Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

Р. И. Максимова, аспирант, Maksimova_RI@pers.spmi.ru
В. М. Сизяков, докт. техн. наук, научный руководитель Научного центра «Проблем переработки минеральных и техногенных ресурсов», Sizyakov_VM@pers.spmi.ru
В. Н. Бричкин, докт. техн. наук, зав. кафедрой «Основы научной компетенции», Brichkin_VN@pers.spmi.ru
Р. В. Куртенков, канд. техн. наук, доцент, Kurtenkov_RV@pers.spmi.ru

Потенциал использования щелочных алюмосиликатов в производстве глинозема и попутной продукции хорошо известен благодаря опробованию различных технологических подходов для их переработки, лидирующим позициям в этом вопросе отечественной научной школы и опыту промышленной реализации разработанных технологических решений и схем. Несмотря на заметное место щелочного алюмосиликатного сырья в отечественном производственном секторе и значительный вклад исследовательских коллективов в улучшение показателей его переработки, сохраняется существенная неопределенность в решении вопросов эмиссии парниковых газов и накопления производственных отходов в результате использования природного известняка как одного из ключевых компонентов технологического процесса. В этой связи разработка научно-технологических подходов и технических решений рециклинга известкового компонента при переработке щелочных алюмосиликатов определила назначение выполненного исследования, теоретические и экспериментальные задачи, связанные с его реализацией. При этом показана возможность снижения удельного выхода силикатно-кальциевого шлама и эмиссии углекислого газа при переработке щелочных алюмосиликатов в зависимости от количества и качества алюминийсодержащей добавки, обеспечивающей понижение силикатного модуля смеси сырьевых компонентов в шихте для производства глинозема способом спекания. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность повторного использования регенерированного известкового компонента в производстве глинозема и портландцемента в зависимости от его долевого распределения с эквивалентной заменой природного известняка в составе сырьевых смесей и шихт, удовлетворяющих базовым показателям их качества по величине щелочного и известкового модуля.

1. Kitler I. N., Layner Yu. A. Nephelins: A complex raw material for the aluminum industry. Moscow: Metallurgizdat, 1962. 237 p.
2. Sizyakov V. M., Korneev V. I., Andreev V. V. Improving the quality of alumina and by-products in the complex processing of nephelin. Moscow: Metallurgiya, 1986. 118 p.
3. Abramov V. Ya., Stelmakova G. D., Nikolaev I. V. Physical and chemical foundations of complex processing of aluminum raw materials. Moscow: Metallurgiya, 1985. 287 p.
4. Alekseev A. I. Calcium hydroaluminates and hydrogarnets (synthesis, properties, application). Leningrad: Izdatelstvo Leningradskogo Universiteta, 1985. 184 p.
5. Layner A. I., Eremin N. I., Layner Yu. A., Pevzner I. Z. Alumina production. Moscow: Metallurgiya, 1978. 344 p.
6. Alekseev A. I. Complex processing of apatite-nepheline ores based on the creation of closed-loop process flow sheets. Journal of Mining Institute. 2015. Vol. 215. pp. 75–82.
7. Panov A., Vinogradov S., Engalychev S. Evolutional development of alkaline aluminosilicates processing technology. In: Light Metals 2017. pp. 9–16.
8. Pilyaeva O. V., Shepelev I. I., Zhukov E. I., Sakachev A. Yu., Golovnykh N. V. Extraction of valuable components in the process of recycling of technogenic materials of alumina production. Ecology and Industry of Russia. 2024. Vol. 28, Iss. 4. pp. 15–19.
9. Abramov V. Ya., Alekseev A. I., Badalyan Kh. A. Complex Processing of Nepheline-Apatite Raw Materials. Moscow: Metallurgiya, 1990. 392 p.
10. Dantsig S. Ya., Andreeva E. D., Pivovarov V. V., et al. Nepheline Rocks – Complex Aluminum Raw Material. Moscow: Nedra, 1988. 190 p.
11. Bagani M., Balomenos E., Panias D. Nepheline syenite as an alternative source for aluminum production. Minerals. 2021. Vol. 11, Iss. 7. 734.
12. Litvinenko V. S., Petrov E. I., Vasilevskaya D. V., Yakovenko A. V., et al. Assessment of the role of the state in the management of mineral resources. Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 259. pp. 95–111.
13. Nevskaya M. A., Raikhlin S. M., Chanysheva A. F. Assessment of energy efficiency projects at russian mining enterprises within the framework of sustainable development. Sustainability Switzerland. 2024. Vol. 16, Iss. 17. 7478.
14. Aleksandrov A. V., Nemchinova N. V., Mineev G. G., Yakovleva A. A. Evaluation of the effect of nepheline sinter structure on hydration activity during alumina production. Metallurgist. 2018. Vol. 61, Iss. 11-12. pp. 1016–1022.
15. Dubovikov O. A., Beloglazov I. I. Thermodynamic assessment of solid carbon combustion in air. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya. 2026. Vol. 69, Iss. 4. pp. 101–110.
16. Finin D. V., Kuranov A. V., Kovtun O. N., Kolmakova L. P. The practice of using brown coal for rotary kiln sintering of nepheline-lime-soda burden at “RUSAL Achinsk” JSC. Tsvetnye Metally. 2019. No. 9. pp. 36–42.
17. Litvinova T.E., Suchkov D.V. Lightweight ash-based concrete production as a promising way of technogenic product utilization (on the example of sewage treatment waste). Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 264. pp. 906–918.
18. Gerasimov A. M., Ustinov I. D., Zyryanova O. V. Use of clay-containing waste as pozzolanic additives. Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 260. pp. 313–320.
19. Kolesnikova O. G., Vasilyeva N. V., Kolesnikov A. S., Zolkin A. L. Optimization of raw mix using technogenic waste to produce cement clinker. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. Iss. 10. pp. 103–115.
20. Piirainen V. Yu., Mikhailov A. V., Barinkova A. A. The concept of modern ecosystem for the Ural Aluminium Smelter. Tsvetnye Metally. 2022. No. 7. pp. 39–45.
21. Tsvetkov P., Andreichyk A. The analysis of goals, results, and trends in global climate policy through the lens of regulatory documents and macroeconomics. Sustainability. 2025. Vol. 17, Iss. 10. 4532.
22. Cherepovitsyn A., Chvileva T., Fedoseev S. Popularization of carbon capture and storage technology in society: principles and methods. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17, Iss. 22. 8368.
23. Spetsov E. A., Artyushevsky D. I., Konoplin R. R., Sizyakov V. M. Phase composition of aluminium hydroxides and its calculation based on thermal analysis data. Tsvetnye Metally. 2023. No. 5. pp. 37–44.
24. Bazhin V. Yu., Masko O. N., Nguyen Huy H. Increasing the speed of information transfer and operational decision-making in metallurgical industry through an industrial bot. Non-Ferrous Metals. 2023. No. 1. pp. 62–67.
25. Antropova I. G., Khomoksonova D. P. Existing and promising deep processing technologies for refractory potassium-containing aluminosilicate raw materials. Obogashchenie Rud. 2021. No. 6. pp. 3–8.
26. Patent RU No. 2820256. Method for processing synnyrite to produce potassium fertilizers and alumina. Zhukov S. V., Nikitina E. B., Nechaev A. V., Detkov D. G., et al. Publ. 31.05.2024. Bull. No. 16.
27. Patent RU No. 2300498. Method for processing low-grade nepheline ores. Pikhtovnikov A. G., Anikeev V. I., Chashchin O. A., Dolgireva K. I., Galiullin F. G. Publ. 10.06.2007. Bull. No. 16.
28. Patent RU No. 2165888. Method for producing alumina from nepheline raw materials. Anikeev V. I., Dashkevich R. Ya., Kirko V. I., Ostrovlyanchik V. Ya., Shmargunenko N. S. Publ. 27.04.2001.
29. Patent RU No. 2225357. Method for processing nepheline ore. Akhmetov I. U., Anikeev V. I., Pikhtovnikov A. G., Shepelev I. I., Chashchin O. A., et al. Publ. 10.03.2004.
30. Patent RU No. 2606821. Method for processing nepheline ores. Shepelev I. I., Sakachev A. Yu., Anushenkov A. N., Aleksandrov A. V. Publ. 10.01.2017. Bull. No. 1.
31. Patent RU No. 2340559. Method for processing nepheline ores and concentrates. RUSAL All-Russian Aluminum-Magnesium Institute Open Joint Stock Company. Publ. 10.12.2008. Bull. No. 34.
32. Patent RU No. 2450066. Method for Processing Nepheline Ores to Produce Alumina and Soda Products. Ogol V. G., Yagin V. P. Publ. 10.05.2012. Bull. No. 13.
33. Patent RU No. 2221747. Method for processing nepheline ores. Akhmetov I. U., Anikeev V. I., Pikhtovnikov A. G., Klimenko T. N., et al. Publ. 20.01.2004.
34. Kononchuk O. O., Goncharova M. V., Hippmann S., Bertau M., Alekseev A. I. Recovery of CaCO3 from the nepheline sludge of alumina production. Chemie Ingenieur Technik. 2019. Iss. 4. pp. 1–9.
35. Brichkin V. N., Kurtenkov R. V., Maksimova R. I., Bormotov I. S. Regeneration and recycling of lime component in complex processing of kaolin raw materials. Obogashchenie Rud. 2024. No. 4. pp. 32–38.