Шлак металлургический

Вещество, которое покрывает расплавленный металл и после остывания, становящийся твердым веществом называют шлаком. Металлургический шлак включает в свой состав остатки рудного материала, флюса, золы.

Шлак – это сырье для изготовления строительных материалов и конструкций. Детали и конструкции, изготовленные из этого материала обладают довольно высокой прочностью и отличаются низкой ценой, чем те которые изготовлены из натурального, природного сырья. Это привело к тому, что на металлургических предприятиях стали организовывать подразделения по переработке шлака.

Шлак получают тогда, когда расплав, в который входят остатки руды, флюса и золы начинает охлаждаться. Как правило, в составе вещества присутствуют окисел кремня, кальция и железа.

Шлаки разделяют на те, которые образуются при выработке черных и цветных металлов.

Виды или классификация шлака

При квалификации отходов металлургического производства надо помнить о том, что при изготовлении металлов получаются шлаки и золошлаковые отходы, которые состоят смеси золы и шлака, в результате сгорания угля и торфа.

Классификация шлаков довольно тщательно проработана.

Существует две базовые группы: шлаки черной и цветной металлургии.

После выплавки чугуна получаются следующие виды шлаков:

1. Доменные. Они напрямую связаны с отходами, которые получаются при плавке чугуна и состоят из нескольких подгрупп - литейного, специального и предельного.
2. Сталеплавильные. К этим относят шлаки, образующиеся при выплавке стали и при обработке металла. К первым относят электроплавильные, мартеновские, и ваграночные. Ко второй группе относят тигельные и сварочные.

Доменные шлаки формируются одновременно с чугуном при плавке шихты, в состав которой ходят топливный материал руда и флюс, состоящий из известняка. Шлак, из-за малой плотности отделяется от чугуна и всплывает наверх. Его отделяют от основного материала через отверстие расположенное сверху. Это отверстие называют леткой. Шлак, сливаемый через нее не содержит в себе металла. Часть шлаковых отходов остается в нижней части печи. Их сливают после выпуска основной продукции (чугуна) отправляют на переработку. Смысл этой переработки заключается в выделении остатков металла из полученных отходов.

Доменные шлаки отличает изменчивостью состава, который определяется составом шихты. Как правило, они на 95% состоят из окислов кремния, кальция и других материалов.

Соотношение между щелочными и кислотными окислами образует три группы шлаков.

1. Содержащие в своем составе окислы железа, магния и кальция называют основными,
2. Состоящие из SiO2 и Al2O3, называют кислотными.
3. Промежуточная группа - равномерное присутсвие обоих видов оксислов.

Устойчивые и разлагающиеся материалы

Шлаки классифицируют и по режиму остужения пустой породы. Разница в режиме остывания обеспечивает получение разновидностей шлаков в виде:

• камней;
• гранул;
• стеклоподобных материалов.

Устойчивость - следующий критерий характеризующий шлаки. Между тем, шлаку свойственны 4 вида распада:

1. Силикатный распад характерен тем, при трансформации кальциевого силиката из бета в гамма-форму совершается рост объема. В ходе распада шлаковая порода покрывается трещинками, и постепенно распадается в порошок мучного типа.
2. Известковый. Это процесс является следствием гидратации извести. Чаще всего этот тип встречается среди мартеновских шлаков.
3. Железистый. Этот тип напрямую связан с наличием неокисленного железа. Предельная величина составляет 1,5%. Рост процента предельной величины и наличие влаги провоцирует реакцию перехода сульфида железа в его гидроксид. Этот процесс сопровождает выделение сероводорода. В итоге объем шлака вырастает до 38%, и это приводит к появлению на его поверхности трещин.
4. Марганцевый - активизация произойдет, если шлак будет находиться во влажной среде.

В первую очередь перерабатывают шлаки устойчивые к распаду. Из него производят щебень и некоторые другие строительные материалы.

Область использования и стандарты

На территории нашей страны действует ГОСТ 3476-34, определяющий технические условия к шлаку из которого изготавливают цемент. Еще один способ переработки шлаков – изготовление минеральной ваты. Сырьем служит щебень из доменного шлака, требования к нему определены в ГОСТ 18866-93. Шлаковая пемза используется как заполнитель при изготовлении бетона. Требования к пемзе определены в ГОСТ 9760-86.

Большая часть шлаков металлургического производства находит применение в дорожном строительстве. Именно для этой отрасли производят пористый щебень. Следует отметить, что уровень пористости оказывает существенное влияние на физико-механические параметры. Снижение пористости повышает его прочностные параметры. Для уменьшения пористости применяют операцию под названием дегазация. Ее использование позволяет снизить этот параметр на 30%. Кроме этой операции применяют вакуумирование и обработку на центрифугах. После такой обработки потребитель получает качественный и недорогой щебень, изготовленный из отходов металлургического производства.

Щебень из отходов металлургии

При строительстве дорог применяют щебень различной прочности и соответственно пористости. При сооружении дорожного покрытия щебень применяют следующим образом: под верхний слой покрытия укладывают щебень с пористостью 5 – 12%. Для нижней части полотна применяют щебень с пористостью 12-17%.

Технология изготовления

Производству щебня из отходов металлургического производства большое внимание уделяют ученые. Так в недрах Уральского института черной металлургии разработали и постоянно совершенствуют технологиям переработки металлургического шлака в строительный щебень.

Базовая технологии переработки шлака в щебень выглядит следующим образом:

1. Расплавленный шлак, слой за слоем заливают в шлаковые ямы. Толщина одного слоя составляет 200 – 300 мм. Таким образом заливают пять слоев.
2. Охлаждение залитой массы водой из расчета 0,5 кубометра воды на тонну шлака.
3. После остужения слоя шлака его выдерживают до 8 часов. За это время происходит кристаллизация.
4. По истечении обозначенного времени слои шлака разрабатывают с применением экскаватора.
5. С применением сит выполняют сортировку шлака по фракциям. Если возникает необходимость, то полученный материал отправляют на дополнительное дробление. Описанная технология позволяет получать щебень, который отличается от природного тем у него хорошая адгезия к битуму, цементу и дегтю.

Цена отходов металлургического производства

На практике применяют два метода определения стоимости отходов металлургического производства. Первый метод основан на использовании так называемых ТСЦ территориальных сборников цен. Но, к сожалению, эти сборники обновляются довольно редко, и поэтому цена там указанная не всегда может соответствовать действительности. Поэтому, чаще всего, те кого интересует этот вопрос обращаются к возможностям интернета.

Стоимость металлургического шлака напрямую зависит от размера зерен. Среди компаний, которые занимаются переработкой шлака в ходу следующие цифры:

• шлак фракции 20-40 стоит порядка 1300 рублей за тонну.
• шлак фракции 40-70 стоит порядка 1000 рублей за тонну.