Шлаки: виды и процессы образования

шлаки

Техногенные продукты металлургического комплекса следует делить на отходы темной и цветной металлургии и отходы сталеплавильного производства. Наибольшее применение получили доменные шлаки темной металлургии.


Шлаки темной металлургии могут быть сталеплавильными, мартеновскими, ваграночными и доменными. Главный представитель данного вида шлаков - доменные шлаки, которые образуются при выплавке чугуна в доменных печах. Из 1,7-2т стальной руды и плавней, выходит 1 тонна чугуна и 0,6-0,7 тонны шлака. Количество шлака, как попутного продукта на разных металлургических комбинатах очень находится в зависимости от содержания в коксе серы, используемой извести для шихтовки, также уровня применяемой технологии. Чтоб получить сталь, требуется дополнительный расход стальной руды, горючего, разных горных пород, отнимающих из расплава чугуна фосфор, марганец, серу и при всем этом содействующих образованию мартеновских шлаков. Из 2-2,3 тонны стальной руды и плавней, 1,9т горючего, 80т воды и 10-ов тонн воздуха выходит, 1 тонна стали и 0,2-0,3 тонны шлака. В ваграночных и электропечах выход шлаков составляет 0,1-0,4 тонны на 1 тонну металла.


Шлаки цветной металлургии


Создание цветных металлов непростой, дорогой и трудозатратный процесс. Для получения 1 тонны меди, никеля, олова нужно переработать от 100 до трехсот тонн руды. Количество шлаков при выплавке 1 тонны цветного металла добивается 15-25т. Это событие разъясняется тем, что цветные металлы в природе встречаются исключительно в виде соединений, рассредоточенных в горных породах и содержание окислов меди, никеля, цинка, олова в руде не превосходит 3-5%, остальное пустая порода: пирит, кварц, карбонаты и силикаты кальция и магния. Шлаки цветной металлургии отличаются от шлаков темной металлургии завышенным содержанием закиси железа (до 20-40%).


Топливные шлаки (Золошлаки ТЭЦ)


Золошлаки, образуемые при сжигании горючего на ТЭЦ находят обширное внедрение в производстве строй материалов. В этой связи мы не могли обойти вниманием этот продукт.


При сжигании твердого горючего из его минеральной части образуются зола и шлак, содержание которых различно для разных видов горючего. Они составляют 10-15% в бурых углях; в каменных углях - 3-40%; антраците - 2-30%; горючих сланцах — 50-80%; топливном торфе — 2-30%; дровах — 0,5-1,5%; мазуте - 0,15-0,2%.


В текущее время на большинстве ТЭЦ горючее сжигают в пылевидном состоянии, при этом температура в топочной камере добивается 1200--1600°С. При всем этом конгломераты разных соединений, образующихся из его минеральной части, выделяются в виде пылевидной массы. Маленькие и легкие частички (размеры от 5 до 100 мкм), находящиеся в золе в количестве до 80—85 %, уносятся из топок конгломератов дымовыми газами, образуя так именуемую золу-унос. Более большие частички оседают на/под топки, оплавляются в кусковые шлаки либо стекловидную массу, которую потом подвергают грануляции. Количественное соотношение меж образующимися шлаками и золой-уносом различно, оно находится в зависимости от конструкции топки на ТЭЦ и ГРЭС. Так, в топках с жестким шлакоудалением в шлак обычно перебегает 10—20 % всей золы горючего. В топках с водянистым шлакоудалением в шлак перебегает 20—40 %, а в циклонных топках — до 85— 90 % всей золы горючего. Топливные шлаки и зола-унос различаются по составу и свойствам зависимо от вида горючего и метода его сжигания.


Зола-унос представляет собой мелкозернистый материал с малым размером частиц, что позволяет использовать ее для ряда производств без дополнительного помола. Соответствующей особенностью золы является присутствие в ней около 5—6 % несгоревшего горючего, также железа, в главном в закисной форме. Частички шлака имеют размеры от 0,2 до 20—30 Мм. В топках с водянистым шлакоудалением шлак выходит в гранулированном виде. Для него свойственна стекловидная структура.





Черта и состав шлаков


 


Шлаки - это искусственные силикаты. Они состоят из окислов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, марганца, серы и других. Эти же окислы содержатся в природных глубинных горных породах. Зависимо от количественного соотношения окислов, также от критерий и скорости остывания шлаковых расплавов шлаки могут иметь характеристики гранита либо вулканической пемзы. И по цвету шлаки близки к горным породам. Они могут быть иссиня-черными, снежно-белыми, зеленоватыми, желтоватыми, розовыми, сероватыми. Часто они имеют серебристые, перламутровые и сиреневые цвета. Шлаки могут быть плотными и пористыми, томными, как базальт, и легкими как туф либо ракушечник. Плотность шлака колеблется от 3200кг/м3 до 800 кг/м3.


Удельный вес шлака, т.е. вес его вещества, близок к весу природных каменных материалов и составляет 2,5-3,6г/см3.


По хим составу доменные шлаки делятся на главные, нейтральные и кислые. К главным относятся шлаки с модулем основности (М=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)), больше единицы, к кислым меньше единицы.


 


Примерный хим состав доменных шлаков последующий:


SiO2-30-40%, CaO -30-50% Al2O3 -4-20%, MnO-0,5-2%, FeO-0,1-2%, SO3 -0,4-2,5%


Главные шлаки позволяют удалять из металла вредные примеси - серу, фосфор, потому основной сталеплавильный процесс получил наибольшее распространение. Минералогический состав металлургических шлаков характеризуется наличием соединений с более низкой основностью, чем минералы портландцементного клинкера: меллилит Cа2AlSiO7-Ca2Mg(Si2O7), ларнит β-Ca2SiO4, ранкинит Ca3Si2O7, псевдоволластонит α-CaSiO3, анортит Ca2Al2(Si2O8), монтичеллит CaMgSiO4, диоксид CaMg(SiO3)2. Соотношение тех либо других минералов определяется не только лишь хим составом шлаков, да и критериями их остывания. К примеру, гранулированные шлаки состоят приемущественно из стекла с кристаллическими включениями ларнита, меллилита. В отвальных шлаках  преобладают кристаллы ларнита, ранкинита, псевдоволластонита, меллилита, а в высокоглиноземистых кислых - анортита, при завышенных содержаниях MgO – морвинита Ca3Mg(Si2O8), монтичеллита, диоксида.


 


При производстве литейного чугуна в вагранках образуются в главном кислые шлаки, т.е. с огромным содержанием кремнезема чем окисей кальция и магния. При неспешном охлаждении в кислых шлаках выделяются минералы - пироксены, анортиты, мелилиты, рудные минералы; в их находится также алюмокремнеземистое стекло.


 


Шлаки цветной металлургии отличаются огромным многообразием, их удельная масса по сопоставлению со шлаками темной металлургии, если считать на единицу выплавленного металла, существенно больше. Если при выплавке чугуна и стали появляется 0,2--1 т шлака на 1 т металла, то при выплавке никеля его количество добивается 150 т, меди  более 10—30 т.


Не считая оксидов кремния, алюминия, кальция, магния,  железа и марганца в шлаках содержится существенное количество таких ценных компонент, как медь, кобальт, цинк, свинец, кадмий, редчайшие металлы.


В связи со специфичным составом шлаков цветной металлургии общим многообещающим направлением в решении трудности их использования является принцип всеохватывающей переработки, включающий три главные стадии: 1) предварительное извлечение цветных и редчайших металлов; 2) выделение железа; 3) внедрение силикатного остатка шлака для производства строй материалов. Но, как указывает практика, в большинстве случаев переработка шлака завершается первой либо 2-ой стадией.


По аналогии с металлургическими топливные шлаки так же можно систематизировать на кислые, нейтральные и главные. Большая часть топливных шлаков относится к классу кислых либо нейтральных. Шлаки каменных углей российских месторождений большей частью являются кислыми. К главным шлакам, содержащим завышенное количество закиси железа и до 40 % СаО, относятся шлаки неких бурых углей и сланцев.


 





Создатель:


Аналитический портал хим индустрии и промышленности пластиков


NEWCHEMISTRY – аналитический портал, посвященный прогрессу в промышленных хим разработках, также промышленности пластиков.


Тел .: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70

E-mail: reklama@newchemistry.ru


www: www.newchemistry.ru