COAL PREPARATION

Original Paper

UDC 536.421.5:543.632.4:62-665.4:661.333 ©T.G.Cherkasova*, D.A. Barantsev, A.I. Ivanov, 2024

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol’ – Russian Coal Journal, 2024, № 4, pp. 36-39

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-4-36-39

Title

ASSESSMENT OF THE POSSIBILITY TO OPEN UP COAL WASTE BY SINTERING WITH SODIUM CARBONATE

Authors

T.G.Cherkasova*, D.A. Barantsev,A.I. Ivanov

Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University (KuzSTU), Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru

Authors Information

Cherkasova T.G. - Doctor of Chemistry Sciences, Professor, Director of Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University (KuzSTU), Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru

Barantsev D.A. – Assistant of Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University (KuzSTU), Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: kemche@yandex.ru

Ivanov A.I. – Bachelor of Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University (KuzSTU), Kemerovo, 650000, Russian Federation

Abstract

Waste from coal processing and coal preparation has great potential because it contains valuable elements such as rare and rare earth elements. The low content and complex composition of waste requires the use of complex processing, which, by extracting several valuable products, will make processing economically viable.

The initial stage of enrichment requires the opening of the waste, during which stubborn minerals pass into a soluble form, which, with subsequent leaching, allows the valuable components to be completely transferred into solution. One of the ways to open chemically resistant raw materials is sintering with sodium carbonate, which formed the basis of this study.

The article presents the results of the distribution of matrix and some rare elements during leaching with sulfuric acid (various concentrations) of raw materials obtained by sintering coal preparation waste and sodium carbonate. It has been established that during leaching, most of the silicon oxide precipitates (up to 47 wt.% in terms of Si). When leaching 10% wt. With sulfuric acid, titanium compounds precipitate in all samples, which gives the prospect of its subsequent extraction from the residue.

Keywords

Coal mining industry, Coal processing waste, Sintering, Sodium carbonate, Sulphuric acid leaching, Rare metals, Titanium.

References

1. Экогеотехнология добычи бедных руд с созданием условий для попутной утилизации отходов горного производства / И.В. Соколов, Ю.Г. Антипин, А.А. Рожков и др. // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 289-296. DOI: 10.31897/PMI.2023.21.

Sokolov I.V., Antipin Yu.G., Rozhkov A.A., Solomein Yu.M. Ecogeotechnology of low-grade ore mining with the creation of conditions for associated recycling of mining waste. Zapiski Gornogo Instituta. 2023;(260):289-296. DOI: 10.31897/PMI.2023.21.

2. ЧукаеваМ.А., МатвееваВ.А., СверчковИ.П. Комплекснаяпереработкавысокоуглеродистыхзолошлаковыхотходов // ЗапискиГорногоинститута. 2022. Т. 253. С. 97-104. DOI: 10.31897/PMI.2022.5.

Chukaeva M.A., Matveeva V.A., Sverchkov I.P. Complex processing of high-carbon ash and slag waste. Zapiski Gornogo Instituta. 2022;(253):97-104. DOI: 10.31897/PMI.2022.5.

3. Тарасов П.И., Хазин М.Л., Апакашев Р.А. Использование отходов горнодобывающей промышленности Урала // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 1. С. 21-31. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-21-31.

Tarasov P.I., Khazin M.L., Apakashev R.A. Use of waste from the mining industry of the Urals. Gornyj Informatsionno-Analiticheskij Byulleten. 2021;(1):21-31. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-21-31.

4. ОпределениесоставаотходовуглеперерабатывающегопредприятияПАОЦОФ «Березовская» / Т.Г. Черкасова, М.О. Пилин, А.В. Тихомироваидр. // Уголь. 2023. № 9. С. 90-95. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-9-90-95.

Cherkasova T.G., Pilin M.O., Tikhomirova A.V., Barancev D.A. Determination of composition of coal processing wastes of the Berezovskaya Central Concentrating Mill. Ugol’. 2023;(9):90-95. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2023-9-90-95.

5. Das S., Gaustad G., Sekar A., Williams E. Techno-economic analysis of supercritical extraction of rare earth elements from coal ash. Journal of Cleaner Production. 2018;(189):539-551.

6. Okeme I.O., Crane R.A., Nash M.N., OjonimiT.I., Scott T.B. Characterisation of rare earth elements and toxic heavy metals in coal and coal fly ash. RSC Adv. 2022;(12):19284-19296. DOI: 10.1039/D2RA02788G.

7. Вергунов А.В., Арбузов С.И., Соболенко В.М. Минералогия и геохимия тонштейнов в углях Бейского месторождения Минусинского бассейна // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринггеоресурсов. 2019. Т. 330. № 2. C. 155–166. DOI 10.18799/24131830/2019/2/116.

Vergunov A.V., Arbuzov S.I., Sabalenko V.M. Mineralogy and geochemistry of tonsteins in coals of the Beyskoye deposit of the Minusinsk basin. Izvestiya Tomskogo Polytekhnicheskogo Universiteta. Enzhiniring Georesoursov. 2019; 330(2):155–166. DOI 10.18799/24131830/2019/2/116.

8. МорозковА.В., НоровА.М. Перспективныеспособыпереработкикольскогонефелиновогоконцентратавсовременныхусловиях // ТрудыКольскогонаучногоцентраРАН. Химияиматериаловедение. 2020. Вып. 4. C. 111-117.

Morozkov A.V., Norov A.M. Promising methods for processing Kola nepheline concentrate in modern conditions. Trudy Kolskogo nauchnogo tsentra RAN. Khimiya i materialovedenie. 2020;(4):111-117.

9. Способтермохимическогоактивированиявысококалиевогоалюмосиликатногоминеральногосырья (сыннырита) сиспользованиеммагнезита / П.А. Гуляшинов, Е.Н. Алексеева, А.Д. Будаеваидр. // Горныйинформационно-аналитическийбюллетень (научно-техническийжурнал). 2019. № 12. С. 180–190. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-180-190.

Gulyashinov P.A., Alekseeva E.N., Budaeva A.D., Antropova I.G. Method of thermochemical activation of high-potassium aluminosilicate mineral raw materials (synnyrite) using magnesite. Gornyj Informatsionno-Analiticheskij Byulleten. 2019;(12):180–190. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-180-190.

10. Извлечение глинозема из алюмогетита и боксита в присутствии кальцийсодержащей добавки / А.Н. Федяев, А.Г. Сусс, Е.А. Власов и др. // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института. 2010. № 9(35). С. 25-29.

Fedyaev A.N., Suss E.A., Vlasov E.A. et al. Extraction of alumina from aluminogoethite and bauxite in the presence of a calcium-containing additive. Izvestiya St.-Petersburgskogo Gosudarstvennogo Tekhnologicheskogo Instituta. 20109;(35):25-29.

11. Исследованиепроцессаспеканиянизкотитановогошлакассодой / М.А. Найманбаев, Н.Г. Лохова, А.Е. Абишеваидр. // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2017. № 4. С. 12–20. DOI: 10.17073/0021-3438-2017-4-12-20.

Naimanbaev M.A., Lokhova N.G., Abisheva A.E. et al. Study of the sintering process of low-titanium slag with soda. Izvestiyavuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2017;(4):12–20. DOI: 10.17073/0021-3438-2017-4-12-20.

12. Имидеев В.А., Бербенев А.О., Александров П.В. Комбинированный способ переработки молибденитовых концентратов на основе обжига с карбонатом натрия // Труды Кольского научного центра РАН. Химияиматериаловедение. 2021. Вып. 5. Т. 11. № 2. С. 111–113. DOI: 10.37614/2307-5252.2021.2.5.022.

Imideev V.A., Berbenev A.O., Aleksandrov P.V. A combined method for processing molybdenite concentrates based on roasting with sodium carbonate. Trudy Kolskogo nauchnogo tsentra RAN. Khimiya i materialovedenie. 2021;5(11-2):111–113. DOI: 10.37614/2307-5252.2021.2.5.022.

13. Извлечениеценныхкомпонентовиззолошлаковыхотходовтепловыхэлектрическихстанций / Э.Р. Зверева, В.П. Плотникова, Ф.И. Бургановаидр. // ВестникКГЭУ. 2020. № 2(46). С. 3-12.

Zvereva E.R., Plotnikova V.P., Burganova F.I. et al. Extraction of valuable components from ash and slag waste of thermal power plants. Vestnik KSEU. 2020;2(46):3-12.

14. Лавриненко А.А., Кунилова И.В., Гольберг Г.Ю. Влияние низкотемпературного обжига золы от сжигания углей с щелочными реагентами на эффективность извлечения ценных компонентов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2023. № 10. С. 104-121. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_10_0_104.

Lavrinenko A.A., Kunilova I.V., Golberg G.Yu. The influence of low-temperature roasting of ash from burning coal with alkaline reagents on the efficiency of extracting valuable components. Gornyj Informatsionno-Analiticheskij Byulleten. 2023;(10):104-121. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_10_0_104.

Acknowledgements

The research was financially supported by a grant from the Russian Ministry of Education and Science (Agreement No. 075-15-2022-1194).

For citation

Cherkasova T.G., Barantsev D.A., Ivanov A.I. Assessment of the possibility to open up coal waste by sintering with sodium carbonate. Ugol’. 2024;(4):36-39. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-36-39.

Paper info

Received February 25, 2024

Reviewed February 28, 2024

Accepted March 26, 2024