Шлак металла что это

Содержание
  1. Шлаки в металлургии
  2. Что такое металургический шлак и золошлаковые отходы − виды и утилизация
  3. Что такое шлак
  4. Золошлак
  5. Шлак в металлургии и классификация шлакового продукта
  6. Стойкие и разлагающиеся материалы
  7. Применение шлака металлургического и золошлаковых отходов
  8. Применение шлакозольных остатков
  9. Утилизация шлакозольных отходов
  10. Утилизация в РФ
  11. Шлак. Виды и применение. Плюсы и минусы. Свойства и особенности
  12. Что такое шлак, и как он образовывается
  13. Под шлаком подразумевается силикат искусственного происхождения, который образовываться при плавке металлов, обработки промежуточных продуктов, а также рафинированию жидких сплавов. Также его получают на промышленных предприятиях как побочный продукт при восстановлении руды с целью извлечения из нее ценных флюсов.
  14. Образуемые в процессе переработки ресурсов на промышленных предприятиях шлаки можно разделить на 3 группы, в зависимости от его химических составляющих:

Шлаки в металлургии

Силикатные материалы, получаемые при выплавке из руд металлов, называются металлическими шлаками. Они обладают разными свойствами, в зависимости от процесса их получения, химического состава руды и других факторов. Эти искусственные силикаты состоят из оксидов железа, алюминия, кремния, магния, кальция, серы, марганца и др. В зависимости от процентного соотношения этих окислов, скорости и условий остывания шлаков, они могут получать свойства вулканической пемзы или твёрдого гранита, а также рассыпаться в порошок. Их цвета бывают подобными горным породам: белые, жёлтые, чёрные, зелёные, серые, розовые, серебристые, сиреневые, перламутровые и др. Они могут быть разной плотности, пористости, тяжёлыми или лёгкими. Их удельный вес близок к природным камням. По химическому составу бывают основные, кислые, нейтральные.

Шлаки чёрной металлургии

• Доменные – получают при выплавке чугуна. Представляют собой расплавы силикатные или алюмосиликатные. Из-за низкой плотности (в 2 раза меньше, чем у чугуна) они образуются сверху над расплавленным слоем чугуна и периодически удаляются через летку. Возможность его использования зависит от химического состава и способа выхода из домны. Он может при охлаждении получить свойства плотного камня или постепенно рассыпаться в порошок. Плотный материал используется в качестве щебня, стоимость которого значительно меньше натурального, а свойства не уступают. Для проверки пригодности доменных шлаков в производство щебня проводится специальный контроль его качества.

• Сталеплавильные – побочный продукт при любом способе получения стали в открытых агрегатах. Состоит из нелетучих различных оксидов с меньшей плотностью, чем сталь, которые собираются на поверхности расплава. Их источники: продукты, полученные при окислении примесей, содержащихся в чугуне и ломе, добавочные окислители и материалы, внесённые загрязнения (миксерный шлак, песок) и др. Содержат большее количество оксидов железа (20 %) и марганца (10 %).

• Ваграночные образуются при плавке чугуна в вагранке из продуктов окисления чугуна, золы кокса, остатков в виде пригара формовочной смеси, флюса. Основные составляющие ваграночного шлака – оксиды (80 – 90 %). При таком способе производства получаются в большинстве кислые шлаки с выделением минералов (рудных, мелилитов, пироксенов, анортитов), алюмокремнезернистого стекла.

• Ферросплавные – получают в процессе производства ферросплавов. Различаются по добавленным к железу химическим элементам: хрому, марганцу, кремнию и др.

Шлаки цветной металлургии

Для них характерны: высокое содержание оксидов железа, пониженный состав оксидов магния и кальция. Свойства шлаков цветной металлургии зависят от их химического состава. Отличаются от шлаков чёрной металлургии большим удельным весом, разнообразием, дополнительным содержанием ценных редких металлов. Если при выплавке чёрных металлов выход шлаков на 1 т металла составляет 0,1 – 0,7 т, то в цветной металлургии при получении 1 т металла – 100 – 200 т шлаков.

Способы переработки и применение

Самый распространённый способ переработки – грануляция. Происходит путём охлаждения массы водой, воздухом, паром.

• Мокрый способ. Обработка вытекающего из доменной печи раскалённого шлака сильной струёй воды, подаваемой через специальные насадки. Шлак дробится под напором воды и отправляется в бункер до окончательного охлаждения. Его продувают воздухом, в результате чего он остывает и обезвоживается.

• Полусухой способ. Вытекающий из домны шлак попадает на лопасти вращающегося барабана. Небольшое количество воды, подаваемой в желоб, резко охлаждает и делает шлак твёрдым. Затем он попадает в барабан, где дробится и окончательно остывает, отлетая в сторону.

Гранулируются в основном доменные шлаки, которые в большинстве используются в цементной промышленности. Также в этой отрасли распространено применение шлаков ферросплавов, сталеплавильных, цветной металлургии. Из них производят обладающий высокой химической стойкостью цемент, который можно применять даже в агрессивных средах. Получают путём совместного помола металлургического шлака, гипса и извести. Шлаки также используют в качестве активных добавок к портландцементному клинкеру или вместо глины. В зависимости от взятых пропорций, получают обычный цемент или с повышенной стойкостью.

Шлакощелочные цементы получают при совместном помоле гранулированных шлаков, каустической или кальцинированной соды, жидкого стекла. Такие гидравлические вяжущие водостойкие, термостойкие, с высокой прочностью, биостойкие, устойчивы к коррозии. Изготовленные с их добавлением бетоны выдерживают воздействие нефтепродуктов, слабых кислот, твердеют при низких температурах.

Широко используется в строительстве шлаковый щебень, который успешно заменяет натуральный. Получают его путём дробления отвальных шлаков или литья по специальной технологии. Перед применением он проверяется на устойчивость к распаду.

Материал прочный на истирание, выдерживает высокие и низкие сезонные температуры. Используется в качестве наполнителя для различных видов бетонов.

Для тяжёлых изделий из бетона крупным наполнителем служит отвальный или литой щебень, а для мелкого – гранулированный шлак. Для лёгких изделий предназначен щебень из шлаковой пемзы, которую получают путём вспучивания с применением минеральных газообразователей при быстром охлаждении шлаковой массы. Затем она дробится на фракционный щебень.

Читайте также:  Станок тв4 технические характеристики токарный по металлу

Этот материал нашёл широкое применение и в дорожном строительстве как надёжный и при этом дешёвый материал. Используется для подготовки оснований, а также в производстве шлаковых вяжущих для дорожных покрытий, приготовления асфальтобетона.

Способом шлакового литья получают плитки и камни для мощения тротуаров, изготовления бордюров, напольные покрытия для внутренних помещений, трубы, фасадные плиты и другие изделия. Они по многим качествам не уступают железобетонным и стальным аналогам. Их получают при разливе в формы расплавленных металлургических шлаков, поступаемых прямо из доменных печей. Такой производственный процесс очень экономичен – не требуются дополнительные ресурсы на расплавку сырья, его транспортировку и хранение. Технология изготовления проста, литьё таких изделий экономически выгоднее, чем изготовление искусственного камня, а механические свойства мало чем отличаются.

Из металлургических шлаков получаются превосходные материалы – шлакоситаллы. Они состоят из стекловидной аморфной массы и мельчайших стеклянных кристаллов. Бывают разных видов и цвета. Свойства зависят от исходного сырья и технологии изготовления. Процесс происходит в стекловаренной печи. Сырьём служат металлургические шлаки, песок и другие добавки. Шлакоситаллы отличаются высокой прочностью, близкой к чугуну и стали, но при этом они в 3 раза легче. Эти материалы легко обрабатываются и очень востребованы в строительстве. Они хорошо сверлятся, шлифуются, режутся. Широко используются для изготовления прочных изделий и в качестве отделочных материалов: труб, подшипников, оптических приборов, электроизоляторов, мелющих деталей механизмов, химического оборудования, облицовочных плит для фасадов и внутренних стен, напольных покрытий, подоконников, кровли, ограждений балконов и др.

Из металлургических шлаков изготавливают шлаковую вату, которая идёт на производство теплоизоляционных изделий. Из доменных шлаков получают около 80% минеральной ваты. Используются для этого также шлаки цветной металлургии, мартеновские, ваграночные. Выбирается сырьё с оптимальной вязкостью для получения минерального волокна методом вытягивания. В ванных печах или вагранках получают шлаковый расплав, который затем перерабатывается в волокно. Вату изготавливают 3-х типов: для плит повышенной жёсткости, для полусухого прессования изделий, для горячего прессования. На основе минваты получают различные изделия (плиты, цилиндры), где в качестве связующих применяют битумы, эмульсии, синтетические полимеры.

Источник

Что такое металургический шлак и золошлаковые отходы − виды и утилизация

Шлак металлургический применяют для изготовления стройматериалов, конструкций, используют в качестве подсыпки для дорог. Благодаря своему составу, плотности, материал необычайно полезен для промышленной отрасли.

Что такое шлак

При выплавлении чёрного и цветного металлов остаётся много побочных продуктов. Основной такой отход – шлак: твёрдый остаток металлургического производства силикатного типа, покрывающий расплавленный металл, а по остывании – затвердевающий. Состоит из отходов рудного материала, флюсов, топливной золы.

Продукт может обладать разными свойствами, характеристиками. Изделия из шлаков характеризуются хорошей прочностью, невысокой ценой.

На протяжении долгого времени отходы металлургического производства никак не использовались повторно, просто утилизировались. Лишь во второй половине 20 столетия люди поняли, что шлак возможно эксплуатировать в постройке домов, сельском хозяйстве, при прокладке дорог.

Золошлак

Золошлаковые отходы – это, соответственно названию, сочетание золы и шлака; возникают после сгорания торфа и угля. Соотношение указанных материалов в золошлаке – приблизительно 80 на 20 (где 80% золы, а остальное – угольный шлак). Класс опасности – пятый.

В соответствии со статистическими данными, в РФ ежегодно образуется почти 27 млн золошлака. Золошлак подходит для создания бетона, разнообразных стройматериалов.

Шлак в металлургии и классификация шлакового продукта

Основных групп шлака 2. К первой относятся остатки чёрной металлургии, ко второй – цветной.

Продукты второй категории немногочисленны, имеют много оксидов железа с кальцием, магнием, небольшое количество ценных примесей.

Шлаки, формируемые при получении чёрных металлов, классифицируют на четыре подвида:

  • Шлак сталеплавильный. Получают в результате открытой выплавки стали (агрегат не имеет значения) либо при обработке металла. Оксиды низкой плотности без летучих соединений. Нередко присутствует большая доля загрязнений. В них очень много продуктов окисления железа, марганца. Сюда относятся шлаки электроплавильные, мартеновские, ваграночные, томасовские, тигельные, сварочные, бессемеровские.
  • Доменный. Наиболее распространённый тип с силикатной либо алюмосиликатной структурой. Остывая, получает каменистую структуру, из которой впоследствии получают щебень или иной стройматериал, но может распасться до порошкообразного состояния. К этой группе относятся остатки литейного, специального, предельного чугуна.
  • Ваграночный. Образуется путём выплавления чугуна в вагранках. Доля оксидов бывает до 90%. Кислотность готового продукта более трёх процентов; осуществляется выделение минералов, алюминиево-кремниевых стекловидных элементов.
  • Ферросплавный. Кроме железа содержит кремний, марганец, хром.

Стойкие и разлагающиеся материалы

По режиму остужения пустой породы отходы чёрной металлургии классифицируются на:

Устойчивые материалы выглядят как каменистые образования. Разлагающиеся дифференцируют, исходя из минерального состава. Самые распространённые разновидности:

  • Силикатные. Характеризуются тем, что при трансформации кальциевого силиката из бета в гамма-форму наблюдается увеличение объёма. Продукт покрывается трещинами, рассыпается на мелкодисперсные порошкообразные частицы.
  • Известковые. Образуется крошка всевозможных размеров. Преимущественно, данный вид распада присущ мартеновским шлакам.
  • Марганцевые. Растворение происходит при пребывании шлака во влажности.
  • Железистые. Разновидность связана с чрезмерным наличием неокисленного железа. Пороговая величина – полтора процента. При условии, когда обозначенное значение превышается и продукт находится под влиянием влаги, осуществляется трансформация сульфида железа в гидроксид, характеризующаяся выделением сероводорода. Следствие – возрастание объёма шлака до 38%, что ведёт к растрескиванию.

Самые перерабатываемые – нераспадающиеся шлаки. Их возможно обрабатывать посредством применения разных методик: либо подвергают охлаждению и дроблению полусухим способом в особых барабанах, либо осуществляют так называемое мокрое воздействие водяной струёй.

Применение шлака металлургического и золошлаковых отходов

Наиболее подходящим для переработки является граншлак. Именно из него делают щебень. Его эксплуатируют:

  • в производстве железобетонных изделий;
  • в дорогостроении;
  • в сельском хозяйстве (выполняя функцию подсыпки);
  • в производстве бетонов (будучи заполнителем).
Читайте также:  Все металлы реагируют с растворами кислот с выделением газа

Основной отраслью реализации щебня остаётся дорогостроение, для чего производится пористый щебень. От уровня пористости продукта сильно зависят его физико-механические свойства. Понижение указанного критерия ведёт к повышению прочности. Некоторое время назад для таких целей проводилась процедура дегазации, результатом которой становилось снижение пористости до 30%. Существующие сегодня методы направлены на вакуумирование, центрифугирование шлака, что даёт возможность получить показатель 2%. Таким образом, покупателю предлагается бюджетный щебень с хорошей прочностью.

Шлаки, образуемые при производстве ферросплавов, при сталелитейном производстве, в виде порошка досыпают в цемент. Благодаря им, состав становится более стойким, удаётся существенно улучшить физические характеристики материала.

Если смешать гранулированные шлаки с жидким стеклом либо содой, раствор станет пригодным для получения бетонных смесей, становящихся твёрдыми при низких температурах.

При применении литьевой обработки, возможно произвести плитку для тротуаров, бордюрный камень, напольные покрытия для интерьеров. Кроме того, способ предполагает возможность изготовления труб, фитингов, фасадной отделки. Расходы на изготовление становятся меньше, но по свойствам материал ничуть не хуже металлических и железобетонных аналогов.

Применение шлакозольных остатков

Золошлаком пользуются для получения:

  • тяжёлого бетона;
  • ячеистого бетона;
  • силикатного бетона;
  • строительных смесей;
  • цементного клинкера;
  • обжигового глинозольного керамзита;
  • керамического кирпича;
  • земляного полотна автодорог;
  • изоляционного материала для полигонов для твёрдых бытовых отходов.

Благодаря эксплуатации золошлака возможно хорошо сэкономить на сырье для реализации готовых материалов. Помимо этого, отмечается и улучшение свойств конечного продукта.

Золошлак эксплуатируют также в сельскохозяйственной отрасли. Он способствует улучшению качества почвы: нейтрализует кислотность, повышает пористость, улучшает состав. Но здесь крайне важно следить за тем, чтобы продукт был безопасным. Опасность для здоровья выявляется проведением исследований, в рамках которых определяется радиоактивность, изучаются состав, свойства.

Утилизация шлакозольных отходов

Существуют компании, специализирующиеся на предоставлении услуг по утилизации подобного рода отходов. Процесс характеризуется безотходностью, безопасностью для экологии, а также экономит ресурсы. Для переработки шлаков принимают:

  • шлакозольные отходы мусоросжигательных заводов, теплоэлектростанций,
  • отработки газоочистки,
  • металлургические шлаки (не исключая свинцовые).

Утилизация в РФ

В РФ существует более ста семидесяти теплоэлектростанций, работающих на угле. Фактически же, в настоящее время шлакоотвалы переполнены, и совершенно не расширяются, поскольку это очень финансово затратно.

Источники сообщают, что утилизируется лишь 10% шлаковых отходов. Сибирский федеральный округ является лидером по употреблению золошлака.

Источник

Шлак. Виды и применение. Плюсы и минусы. Свойства и особенности

Шлак – это побочный продукт, который образовывается при выполнении плавки металла, являющийся обедненным отходом. Его формирование происходит из пустых пород, в частности кокса, слюды. Широко применяется для изготовления строительных материалов, таких как шлакоблок, минеральная вата, кирпич, черепица. В основном ценится как облегченный дешевый наполнитель при производстве бетонов. Так как материал является вторсырьем, то его применение позволяет существенно снизить интенсивность загрязнение окружающей среды, в противном случае он подлежит складированию в отвал.

Что такое шлак, и как он образовывается

Под шлаком подразумевается силикат искусственного происхождения, который образовываться при плавке металлов, обработки промежуточных продуктов, а также рафинированию жидких сплавов. Также его получают на промышленных предприятиях как побочный продукт при восстановлении руды с целью извлечения из нее ценных флюсов.

Образуемые в процессе переработки ресурсов на промышленных предприятиях шлаки можно разделить на 3 группы, в зависимости от его химических составляющих:

  • Основной.
  • Кислотный.
  • Нейтральный.

Основной шлак является наиболее распространенным, так как его получают при переработке подавляющего большинства используемых ресурсов. Он содержит порядка 10% глинозема. При этом в нем изменится до 50% оксида кальция. В кислотном шлаке доля глинозема выше, и доходит до 15%. При этом оксид кальция присутствует в меньшем количестве, всего на уровне 42%. Нейтральный же имеет в составе оксид кальция в пределах 45%. Остальная доля в составе шлака припадает на металлы и минералы. Это может быть алюминий, кремний, магний, марганец, сера. Концентрация последних напрямую влияет на фактические свойства материала, и соответственно на варианты его дальнейшего использования для вторпереработки.

Где применяются шлаки, что такое граншлак

Частицы шлаков при плавке металлов и прочих материалов, слипаются между собой. Они достаточно прочно соединяются. Получаемая фракция отхода может быть разной. По этой причине, чтобы иметь возможность его дальнейшего применения, его перерабатывают в гранулы. Это происходит методом быстрого охлаждения горячего шлака водой. Он собирается в гранулы различной фракции, которые после этого калибруются по размеру.

Чаще всего шлаки применяются именно в виде гранул, которые получают еще на этапе производства основного материала. Сфера его использования очень обширна:
  • Производство шлакоблока.
  • Подложки фундамента.
  • Укрепления берегов водоемов.
  • Замешивание бетона.
  • Производство асфальта.
  • Готовка штукатурок, строительного клея.
  • Производство минваты.
  • Вибропрессовка тротуарной плитки.

Для производства шлакоблока и применения в качестве подложки под фундаменты, применяются самые большие гранулы шлака. Они сравнительно легкие с прочими наполнителями, при этом очень дешевые. Неправильная форма гранул способствует тому, что они прочно закрепляются в бетоне. В итоге он приобретает высокую прочность на излом, а также стойкость к образованию трещин. Использование шлака в данных направлениях вызвано именно его легкостью, в сравнении с гравием. Это в свою очередь соответственно сопровождается и небольшими затратами на его транспортировку.

Читайте также:  Способы рихтовки металла толщиной до 0 5 мм

Для производства бетона и асфальта используется шлак средней фракции. Такие бетонные смеси подходят для изготовления стяжек, дорожек. В некоторых случаях их можно применять как подушку для фундаментов. Огромная доля шлака средней и мелкой фракции применяется для приготовления асфальтной смеси для прокладки дорог. Неправильная форма гранул способствует надежному их удержанию в битуме. При этом они достаточно шероховатые, что дает хорошее сцепление резиновых колес с дорогой.

Крошку шлака добавляют в состав покупных готовых сухих штукатурок. Это делает их более легкими, простыми в работе, обеспечивает стойкость к образованию трещин. Пыль шлака используется для производства минеральной ваты и тротуарной плитки. Ее также включают в состав кирпича, керамической черепицы.

Виды шлаков по происхождению

В зависимости от происхождения, шлак может иметь различные свойства. По этой причине одни отходы производства востребованы и перерабатываются полностью, а прочие отправляются в отвалы.

В целом весь объем образовываемых промышленностью шлаков можно разделить в зависимости от происхождения на группы:
  • От цветных металлов.
  • Доменные.
  • Топливные.
  • Химические.
От цветных металлов

Шлаки, получаемые в результате переработки цветных металлов, являются тяжелыми. Их масса на 1 м³ составляет 3,3-3,8 т. Таким образом, использовать шлаки этого типа в качестве легкого наполнителя невозможно. Оценить тяжесть этого материала, можно сравнив его с плотностью гранита. Тот в таком же объеме будет весить всего 2,6-2,7 т. Ценность шлака поучаемого от производства цветных металлов в том, что он имеет низкий уровень водопоглощения, всего в пределах 0,1-0,6%. Иногда его применяют для изготовления минеральной ваты.

Доменные
Это наиболее распространенный вид шлака, так как он образовывается в доменных печах при плавке черных металлов. Эту продукцию разделяют на 3 вида:
  • Гранулированную.
  • Не гранулированную.
  • Шлаковую пемзу.

Гранулированный шлак обычно получают при плавке чугуна. После охлаждения водой он собирается в гранулы, которые и применяют в качестве наполнителя при производстве строительных материалов. Не гранулированный тип получается при медленном остывании шлака на воздухе. Тот собирается большими комками, которые перерабатываются методом дробления. В результате механической обработки получают фракцию нужного размера или пыль. Такие ломанные частицы очень хорошо подходят для производства асфальтобетона.

Шлаковая пемза является пористым материалом, не обладающим связующими качествами. Это позволяет ее применять в качестве легкого наполнителя. Она обладает звукоизоляционными и теплоизоляционными качествами. Также ее используют в сельском хозяйстве, добавляя в почву с целью ее раскисления.

Доменный шлак обладает высокой сопротивляемостью к дроблению. Это то качество, за которое он и ценится при производстве строительных материалов. К тому же он легче и дешевле, чем аналог, получаемый при производстве цветных металлов. Для него характерно большее впитывание влаги.

Топливный

Эти шлаки получаются при сжигании угля. По этой причине их называют еще золошлаками. Они пользуются спросом в строительстве. В частности в качестве подложки под дороги, садовые дорожки, фундаменты.

Данный шлак отличается высоким содержанием щелочи. Он имеет характерную черную окраску, похожую на древесный уголь. Однако в зависимости от объема в нем оксида двухвалентного железа, оттенок может меняться. Он встречается белый, коричневый, и даже зеленоватый.

Отход в виде шлака при сжигании различного топлива сильно разнится. Больше всего его остается при сгорании сланцев. Этот показатель может доходить до 80%, но не бывает ниже 50%. Даже от антрацита его остается порядка 30%.

Нужно учитывать, что шлаки, полученные в результате сжигания топлива, могут содержать повышенную концентрацию радиоактивных веществ. По этой причине их применение в строительстве жилых объектах не распространено.

Химические

Шлаки, полученные в результате химического производства, еще называют электротермофосфорные. Это отходы от изготовления фосфатов электротермическим методом. Данное сырье может содержать в себе до 98% стекла. Материал практически не используется, особенно в строительной сфере. В нем присутствуют нежелательные мусорные примеси, такие как макулатура, остатки пластиков.

Свойства шлака
Ценность шлаков в строительстве связана с положительными качествами данного материала:
  • Легкость.
  • Огнестойкость.
  • Малая цена.

Большинство шлаков легкие. Они образуются как отход, которому находят полезное применение. В связи с этим во многом он предпочтительней прочих наполнителей, таких как, к примеру, гравий. Особо он ценится за свою устойчивость к высоким температурам. Его можно добавлять как наполнитель при производстве кирпича, керамической черепицы. Растворы с таким наполнителем могут применяться для кладки печей. Нередко шлаки можно увидеть в составе кладочных огнестойких смесей, штукатурок. Шлаки стоят дешевле древесины, кирпича, и многих других материалов. Поэтому и цена производимой с ними продукции соответственно уменьшается.

При всех достоинствах считать шлак отличным наполнителем для всех случаев нельзя. Имеются у него и весьма существенные недостатки:
  • Гигроскопичность.
  • Избыточная прочность.
  • Высокая теплопроводность.

Большинство шлаков сильно напитывают воду, то есть применять их в качестве подложки не всегда разумно. Особенно это касается участков, где наблюдается неглубокое расположение грунтовых вод, а также имеется риск затопления, паводков.

Многие шлаки очень твердые, поэтому их дробление сопровождается большими усилиями. Для рядового пользователя обычно это не проблема, конечно если не возникает необходимость резать бетонные конструкции, в которых он содержится.

Практически все шлаки, кроме пористых, имеют высокую теплопроводность. Если использовать их в качестве наполнения стен, то те получаются холодными. Это требует дополнительного наружного утепления. В этом плане обычно лучше использовать керамзит или другой более теплый наполнитель.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector