natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-111Research ArticleГЕОТЕХНОЛОГИИ. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХGEOTECHNOLOGY. EXTRACTION, PROCESSING AND THE USE OF SOLID FUEL MINERALSИспользование мелкодисперсных железосодержащих отходов производства в качестве сырьевых материаловRecycling of fine iron-containing industrial waste as raw materialsКазимирскаяЕ. Н.KazimirskayaE.a N.

Казимирская Екатерина Николаевна – аспирант кафедры промышленной экологии

ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск

Ekaterina N. Kazimirskaya – Postgraduate student, Department of Industrial Ecology

13a, Sverdlova Str., 220006, Minsk

kazimirskaaekaterina@gmail.comЛихачеваА. В.LikchachovaA. V.

Лихачева Анна Владимировна – кандидат технических наук, заведующий кафедрой промышленной экологии

ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск

Anna V. Likhacheva – Ph. D. (Technics), Head of the Department of Industrial Ecology

13a, Sverdlova Str., 220006, Minsk

alikhachova@mail.ruБелорусский государственный технологический университетBelarusian State Technological University20253010202501203213Copyright © Казимирская Е.Н., Лихачева А.В., 20252025Казимирская Е.Н., Лихачева А.В.Kazimirskaya E.N., Likchachova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/111

В статье обобщены возможные варианты использования мелкодисперсных железосодержащих отходов производства, к которым относятся окалина, пыль систем очистки, шламы, шлаки и пр. Такие отходы характеризуются разным составом и периодически в небольших количествах образуются на многих предприятиях, что затрудняет их сбор и переработку. Для анализа возможности использования данных отходов в качестве сырьевых материалов проанализированы научные работы, в том числе включенные в базы Scopus и Web of Science. Показано, что разработанные к настоящему времени в зарубежных странах технологии позволяют использовать мелкодисперсные железосодержащие отходы в качестве сырья в различных отраслях промышленности с получением целевых продуктов: кирпича и радиационно-защитных функциональных композитов, бетонных смесей, сорбентов, коагулянтов и пигментов.

The article summarizes the possible options for the use of fine iron-containing production wastes, which include scale, dust from cleaning systems, sludge, slag and others. Such wastes are characterized by different composition, periodically, in small quantities are formed at many enterprises, which makes it difficult to collect and process them. To analyze the possibility of using these wastes as raw materials, scientific papers, including those included in Scopus and Web of Science databases, have been analyzed. It is shown that the technologies developed to date in foreign countries allow to use fine iron-containing wastes as raw materials in various industries to obtain target products: bricks and radiation-protective functional composites, concrete mixtures, sorbents, coagulants and pigments.

железосодержащий отходсырьепереработкаметодповторное использованиеiron-containing wasteraw materialsprocessingmethodrecyclingReferencesБелорусский МЗ по итогам 2023 года увеличит выпуск стали на 15 % // Металлургический бюллетень. – URL: https://www.metalbulletin.ru/news/black/10176405/ (дата обращения: 29.10.2024).Belorusskij MZ po itogam 2023 goda uvelichit vy`pusk stali na 15 % [Belarusian Steel Works to increase steel output by 15 % in 2023]. Available at: https://www.metalbulletin.ru/news/black/10176405/ (accessed 29 November 2024).Освоение и разработка новых видов продукции. БМЗ об основных задачах на 2025 год // Интернет-портал BELTA.BY. – URL: https://belta.by/economics/view/osvoenie-i-razrabotka-novyh-vidov-produktsii-bmz-ob-osnovnyhzadachah-na-2025-god-690444-2025/?ysclid=m8e8hr9tjp860647906 (дата обращения: 18.03.2025).Osvoenie i razrabotka novy`x vidov produkcii. BMZ ob osnovny`x zadachax na 2025 god [Mastering and development of new types of products. BMP on the main tasks for 2025]. Available at: https://belta.by/economics/view/osvoeniei-razrabotka-novyh-vidov-produktsii-bmz-ob-osnovnyh-zadachah-na-2025-god-690444-2025/?ysclid=m8e8hr9tjp860647906 (accessed 18 March 2025) (in Russian)Внешняя торговля товарами // Национальный статистический комитет Республики Беларусь. – URL: https:// www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/realny-sector-ekonomiki/vneshnyaya-torgovlya/vneshnyaya-torgovlyatovarami/ (дата обращения: 18.03.2025).Vneshnyaya torgovlya tovarami [Foreign trade in goods]. Available at: https://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/realny-sector-ekonomiki/vneshnyaya-torgovlya/vneshnyaya-torgovlya-tovarami/ (accessed 18 March 2025). (in Russian)Отходы // Национальный статистический комитет Республики Беларусь. – URL: https://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/makroekonomika-i-okruzhayushchaya-sreda/okruzhayuschaya-sreda/sovmestnaya-sistemaekologicheskoi-informatsii2/i-othody/ (дата обращения: 29.10.2024).Otxody [Waste]. Available at: https://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/makroekonomika-i-okruzhayushchayasreda/okruzhayuschaya-sreda/sovmestnaya-sistema-ekologicheskoi-informatsii2/i-othody/ (accessed 29 November 2024). (in Russian)Туктарова, И. О. Анализ существующих методологических подходов к проблеме установления границ почвенного загрязнения основными полютантами и металлсодержащими наночастицами в районах расположения несанкционированных свалок / И. О. Туктарова, Р. А. Болотов // Нанотехнологии в строительстве. – 2021. – Т. 13, № 3. – С. 193–200. – URL: https://nanobuild.ru/ru_RU/journal/Nanobuild-3-2021/193-200.pdf (дата обращения: 18.03.2025)Tuktarova I. O., Bolotov R. A. Analiz sushchestvuyushchih metodologicheskih podhodov k probleme ustanovleniya granic pochvennogo zagryazneniya osnovnymi polyutantami i metallsoderzhashchimi nanochasticami v rajonah raspolozheniya nesankcionirovannyh svalok [Analysis of existing methodological approaches to the problem of establishing the boundaries of soil pollution by basic pollutants and metal-containing nanoparticles in areas of unauthorized landfills]. Nanotekhnologii v stroitelstve: nauchnyy internet-zhurnal = Nanotechnology in Construction: An online scientific journal, 2021, vol. 13, no. 3, pp. 193–200 (accessed 18 March 2025). (in Russian)Наличие, образование и движение отходов по видам экономической деятельности // Экологический портал Республики Беларусь. – URL: https://ecoportal.gov.by/otkhody/nalichie-obrazovanie-i-dvizhenie-otkhodov/otkhodypo-vidam-ekonomicheskoy-deyatelnosti/ (дата обращения: 17.05.2025).Ob utverzhdenii, vvedenii v dejstvie obshchegosudarstvennogo klassifikatora Respubliki Belarus'. postanovlenie Ministerstva prirodnyh resursov i ohrany okruzhayushchej sredy Resp. Belarus', 09 dekabrya 2019 goda, № 3-T [On approval, enactment of the national classifier of the Republic of Belarus : Resolution of the Ministry of Natural Resources and Environmental Protection of the Republic of Belarus, December 09, 2019, No. 3-T] ETALON. Zakonodatel'stvo Respubliki Belarus'. Nac. Centr pravovoj inform. Resp. Belarus' [ETALON. Legislation of the Republic of Belarus. National Center for Legal Information. Republic of Belarus]. Minsk, 2024. (in Russian)Элементный и фазовый состав гальванических шламов, осадков очистных сооружений машиностроительных и приборостроительных предприятий Республики Беларусь / В. Н. Марцуль, А. В. Лихачева, О. С. Залыгина [и др.] // Природные ресурсы. – 2013. – № 1. – С. 113–118.Marcul' V. N., Lihacheva A. V., Zalygina O. S., Shibeka L. A., Romanovskij V. I. Elementnyj i fazovyj sostav gal'vanicheskih shlamov, osadkov ochistnyh sooruzhenij mashinostroitel'nyh i priborostroitel'nyh predpriyatij Respubliki Belarus [Elemental and phase composition of galvanic sludge, sediments of sewage treatment plants of machinebuilding and instrument–making enterprises of the Republic of Belarus]. Prirodnye resursy = Natural Resources, 2013, no. 1, pp. 113–118 (in Russian)Evaluation of the performance of iron ore waste as potential recycled aggregate for micro-surfacing type cold asphalt mixtures / R. Freddy, A. Guimarães, A. Vivoni, R. Schroder // Construction and Building Materials. – 2021. – Vol. 266. – Part B. – P. 57–65.Freddy R., Guimarães A., Vivoni А., Schroder R. Evaluation of the performance of iron ore waste as potential recycled aggregate for micro-surfacing type cold asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 2021, vol. 266, part B, pp. 57–65.Rotary hearth furnace for steel solid waste recycling: Mathematical modeling and surrogate-based optimization using industrial-scale yearly operational data / J. Kim, M. Cho, M. Jung [et al.] // Chemical Engineering Journal. – 2023. – Vol. 464. – P. 125–133.Kim J., Cho M., Jung M., Kim J., Yoon Y. Rotary hearth furnace for steel solid waste recycling: Mathematical modeling and surrogate-based optimization using industrial-scale yearly operational data. Chemical Engineering Journal, 2023, vol. 464, pp. 125–133.Абдрахимов, В. З. Использование металлургических кальций-, алюминий- и железосодержащих шлаков в производстве жаростойкого бетона на основе ортофосфорной кислоты / В. З. Абдрахимов // Construction and Geotechnics. – 2022. – Т. 13, № 1. – С. 82–95.Abdrakhimov V. Z. Ispol`zovanie metallurgicheskix kal`cij-, alyuminij- i zhelezosoderzhashhix shlakov v proizvodstve zharostojkix betonov na osnove ortofosfornoj kisloty` [Use of metallurgical calcium-, aluminum- and iron-containing slags in the production of heat-resistant concrete on the basis of orthophosphoric acid]. Construction and Geotechnics, 2022, vol. 13, no. 1, pp. 82–95. (in Russian)Recycling of metallurgical wastes in ceramics: A sustainable approach / Y. Er, M. Sutcu, O. Gencel [et al.] // Construction and Building Materials. – 2022. – Vol. 349. – P. 45–52.Yusuf Er, Mucahit Sutcu, Osman Gencel, Ermedin Totiç, Ertugrul Erdogmus, Vedat Veli Cay, Muhammad Junaid Munir, Syed Minhaj Saleem Kazmi. Recycling of metallurgical wastes in ceramics: A sustainable approach. Construction and Building Materials, 2022, vol. 349, pp. 45–52.Recycling of industrial waste iron tailings in porous bricks with low thermal conductivity / R. Li, Y. Zhou, C. Li [et al.] // Construction and Building Materials. – 2019. – Vol. 213. – P. 43–50.Runfeng Li, Yang Zhou, Cuiwei Li, Shibo Li, Zhenying Huang. Recycling of industrial waste iron tailings in porous bricks with low thermal conductivity. Construction and Building Materials, 2019, vol. 213, pp. 43–50.Iron-rich industrial waste enhanced low-carbon radiation shielding functional composites / Y. Xia, D. Shi, R. Zhao [et al.] // Journal of Cleaner Production. – 2024. – Vol. 449. – P. 97–104.Yan Xia, Daquan Shi, Ruolin Zhao, Kunyang Yu, Minghao Liu, Hengjun Mei, Lei Xu, Yading Zhao, Lei Wang. Iron-rich industrial waste enhanced low-carbon radiation shielding functional composites. Journal of Cleaner production. 2024, vol. 449, pp. 97–104.Ровин, С. Л. Конструктивные особенности ротационных печей / С. Л. Ровин, Л. Е. Ровин // Литье и металлургия. – 2020. – № 4. – С. 49–59.Rovin S. L., Rovin L. E. Konstruktivny`e osobennosti rotacionny`x pechej [Design features of rotary furnaces]. Lit`e i metallurgiya = Casting and Metallurgy, 2020, no. 4, pp. 49–59. (in Russian)Novel approach to recycling of steel swarf using hydrometallurgy / T. Ottink, N. Vieceli, M. Foreman, M. Petranikova // Resources, Conservation and Recycling. – 2022. – Vol. 185. – P. 235–241.Thomas Ottink, Nathalia Vieceli, Mark R. St J. Foreman, Martina Petranikova. Novel approach to recycling of steel swarf using hydrometallurgy. Resources, Conservation and Recycling, 2022, vol. 185, pp. 235–241.Synergistic conversion of iron ore sintering dust and waste biochar to produce direct reduction iron and syngas: Gasification, reduction behavior and thermodynamic analysis / L. Wang, Y. Yang, Y. Ou [et al.] // Journal of Cleaner Production. – 2024. – Vol. 434. – P. 27–31.Lin Wang, Yongbin Yang, Yang Ou, Peiyao Tang, Chen Liu, Qiang Zhong, Yan Zhang, Lingyun Yi, Qian Li, Zhucheng Huang, Tao Jiang. Synergistic conversion of iron ore sintering dust and waste biochar to produce direct reduction iron and syngas: Gasification, reduction behavior and thermodynamic analysis. Journal of Cleaner Production, 2024, vol. 434, pp. 27–31.Self-endowed magnetic photocatalysts derived from iron-rich sludge and its recycling in photocatalytic process for tetracycline degradation / X. Liu, H. Wang, Ch. Wang [et al.] // Bioresource Technology. – 2024. – Vol. 395. – P. 146–151.Xixiang Liu, Hengyi Wang, Chenxu Wang, Liyang Zhao, Honghui Pan, Yan Liu, Liying Liang, Chuanqi Zhao, Shiyong Huang. Self-endowed magnetic photocatalysts derived from iron-rich sludge and its recycling in photocatalytic process for tetracycline degradation. Bioresource Technology, 2024, vol. 395, pp. 146–151.A new concept of waste iron recycling for the enhancement of the anammox process / W. Liu, T. Li, J. Wang [et al.] // Chemosphere. – 2022. – Vol. 307. – Part 4. – P. 78–86.Wenru Liu, Tianhao, Jianfang Wang, Yaoliang Shen, Xiaoming Ji, Dianhai. A new concept of waste iron recycling for the enhancement of the anammox process. Chemosphere, 2022, vol. 307, part 4, pp. 78–86.Extraction of iron from waste titanium whitewash to produce LiFePO4 batteries / Y. Jiang, C. Peng, K. Zhou [et al.] // Clean Production. – 2023. – Vol. 415. – P. 137–145.Yang Jiang, Changhong Peng, Kangeng Zhou, Zheng Hu, Guopeng Zhang, Yehuizi Wu, Jinzhong Zhang, Wei Chen. Extraction of iron from waste titanium whitewash to produce LiFePO4 batteries. Clean Production, 2023, vol. 415, pp. 137–145.Казимирская, Е. Н. Железосодержащие отходы как вторичный материальный ресурс / Е. Н. Казимирская, А. В. Лихачева // Импортозамещение, научно-техническая и экономическая безопасность : сб. ст. V Междунар. науч.-техн. конф. «Минские научные чтения – 2022». – Минск : БГТУ, 2022. – Т. 1. – С. 157–161.Kazimirskaya E. N., Likhacheva A. V. Zhelezosoderzhashchie othody kak vtorichnyj material'nyj resurs [Iron-containing waste as a secondary material resource]. Importozameshchenie, nauchno-tekhnicheskaya i ekonomicheskaya bezopasnost. Sbornik statey V Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Minskie nauchnye chteniya – 2022» [Proc. of the V Int. sci. and tech. conf. “Minsk scientific readings – 2022”]. Minsk, 2022, vol. 1. pp. 157–16. (in Russian)Comparative adsorption of Eriochrome black T onto recyclable steel dust wastes: Isotherm, kinetics and thermodynamic studies / M. Manzar, M. Alshabib, U. Alam [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2022. – Vol. 645. – P. 59–65.Mohammad Saood Manzar, Muntathir Alshabib, Umair Alam, Muhammad Nawaz, Mukarram Zubair, Anamália Ferreira Silva, Nuhu Dalhat Mu'azu, Lucas Meili, Emre Çevik, Hissah A. Alqahtani. Comparative adsorption of Eriochrome black T onto recyclable steel dust wastes: Isotherm, kinetics and thermodynamic studies. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2022, vol. 645, pp. 59–65.Rapid synthesis of magnetic zeolite materials from fly ash and iron-containing wastes using supercritical water for elemental mercury removal from flue gas / L. Ma, L. Han, Sh. Chen [et al.] // Fuel Processing Technology. – 2019. – Vol. 189. – P. 39–48.Lingjun Ma, Lina Han, Shuai Chen, Jiangliang Hu, Liping Chang, Weiren Bao, Jianchen Wang. Rapid synthesis of magnetic zeolite materials from fly ash and iron-containing wastes using supercritical water for elemental mercury removal from flue gas. Fuel Processing Technology. 2019. vol. 189. pp. 39–48.A novel recycling and reuse method of iron scraps from machining process / P. Li, X. Li, F. Li // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Vol. 266. – P. 79–85.Ping Li, Xinran Li, Fengjun Li. A novel recycling and reuse method of iron scraps from machining process. Journal of Cleaner Production, 2020, vol. 266, pp. 79–85.Соколов, Л. И. Получение железосодержащего коагулянта из отходов шлифовального производства / Л. И. Соколов, К. Л. Соколов // Системные технологии. – 2023. – Т. 4, № 49. – С. 154–160.Sokolov L. I., Sokolov K. L. Poluchenie zhelezosoderzhashhego koagulyanta iz otxodov shlifoval`nogo proizvodstva [Preparation of iron-containing coagulant from grinding wastes]. Sistemny`e texnologii = System Technologies, 2023, vol. 4, no. 49, pp. 154–160. (in Russian)Шаматов, С. А. Получение сульфата натрия и железооксидного пигмента на основе железного купороса / С. А. Шаматов, И. У. Рахманов // Scientific Journal Impact Factor. – 2021. – Vol. 1, № 4. – P. 1478–1482.Shamatov S. A., Rakhmanov I. U. Poluchenie sul`fata natriya i zhelezooksidnogo pigmenta na osnove zheleznogo kuporosa [Preparation of sodium sulfate and iron-oxide pigment on the basis of iron sulfate]. Scientific journal Impact Factor, 2021, vol. 1, no. 4, pp. 1478–1482. (in Russian)Рузавин, А. А. Синтез красного железооксидного пигмента на основе конвертерного сталеплавильного шлака для строительной индустрии / А. А. Рузавин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – 2020. – Т. 20, № 4. – С. 19–27.Ruzavin A. A. Sintez krasnogo zhelezooksidnogo pigmenta na osnove konverternogo staleplavil`nogo shlaka dlya stroitel`noj industrii [Synthesis of red iron oxide pigment on the basis of converter steelmaking slag for the construction industry]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of of the South Ural State University, 2020, vol. 20, no. 4, pp. 19–27. (in Russian)Металлургия чугуна : учеб. для вузов / Е. Ф. Вегман, Б. Н. Жеребин, А. Н. Похвиснев [и др.] ; под ред. Ю. С. Юсфина. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Академкнига, 2004. – 774 с.Wegman E. F., Zherebin B. N., Pokhvisnev A. N., e.a. Metallurgiya chuguna [Iron metallurgy]. Moscow, 2004, 774 p. (in Russian)Классификация железных руд // Горнодобывающий ресурс России «Rosmining». – URL: https://rosmining.ru/wp-content/uploads/2022/05/-zheleznyh-rud-.pdf?ysclid=m9jr9njtom735205766 (дата обращения: 16.04.2025).Klassifikaciya zhelezny`x rud [Classification of iron ores]. Available at: https://rosmining.ru/wp-content/uploads/2022/05/-zheleznyh-rud-.pdf?ysclid=m9jr9njtom735205766 (accessed 16 April 2025). (in Russian)Урбанович, Н. И. Анализ состава и технологгий переработки дисперсных железосодержащих отходов / Н. И. Урбанович, С. В. Корнеев // Литье и металлургия. – 2021. – № 4. – С. 66–69.Urbanovich N. I., Korneev S. V. Analiz sostava i texnologij pererabotki dispersny`x zhelezosoderzhashhix otxodov [Analysis of composition and processing technology of dispersed iron-containing waste]. Lit`e i metallurgiya = Casting and Metallurgy, 2021, no. 4, pp. 66–69. (in Russian)Переработка железосодержащих пылевидных отходов металлургического производство в пигмент для окраски строительных материалов / В. Б. Федосеев, А. Д. Зорин, Е. Н. Федосеева [и др.] // Бутлеровские сообщения. – 2013. – Т. 42, № 9. – С. 94–102.Fedoseev V. B., Zorin A. D., Fedoseeva E. N., Zanozina V. F., Zhebryakov E. V. Pererabotka zhelezosoderzhashhix py`levidny`x otxodov metallurgicheskogo proizvodstvo v pigment dlya okraski stroitel`ny`x materialov [Processing of iron-containing dusty wastes of metallurgical production into pigment for coloring of building materials]. Butlerovskie soobshheniya = Butler Communications, 2013, vol. 42, no. 9, pp. 94–102. (in Russian)Ровин, С. Л. Классификация и свойства дисперсных металлотходов / С. Л. Ровин, Л. Е. Ровин // Литье и металлургия. – 2015. – Т. 79, № 2. – С. 5–13.Rovin S. L., Rovin L. E. Klassifikaciya i svojstva dispersny`x metallotxodov [Classification and properties of dispersed metal waste]. Lit`e i metallurgiya = Casting and Metallurgy, 2015, vol. 79, no. 2, pp. 5–13. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.