Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Применение в сельском хозяйстве
В состав металлургических шлаков входит ряд компонентов, делающих их полезными для использования в сельском хозяйстве. В частности, из сталеплавильных шлаков уже в течение некоторого времени производят шлако-иэвестковые и шлако-фосфорные удобрения.[ . ]
Пригодность сталеплавильного шлака к применению в качестве удобрения объясняется тем обстоятельством, что он содержит значительное количество оксида кальция при относительно меньшей доле оксида кремния. Это делает привлекательным утилизацию шлака как материала для известкования кислых почв взамен извести. Наличие в нем марганца, железа, кремния, алюминия и других элементов повышает его ценность в сравнении с известью, так как эти соединения в качестве микроэлементов необходимы для развития растений.[ . ]
Пионером в производстве шлако-известковой муки является завод «Амурсталь». На нем перерабатываются мартеновские шлаки, характерные для большинства предприятий страны. Установка пущена в эксплуатацию в 1964 г. Ел производительность 120 тыс. т/год муки с извлечением 5 тыс. т скрапа и магнитного продукта.[ . ]
Шлаковая мука завода «Амурсталь» отвечает требованиям ТУ 14-11-117-80 на шлаки сталеплавильные для известкования кислых почв. Они предусматривают содержание (CaO+MgO) не менее 43%, влажность 2%, максимальный размер зерна не более 2 мм, фракцию -0,5 мм 90%, а менее 0,25 мм — 70%. Коэффициент замены известковой муки сталеплавильным шлаком равен 0,94.[ . ]
Установлено, что мартеновский шлак улучшает микрофлору почвы, увеличивая в ней содержание микроорганизмов, полезных для жизнедеятельности растений, является хорошим компонентом в органоминеральных компостах; повышает качество продуктов и содержание белковых веществ в сене и зерне, а также сахара и витаминов; уменьшает заболеваемость растений. Например, поражение свеклы пятнистостью снижается на 40%, а повреждение корнидом — на 30% при 100% поражаемости на контрольном поле.[ . ]
Наибольший эффект для повышения урожая пшеницы дает совместное внесение извести, магния, фосфора и марганца. Почти такие же прибавки получены и от внесения одного шлака.[ . ]
Электросталеплавильные и ферросплавные шлаки высокой основности, содержащие оксид кальция до 52% и оксид магния до 10-12%, также применяются в качестве известковых удобрений. При остывании на воздухе в результате силикатного распада они превращаются в тонкий порошок и вносятся в почву без помола.[ . ]
По данным Пермского сельскохозяйственного института, внесение в почву 2 т/га основных шлаков электроплавки дает возможность получить прибавку урожая клеверо-тимофеечного сена больше, чем от 20 т/га навоза, а использование шлака вместе с навозом дополнительно увеличивает прибавку урожая до 25%.[ . ]
Коэффициент замены известковой муки ферросплавным шлаком составляет 0,98.[ . ]
Другой тип шлаков, применяемый в сельском хозяйстве, фосфат-шлаки, получают при переделе фосфористых чугунов на сталь в мартеновских печах и конвертерах. Они являются фосфорным удобрением типа суперфосфата. Впервые в этом качестве начали использовать шлаки комбината «Азовсталь», содержащие 10-12% Р2О5.[ . ]
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Мартеновский шлак
Мартеновские шлаки образуются в мартеновских печах в количестве 0 22 — 0 35 т на одну тонну выплавленной стали. [2]
Мартеновские шлаки бывают первичными и конечными. Первичные шлаки скачивают или выпускают из мартеновской печи после расплавления шихты прямо в шлаковни или шлаковые ковши. Конечные шлаки, которые удаляют из печи в конце выпуска металла, частично попадают в сталеразливочные ковши и частично в те же шлаковни или шлаковые ковши, установленные так, чтобы при наполнении сталеразливочных ковшей шлак из ковша и с желоба печи попадал в те же емкости для шлака. [3]
Мартеновские шлаки в силу своих свойств находят применение в качестве флюсов в доменных печах. Сварочные шлаки нагревательных печей, богатые железом ( 48 — 50 %), добавляют в шихту доменных печей с целью частичной замены руды. [4]
Мартеновский шлак в литературе обычно рассматривают как материал для известкования почв. [5]
Мартеновский шлак — отход сталелитейного производства, содержащий не менее 80 % углекислого кальция в виде силикатов кальция и магния. В качестве полезных примесей в нем находится фосфор, марганец и многие другие микроэлементы. [6]
Мартеновский шлак является высокоэффективным удобрением для сахарной свеклы. Эффективность его значительно возрастала с повышением доз. Известняк также дал значительное увеличение урожайности, но по эффективности он значительно уступал шлаку. [8]
Мартеновские шлаки Белорецкого комбината содержат 5 — 12 % окиси марганца и около 40 % окиси кальция. Плохо растворимы в воде. Вносить их следует на почвах с кислой реакцией ( дерново-подзолистых, серых лесных, оподзоленных и сильновыщелоченных черноземах), норма 1 — 3 т / га под зяблевую вспашку, один раз в 5 — 6 лет. [9]
Белорецкий мартеновский шлак — ценное макро — и микроудобрение. [10]
Белорецкий мартеновский шлак — ценное макро — и микроудобрение. [11]
Использование мартеновских шлаков на удобрение обеспечит большой экономический эффект, тем более, что они обладают значительным последействием. [12]
Использование мартеновских шлаков на удобрение представляет значительный интерес, так как только в 1961 г. в Союзе их было получено несколько млн. тонн. В Башкирии Белорецкий металлургический завод дает большие количества мартеновского шлака. Этих количеств достаточно для удобрения ежегодно нескольких десятков тысяч гектаров пашни. [13]
Анализ мартеновских шлаков на содержание фосфора [875] осуществляют также из прессованных брикетов. [14]
В мартеновском шлаке металл содержится в виде корольков и скрапа, что затрудняет его извлечение: для переработки шлака необходимо мощное дробильное оборудование, магнитные сепараторы. Исследования Магнитогорского горно-металлургического института по 23 тыс. плавок показали, что в мартеновском шлаке ММК содержится 15 % металла, в том числе 7 % в виде скрапа и 8 % в виде корольков. [15]
Источник
Использование металлургических шламов
Переработка металлургических шлаков в скором времени станет весьма перспективным видом бизнеса, поскольку в мире растет спрос на сырье данного вида. Потребление увеличивают производители строительных смесей и дорожного покрытия, активно использующие металлургические шлаки для изготовления продукции.
Очевидно, что использование продуктов переработки помогает производителям цемента, строительных смесей, дорожного покрытия снизить себестоимость продукции. Узнать актуальные цены на металлургическое сырье можно посетив сайт, где представлен каталог продукции с подробной информацией.
Что такое шлаки от металлургической продукции
Невзирая на очевидную ценность такого сырья для бизнеса, большая часть металлургических шлаков не задействована в производстве, часто хранится просто под открытым небом. Такое положение дел обусловлено тем, что большинство производств не имеют необходимого инструментария для эффективной работы с сырьем.
Металлургические шлаки – это ценные и универсальные строительные материалы, которые часто подпадают под классификацию промышленных отходов. Однако использование этих отходов в промышленности может положительным образом сказаться на экологической ситуации.
Использование металлургических шламов
Основные источники шламообразования
Шлам — это (От нем. Schlamm) — грязь. Этим словом обозначают разные понятия, в том числе последний, самый мелкий продукт дробления при обогащении руды или угля, отложения в паровых котлах; осадок (в виде мелких частиц) при отстаивании или фильтрации жидкости; порошкообразный продукт, выпадающий в осадок при электролизе меди, цинка и др. Шламы (Далее «шлам» — «Ш.»; ) часто содержат ценные компоненты, в том числе благородные металлы
На металлургических заводах образуются миллионы тонн шламов. Основная масса Ш. образуется в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли. Ш. содержат ценные компоненты (прежде всего железо), утилизация которых экономически оправданна. Кроме того, при полном использовании шламов решаются вопросы охраны окружающей среды, так как хранение Ш. в отвалах наносит вред природе (занимаются земельные площади, происходит выветривание пыли, загрязняются атмосфера, почва, реки и водоемы).
По источникам образования железосодержащие Ш. черной металлургии подразделяют на агломерационные, доменные, сталеплавильные и окалиносодержащие (в основном Ш. прокатных цехов).
Агломерационные шламы (аглошламы) образуются при гидроулавливании пыли из мешков мультициклонов, аппаратов мокрой очистки технических и аспирационных газов, при гидравлической уборке помещений и промывке трубопроводов агломерационных фабрик. В остальных случаях аглошламы образуются за счет потерь рудной смеси при гидроочистке вагонов и при гидроудалении коллекторной пыли. Ш. агломерационных фабрик принадлежат к группе, относительно богатой железом; по основным химическим компонентам они близки к агломерационной шихте (40-60 % Fеобщ).
Наиболее существенными факторами, влияющими на образование агломерационных Ш., являются:
- число зон агломерационной установки, имеющих газоочистку (зоны спекания, охлаждения);
- характер удаления коллекторной пыли (очистка мокрая и сухая);
- наличие гидросмыва.
При наличии газоочистки только в зоне спекания удельный выход шламов составляет 10—15 кг/т агломерата. При дополнительной очистке отходящих газов в зоне охлаждения удельный выход Ш. повышается до 23,3—27,9 кг/т агломерата.
Доменные шламы образуются в процессе мокрой очистки колошниковых газов в скрубберах, дроссельных группах, трубах Вентури, а также при гидросмыве подбункерных помещений. Объем Ш. зависит от технологических факторов, влияющих на вынос колошниковой пыли, и от степени очистки газов в сухих пылеулавливателях.
Доменные шламы отличаются меньшей долей железа и повышенной массовой долей цветных металлов, прежде всего цинка (иногда до 2-3%).
Сталеплавильные шламы подразделяются на Ш. газоочисток, конвертеров, мартеновских и электросталеплавильных печей.
Отходящие конвертерные газы выносят много пыли; вследствие этого все конвертеры оборудованы газоочистками. Удельный выход Ш. газоочисток конвертеров находится в пределах 1—3 %. Удельное пылевыделение зависит от интенсивности дутья, конструкции кислородной фурмы, давления кислорода и гранулометрического состава сыпучих материалов. Запыленность мартеновских газов составляет 2-10 г/м3. Содержание железа в конвертерных и мартеновских шламах весьма высокое (45-65 %).
Химический состав Ш. газоочисток электросталеплавильных печей непостоянен, так как зависит от марки выплавляемой стали. Ниже приведен усредненный состав Ш., мас.%: Fe 30-55; SiO2 2-12; Al2О3 0,3-10,0; СаО 1,5-17,0; MgO 5-27; МпО 1,5-5,5; Р2О5 0,02-0,25; Cr до 10; Ni до 8; Zn до 2; Pb до 1. Как видно из этих данных, шламы электропечей отличаются более низким содержанием железа и наличием примесей цветных металлов.
Удельный выход окалиносодержащих Ш. прокатного производства колеблется в пределах 2,1—2,3 кг/т проката. Шламы отличаются высоким содержанием железа, но загрязнены маслами.
Источник [6] → список литературы.
Металлургические шлаки
СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ ШЛАКИ
Состав и свойства сталеплавильных шлаков определяются их ролью в процессах передела. Шлаки передают тепло от газовой фазы к металлической и питают ванну металла кислородом (регулируя ход процесса в сторону окисления или восстановления); защищают металл от поглощения азота и водорода и рафинируют его от вредных примесей (серы и фосфора); наконец, они должны сводить к минимуму угар и механические потери металла.
Формирование шлака и его конечный состав зависят от способа и характера передела (кислый или основной). Передел чугуна в сталь заключается в окислении содержащихся в нем примесей. При этом неизбежно окисляется и часть железа. Окислы элементов, флюсы и разрушающаяся футеровка печи, соединяясь между собою, образуют неметаллическую фазу —шлак.
В нем растворяются загрязняющие примеси шихты (песок, глина, ржавчина, доменный и миксерные шлаки).
В сталеплавильных шлаках всегда есть железо в виде окислов (до 24%) и в металлической форме (до 20%), а также МnО (до 11%). Наличие металла в шлаках не только снижает выход стали, но и заметно усложняет переработку шлаков.
В результате окисления и рафинирования металла, а также разъедания кладки в шлаках появляются окислы и сульфиды: SiO2, Al2O3, СаО, МgО, Cr2O3, Р2О5, FeО, МnО, FeS, MnS и др.
Использование сталеплавильных шлаков для получения строительных материалов и удобрений зависит от их химического и минералогического состава и физикомеханических свойств.
Мартеновские шлаки по характеру процесса (определяемого основной или кислой футеровкой пода печи) подразделяются на основные и кислые. Объем производства стали кислым процессом относительно невелик, поэтому в дальнейшем преимущественно будем рассматривать основные шлаки, Более чем наполовину эти шлаки состоят из основных окислов. СаО, МgО, FeО, МnО. Мартеновский шлак характеризуется основностью, т. е. отношением СаО: SiO2. Еcли СаО : SiO2 2,5 шлаки называют высокоосновными.
При переделе высокофосфористых чугунов в шлаках содержится повышенное количество Р2O5. В этом случае критерием основности шлака является отношение
Кислые шлаки состоят главным образом из SiO2 (50—65%) и некоторого количества таких основных окислов, как FеО (10—20%) и МnО (10—30%). Их кислотность выражается отношением SiO2 : (FеО+МnО). Если в кислых шлаках содержится 3—15% СаО, то их кислотность выражается отношением SiO2: (FеО+МnО+CaO). Мартеновские шлаки подразделяют на первичные и конечные (вторичные). Количество первичных шлаков колеблется от 50 до 70, вторичных — от 30 до 50%.
Мартеновские шлаки отличаются широким диапазоном колебаний состава в зависимости от марок стали и периодов плавки. Первичные шлаки имеют основность от 1 до 2 , конечные от 2 до 4.
Отличительная способность шлаков мартеновского производства —высокое содержание окислов железа (до 25%) и наличие (2—3%) Р2О5. Шлаки фосфористого передела содержат до 18—20% Р2О5. Наиболее характерные составы мартеновских шлаков представлены в табл. 4.
Минералогический состав мартеновских шлаков довольно сложен. Петрографический анализ мартеновских шлаков Ждановского завода имени Ильича, выполненный А. В. Запольский и А. М. Черезовой ДУралНИИЧМ), показал, что структура шлака неравномерно зернистая с размером зерен от 8 до 200 мкм. В шлаке преобладает мервинит в виде крупных призматических и чечевицеобразных зерен размерами 100—200 мкм (в количестве 42%).
Ферритная фаза представляет твердый раствор ферритной и алюмоферритной фаз, в которой наблюдаются вростки RО-фазы (твердых растворов свободных окислов МgО, МnО, FeО). Содержание ферритной фазы и RО-фазы составляет 29%. В исследуемой пробе наблюдались единичные выделения бурого цвета размером до 4 мкм с нечеткими размытыми краями — псевдоморфоза с включениями СаО. Включения, по-видимому, более высококоосновные, чем основная масса и представлены трехкальциевым cиликатом, алюмоферритной фазой и периклазом.
Важной характеристикой мартеновских шлаков является их вязкость. При температуре 1600° С вязкость жидких шлаков составляет 0,2—0,4 П, густых — выше 2 П. Повышение степени перегрева шлаков повышает его жидкотекучесть. Вязкость шлака возрастает с повышением его основности. Минимальную вязкость мартеновский шлак имеет при основности 2,1—2,3. Вязкость шлака зависит также от содержания Сr2O3, МgО и А12O3. Большая вязкость шлаков, содержащих Сr2O3, объясняется образованием в них хромитов железа Fe(Сr2O3)2, имеющих температуру плавления 1900—2000° С. Присутствие малорастворимой в шлаке МgО повышает гетерогенность шлака и, следовательно, увеличивает его вязкость. А12O3 заметно понижает вязкость. Для разжижения основных шлаков в них добавляют боксит, содержащий 40—60% А12O3; бой шамотного кирпича, содержащий 36—42% А12O3 и 55—60% SiO2; плавиковый шпат; в некоторых случаях — песок, содержащий до 98% SiO2.
Мартеновские шлаки, как правило, устойчивы против силикатного распада. Однако в высокоосновных мартеновских шлаках встречаются модификации γ-ортосиликата кальция и свободная известь, которые вызывают их растрескивание и самораспад. Эти явления особенно опасны при использовании щебня из мартеновских шлаков в бетонах и асфальтобетонах. Локализация разрушающего действия этих соединений достигается обработкой шлака паром в закрытых емкостях в течение 2—3 ч или длительной выдержкой шлака на воздухе — в течение не менее двух месяцев.
Конверторные шлаки по химическому составу близки к мартеновским шлакам, отличаясь несколько большей степенью основности. Удельный выход конверторных шлаков на 1 т стали колеблется в широком диапазоне (50—245 кг/т). В среднем по СССР удельный выход шлака конверторной плавки составляет 149— 150 кг/т.
При содержании в чугуне до 0,15% Р конверторную плавку ведут с одним шлаком и при содержании Р от 0,15 до 0,30% работают с двумя шлаками, т. е. с промежуточным сливом шлака в процессе продувки.
В кислородном конверторе интенсивно окисляются примеси чугуна. Образующееся окислы с известью и другими сыпучими материалами, загружаемыми в конвертор, формируют шлак. К концу продувки отношение СаО:5Ю2 в шлаке > 2,5.
При выпуске стали в сталеразливочный ковш сливают также небольшое количество шлака, предохраняющего металл от охлаждения. Оставшийся шлак сливают через горловину конвертора в шлаковую чашу.
Минералогический состав конверторных шлаков значительно различается в зависимости от характера процесса. Бессемеровские шлаки состоят главным образом из β-кристобаллита и бурого стекла, встречается родонит МnSiO3. Томасовские шлаки включают силикокарнотит, томасит, нагельшмитит, стэдит, шпинель и двухкальциевый феррит.
Шлаки кислородно-конверторной плавки представляют сложный многокомпонентный сплав, минералогический состав которого определяется маркой выплавляемой стали и, следовательно, химическим составом шлака, а также особенностями технологического процесса.
А. В. Запольской и А. М. Черезовой выполнено петрографическое исследование конверторных шлаков завода имени Ильича, имеющих отношение СаО:$Ю2= =8,3. Структура шлака равномерно зернистая. Выделившиеся в первую очередь призматические зерна трех- кальциевого силиката размером до 400 мкм по краям окружены двухкальциевым силикатом в виде призматических полисинтетически сдвойниковакных зерен размером до 100 мкм. К зернам двухкальциевого силиката примыкают округлые зерна периклаза. Промежутки между зернами периклаза, трех- и двухкальциевого силиката заполнены ферритной фазой.
Конверторные шлаки НЛМЗ содержат 75—80% ортосиликата кальция, КО-фазы и ферритной фазы. В шлаках с высоким содержанием СаО встречаются трехкальциевый силикат и свободная известь.
Составы электросталеплавильных шлаков более разнообразны в сравнении с мартеновскими и конверторными шлаками, В процессе плавки в электропечи окисляются составляющие шихты, происходит формирование шлака и переход в него фосфора. Наряду с окислами (FeO, МnО, SiO2) в шлак переходит известь, загружаемая в электропечь в несколько приемов. В шлаке образуется окисел фосфора — продукт дефосфорации металла. К концу периода плавления шихты в электропечи шлаки имеют следующим состав, %: 32-44 CaO, 16—25 SiO2, 8—14 МgO, 6—10 МnО, 10—14 FeО и 0,6—1,2 Р2О5. Во избежание обратного перехода фосфора из шлака в металл больше половины шлака сливают и затем наводят новый шлак, загружая известь и, при необходимости, плавиковый шпат и бой шамотного кирпича.
Технология переработки
Переработка металлургических шлаков проходит в несколько этапов:
- разборка и предварительная сортировка;
- дробление металлосодержащего шлака;
- отделение выделившегося металла;
- промежуточная и окончательная сортировка;
- транспортировка.
В большинстве случаев для переработки шлаков применяют щековые дробилки. После каждого этапа дробления устанавливаются электромагнитные сепараторы, которые в свою очередь и обнажают металл.
В последнее время на участках предварительной сортировки и разборки стали применять колосниковые грохоты. Они позволяют существенно увеличить эффективность дробилок, позволяя организовать практически безотходное производство в металлургической промышленности.
Данная схема производства позволяет получить максимальную выгоду. Оборудование представляет собой отдельные агрегаты, что позволяет упростить и удешевить подготовку площадки для монтажа, а также сократить сроки подготовки оборудования перед вводом в промышленную эксплуатацию.
Источник