Главная / Статьи / 

Шлакопереработка и утилизация металлургических шлаков

Шлакопереработка и утилизация металлургических шлаков

Особенности утилизации и переработки шлака

Шлакопереработка и утилизация металлургических шлаков получили в мире широкую известность. На современных металлургических заводах не только утилизируются все образующиеся шлаки, но и постепенно перерабатываются и старые шлаковые отвалы. В шлаковых отвалах на заводах по всей стране еще хранятся миллионы тонн шлака, а отвалы занимают огромные площади. Переработка и использование шлаков в настоящее время представляют собой самостоятельную отрасль металлургического производства, позволяющую сократить эти огромные площади и очистить окружающий мир от загрязнения.

На данный момент важность шлаковых пород достаточно велика, чтобы игнорировать их преимущества. Спросом пользуются отвальные доменные шлаки – образующиеся при сливе отходов в отвал и его последующей разработке.

Практикой доказана ценность доменного шлака как сырья в строительстве. В данный момент на всех металлургических предприятиях налажена переработка шлаков в необходимую продукцию: гранулированный шлак (граншлак), щебень, пемзу, минеральную вату, литье, брусчатку, высокоглиноземистый щебень и другие виды изделия.

Шлаковый щебень — второй по объему продукт переработки доменных шлаков. Щебень из доменного шлака является весьма полезным заполнителем для бетона; он повышает некоторые технологические характеристики бетонной смеси. Используемый для строительства и ремонта автомобильных дорог шлаковый щебень по своим свойствам не уступает щебням твердых пород, в некоторых случаях он их даже превосходит.

Сталеплавильные шлаки. Побочный продукт сталеплавильных процессов представляет собой расплав оксидов, содержащийся в чугуне и металлургическом ломе. Такие шлаки обладают рафинирующим действием и очищают сталь от таких вредных примесей, как фосфор и сера. Одновременно с этим они защищают металл от окисления газовой фазой.[1]

Шлаковую пемзу используют для изготовления легких бетонов. Бетон при добавлении этого заполнителя приобретает более высокую плотность и меньшую теплопроводность по сравнению с равным по прочности легким бетоном.

Важными и эффективными теплоизоляционными материалами являются минеральная вата и продукты на ее основе. Основополагающим сырьевым компонентом минераловатной промышленности являются кислые доменные шлаки, которые полны кремнезема и глинозема.

Проблема утилизации, переработки отвальных шлаков и извлечения из них металлических компонентов со следующим использованием их в качестве вторичного сырья является одной из основополагающих в металлургии. Данная проблема имеет несколько аспектов. Во-первых, металл, извлеченный из металлического шлака, гораздо дешевле металла, извлеченного из руды в результате целого ряда технологических переделов. Это позволяет сделать выбор в пользу шлака с экономической точки зрения. Также, металл из шлака получить проще в связи с низкими затратами времени и ресурсов. Во-вторых, после извлечения металлов из шлака он может быть выгодно утилизирован. Наконец, полезная переработка шлаковых отвалов дает возможность освободить территорию, занимаемую отвалами, или уменьшить ее до малых пределов, т.е. улучшает и экологическую обстановку в отвальной зоне и вокруг нее.

Способы переработки шлаков.

Известен способ переработки металлургических шлаков путем введения шлаков в расплав, нагретый до температуры выше плавления металла и обработку расплава присадкой, которая разделяет оксиды и металл. Такой способ технологически сложен, очень энергозатратный, а в случае переработки отвальных шлаков предполагает их встречную транспортировку из отвала к плавильному цеху, что крайне нерационально.

Более выгодными являются способы переработки отвальных шлаков с применением механического воздействия на них в автономной зоне, не связанной с плавильным цехом, т.е. на отдельном заранее подготовленном технологическом участке.

Также известен способ переработки отвальных шлаков, содержащих вольфрам, никель, хром, железо, представляет собой последовательные операции дробления, измельчения, спекания с содой, автоклавного выщелачивания и фильтрации. Данный способ предусматривает не только механическое воздействие на шлаковый материал, а также и тепловое, и химическое воздействие, что делает технологию извлечения полезных металлов более энергоемкой. [2]

Стандартный состав и структура отвальных шлаков, в частности, электрометаллургического производства, и опыт их переработки позволяет определить, что достаточно высокой степени извлечения металлов из шлака можно достичь, используя строго механическое воздействие на шлаковый материал. Металл в шлаке находится в форме корольков, т.е. частиц металла, заключенных в оболочку неметаллического материала (собственно шлака). Помимо этого, шлак содержит включения металлического скрапа, который попадает в шлак в процессе его скачивания из плавильной емкости. Эти включения бывают достаточно крупными, и их извлечение из материала шлакового отвала может производиться без применения специальных методов сепарирования путем простой выборки.

Третий способ переработки отвальных шлаков, при котором шлак подвергают дроблению, дополнительному измельчению и последующей воздушной сепарации. Стоит отметить, что этот способ требует определенных температурных условий для эффективного разделения металлического и неметаллического материала, поэтому переработка шлака должна выполняться сразу после его получения, а уже остывший в шлаковом отвале шлак с помощью этой технологии переработать нет возможности.

Наиболее приближенным по технической сущности является способ переработки отвальных шлаков, включающий дробление до размера куска не более 150 мм, рассев по фракциям, сепарацию фракций.

Четвертый способ представляет сепарацию относительно крупных и средних фракций, в связи с чем степень извлечения металлов из шлака сравнительно высока (85,3%). Стоит учесть, сепарация в предыдущем способе производится радиометрическим сепаратором, что может быть эффективно только для немагнитных сплавов и металлов, следовательно, железо при этом способе извлекаться не будет. Для дробления сталеплавильных шлаков с целью получения щебня предложено мокрое самоизмельчение в мельнице. Неостывший, но затвердевший шлак крупностью 0—350 мм и более поступает в мельницу, в которую постоянно подается вода.

Шлак подвергают выборному дроблению, например, в роторной дробилке, при котором металлические включения раскрываются за счет того, что зерна шлака разрушаются эффективнее металлических. После этого продукты дробления разделяют на фракции и подвергают повторной магнитной сепарации. Избирательное дробление промежуточного продукта и возврат его на повторную магнитную сепарацию позволяет увеличить извлечение металла из шлака и выход кондиционного металла. [3]

Заключение.

Благодаря многим различным способам утилизации и переработки шлаков появилась выгодная возможность реализовать вторичное сырье и решить проблему шлаковых отвалов, что сыграло огромную роль в экологическом плане. Также большое преимущество состоит в том, что различные способы позволяют подойти к процессу переработки и утилизации с разных сторон, в зависимости от того, какие условия есть для реализации этой переработки и что в итоге необходимо получить.

Список литературы

1. Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии М.: Металлургия,1987. - 8 с. Панфилов М.И., Школьник Я.Ш., Орининский Н.В., Коломиец В.А., Сорокин Ю.В., Грабеклис А.А.
2. Способ переработки отвальных металлургических шлаков: пат. 2117708 Рос. Федерация: МПК-8 C22B7/04 C21C5/54 Борин Б.Ф., Галкин М.П., Игнатов Н.Н., Ларионов, В.С., Небольсин В.А., Степанов А.В.; заявитель и патентообладатель Ларионов Валерий Семенович; заявл. 1997-12-17; опубл. 20.08.1998.
3. Способ переработки шлака: пат. 2298586 Рос. Федерация: МПК-8 C22B7/04B03B9/04 B03C1/00 Святов Болат Аманжолович (KZ), Гриненко Валерий Иванович(KZ), Петлюх Петр Степанович (KZ), Есенжулов Арман Бекетович (KZ), ГрабеклисАльфред Альфредович (RU), Демин Борис Леонидович (RU).; заявитель и патентообладатель ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛОВ”; заявл. 2004-02-17; опубл. 10.05.2007.
 
Евдокимов Евгений Васильевич, студент (e-mail: evdokimovevgeniy332@gmail.com)
Дедов Алексей Сергеевич, к.т.н., доцент (e-mail: deadoff@sibsrtin.ru)
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин), г. Новосибирск, Россия
Источник: https://elibrary.ru