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:

• стойкие,
• распадающиеся.

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).

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.