По сравнению с доменными шлаками с воздушным охлаждением, сталеплавильные шлаки намного тяжелее, тверже, плотнее и менее везикулярны по своей природе. Они обладают необычайно высокой стойкостью к полировке и износу поверхности дорожного покрытия.
Твердый стальной шлак имеет как блочную, так и сотовую форму. Бывший стальной шлак обладает блеском; последний не блестящий и более хрупкий. Удельный вес стального шлака зависит от вязкости, поверхностного натяжения жидкого стального шлака и количества содержащегося диоксида железа, черных металлов и пористости. Содержание влаги в стальном шлаке составляет 0,2–2,0%, удельный вес — 3,2–3,6, прочность на сжатие — от 169 до 300 МПа (43,5 фунта на квадратный дюйм), а число по шкале Мооса — от 5 до 7. Измельчаемость стального шлака ниже, чем у доменного шлака. Твердость и удельный вес выше, чем у доменного шлака. Как и шлак доменной печи с воздушным охлаждением, стальной шлак обладает превосходными свойствами сопротивления скольжению. Некоторые основные физические свойства стального шлака приведены в таблице 1.
Таблица 1. Физические свойства стального шлака
| Объемная плотность (кг/м3) | Удельный вес | Степень раздавливания | Степень удара | Степень истирания | Степень полировки камня |
| 1150–1440 | 2,38–2,76 | 25–39 | 21–42 | 5–31 | 50–63 |
Шлаки при производстве чугуна и стали неизбежно образуются как побочный продукт процессов производства чугуна и стали. Основными компонентами шлаков являются CaO, SiO2, Al2O3, MgO и оксиды железа, состав шлаков зависит от процесса. В основном производятся три типа шлаков, а именно доменный шлак, конвертерный шлак и шлак ЭДП, а типичные составы каждого шлака приведены в таблице 2. Основным компонентом доменного шлака являются SiO2 и Al2O3, поступающие из железной руды в виде пустой породы, а также CaO, добавляемый в качестве флюса в процессе спекания. С другой стороны, конвертерный шлак в основном содержит CaO, добавленный в качестве рафинирующего агента, а также SiO2 и оксиды железа, полученные в процессе окислительного рафинирования. Шлак ЭДП подразделяется на два типа: окислительный шлак и восстановительный шлак, которые образуются при рафинировании стали и восстановлении оксида железа до металлического железа соответственно.
Объем коммунальных твердых бытовых отходов в Карагандинской области составляет 7,7 млн. тонн на 213 полигонах.
По активности использования отходов на предприятиях области. «На отдельных производствах ТОО «Корпорация Казахмыс» доля обратного использования доходит до 67%, на АО «АрселорМиттал Темиртау» – от 9 до 40 %», – отмечает отдел статистки и надзора области.
Таблица 2- Типичные составы доменного шлака, конвертерного шлака и электросталеплавильного шлака (мас.%) [80]
| CaO | SiO2 | T.Fe | Al2O3 | MgO | |
| Шлак доменный | 42,0 | 33,8 | 0,3 | 14,4 |
6,7 |
| Конвертерный шлак | 44,3 | 13,8 | 17,5 | 1,5 |
6,4 |
| Электросталеплавильный шлак (шлак окисления) | 26,2 | 17,7 | 21,2 | 12,2 |
5,3 |
| Электросталеплавильный шлак (восстановительный шлак) | 51,0 | 27,0 | 1,5 | 9,0 |
7,0
|
Составы шлаков, захваченных из компонентов пустой породы, зависят от состава сырья, в то время как составы других компонентов, добавляемых в качестве флюса для процессов рафинирования, предназначены для максимизации его производительности при рафинировании, и, таким образом, существует большое разнообразие компонентов и составов шлаков. Образуется около 300 кг/тонну чугуна и 100 кг/тонну стали доменного шлака и сталеплавильного шлака (конвертерного или ЭДП-шлака).
Около 80% шлака доменной печи закаливается распылением воды, а полученный закаленный шлаковый песок доменной печи используется в основном для производства цемента, бетона и гражданского строительства. Остальное охлаждается полевым воздушным охлаждением, а медленно охлажденный шлак используется в качестве ресурса для дорожного строительства, крупного заполнителя бетона и т. д. Напротив, поскольку сталеплавильный шлак содержит капли железа в количестве нескольких процентов по весу, шлак не может быть закален разбрызгиванием воды. Поэтому шлак обрабатывается путем воздушного охлаждения, а затем измельчается и сортируется. Капли железа извлекаются с помощью магнитной сепарации, а оставшийся шлак продается для различных целей, таких как гражданское строительство, цемент или бетонные ресурсы. Шлак доменной печи полностью перерабатывается, а небольшая часть сталеплавильного шлака не может быть утилизирована из-за выделения опасных элементов, таких как тяжелые металлы или фтор. Разработка новых технологий использования такого шлака является важным решением по сокращению количества шлака, выбрасываемого на свалки без какой-либо утилизации.
Что касается мер по снижению нагрузки на окружающую среду шлаками, образующимися в процессах производства чугуна и стали, рассматриваются следующие два метода. Во-первых, это сокращение количества образующихся шлаков за счет разработки высокоэффективных процессов. Металлургические шлаки до сих пор в основном разрабатывались для увеличения производительности переработки в зависимости от шлаков. Недавние разработки процессов и шлаков основаны не только на улучшении нефтеперерабатывающих мощностей, но и на снижении нагрузки на окружающую среду, например, уменьшении количества шлака, прекращении использования опасных элементов или разработке процесса, который генерирует перерабатываемые -продукты (шлаки). Второе мероприятие — разработка нового способа использования шлака как ресурса. Метод использования шлаков производства чугуна и стали как богатого ресурса должен быть развит путем создания новых функций и дополнительных ценностей. А именно использование техногенных отходов для получения огнеупорных материалов в качестве одного из компонентов футеровки металлургических печей.
Библиографический список
- Металлургические шлаки., Раздел ГРНТИ: Теория металлургических процессов., Романенко А.Г. ,Металлургия, 1997 г.
- Шаповалов Н.А., Загороднюк Л.Х., Тикунова И.В., Щекина А.Ю., Шкарин А.В. ШЛАКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА – ЭФФЕКТИВНОЕ СЫРЬЁ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 1-1. – С. 167-172.