined by converting the analytical result for sodium, Na, to Na2O . The sodium content of such a slag is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885. In another embodiment, the slag contains at least 1.00% (wt.) Na2O .

Как это обнаружили заявители, присутствие натрия в исходном сырье способа, производящего шлак, несет по меньшей мере частичную ответственность за уровень содержания Na2O в шлаке, соответствующем настоящему изобретению. Как это, кроме того, обнаружили заявители, присутствие Na2O способно обеспечить значительное уменьшение температуры плавления шлака. Благодаря присутствию Na2O шлак является более текучим при относительно низких температурах в печи, где образуется шлак, до проведения его плазменной обработки. Это привносит преимущество, заключающееся в возможности достижения лучшего разделения между компонентами в шлаке и компонентами в фазе жидкого металла таким образом, что могут быть получены более концентрированная фаза металла и в то же самое время более концентрированная фаза шлака, в обоих случаях с точки зрения желательных компонентов для этих двух фаз. Это приводит, с одной стороны, к более высокой степени извлечения желательных металлов в фазе металла, более высокой концентрации желательных металлов в фазе металла, а, с другой стороны, к более низкой концентрации содержаний ценных металлов в фазе шлака. Присутствие Na2O также привносит преимущество, заключающееся в уменьшении требований к процессу, осуществляемому по ходу технологического потока, в случае настоящего изобретения к стадии переработки в результате плазменной обработки шлака в целях производства конечного шлака. Стадия плазменной обработки может осуществляться при более низкой температуре и все еще демонстрировать по меньшей мере желательные активность по фьюмингованию и скорость фазового разделения вследствие лучшей текучести шлака, например, меньшей вязкости, и, таким образом, достижение по меньшей мере желательных скоростей переработки с точки зрения фьюмингования цинка и/или свинца из шлака и получение шлака, соответствующего настоящему изобретению. Поэтому уровень содержания Na2O в шлаке в соответствии с настоящим изобретением представляет собой дополнительный имеющий значение элемент в контексте настоящего изобретения. As the applicants have found, the presence of sodium in the feedstock of the slag producing process is at least partly responsible for the level of Na2O in the slag according to the invention. As the applicants have further found, the presence of Na2O is capable of providing a significant reduction in the melting point of the slag. Due to the presence of Na2O , the slag is more fluid at the relatively low temperatures in the furnace where the slag is formed, before it is plasma treated. This brings the advantage of being able to achieve a better separation between the components in the slag and the components in the liquid metal phase, so that a more concentrated metal phase and at the same time a more concentrated slag phase can be obtained, in both cases in terms of the desired components for these two phases. This leads, on the one hand, to a higher degree of extraction of the desired metals in the metal phase, a higher concentration of the desired metals in the metal phase, and, on the other hand, to a lower concentration of the valuable metal contents in the slag phase. The presence of Na2O also brings the advantage of reducing the downstream process requirements in the case of the present invention to the processing step by plasma treatment of the slag to produce the final slag. The plasma treatment step can be carried out at a lower temperature and still exhibit at least the desired fuming activity and phase separation rate due to better slag flowability, such as lower viscosity, and thus achieving at least the desired processing rates in terms of fuming zinc and/or lead from the slag and producing a slag according to the present invention. Therefore, the Na2O content in the slag according to the present invention represents an additional significant element in the context of the present invention.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, дополнительно содержит, при том же самом расчете, по меньшей мере 3% (масс.) и не более 12% (масс.) оксида алюминия, Al2O3. Предпочтительно шлак содержит по меньшей мере 3,0% (масс.) Al2O3, более предпочтительно по меньшей мере 4,0% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 5,0% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 6,0% (масс.), предпочтительно по меньшей мере 7,0% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 7,5% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 8,0% (масс.). В еще одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 11,5% (масс.) Al2O3, предпочтительно не более 11,0% (масс.), более предпочтительно не более 11,0% (масс.), еще более предпочтительно не более 10,5% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 10,0% (масс.). Уровень содержания Al2O3 в шлаке от производства цветных металлов предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885 для определения уровня содержания алюминия и пересчета результата на оксид алюминия Al2O3. In one embodiment, the slag according to the present invention further comprises, in the same calculation, at least 3% by weight and not more than 12% by weight of aluminum oxide, Al 2 O 3 . Preferably, the slag comprises at least 3.0% by weight of Al 2 O 3 , more preferably at least 4.0% by weight, even more preferably at least 5.0% by weight, furthermore more preferably at least 6.0% by weight, preferably at least 7.0% by weight, more preferably at least 7.5% by weight, even more preferably at least 8.0% by weight. In another embodiment, the slag according to the present invention contains at most 11.5% by weight of Al 2 O 3 , preferably at most 11.0% by weight, more preferably at most 11.0% by weight, still more preferably at most 10.5% by weight, furthermore more preferably at most 10.0% by weight. The Al 2 O 3 content of the slag from non-ferrous metal production is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885 for determining the aluminum content and converting the result to aluminum oxide Al 2 O 3 .

Как это обнаружили заявители, сырьевые материалы способа, соответствующего настоящему изобретению, могут вводить в способ Al таким образом, как в результате введения бронзы. Элемент Al также может быть введен в виде металла намеренно, например, в качестве восстановителя, то есть, при окислении с образованием Al2O3 алюминий может содействовать восстановлению, например, оксида более благородного металла с образованием его элементарной формы металла. Как это обнаружили заявители, металлический алюминий в качестве восстановителя может привносить в способ относительно большое количество энергии. Как это обнаружили заявители, присутствие указанных количеств алюминия может привносить преимущество, заключающееся в уменьшении температуры плавления шлака, при этом все сопутствующие выгоды уже были обсуждены в других местах в данном документе. Как это, кроме того, полагают заявители, присутствие указанных количеств Al2O3 оказывает положительное воздействие на эксплуатационные характеристики шлака в качестве геополимера. As has been discovered by the applicants, the raw materials of the process according to the present invention can introduce Al into the process in such a way as by introducing bronze. The element Al can also be introduced as a metal intentionally, for example as a reducing agent, i.e. when oxidized to form Al 2 O 3 , the aluminum can assist in reducing, for example, an oxide of a more noble metal to form its elemental metal form. As has been discovered by the applicants, metallic aluminum as a reducing agent can contribute a relatively large amount of energy to the process. As has been discovered by the applicants, the presence of said amounts of aluminum can bring the advantage of reducing the melting point of the slag, all of which have already been discussed elsewhere in this document. As it is further believed by the applicants, the presence of said amounts of Al 2 O 3 has a positive effect on the performance of the slag as a geopolymer.

С другой стороны, заявители предпочитают учитывать верхнее предельное количество в соответствии с указанием изобретения для Al2O3, поскольку, как это они обнаружили, избыточные уровни содержания Al2O3 могут увеличивать вязкость шлака и, таким образом, ухудшать переработку. On the other hand, the applicants prefer to take into account the upper limit amount in accordance with the indication of the invention for Al 2 O 3 , since, as they have found, excessive levels of Al 2 O 3 can increase the viscosity of the slag and thus impair processing.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 1,50% (масс.) оксида цинка, ZnO, предпочтительно не более 1,40% (масс.), более предпочтительно не более 1,30% (масс.), еще более предпочтительно не более 1,20% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 1,10% (масс.), предпочтительно не более 1,05% (масс.), более предпочтительно не более 1,00% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,95% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,90% (масс.). Уровень содержания ZnO в шлаке от производства цветных металлов может быть определен в результате пересчета аналитического результата для цинка, Zn, на ZnO. Уровень содержания цинка в таком шлаке предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 0,25% (масс.) ZnO. In one embodiment, the slag according to the present invention contains no more than 1.50% by weight of zinc oxide, ZnO, preferably no more than 1.40% by weight, more preferably no more than 1.30% by weight, even more preferably no more than 1.20% by weight, further more preferably no more than 1.10% by weight, preferably no more than 1.05% by weight, more preferably no more than 1.00% by weight, still more preferably no more than 0.95% by weight, further more preferably no more than 0.90% by weight. The level of ZnO in the slag from the production of non-ferrous metals can be determined by converting the analytical result for zinc, Zn, to ZnO. The zinc content of such slag is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885. In another embodiment, the slag contains at least 0.25% (wt.) ZnO.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, содержит не более 0,323% (масс.) оксида свинца, PbO, предпочтительно не более 0,300% (масс.), более предпочтительно не более 0,250% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,200% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,100% (масс.), предпочтительно не более 0,050% (масс.), более предпочтительно не более 0,030% (масс.), еще более предпочтительно не более 0,028% (масс.), кроме того, более предпочтительно не более 0,020% (масс.). Уровень содержания PbO в шлаке от производства цветных металлов может быть определен в результате пересчета аналитического результата для свинца, Pb, на PbO. Уровень содержания свинца в таком шлаке предпочтительно определяют в соответствии с методом, описанным в документе DIN EN ISO 11885. В еще одном варианте осуществления шлак содержит по меньшей мере 0,005% (масс.) PbO. In one embodiment, the slag of the present invention comprises no more than 0.323% by weight of lead oxide, PbO, preferably no more than 0.300% by weight, more preferably no more than 0.250% by weight, even more preferably no more than 0.200% by weight, further more preferably no more than 0.100% by weight, preferably no more than 0.050% by weight, more preferably no more than 0.030% by weight, still more preferably no more than 0.028% by weight, further more preferably no more than 0.020% by weight. The level of PbO in the slag from non-ferrous metal production can be determined by converting the analytical result for lead, Pb, to PbO. The lead content of such slag is preferably determined in accordance with the method described in DIN EN ISO 11885. In another embodiment, the slag contains at least 0.005% (wt.) PbO.

В одном варианте осуществления шлака, соответствующего настоящему изобретению, железо, присутствующее в шлаке, главным образом присутствует в фаялитной структуре Fe2SiO4, также называемой железистым хризолитом. In one embodiment of the slag according to the present invention, the iron present in the slag is primarily present in the fayalite structure Fe 2 SiO 4 , also called ferruginous chrysolite.

В одном варианте осуществления шлака, соответствующего настоящему изобретению, шлак характеризуется уровнем содержания аморфного вещества, составляющим по меньшей мере 30% (масс.), согласно определению при использовании количественного рентгеноструктурного анализа (РСА), использующего программное обеспечение Topas Academic Software V5 и использующего Al2O3 в качестве внутреннего стандарта, предпочтительно по меньшей мере 50% (масс.), более предпочтительно по меньшей мере 70% (масс.), еще более предпочтительно по меньшей мере 80% (масс.), кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 85% (масс.), для уровня содержания аморфного вещества. Более высокий уровень содержания аморфного вещества в шлаке привносит преимущество для шлака, заключающееся в лучшей размалываемости шлака. Данное свойство, в частности, представляет интерес при желательности наличия маленьких частиц, например, при необходимости использования шлака в качестве вяжущего вещества. В еще одном варианте осуществления шлак является по меньшей мере значительно кристаллическим, таким как по меньшей мере на 30% кристаллическим, предпочтительно по меньшей мере на 50%, более предпочтительно по меньшей мере на 70%. Высокая степень кристалличности привносит преимущество, заключающееся в высокой твердости и высокой прочности, а также высокоинтенсивной темной черной окраске, что представляет особенный интерес в других вариантах конечного использования, таких как бутовый камень, и для других декоративных целей. In one embodiment of the slag according to the present invention, the slag is characterized by an amorphous content of at least 30% by weight, as determined using quantitative X-ray diffraction (XRD) analysis using Topas Academic Software V5 and using Al 2 O 3 as an internal standard, preferably at least 50% by weight, more preferably at least 70% by weight, even more preferably at least 80% by weight, furthermore more preferably at least 85% by weight, for the amorphous content. A higher amorphous content in the slag brings the advantage to the slag of better grindability of the slag. This property is of particular interest when small particles are desired, for example when the slag is to be used as a binder. In another embodiment, the slag is at least substantially crystalline, such as at least 30% crystalline, preferably at least 50%, more preferably at least 70%. The high degree of crystallinity brings the advantage of high hardness and high strength, as well as a high intensity dark black color, which is of particular interest in other end uses, such as quarry stone, and for other decorative purposes.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, имеет зернистую форму, характеризующуюся средним диаметром частиц (d50 согласно вычислению при расчете на массу и возможности получения в результате просеивания через сита), составляющим по меньшей мере 0,5 мм и не более 5,0 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,7 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,9 мм, и необязательно не более 3,0 мм, предпочтительно не более 2,0 мм. Тонина помола шлака также может быть выражена через его «тонину помола по Блейну», которая представляет собой число, широко использующееся для указания на тонину помола (площадь удельной поверхности) цемента. Тонину помола определяют в результате измерения воздухопроницаемости [см2/г] в соответствии с документом DIN 1164 part 4. Тонина помола по Блейну для шлака в одном варианте осуществления, соответствующем изобретению, должна находиться в диапазоне 1800-6000, составлять предпочтительно по меньшей мере 2000, более предпочтительно по меньшей мере 2200, еще более предпочтительно по меньшей мере 2500, кроме того, более предпочтительно по меньшей мере 3000. В одном варианте осуществления тонина помола по Блейну для шлака составляет не более 5500, предпочтительно не более 5000, более предпочтительно не более 4500, а еще более предпочтительно не более 4000. Данные тонины помола по Блейну являются в особенности выгодными при использовании шлака в качестве вяжущего вещества. In one embodiment, the slag according to the present invention has a granular form characterized by an average particle diameter (d50 as calculated on a weight basis and obtainable by sieving) of at least 0.5 mm and at most 5.0 mm, preferably at least 0.7 mm, more preferably at least 0.9 mm, and optionally at most 3.0 mm, preferably at most 2.0 mm. The grinding fineness of the slag can also be expressed by its "Blaine grinding fineness", which is a number widely used to indicate the grinding fineness (specific surface area) of cement. The grinding fineness is determined by measuring the air permeability [ cm2 /g] in accordance with DIN 1164 part 4. The Blaine grinding fineness of the slag in one embodiment according to the invention should be in the range of 1800-6000, preferably at least 2000, more preferably at least 2200, even more preferably at least 2500, furthermore more preferably at least 3000. In one embodiment, the Blaine grinding fineness of the slag is at most 5500, preferably at most 5000, more preferably at most 4500, and even more preferably at most 4000. These Blaine grinding finenesses are particularly advantageous when using slag as a binder.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, имеет порошкообразную форму, характеризующуюся средним диаметром частиц (d50), согласно определению в результате мокрого ситового анализа и поэтому среднего значения, вычисленного при расчете на массу составляющим по меньшей мере 10 мкм, и не более 500 мкм, предпочтительно по меньшей мере 20 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 30 мкм, и необязательно не более 200 мкм, предпочтительно не более 100 мкм, более предпочтительно не более 50 мкм. Это привносит преимущества, в частности, при необходимости использования шлака в качестве вяжущего вещества. In one embodiment, the slag according to the present invention is in powder form, characterized by an average particle diameter (d50), as determined by wet sieve analysis and therefore an average value calculated on a mass basis, of at least 10 μm and not more than 500 μm, preferably at least 20 μm, more preferably at least 30 μm, and optionally not more than 200 μm, preferably not more than 100 μm, more preferably not more than 50 μm. This brings advantages, in particular, when it is necessary to use the slag as a binder.

В одном варианте осуществления шлака, соответствующего настоящему изобретению по меньшей мере 90% (масс.) частиц (d90) имеют диаметр, составляющий не более 200 мкм, согласно определению в результате мокрого ситового анализа, предпочтительно не более 150 мкм, более предпочтительно не более 100 мкм. Это привносит преимущество, заключающееся в том, что количество частиц, является очень ограниченным, так, что шлак является очень удобным в обращении и приводит к получению однородной пасты при использовании шлака в качестве вяжущего вещества. In one embodiment of the slag according to the present invention, at least 90% (by weight) of the particles (d90) have a diameter of at most 200 μm, as determined by wet sieve analysis, preferably at most 150 μm, more preferably at most 100 μm. This brings the advantage that the amount of particles is very limited, so that the slag is very easy to handle and results in a homogeneous paste when using the slag as a binder.

В одном варианте осуществления шлак, соответствующий настоящему изобретению, имеет форму крупных кусков, характеризующихся средним диаметром частиц (d50 согласно вычислению при расчете на массу), составляющим по меньшей мере 4 мм и не более 200 мм. В одном конкретном варианте осуществления шлак характеризуется средним диаметром частиц в диапазоне 4-20 мм. Данная форма шлака является очень хорошо подходящей для использования в других областях применения, таких как в случае заполнителя. В еще одном конкретном варианте осуществления шлак характеризуется средним диаметром частиц в диапазоне 50-200 мм. Данная форма шлака может оказаться подходящей для использования, например, в качестве декоративных элементов, таких как бутовый камень. In one embodiment, the slag according to the present invention has the form of large pieces having an average particle diameter (d50 as calculated on a weight basis) of at least 4 mm and no more than 200 mm. In one particular embodiment, the slag has an average particle diameter in the range of 4-20 mm. This form of slag is very suitable for use in other applications, such as in the case of filler. In another particular embodiment, the slag has an average particle diameter in the range of 50-200 mm. This form of slag may be suitable for use, for example, as decorative elements, such as quarry stone.

В одном варианте осуществления объекта, соответствующего настоящему изобретению, объект дополнительно содержит заполнитель, причем указанный заполнитель предпочтительно содержит песок и/или шлак, соответствующий настоящему изобретению, который содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn. Как это обнаружили заявители, указанный шлак также является исключительно хорошо подходящим для использования в качестве заполнителя в строительной промышленности, индивидуально или в комбинации с другими заполнителями, такими как песок. Шлак в соответствии с изобретением может привнести улучшения прочности, а также улучшить эстетические характеристики конечного продукта. In one embodiment of the object according to the present invention, the object further comprises an aggregate, said aggregate preferably comprising sand and/or slag according to the present invention, which contains no more than 1.50% (by weight) of zinc, Zn. As the applicants have found, said slag is also extremely well suited for use as an aggregate in the construction industry, alone or in combination with other aggregates, such as sand. The slag according to the invention can bring about improvements in strength, as well as improve the aesthetic characteristics of the final product.

В одном варианте осуществления объекта, соответствующего настоящему изобретению, шлак содержит по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО и присутствует в качестве вяжущего вещества, при этом объект дополнительно содержит активатор. Как это обнаружили заявители, шлак, соответствующий настоящему изобретению, может выполнять функцию активного вяжущего вещества, способного вступать в реакцию с подходящим активатором и, тем самым, демонстрировать сильную связывающую способность для заполнителей. Поэтому шлак может быть использован в качестве заменителя портландцемента или в качестве единственного вяжущего вещества в объекте, в случае которого он считается «геополимером», который, например, придает покрытиям, клеям, композитам и тому подобному характеристики огне- и теплостойкости. In one embodiment of the object according to the present invention, the slag comprises at least 1.0% (w/w) CaO and is present as a binder, wherein the object further comprises an activator. As it has been found by the applicants, the slag according to the present invention can function as an active binder, capable of reacting with a suitable activator and thus exhibiting a strong binding capacity for aggregates. Therefore, the slag can be used as a substitute for Portland cement or as the only binder in the object, in which case it is considered a "geopolymer", which, for example, imparts fire and heat resistance properties to coatings, adhesives, composites and the like.

Геополимеры обычно представляют собой аморфные материалы, обладающие каркасными структурами, содержащими повторяющиеся элементарные звенья, которые в данном случае содержат атомы Fe и Si, связанные общими атомами кислорода. Области применения для геополимера существуют в виде широкого спектра, множество из которых обуславливается огне- и теплостойкостью материалов. Geopolymers are typically amorphous materials with framework structures containing repeating unit units, which in this case contain Fe and Si atoms linked by common oxygen atoms. Geopolymer applications range widely, many of which are determined by the fire and heat resistance of the materials.

В одном варианте осуществления, содержащем активатор, активатор выбран из группы, состоящей из гидроксида натрия, NaOH, гидроксида калия, КОН, силиката натрия, Na2SiO3, силиката калия, K2SiO3, и их комбинаций, при этом предпочтительно активатор представляет собой NaOH. In one embodiment comprising an activator, the activator is selected from the group consisting of sodium hydroxide, NaOH , potassium hydroxide, KOH, sodium silicate, Na2SiO3 , potassium silicate , K2SiO3 , and combinations thereof, wherein preferably the activator is NaOH.

В одном варианте осуществления объект, соответствующий настоящему изобретению, представляет собой строительный элемент, предпочтительно элемент, выбранный из группы, состоящей из плитки, камня для мощения, блока, бетонного блока и их комбинаций. In one embodiment, the object according to the present invention is a building element, preferably an element selected from the group consisting of a tile, a paving stone, a block, a concrete block and combinations thereof.

Объект, соответствующий настоящему изобретению, возможно, может быть подвергнут спеканию, что может привнести преимущество, заключающееся в изменении окраски, таком как получение в результате красноватой окраски. Также может быть использована и стадия отверждения при меньшей температуре в сопоставлении со спеканием, но, например, при температуре в диапазоне 120-250°С, что может легко вносить свой вклад в механические свойства объекта, а также и в эстетические аспекты. The object according to the present invention may possibly be subjected to sintering, which may bring the advantage of changing the color, such as obtaining a reddish color as a result. Also, a curing step at a lower temperature compared to sintering, but for example at a temperature in the range of 120-250 °C, may be used, which may easily contribute to the mechanical properties of the object, as well as to aesthetic aspects.

В одном варианте осуществления объект, соответствующий настоящему изобретению, обладает вспененной структурой. Это привносит преимущество, заключающееся в уменьшении проводимости тепла и звука таким образом, что объект может продемонстрировать характеристики тепло- и/или звукоизоляции и обнаружить увеличенную приемлемость в областях применения, в которых данные свойства являются желательными или требуемыми. In one embodiment, the object according to the present invention has a foamed structure. This brings the advantage of reducing the conductivity of heat and sound so that the object can demonstrate heat and/or sound insulation properties and find increased acceptability in applications where these properties are desired or required.

В способе, соответствующем настоящему изобретению, используют плазменный факел. В плазменном факеле генерируется электрическая дуга между двумя электродами, в промежутке между которыми проходит поток газа, такого как воздух или инертный газ. Электрическая дуга нагревает поток газа до очень высоких температур, и после необязательного смешивания с восстановителем, таким как природный газ, поток горячего газа затем нагнетают в расплавленную шлаковую ванну. Именно поток горячего газа, проходящий через шлаковую ванну, нагревает шлаковую ванну. На своем пути к поверхности поток газа захватывает фьюмингуемые металлы, такие как Zn и/или Pb. В альтернативном варианте, в шлаковую ванну может быть добавлен восстановитель, такой как форма твердого углерода или углеродсодержащего материала, предпочтительно нефтяной кокс. В данном случае плазменный факел привносит энергию, и именно восстановитель в ванне делает восстановление возможным. The method of the present invention uses a plasma torch. In the plasma torch, an electric arc is generated between two electrodes, in the space between which a gas stream, such as air or an inert gas, passes. The electric arc heats the gas stream to very high temperatures, and after optional mixing with a reducing agent, such as natural gas, the hot gas stream is then injected into the molten slag bath. It is the hot gas stream passing through the slag bath that heats the slag bath. On its way to the surface, the gas stream picks up fumigable metals, such as Zn and/or Pb. Alternatively, a reducing agent, such as a form of solid carbon or carbonaceous material, preferably petroleum coke, can be added to the slag bath. In this case, the plasma torch provides the energy, and it is the reducing agent in the bath that makes the reduction possible.

Одно важное преимущество способа фьюмингования при использовании плазменного факела в сопоставлении со способом ЭДП-ПТ, обсуждавшимся выше в данном документе, заключается в намного меньших капиталовложениях и расходах на текущее обслуживание для оборудования по переработке. В частности, электрическое оборудование и оборудование для генерирования дуги являются намного более простыми, а печь, содержащая шлаковую ванну, не является частью электрического контура для генерирования электрической дуги. Одно дополнительное преимущество заключается в том, что способ с плазменным факелом является намного лучше подходящим для использования при фьюминговании, поскольку способ по самой своей природе включает пропускание значительного количества газа через шлаковую ванну, что в результате приводит к интенсивному перемешиванию ванны. В способе ЭДП-ПТ анод образует фаза расплавленного металла под расплавленным шлаком. В способе требуется сохранение явно раздельных и непрерывных двух жидких фаз, и поэтому он не может обеспечивать получение той же самой степени перемешивания в жидкой ванне, что и в способе с плазменным факелом. Поэтому способ с плазменным факелом является намного более эффективным при фьюминговании цинка и/или свинца из шлака в сопоставлении со способом ЭДП-ПТ. One important advantage of the plasma torch fusion process over the EAF-DC process discussed earlier in this document is that the capital investment and ongoing maintenance costs for the processing equipment are much lower. In particular, the electrical and arc generating equipment are much simpler and the furnace containing the slag bath is not part of the electrical circuit for generating the electric arc. One additional advantage is that the plasma torch process is much better suited for use in fusion because the process by its very nature involves passing a significant amount of gas through the slag bath, resulting in vigorous mixing of the bath. In the EAF-DC process, the anode is formed by the molten metal phase beneath the molten slag. The method requires maintaining the two liquid phases clearly separate and continuous and therefore cannot provide the same degree of mixing in the liquid bath as the plasma torch method. Therefore, the plasma torch method is much more efficient in fumigating zinc and/or lead from slag compared to the EAF-PT method.

Таким образом, способ ЭДП-ПТ, описанный в статье авторов E. Hecker, B. Friedrich и J. Böhlke, процитированной выше в данном документе, а также способ плазменно-дуговой обработки, раскрытый в публикации A. F. S. Schoukens, L. R. Nelson and N. A. Barcza, «Plasma-Arc treatment of steel-plant dust and zinc-containing slag – Theoretical and Practical Considerations», являются намного менее подходящими для использования при фьюминговании цинка и/или свинца в соответствии с настоящим изобретении. Thus, the EAF-PT method described in the article by E. Hecker, B. Friedrich and J. Böhlke cited above in this document, as well as the plasma arc treatment method disclosed in the publication by A. F. S. Schoukens, L. R. Nelson and N. A. Barcza, “Plasma-Arc treatment of steel-plant dust and zinc-containing slag – Theoretical and Practical Considerations”, are much less suitable for use in fuming zinc and/or lead in accordance with the present invention.

Один подходящий для использования способ настоящего изобретения обсуждается в публикации K. Verschuere et al., «Continuous Fuming of Zinc-Bearing Residues: Part II, The Submerged-Plasma Zinc-Fuming Process», Metallurgical and Materials Transactions B, Vol. 38B, February 2007, pp. 21-33. Авторы использовали модель для исследования потенциальных воздействий множества рабочих параметров на температуру ванны, тепловые потери, концентрацию и уровень содержания Zn в шлаке, концентрацию и уровень содержания Cu в штейне. Шлак, произведенный в базовом случае, содержит 3,25% (масс.) ZnO в дополнение к 0,78% (масс.) ZnS, что совместно представляет уровень содержания Zn 3,13% (масс.) в шлаке. Во всех моделированиях концентрация Zn в остающемся шлаке составляет по меньшей мере 1,3% (масс.) Zn. Что касается количества MgO в подаваемом материале, то согласно изложению в документе на фигуре 12 в целях уменьшения уровня содержания Zn в шлаке осуществляют действия при подводе MgO/подаваемого материала (% (масс.)), составляющем по меньшей мере 3%. One suitable method for use in the present invention is discussed in K. Verschuere et al., “Continuous Fuming of Zinc-Bearing Residues: Part II, The Submerged-Plasma Zinc-Fuming Process,” Metallurgical and Materials Transactions B, Vol. 38B, February 2007, pp. 21-33. The authors used a model to investigate the potential effects of a variety of operating parameters on bath temperature, heat loss, slag Zn concentration and grade, and matte Cu concentration and grade. The slag produced in the base case contains 3.25 wt.% ZnO in addition to 0.78 wt.% ZnS, which together represents a Zn level of 3.13 wt.% in the slag. In all simulations, the Zn concentration in the remaining slag is at least 1.3 wt.% Zn. With regard to the amount of MgO in the feed material, according to the presentation in the document in Figure 12, in order to reduce the level of Zn content in the slag, actions are carried out with the supply of MgO/feed material (% (mass)) amounting to at least 3%.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, первый шлак вводят во фьюминговую печь в виде жидкости. Это привносит преимущество, заключающееся в отсутствии потребности в плавлении подаваемого материала во фьюминговой печи, так, что величина теплоподвода во фьюминговую печь остается ограниченной. Исключительно выгодным является объединение способа, соответствующего настоящему изобретению, с другими пирометаллургическими процессами на одном и том же производственном объекте, что может привести к получению первого шлака в жидкой форме, который легко может быть подан как таковой во фьюминговую печь в соответствии с настоящим изобретением. In one embodiment of the method according to the present invention, the first slag is introduced into the fusion furnace in the form of a liquid. This brings the advantage of not requiring the feed material to be melted in the fusion furnace, so that the amount of heat input into the fusion furnace remains limited. It is extremely advantageous to combine the method according to the present invention with other pyrometallurgical processes in the same production facility, which can result in the first slag being in liquid form, which can be easily fed as such into the fusion furnace according to the present invention.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, первый шлак нагревают во фьюминговой печи, предпочтительно при использовании плазменного факела. In one embodiment of the method according to the present invention, the first slag is heated in a fusion furnace, preferably using a plasma torch.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению по меньшей мере часть первого шлака расплавляют при использовании плазменного факела во фьюминговой печи. Это привносит преимущество, заключающееся в возможности переработки в способе, соответствующем настоящему изобретению, также и твердого первого шлака. In one embodiment of the method according to the present invention, at least part of the first slag is melted using a plasma torch in a fuming furnace. This brings the advantage of being able to process also the solid first slag in the method according to the present invention.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, во время фьюмингования плазменный факел погружен в расплавленный шлак, присутствующий во фьюминговой печи. Это привносит преимущества, заключающиеся в интенсивном перемешивании расплавленного шлака при использовании течения горячей плазменной текучей среды, интенсивном контакте шлака с высокотемпературной плазменной текучей средой и очень эффективном фьюминговании металлов, которые подвержены фьюмингованию, таких как цинк и свинец. In one embodiment of the method according to the present invention, during fuming, the plasma torch is immersed in the molten slag present in the fuming furnace. This brings the advantages of intensive mixing of the molten slag using the hot plasma fluid flow, intensive contact of the slag with the high-temperature plasma fluid, and very effective fuming of metals that are susceptible to fuming, such as zinc and lead.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, в шлак во фьюминговой печи добавляют оксид, выбранный из СаО, Al2O3 и их комбинаций, предпочтительно при температуре, составляющей по меньшей мере 1000°С, предпочтительно по меньшей мере 1050°С, более предпочтительно приблизительно 1150°С. Это привносит преимущество, заключающееся в возможности дополнительных оптимизации и стабилизации конечной композиции второго шлака после фьюмингования и придания шлаку большей пригодности для конкретных конечных вариантов использования в результате возможного воздействия также и на минералогический состав. Как это обнаружили заявители, добавление при высокой температуре, такое как указанное в изобретении, и в расплавленном состоянии, является более эффективным при получении желательных эффектов. In one embodiment of the method according to the present invention, an oxide selected from CaO, Al 2 O 3 and combinations thereof is added to the slag in the fuming furnace, preferably at a temperature of at least 1000 °C, preferably at least 1050 °C, more preferably about 1150 °C. This brings the advantage of being able to further optimize and stabilize the final composition of the second slag after fuming and to make the slag more suitable for specific end uses as a result of the possible effect on the mineralogical composition as well. As has been found by the applicants, addition at high temperature, such as that described in the invention, and in the molten state, is more effective in obtaining the desired effects.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, второй шлак охлаждают для преобразования в твердое вещество, при этом предпочтительно второй шлак удаляют из фьюминговой печи в виде жидкости. Преимущество заключается в возможности высвобождения фьюминговой печи для дальнейшей обработки шлака при одновременном охлаждении второго шлака. Шлак может быть охлажден и/или отвержден в результате введения шлака в контакт с охлаждающей средой, такой как воздух, возможно, воздух окружающей среды. In one embodiment of the method according to the present invention, the second slag is cooled to convert into a solid, wherein the second slag is preferably removed from the fuming furnace as a liquid. The advantage is that the fuming furnace can be freed for further processing of the slag while simultaneously cooling the second slag. The slag can be cooled and/or solidified by contacting the slag with a cooling medium, such as air, possibly ambient air.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, охлаждение шлака проводят в результате введения жидкого второго шлака в контакт с водой. Как это обнаружили заявители, охлаждение при использовании воды является очень эффективным и может быть использовано в широком спектре путей, приводящих в результате к относительно хорошо регулируемым скоростям охлаждения. In one embodiment of the method of the present invention, cooling of the slag is accomplished by contacting the liquid second slag with water. As the applicants have found, cooling using water is very effective and can be used in a wide variety of ways, resulting in relatively well-controlled cooling rates.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, второй шлак охлаждают при скорости, составляющей по меньшей мере 40 градусов Цельсия в секунду, предпочтительно по меньшей мере 50 градусов Цельсия в секунду, более предпочтительно по меньшей мере 60 градусов Цельсия в секунду. Как это обнаружили заявители, при использовании большей скорости охлаждения в соответствии с указанием изобретения может быть получен более высокий уровень содержания аморфного вещества в шлаке, что представляет интерес для конкретных вариантов конечного использования, таких как при предназначении шлака для использования в качестве вяжущего вещества. In one embodiment of the method according to the present invention, the second slag is cooled at a rate of at least 40 degrees Celsius per second, preferably at least 50 degrees Celsius per second, more preferably at least 60 degrees Celsius per second. As the applicants have found, by using a higher cooling rate in accordance with the teaching of the invention, a higher level of amorphous matter in the slag can be obtained, which is of interest for certain end uses, such as when the slag is intended for use as a binder.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, способ дополнительно включает стадию размалывания твердого второго шлака, предпочтительно размалывания шлака с образованием порошка. In one embodiment of the method according to the present invention, the method further comprises the step of grinding the solid second slag, preferably grinding the slag to form a powder.

В одном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, второй шлак охлаждают при скорости, составляющей не более 30 градусов Цельсия в секунду, предпочтительно менее, чем 30 градусов Цельсия в секунду, более предпочтительно не более 20 градусов Цельсия в секунду. Как это обнаружили заявители, при использовании меньшей скорости охлаждения в соответствии с указанием изобретения могут быть получены более низкий уровень содержания аморфного вещества в шлаке и, таким образом, более высокая степень кристалличности, что представляет интерес для конкретных вариантов конечного использования, таких как при предназначении шлака для использования в качестве заполнителя или для декоративных целей. In one embodiment of the method according to the present invention, the second slag is cooled at a rate of no more than 30 degrees Celsius per second, preferably less than 30 degrees Celsius per second, more preferably no more than 20 degrees Celsius per second. As the applicants have found, by using a slower cooling rate in accordance with the teaching of the invention, a lower level of amorphous matter in the slag and thus a higher degree of crystallinity can be obtained, which is of interest for certain end uses, such as when the slag is intended for use as a filler or for decorative purposes.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО и его используют в качестве вяжущего вещества для заполнителей, предпочтительно в качестве активного вяжущего вещества, предпочтительно в качестве вяжущего вещества, демонстрирующего пуццоланическую активность. Как это обнаружили заявители, шлак может выполнять функцию вяжущего вещества в качестве заменителя цемента, например, как при частичной замене цемента, такого как портландцемент, но также и вяжущего вещества для производства геополимерных композиций. In one embodiment of the present invention, the slag comprises no more than 1.50% by weight of zinc, Zn, and at least 1.0% by weight of CaO and is used as a binder for aggregates, preferably as an active binder, preferably as a binder exhibiting pozzolanic activity. As the applicants have found, the slag can function as a binder as a cement substitute, such as a partial replacement of cement such as Portland cement, but also as a binder for the production of geopolymer compositions.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, где шлак используют в качестве вяжущего вещества для заполнителей, шлак используют в качестве заменителя портландцемента, предпочтительно в качестве частичного заменителя портландцемента. In one embodiment of the present invention, where slag is used as a binder for aggregates, the slag is used as a substitute for Portland cement, preferably as a partial substitute for Portland cement.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, где шлак используют в качестве вяжущего вещества для заполнителей, шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО и его используют в качестве вяжущего вещества в неорганической полимерной композиции, предпочтительно в комбинации с основанием, более предпочтительно в качестве основного вяжущего вещества в неорганической полимерной композиции, еще более предпочтительно в качестве единственного вяжущего вещества в неорганической полимерной композиции. In one embodiment of the present invention, where the slag is used as a binder for aggregates, the slag contains no more than 1.50% (wt.) zinc, Zn, and at least 1.0% (wt.) CaO and is used as a binder in an inorganic polymer composition, preferably in combination with a base, more preferably as a main binder in the inorganic polymer composition, even more preferably as the only binder in the inorganic polymer composition.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения применение дополнительно включает стадию вспенивания неорганической полимерной композиции. Результат представляет собой вспененную композицию, которая может быть желательной в связи со своими изолирующими свойствами в отношении тепла и/или звука. In one embodiment of the present invention, the use further comprises the step of foaming the inorganic polymer composition. The result is a foamed composition that may be desirable for its insulating properties with respect to heat and/or sound.

В одном варианте осуществления, включающем вспенивание, шлак может быть использован для улучшения тепло- и/или звукоизоляции. In one embodiment involving foaming, the slag may be used to improve thermal and/or acoustic insulation.

В одном варианте осуществления любого одного из вариантов применения, соответствующих настоящему изобретению, где шлак содержит не более 1,50% (масс.) цинка, Zn, и по меньшей мере 1,0% (масс.) СаО, его используют в комбинации с дополнительным оксидом или его предшественником, выбранным из оксида кальция, СаО, оксида алюминия, Al2O3, гидроксида кальция, Са(ОН)2, карбоната кальция, СаСО3, сульфата кальция, CaSO4, при этом предпочтительно шлак и дополнительный оксид или предшественник смешивают друг с другом до использования. In one embodiment of any one of the uses according to the present invention, wherein the slag comprises no more than 1.50% (wt.) zinc, Zn, and at least 1.0% (wt.) CaO, it is used in combination with an additional oxide or precursor thereof selected from calcium oxide, CaO, aluminum oxide, Al 2 O 3 , calcium hydroxide, Ca(OH) 2 , calcium carbonate, CaCO 3 , calcium sulfate, CaSO 4 , wherein preferably the slag and the additional oxide or precursor are mixed with each other prior to use.

Как это обнаружили заявители, дополнительный оксид или его предшественник могут быть введены в качестве доменного шлака, в качестве подходящего шлака от производства цветных металлов, в качестве гипсосодержащих остатков, таким образом, содержащих CaSO4⋅2H2O, в качестве известьсодержащих композиций, таких как подходящая отфильтрованная тонкая известь (Са(ОН)2), или в качестве известняка (СаСО3). Как это, кроме того, обнаружили заявители, дополнительный оксид или его предшественник могут быть введены в жидкий расплавленный шлак до его затвердевания. Преимущество данного введения в жидкость заключается в возможности тщательного смешивания дополнительного оксида или его предшественника со шлаком, соответствующим настоящему изобретению. As the applicants have found, the additional oxide or its precursor can be introduced as blast furnace slag, as suitable slag from non-ferrous metal production, as gypsum-containing residues, thus containing CaSO 4 ⋅2H 2 O, as lime-containing compositions, such as suitable filtered fine lime (Ca(OH) 2 ), or as limestone (CaCO 3 ). As the applicants have further found, the additional oxide or its precursor can be introduced into the liquid molten slag before it solidifies. The advantage of this introduction into the liquid is the possibility of thoroughly mixing the additional oxide or its precursor with the slag according to the present invention.

Методика плазменной обработки материалов на современном уровне техники известна. В публикации WO 2011/136727 A1 раскрывается способ плазменной обработки материала отходов, который является текучим при комнатной температуре, такого как жидкости и взвеси, а, в частности, концентрат испарителя от ядерных энергетических установок. Назначение обработки заключается в сведении к минимуму объема отходов, подвергаемых обработке таким образом. В плазменный генератор подают окисляющий газ, а после этого сильно нагретый высокоэнтальпийный плазменный газ смешивают с материалом отходов в зоне смешивания. Исходный материал содержит приблизительно 15% органического и неорганического материала и приблизительно 25% солей. При обработке вода испаряется, и органические компоненты в совокупности разлагаются и частично сгорают, а неорганические материалы плавятся и окисляются. После зоны смешивания предусматривается сепаратор, в котором жидкие неорганические материалы отделяются от газового потока. Полученный продукт в виде стекломатрицы/шлака содержит металлы и оксиды и предпочтительно связывается в противодействующем выщелачиванию силикатном шлаке, и в зону смешивания или текучие отходы могут быть добавлены подходящие шлакообразующие материалы, такие как стеклянный бой, песок/кварц и тому подобное, для того, чтобы улучшить образование противодействующих выщелачиванию стекломатрицы/шлака. После этого стекло/шлак можно транспортировать с отправлением на конечное хранение, возможно, при отсутствии какой-либо дополнительной обработки. The plasma treatment of materials is known in the art. Publication WO 2011/136727 A1 discloses a method for plasma treatment of waste material that is fluid at room temperature, such as liquids and suspensions, and in particular evaporator concentrate from nuclear power plants. The purpose of the treatment is to minimize the volume of waste subjected to such treatment. An oxidizing gas is supplied to a plasma generator, and then a highly heated, high-enthalpy plasma gas is mixed with the waste material in a mixing zone. The feedstock contains approximately 15% organic and inorganic material and approximately 25% salts. During the treatment, water evaporates and the organic components as a whole decompose and partially burn, while the inorganic materials melt and oxidize. After the mixing zone, a separator is provided in which the liquid inorganic materials are separated from the gas flow. The resulting glass matrix/slag product contains metals and oxides and is preferably bound in the anti-leaching silicate slag, and suitable slag-forming materials such as cullet, sand/quartz, etc. may be added to the mixing zone or flowable waste in order to improve the formation of the anti-leaching glass matrix/slag. The glass/slag may then be transported to final storage, possibly without any further processing.

Также и в документе WO 2014/046593, уже обсуждавшемся выше, описывается использование плазменного факела для производства горячего газа, имеющего температуру, составляющую более, чем 3000°С или даже более, чем 4000°С, в целях обработки шлака. В публикациях GB 2448556 и GB 2445420 раскрывается плазменный способ застекловывания ядерных отходов. Also, WO 2014/046593, discussed above, describes the use of a plasma torch to produce hot gas having a temperature of more than 3000°C or even more than 4000°C for the purpose of treating slag. Publications GB 2448556 and GB 2445420 disclose a plasma method for vitrifying nuclear waste.

ПРИМЕР 1: Производство шлака в результате плазменного фьюмингования EXAMPLE 1: Slag production by plasma fuming

Были проведены полупромышленные испытания в масштабе 3 метрических тонн, демонстрирующие возможность производства второго шлака из первого шлака при использовании погруженной плазменной системы. Pilot tests were conducted at 3 metric ton scale demonstrating the feasibility of producing a second slag from a first slag using a submerged plasma system.

Эксперименты проводили на оборудовании от компании Scanarc Plasma Technologies. Реактор запитывался при использовании плазменного факела на 1 МВт, погруженного ниже уровня жидкого шлака. Фьюмингование шлака проводили в результате нагнетания природного газа через факел и/или нефтяного кокса через запитывающее отверстие наверху реактора. Композицию шлака отслеживали через регулярные интервалы времени в результате отбора образцов через отверстие для отбора образцов. Композиция шлака с течением времени эволюционировала так, как это продемонстрировано в таблице 1, где данные выражаются в % (масс.) по отношению к совокупной композиции шлака. The experiments were carried out using equipment from Scanarc Plasma Technologies. The reactor was fed using a 1 MW plasma torch submerged below the liquid slag level. Slag fuming was achieved by injecting natural gas through the torch and/or petroleum coke through a feed port at the top of the reactor. Slag composition was monitored at regular intervals by taking samples through a sampling port. Slag composition evolved over time as shown in Table 1, where data are expressed as wt% relative to the total slag composition.

Таблица 1 Table 1

Время отбора образца (мин) Sample collection time (min) 15 15 104 104 151 151 207 207 Fe Fe 40,0 40.0 40,9 40.9 41,2 41.2 40,5 40.5 SiO2 SiO2 28,2 28.2 30,2 30.2 30,6 30.6 31,9 31.9 Zn Zn 7,5 7.5 4,1 4.1 2,7 2.7 0,7 0.7 Pb Pb 0,25 0.25 0,064 0.064 0,029 0.029 0,024 0.024

Конечный шлак был проанализирован более исчерпывающим образом и, кроме того, продемонстрировал концентрации, показанные в таблице 2. The final slag was analyzed more exhaustively and also showed the concentrations shown in Table 2.

Таблица 2 Table 2

Компонент Component % (масс.) % (mass.) СаО CaO 3,0 3.0 FeO FeO 52,1 52.1 Na2O Na2O 2,7 2.7 Al2O3 Al2O3 9,0 9.0 ZnO ZnO 0,9 0.9 PbO PbO 0,026 0.026

Конечный шлак быстро охлаждали в результате гранулирования в холодной воде, что в результате приводило к получению уровня содержания аморфного вещества 72% (масс.) согласно определению при использовании метода РСА. Часть того же самого шлака медленно охлаждали в результате выливания его поверх металлической пластины, что в результате приводило к получению уровня содержания аморфного вещества 44% (масс.) согласно определению при использовании метода РСА. Использовавшаяся методика РСА представляла собой количественный рентгеноструктурный анализ, использующий программное обеспечение Topas Academic Software V5 и использующий Al2O3 в качестве внутреннего стандарта. The final slag was rapidly cooled by cold water granulation, resulting in an amorphous content of 72 wt% as determined by XRD. A portion of the same slag was slowly cooled by pouring it over a metal plate, resulting in an amorphous content of 44 wt% as determined by XRD. The XRD technique used was quantitative X - ray diffraction analysis using Topas Academic Software V5 and using Al2O3 as an internal standard.

Уровень содержания Zn в шлаке во время плазменной обработки явно уменьшался. Также во время обработки, кроме того, уменьшался уровень содержания Pb. По истечении приблизительно 200 минут достигали уровень содержания Zn, составляющий менее чем 1%, и уровень содержания Pb, составляющий менее чем 0,03% (масс.). The Zn content in the slag was clearly reduced during the plasma treatment. Also, during the treatment, the Pb content was also reduced. After about 200 minutes, the Zn content was less than 1% and the Pb content was less than 0.03% (mass).

ПРИМЕР 2: Производство плитки из шлака EXAMPLE 2: Production of slag tiles

Прессованный неорганический полимерный образец производили при использовании быстро охлажденного шлака из примера 1 в качестве вяжущего вещества и при использовании медленно охлажденного шлака из примера 1 в качестве заполнителя. Для вяжущего вещества часть шлака тонко размалывали, и получающийся в результате порошкообразный шлак характеризовался распределением частиц по размерам, где 90% (масс.) частиц характеризовались диаметром частиц в диапазоне от 50 до 70 мкм. Шлак перетирали в центробежной мельнице (Retsch ZM100) при использовании отверстия сита 80 мкм. Распределение частиц по размерам (РЧР) измеряли при использовании влажного режима анализа при использовании лазерного рассеяния (Malvern Mastersizer S), и, как это было обнаружено, оно характеризовалось соотношением d90 ≤ 70 мкм. В качестве заполнителя другую часть шлака размалывали и из результата просеивания через сита и повторного смешивания производили смесь, характеризующуюся распределением частиц по размерам, что хорошо соответствовало распределению частиц по размерам для продукта Normsand или Norm Sand, соответствующего промышленному стандарту EN 196-1. Для достижения размера частиц шлакового заполнителя, сопоставимого с соответствующей характеристикой продукта CEN Norm sand (EN 196-1), медленно охлажденный шлак постепенно перетирали в дисковой мельнице (Retsch® DM 200). После этого раздробленные частицы разделяли на фракции 0,08 мм – 0,16 мм, 0,16 мм – 0,5 мм, 0,5 мм – 1 мм, 1 мм – 1,6 мм и 1,6 мм – 2 мм. Это осуществляли при использовании колонны с ситами (Retsch® type) при вышеупомянутых размерах ячеек сит на вибрационном механизме для встряхивания сит (Retsch® AS 200 basic). В результате смешивания полученных фракций при процентных уровнях содержания в соответствии с указанием в документе EN 196-1 производили партии шлакового заполнителя при желаемых количествах отдельных фракций. Кроме того, использовали активирующий раствор, произведенный в результате смешивания при соотношении 50/50 (масс./масс.) коммерческого жидкого стекла (Na2SiO3), полученного от компании abcr GmbH, Karlsruhe (DE) в качестве силиката натрия, растворимого стекла при 39-40% силикатов в воде, с раствором NaOH в воде при 6 н. (6 моль/литр). Использовали следующие далее соотношения компонентов в смеси: A compacted inorganic polymer sample was produced using the rapidly cooled slag of Example 1 as a binder and using the slowly cooled slag of Example 1 as an aggregate. For the binder, a portion of the slag was finely ground and the resulting powdered slag had a particle size distribution where 90% (wt%) of the particles had a particle diameter in the range of 50 to 70 μm. The slag was ground in a centrifugal mill (Retsch ZM100) using a sieve opening of 80 μm. The particle size distribution (PSD) was measured using wet mode analysis using laser scattering (Malvern Mastersizer S) and was found to have a ratio of d90 ≤ 70 μm. As a filler, another part of the slag was ground and, from the result of sieving through sieves and re-mixing, a mixture was produced with a particle size distribution that corresponded well to the particle size distribution of the product Normsand or Norm Sand, which complies with the industrial standard EN 196-1. In order to achieve a particle size of the slag filler comparable to that of the product CEN Norm sand (EN 196-1), the slowly cooled slag was gradually ground in a disc mill (Retsch® DM 200). The crushed particles were then separated into fractions of 0.08 mm - 0.16 mm, 0.16 mm - 0.5 mm, 0.5 mm - 1 mm, 1 mm - 1.6 mm and 1.6 mm - 2 mm. This was carried out using a sieve column (Retsch® type) with the above-mentioned sieve mesh sizes on a vibrating sieve shaker (Retsch® AS 200 basic). By mixing the obtained fractions at percentage levels in accordance with the specification in EN 196-1, batches of slag filler were produced at the desired quantities of the individual fractions. In addition, an activating solution was used, produced by mixing at a ratio of 50/50 (w/w) commercial water glass (Na 2 SiO 3 ), obtained from abcr GmbH, Karlsruhe (DE) as sodium silicate, soluble glass at 39-40% silicates in water, with a solution of NaOH in water at 6 N. (6 mol/liter). The following mixing ratios were used:

• Активирующий раствор/вяжущее вещество: 0,48/1,0,• Activating solution/binder: 0.48/1.0,

• Заполнитель/вяжущее вещество: 4,7/1,0.• Filler/binder: 4.7/1.0.

Для производства неорганического полимерного образца сначала при перемешивании к активирующему раствору медленно добавляли вяжущее вещество и результат смешивали в течение дополнительного 30-секундного периода времени. Затем заполнитель медленно добавляли в течение приблизительно 1 минуты времени при одновременном продолжении осуществления смешивания. После этого смешивание продолжали еще в течение совокупной продолжительности в 3 минуты. Использовали автоматический смеситель (Dispermat AE) при постоянной скорости смешивания 600 об/мин. To produce the inorganic polymer sample, the binder was first slowly added to the activating solution while stirring and the result was mixed for an additional 30 seconds. The filler was then slowly added over approximately 1 minute while simultaneously continuing to mix. Mixing was then continued for a further total duration of 3 minutes. An automatic mixer (Dispermat AE) was used at a constant mixing speed of 600 rpm.

Получающуюся в результате сухую смесь спрессовывали при использовании гидравлического лабораторного пресса (MIGNON SSN/EA) при усилии прессования ~ 75 МПа в течение приблизительно 15 секунд в пресс-форме при 50 × 50 × 27 мм3 (длина × ширина × высота). Таким образом спрессованную плитку отверждали сначала в течение 24 часов при температуре 180°С в автоклаве высокого давления при манометрическом давлении, составляющем приблизительно 10 бар, и после этого в течение периода времени в 27 дней в регулируемой воздушной среде при температуре 20°С и 90%-ной относительной влажности. The resulting dry mixture was pressed using a hydraulic laboratory press (MIGNON SSN/EA) at a pressing force of ~ 75 MPa for about 15 seconds in a mould of 50 × 50 × 27 mm3 (length × width × height). The thus pressed tile was cured first for 24 hours at a temperature of 180°C in a high-pressure autoclave at a gauge pressure of about 10 bar and then for a period of 27 days in a controlled air environment at a temperature of 20°C and 90% relative humidity.

ПРИМЕР 3: Испытание на эксплуатационные характеристики плитки EXAMPLE 3: Performance testing of tiles

Во время испытания на эксплуатационные характеристики плитка из примера 2 давала следующие далее результаты. During the performance test, the tile from Example 2 gave the following results.

Предел прочности при сжатии измеряли в направлении наибольшего размера образца при использовании машины для испытания на сжатие Schenck-RM100 (скорость прессования 1 мм/мин). Испытаниям подвергали четыре образца. Как это было обнаружено, предел прочности при сжатии для 28 дней составлял 102,4 ± 4,4 МПа. Как это было обнаружено, данный предел прочности при сжатии уже достигали по истечении 1-го дня отверждения. Предел прочности при сжатии оставался одним и тем же по истечении дополнительного периода отверждения в 27 дней. The compressive strength was measured in the direction of the largest dimension of the specimen using a Schenck-RM100 compression testing machine (pressing speed 1 mm/min). Four specimens were tested. The compressive strength for 28 days was found to be 102.4 ± 4.4 MPa. This compressive strength was already reached after 1 day of curing. The compressive strength remained the same after an additional curing period of 27 days.

Для сопоставления производили подобную плитку при использовании продукта Norm sand, полученного от компании Normensand GmbH, Germany, в качестве заполнителя. Замену шлакового заполнителя на продукт Normsand осуществляли на равнообъемной основе для сохранения тех же самых размеров. Плитка на основе продукта Normsand достигала предела прочности при сжатии, составляющего только 35 ± 1 МПа. For comparison purposes, similar tiles were produced using Norm sand, obtained from Normensand GmbH, Germany, as aggregate. The replacement of the slag aggregate with Normsand was carried out on an equal-volume basis to maintain the same dimensions. The tiles based on Normsand achieved a compressive strength of only 35 ± 1 MPa.

В соответствии с документом ISO 10545-3:1995 измеряли водопоглощение плитки на шлаковой основе, и, как это было обнаружено, оно составляло приблизительно 4,8% (масс.). В результате визуального осмотра плитки по истечении полных 28 дней отверждения какого-либо выцветания наблюдать было невозможно. The water absorption of the slag-based tiles was measured in accordance with ISO 10545-3:1995 and was found to be approximately 4.8% by weight. Visual inspection of the tiles after a full 28 days of curing showed no discernible efflorescence.

Теперь после полного описания данного изобретения специалисты в соответствующей области техники должны понимать то, что изобретение может быть осуществлено в пределах широкого диапазона параметров, в рамках которого без отклонения от объема изобретения заявляются права на то, что определяется формулой изобретения. Now that this invention has been fully described, those skilled in the art will appreciate that the invention may be practiced within a wide range of parameters within which, without departing from the scope of the invention, rights are claimed to be within the scope of the claims.

Claims (53)

1. Применение шлака, содержащего при расчете на сухое вещество и при выражении присутствия металла через совокупное значение для металла, присутствующего в виде металла в элементарной форме, и металла, присутствующего в окисленном состоянии,1. The use of slag containing, on a dry matter basis and when expressing the presence of metal through the combined value for the metal present as elemental metal and the metal present in the oxidized state, а) по меньшей мере 7 мас. % и не более 49 мас. % железа, Fe,a) at least 7 wt.% and not more than 49 wt.% iron, Fe, b) не более 1,3 мас. % меди, Cu,b) no more than 1.3 wt.% copper, Cu, c) по меньшей мере 24 мас. % и не более 44 мас. % диоксида кремния, SiO2, иc) at least 24 wt.% and not more than 44 wt.% silicon dioxide, SiO 2 , and d) по меньшей мере 1,0 мас. % и не более 20 мас. % оксида кальция, СаО,d) at least 1.0 wt.% and not more than 20 wt.% calcium oxide, CaO, отличающийся тем, что он содержит при том же самом расчетеdistinguished by the fact that it contains, in the same calculation, е) по меньшей мере 0,10 мас. % и не более 1,50 мас. % цинка, Zn,e) at least 0.10 wt.% and not more than 1.50 wt.% zinc, Zn, f) по меньшей мере 0,10 мас. % и не более 2,5 мас. % оксида магния, MgO, иf) at least 0.10 wt.% and not more than 2.5 wt.% magnesium oxide, MgO, and g) не более 0,100 мас. % свинца, Pb,g) not more than 0.100 wt.% lead, Pb, в строительной промышленности в качестве ингредиента композиции, выбранной из бетона или цемента, причем указанный ингредиент выбран из группы, состоящей из наполнителя или заполнителя, вяжущего вещества и их комбинаций,in the construction industry as an ingredient of a composition selected from concrete or cement, wherein said ingredient is selected from the group consisting of a filler or aggregate, a binder and combinations thereof, причем указанный шлак характеризуется средним диаметром частиц, составляющим по меньшей мере 10 мкм и не более 5,0 мм, иwherein said slag is characterized by an average particle diameter of at least 10 µm and no more than 5.0 mm, and указанный шлак характеризуется уровнем содержания аморфного вещества, составляющим по меньшей мере 30 мас. %, согласно определению при использовании рентгеноструктурного анализа (РСА).said slag is characterized by an amorphous content of at least 30 wt.%, as determined using X-ray diffraction analysis (XRD). 2. Применение по п. 1, в котором шлак используют в композиции бетона и/или цемента для предотвращения уменьшения скорости затвердевания композиции.2. The use according to claim 1, wherein the slag is used in the concrete and/or cement composition to prevent a decrease in the hardening rate of the composition. 3. Применение по п. 1 или 2, в котором шлак используют в качестве вяжущего вещества для заполнителей, предпочтительно в качестве активного вяжущего вещества, предпочтительно в качестве вяжущего вещества, демонстрирующего пуццоланическую активность.3. The use according to claim 1 or 2, wherein the slag is used as a binder for fillers, preferably as an active binder, preferably as a binder exhibiting pozzolanic activity. 4. Применение по п. 3, в котором шлак используют в качестве заменителя портландцемента, предпочтительно в качестве частичного заменителя портландцемента.4. The use according to claim 3, wherein the slag is used as a substitute for Portland cement, preferably as a partial substitute for Portland cement. 5. Применение по любому из пп. 1-4, в котором шлак используют для обеспечения слоя износа и/или покрытия для кровельной плитки или кровельного гонта.5. The use according to any one of paragraphs 1-4, in which the slag is used to provide a wear layer and/or a coating for roofing tiles or roofing shingles. 6. Применение по любому из пп. 1-5, в котором шлак используют в качестве компонента пеноплитки.6. The use according to any of paragraphs 1-5, in which slag is used as a component of foam tiles. 7. Применение по любому из пп. 1-6, в котором шлак используют в качестве черного красителя, предпочтительно в черной плитке.7. The use according to any one of claims 1 to 6, wherein the slag is used as a black dye, preferably in a black tile. 8. Применение по любому из пп. 1-7, в котором шлак используют в качестве вяжущего вещества в неорганической полимерной композиции, предпочтительно в комбинации с основанием, более предпочтительно в качестве основного вяжущего вещества в неорганической полимерной композиции, еще более предпочтительно в качестве единственного вяжущего вещества в неорганической полимерной композиции.8. The use according to any one of claims 1 to 7, wherein the slag is used as a binder in the inorganic polymer composition, preferably in combination with a base, more preferably as the main binder in the inorganic polymer composition, even more preferably as the only binder in the inorganic polymer composition. 9. Применение по п. 8, которое включает стадию вспенивания неорганической полимерной композиции.9. The use according to claim 8, which includes the step of foaming the inorganic polymer composition. 10. Применение по п. 9, в котором шлак используют для улучшения тепло- и/или звукоизоляции.10. The use according to item 9, in which the slag is used to improve heat and/or sound insulation. 11. Применение по любому из пп. 1-10, в котором шлак используют для обеспечения эффекта, выбранного из уменьшения температуры спекания кирпича или необожженного кирпича, звукоизоляции, защиты от рентгеновского излучения и их комбинаций.11. The use according to any one of claims 1 to 10, wherein the slag is used to provide an effect selected from reducing the sintering temperature of the brick or unfired brick, sound insulation, protection from X-ray radiation, and combinations thereof. 12. Применение по любому из пп. 1-11, в котором шлак используют в комбинации с дополнительным оксидом или его предшественником, выбранными из оксида кальция, СаО, оксида алюминия, Al2O3, гидроксида кальция, Са(ОН)2, карбоната кальция, СаСО3, сульфата кальция, CaSO4, при этом предпочтительно шлак и дополнительный оксид или его предшественник смешаны друг с другом до использования.12. The use according to any one of claims 1 to 11, wherein the slag is used in combination with an additional oxide or its precursor selected from calcium oxide, CaO, aluminum oxide, Al 2 O 3 , calcium hydroxide, Ca(OH) 2 , calcium carbonate, CaCO 3 , calcium sulfate, CaSO 4 , wherein preferably the slag and the additional oxide or its precursor are mixed with each other before use. 13. Применение по любому из пп. 1-12, в котором шлак дополнительно содержит, при том же самом расчете, по меньшей мере 9 мас. % и не более 63 мас. % оксида железа, FeO.13. The use according to any one of claims 1 to 12, wherein the slag additionally contains, in the same calculation, at least 9 wt.% and not more than 63 wt.% iron oxide, FeO. 14. Применение по любому из пп. 1-13, в котором шлак дополнительно содержит, при том же самом расчете, не более 5 мас. % оксида натрия, Na2O.14. The use according to any one of paragraphs 1-13, wherein the slag additionally contains, in the same calculation, no more than 5 wt.% sodium oxide, Na 2 O. 15. Применение по любому из пп. 1-14, в котором шлак дополнительно содержит, при том же самом расчете, по меньшей мере 3 мас. % и не более 12 мас. % оксида алюминия, Al2O3.15. The use according to any one of claims 1 to 14, wherein the slag additionally contains, in the same calculation, at least 3 wt.% and not more than 12 wt.% of aluminum oxide, Al 2 O 3 . 16. Применение по любому из пп. 1-15, в котором шлак содержит, при том же самом расчете, не более 1,5 мас. % оксида цинка, ZnO.16. The use according to any one of paragraphs 1-15, wherein the slag contains, in the same calculation, no more than 1.5 wt.% zinc oxide, ZnO. 17. Применение по любому из пп. 1-16, в котором шлак содержит, при расчете на сухое вещество, не более 0,323 мас. % оксида свинца, PbO.17. The use according to any one of paragraphs 1-16, wherein the slag contains, on a dry matter basis, no more than 0.323 wt.% lead oxide, PbO. 18. Применение по любому из пп. 1-17, в котором железо, присутствующее в шлаке, главным образом присутствует в фаялитной структуре Fe2SiO4.18. The use according to any one of claims 1 to 17, wherein the iron present in the slag is mainly present in the fayalite structure Fe 2 SiO 4 . 19. Применение по любому из пп. 1-18, в котором шлак характеризуется уровнем содержания аморфного вещества согласно определению при использовании рентгеноструктурного анализа (РСА), составляющим по меньшей мере 50 мас. %, предпочтительно по меньшей мере 70 мас. %, более предпочтительно по меньшей мере 80 мас. %, еще более предпочтительно по меньшей мере 85 мас. %, для уровня содержания аморфного вещества.19. The use according to any one of claims 1 to 18, wherein the slag is characterized by an amorphous content level as determined using X-ray diffraction analysis (XRD) of at least 50 wt.%, preferably at least 70 wt.%, more preferably at least 80 wt.%, even more preferably at least 85 wt.%, for the amorphous content level. 20. Применение по любому из пп. 1-19, в котором шлак имеет зернистую форму, характеризующуюся средним диаметром частиц (d50 согласно вычислению при расчете на массу), составляющим по меньшей мере 0,5 мм и не более 5,0 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,7 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,9 мм, и необязательно не более 3,0 мм, предпочтительно не более 2,0 мм.20. Use according to any one of claims 1 to 19, wherein the slag has a granular form characterized by an average particle diameter (d50 as calculated on a weight basis) of at least 0.5 mm and no more than 5.0 mm, preferably at least 0.7 mm, more preferably at least 0.9 mm, and optionally no more than 3.0 mm, preferably no more than 2.0 mm. 21. Применение по любому из пп. 1-20, в котором шлак имеет порошкообразную форму, характеризующуюся средним диаметром частиц (d50), согласно определению в результате мокрого ситового анализа и поэтому среднего значения, вычисленного при расчете на массу, составляющим по меньшей мере 10 мкм и не более 500 мкм, предпочтительно по меньшей мере 20 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 30 мкм, и необязательно не более 200 мкм, предпочтительно не более 100 мкм, более предпочтительно не более 50 мкм.21. The use according to any one of claims 1 to 20, wherein the slag is in powder form, characterized by an average particle diameter (d50), as determined by wet sieve analysis and therefore an average value calculated on a mass basis, of at least 10 μm and not more than 500 μm, preferably at least 20 μm, more preferably at least 30 μm, and optionally not more than 200 μm, preferably not more than 100 μm, more preferably not more than 50 μm. 22. Применение по п. 21, в котором в шлаке по меньшей мере 90 мас. % частиц (d90) имеют диаметр, составляющий не более 200 мкм, согласно определению в результате мокрого ситового анализа, предпочтительно не более 150 мкм, более предпочтительно не более 100 мкм.22. The use according to claim 21, wherein in the slag at least 90% by weight of the particles (d90) have a diameter of no more than 200 μm, as determined by wet sieve analysis, preferably no more than 150 μm, more preferably no more than 100 μm. 23. Применение по любому из пп. 1-22, в котором шлак используют для получения объекта, представляющего строительный элемент, содержащего указанный шлак в качестве вяжущего вещества и/или в качестве заполнителя, причем указанный шлак содержит по меньшей мере 2,0 мас. % CaO.23. The use according to any one of claims 1 to 22, wherein the slag is used to produce an object representing a building element, containing said slag as a binder and/or as a filler, wherein said slag contains at least 2.0 wt.% CaO. 24. Применение по п. 23, в котором объект содержит указанный шлак в качестве вяжущего вещества и дополнительно содержит заполнитель, причем указанный заполнитель предпочтительно содержит песок и/или указанный шлак.24. The use according to claim 23, wherein the object comprises said slag as a binder and further comprises a filler, wherein said filler preferably comprises sand and/or said slag. 25. Применение по любому из пп. 23 или 24, в котором шлак содержит по меньшей мере 1,0 мас. % СаО и присутствует в качестве вяжущего вещества, при этом объект дополнительно содержит активатор.25. The use according to any one of claims 23 or 24, wherein the slag contains at least 1.0 wt.% CaO and is present as a binder, wherein the object additionally contains an activator. 26. Применение по п. 25, в котором активатор выбран из группы, состоящей из гидроксида натрия, NaOH, гидроксида калия, КОН, силиката натрия, Na2SiO3, силиката калия, K2SiO3, и их комбинаций, при этом предпочтительно активатор представляет собой NaOH.26. The use according to claim 25, wherein the activator is selected from the group consisting of sodium hydroxide, NaOH , potassium hydroxide, KOH, sodium silicate, Na2SiO3 , potassium silicate , K2SiO3 , and combinations thereof, wherein preferably the activator is NaOH. 27. Применение по любому из пп. 23-26, в котором строительный элемент выбран из группы, состоящей из плитки, камня для мощения, блока, бетонного блока и их комбинаций.27. The use according to any one of paragraphs 23-26, wherein the building element is selected from the group consisting of a tile, a paving stone, a block, a concrete block and combinations thereof. 28. Применение по любому из пп. 23-27, в котором объект обладает вспененной структурой.28. The use according to any of paragraphs 23-27, wherein the object has a foamed structure. 29. Применение по любому из пп. 1-28, в котором используют шлак, полученный как второй шлак способом получения второго шлака, который включает стадии:29. The use according to any one of paragraphs 1-28, in which slag obtained as a second slag by a method for producing a second slag is used, which includes the steps of: обеспечения первого шлака, содержащего по меньшей мере один металл, выбранный из цинка, свинца и их комбинаций,providing a first slag containing at least one metal selected from zinc, lead and combinations thereof, введения первого шлака во фьюминговую печь,introduction of the first slag into the fuming furnace, фьюмингования некоторого количества по меньшей мере одного металла, выбранного из цинка, свинца и их комбинаций, из первого шлака при использовании по меньшей мере одного плазменного факела для получения второго шлака иfuming a quantity of at least one metal selected from zinc, lead and combinations thereof from the first slag using at least one plasma torch to produce a second slag and удаления второго шлака из фьюминговой печи.removing the second slag from the fuming furnace. 30. Применение по п. 29, в котором первый шлак вводят во фьюминговую печь в виде жидкости.30. The use according to claim 29, wherein the first slag is introduced into the fuming furnace in the form of a liquid. 31. Применение по любому из пп. 29, 30, в котором первый шлак нагревают во фьюминговой печи, предпочтительно при использовании плазменного факела.31. The use according to any one of claims 29, 30, wherein the first slag is heated in a fuming furnace, preferably using a plasma torch. 32. Применение по любому из пп. 29-31, в котором часть первого шлака расплавляют при использовании плазменного факела.32. The use according to any one of paragraphs 29-31, wherein part of the first slag is melted using a plasma torch. 33. Применение по любому из пп. 29-32, в котором во время фьюмингования плазменный факел погружен в расплавленный шлак, присутствующий во фьюминговой печи.33. The use according to any one of claims 29 to 32, wherein during fuming the plasma torch is immersed in molten slag present in the fuming furnace. 34. Применение по любому из пп. 29-33, в котором в шлак во фьюминговой печи добавляют оксид, выбранный из СаО, Al2O3 и их комбинаций, предпочтительно при температуре, составляющей по меньшей мере 1000°С, предпочтительно приблизительно 1150°С.34. The use according to any one of claims 29 to 33, wherein an oxide selected from CaO, Al 2 O 3 and combinations thereof is added to the slag in the fuming furnace, preferably at a temperature of at least 1000°C, preferably about 1150°C. 35. Применение по любому из пп. 29-34, в котором второй шлак охлаждают для преобразования в твердое вещество, при этом предпочтительно второй шлак удаляют из фьюминговой печи в виде жидкости.35. The use according to any one of claims 29 to 34, wherein the second slag is cooled to convert into a solid, wherein preferably the second slag is removed from the fuming furnace as a liquid. 36. Применение по п. 35, в котором охлаждение проводят в результате введения жидкого второго шлака в контакт с водой.36. The use according to claim 35, wherein the cooling is carried out by introducing the liquid second slag into contact with water. 37. Применение по любому из пп. 35, 36, в котором второй шлак охлаждают при скорости, составляющей по меньшей мере 40 градусов Цельсия в секунду, предпочтительно по меньшей мере 50 градусов Цельсия в секунду, более предпочтительно по меньшей мере 60 градусов Цельсия в секунду.37. The use according to any one of claims 35, 36, wherein the second slag is cooled at a rate of at least 40 degrees Celsius per second, preferably at least 50 degrees Celsius per second, more preferably at least 60 degrees Celsius per second. 38. Применение по любому из пп. 35-37, которое дополнительно включает стадию размалывания твердого второго шлака, предпочтительно размалывания шлака с образованием порошка.38. The use according to any one of claims 35 to 37, which further comprises the step of grinding the solid second slag, preferably grinding the slag to form a powder.
RU2020112963A 2015-04-03 2016-03-30 Use of improved slag from production of non-ferrous metals RU2824636C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15248015.8 2015-04-03
EP15248015 2015-04-03

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135543A Division RU2719977C2 (en) 2015-04-03 2016-03-30 Improved slag from non-ferrous metals production

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2024112593A Division RU2024112593A (en) 2020-04-06 APPLICATION OF IMPROVED SLAG FROM NON-FERROUS METALS PRODUCTION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020112963A RU2020112963A (en) 2021-10-06
RU2824636C2 true RU2824636C2 (en) 2024-08-12

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749962A (en) * 1995-06-26 1998-05-12 Fenicem Minerals, Inc. Method of making cement from base metal smelter slag
US5968258A (en) * 1995-06-26 1999-10-19 Fenicem Minerals Inc. Method of making cement from base metal smelter slag
RU2514477C1 (en) * 2013-02-19 2014-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Charge for production of porous filler
RU2562071C1 (en) * 2014-10-21 2015-09-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Furnace charge for porous filler production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749962A (en) * 1995-06-26 1998-05-12 Fenicem Minerals, Inc. Method of making cement from base metal smelter slag
US5968258A (en) * 1995-06-26 1999-10-19 Fenicem Minerals Inc. Method of making cement from base metal smelter slag
RU2514477C1 (en) * 2013-02-19 2014-04-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Charge for production of porous filler
RU2562071C1 (en) * 2014-10-21 2015-09-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Furnace charge for porous filler production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАСИКОВ А.Г. и др. Водостойкие магнезиальные вяжущие на основе продуктов переработки шлака цветной металлургии. Строительные материалы, ноябрь 2019, с. 70-73. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11685965B2 (en) Construction elements with slag from non-ferrous metal production
Liu et al. Autoclaved aerated concrete incorporating waste aluminum dust as foaming agent
Reuter et al. Recycling and environmental issues of metallurgical slags and salt fluxes
US10703675B2 (en) Method for processing steel slag and hydraulic mineral binder
Wang et al. Recovery of Cu-Fe-S matte from electroplating sludge via the sulfurization-smelting method
CA2880664C (en) Method for processing steel slag and hydraulic mineral binder
Cao et al. An eco-friendly processing of stainless-steel slag and copper slag: Crystallization control, modification and detoxification
RU2824636C2 (en) Use of improved slag from production of non-ferrous metals
Pribulová et al. Utilization of slags from foundry process
CA2981243C (en) Improved slag from non-ferrous metal production
CN115716738A (en) Production process of high-strength steel slag brick
Ma Cr (VI)-Containing electri furnace dust and filter cake: characteristics, formation, leachability and stabilisation
Balakrishnan et al. 2 Waste from Metal Processing Industries
CN118162447B (en) Treatment method of electrolytic manganese slag
CN118497485B (en) A method for utilizing fly ash and iron tailings from waste incineration
Bajare et al. Application of aluminium dross and glass waste for production of expanded clay aggregate
KR20110064392A (en) Manufacturing Method of Alkali Calcium Ferrite Flux for Steelmaking
Issa MECHANO-CHEMICAL AND THERMAL TREATMENT OF IRON BEARING WASTE MATERIALS: ECOLOGICAL BENEFITS AND SYNERGETIC EFFECTS
Issa Mechano-Chemical and Thermal Treatment of Iron Bearing Waste Materials
Lozano Lunar et al. Safe use of Electric Arc Furnace Dust (EAFD) as secondary raw material in self-compacting mortars production