Шлак металлургический и золошлаковые отходы — переработка и полчение

Металлургический шлак – что это такое в металлургии? Как применяется? Классификация видов по способу производства, состав металлического шлака и плотность, другие характеристики, особенности производства, применение для дороги и другое.

Утилизация шлаков

Значительная часть шлаков содержит металлические включения. Такие отходы сложно обрабатывать. Основной способ переработки – грохочение с последующей магнитной сепарацией металлических элементов. У этого метода есть недостатки: низкое качество разделения металла и шлака, повышенный износ оборудования, низкая рентабельность. Появляются новые технологии, которые осуществляют более точное разделение, а также извлечение немагнитных металлов. Удается извлечь 15% металлического железа.

https://youtu.be/pefVAyhbTvI

Освобожденный от металлических примесей шлак пригоден для дальнейшего промышленного применения. Шлаки пористой структуры используют как добавку к бетону. Существуют технологии удаления воздуха (дегазации) из металлургических отходов, что позволяет получить плотный строительный щебень.

Определенную сложность представляет переработка рафинированных шлаков от плавки сурьмянистых концентратов. Из отходов необходимо выделить сурьму и мышьяк, чтобы они не попадали в окружающую среду. В последнее время эти примеси отделяют методом водного выщелачивания.

Большую часть отходов металлургического производства перерабатывают в твердом виде, но переработка расплавов более эффективна.

Применение вторичного сырья

Их количество на 1 т исходного материала зависит от способа добычи металла. Несмотря на внедрение технологий безотходного производства на современных предприятиях, тонны непереработанного сырья ежедневно отправляются в отвалы.

отвал шлаков

С середины прошлого столетия появились технологии утилизации отходов металлургической отрасли, позволяющие получать из них дешевые и качественные материалы. Их используют в сельском хозяйстве, промышленном и жилищном строительстве, восстановлении дорожного полотна.

Например, при строительстве метро в обделке тоннелей должны быть использованы огнеупорные, прочные материалы, не подверженные выветриванию и коррозии. Обделка изготавливается так, чтобы выдерживать давление горных пород, подземных вод, сейсмические нагрузки.

Для обделки тоннелей часто используются сборные конструкции из чугунных тюбингов. Продукты переработки шлаков широко используются в создании тюбингов метро и для облицовочных работ на станциях и в тоннелях.

Разновидности шлакового продукта

Прежде чем классифицировать отходы металлургического производства, необходимо уточнить важную деталь. В металлургии образуется два типа побочных продуктов, это непосредственно шлаки и золошлаковые отходы. Последний вид вторичного ресурса представляет собой смесь шлака и золы, формирующуюся при сжигании угля и торфа. О ценности этой разновидности отходов поговорим позже, рассмотрев вначале различные типы самого шлака. Классификация шлаковых отходы достаточно глубоко структурировано, хотя основных групп существует только две. Это шлаки черной и цветной металлургии.

Виды шлака на фото:

виды металлургического шлака

Один из видов металлургического шлака

И это тоже относится к металлургическому шлаку

И это тоже относится к металлургическому шлаку

Еще один вид отходов металлургического производства

Еще один вид отходов металлургического производства

к содержанию ↑

Почему шлакуется сварочный шов?

Что приводит к появлению дефектов? Что должен уметь сварщик, чтобы избежать их? Что необходимо предпринять в случае появления дефектов? Основные причины возникновения дефектов в сварочных швах можно разделить на три группы:

1. Качество и хранение основных и вспомогательных материалов;

2. Подготовка к сварке основных и вспомогательных материалов;

3. Квалификация сварщика.

Некачественное зажигание дуги

Некачественное зажигание — залипание электрода, чрезмерное увеличение длины дуги — приводит к непровару начала сварки, зашлаковке, порообразованию. При некачественном производстве электродов, а именно — излишнее оголение торца электродов в месте зажигания, дают пучок пор, так называемые «стартовые поры».

Необходимо остановиться, произвести механическую зачистку, выборку или вырубить зубилом дефектное начало и только после этого возобновить зажигание.

Чрезмерно «выпуклые» валики

Чрезмерно «выпуклые» валики при сварке угловых и стыковых соединений приводят к сварке последующих за ними валиков к зашлаковке, непровару между кромкой разделки и выпуклым швом или между глубокими западаниями между валиками (рис. 80).

Такие валики, как правило, получаются в следующих случаях:

  • малая скорость сварки без манипулирования — увеличить поступательное движение электрода;
  • манипулирование «дугой назад» при сварке вертикальных и потолочных швов — перейти на метод «лестницей» или «дугой вперед»;
  • угол наклона электрода (сварка «углом назад») для потолочных швов — перейти на сварку «углом вперед» или под прямым углом к направлению сварки;
  • малый сварочный ток для нижнего положения — увеличить ток;
  • чрезмерный сварочный ток для вертикальных и потолочных швов — уменьшить до минимума.

Во время сварки необходимо следить за полнотой и геометрией шва, жидкой ванной и управлять ею путем манипулирования скоростью и наклоном электрода. Очень важна задержка на кромках. Чем больше прогреваем кромку, тем лучше формируется на ней жидкий металл шва при уходе электрода к другой кромке, а не собирается в середине шва.

Подрезы

Подрезы ведут к зашлаковке и непровару. На рис. 81а показаны подрезы: 1 — в теле сечения шва, очень опасный, особенно при сварке нержавеющих сталей.

Подрез образуется; 1) при раннем уходе электрода от кромки (незаполнении кратера электродным металлом); 2) при очень короткой дуге («сварка опиранием»), когда «козырьком» обмазки подрезается кристаллизующийся металл шва; 3) при резком уходе от кромки. Жидкотекучий шлак заполняет подрез.

В то время, когда проплавляем другую кромку, шлак застывает в подрезе и при возврате не всегда удается выплавить его. Это и приводит к дефекту.

Чтобы избежать этого, необходима задержка на кромке до полного заполнения кратера электродным металлом. Переход к другой кромке осуществлять плавно, без резких колебаний.

Наплывы

Рис. 81б. При чрезмерной задержке на кромке получается подтек жидкого металла, а также при большом сварочном токе, когда сварщик не справляется с жидким металлом шва. Наплыв срубить, зачистить.

Непровары

В чертежах, техпроцессах или справочниках по сварке встречается установка зазора при сборке от 0 до 2-3 мм.

Сборка без зазора или с зазором меньше рекомендуемого, при сварке V-образной разделки (без под варки корня шва с обратной стороны) приведет к дефектам — непровару и зашлаковке корня шва (рис.

82); а при 2-сторонней сварке Х-образной и V-образной (с подваркой с обратной стороны) — потребует дополнительных затрат и времени для более глубокой выборки обратной стороны корня шва, частичного скоса кромок и излишнего расхода электродов на заполнение глубокой выборки.

Свищи

Свищи в кратере шва при окончании сварки возникают при чрезмерном сварочном токе, а также когда отрыв дуги производится удлинением дуги.

Усадочная раковина

Усадочная раковина чаще всего появляется при сварке корневого валика, больших толщин металла, большого зазора и особенно при сварке аустенитных сталей, а также чрезмерно большого тока и чрезмерной величины сварочной ванны.

При усадке в кратере валика иногда возникает трещина. Это резко снижает производительность труда ввиду необходимости механической зачистки после окончания каждого электрода.

При сварке сталей перлитного класса с жестким креплением деталей чаще всего образуется раковина с трещиной, а при сварке аустенитных сталей причиной появления раковин с трещинами является низкая теплоотдача и высокое линейное расширение.

Необходимо кратер выводить обратно на шов или на кромку разделки.

Рекомендуется сварку производить:

  • обратно-ступенчатым способом;
  • непрерывно (двумя сварщиками) с перехватом дуги;
  • методом «дуга в дугу».

Поры

Поры в сварном шве образуются по многим причинам:

  • некачественная подготовка кромок (грязь, окалина, ржавчина) — зачистить;
  • большое содержание влаги приводит к образованию пор, необходимо произвести предварительный подогрев свариваемых кромок и прокалку электродов;
  • сквозняки в зоне сварки;
  • некачественные электроды: ржавый металлический стержень, эксцентричное покрытие приводит к «козырьку» и увеличению длины дуги;
  • сильное магнитное дутье, при котором происходит большое отклонение дуги, что увеличивает ее длину;
  • несоответствие основного металла и присадочного материала по химсоставу. И другие причины, которые требуют подготовки в конкретном случае.

Причины, зависящие от квалификации сварщика, вызывающие поры:

  • нечеткое зажигание дуги (залипание, подъем электрода после зажигания на очень высокую длину дуги) и попытка переплавить такое зажигание приводит к дефектам;
  • сварка длинной дугой.

Детальное изучение практических советов, отработка при тренировке, применение их на практике помогут сварщикам в работе повысить качество сварочных операций, выполняемых в процессе изготовления и монтажа ответственной продукции для АЭС, ТЭЦ, химического и другого оборудования на предприятиях, где предъявляются высокие требования коварным соединениям.

Тудвасев В.А «Рекомендации сварщикам», 1996

Как отличить шлак от металла при сварке

» Статьи » Как отличить шлак от металла при сварке

Почему шлакуется сварочный шов

Шлаковое включение — дефект сварного шва, в виде остатков шлака в металле сварного шва оставшегося после кристаллизации металла. Различают шлаковые включения: линейные (3011); разобщенные (3012); прочие (3013).

Допустимый дефект при изготовлении неответственных конструкций.

Недопустимый дефект. При сварке конструкций работающих при малоцикловом нагружении и ответственных конструкций.

Включения являются внутренними дефектами поэтому обнаруживаются методами неразрушающего контроля.

Состав и свойства

Состав металлургического шлака неоднороден. Фактически он представляет собой химический сплав окислов, занимающих от 90 до 95% объема. Оставшаяся доля приходится на сульфиды, сульфаты, галоидные соединения. В зависимости от содержания окислов шлаки делятся на основные (с показателем до 1%), моносиликаты (1%), бисиликаты (2%), кислые (до 3%).

Перечислим остальные характеристики.

  1. Удельный вес куба. Он составляет 0,7-1,9 т для продукта в россыпи, а для кускового – 0,7-2,9 т.
  2. Класс опасности. Для всех металлургических шлаков устанавливается IV степень. Это означает, что отход металлургии вреден для окружающей среды, требует правильной утилизации и переработки.
  3. Плотность. Ее показатели варьируются от 750 до 1100 кг/м3.
  4. Выход на 1 т металла. Для черных металлов он составляет от 100 до 700 кг. Современное производство предусматривает использование разных процессов выплавки металла. В доменной печи средний показатель равен 80 кг/т, в мартеновской – около 30 кг/т, при конвертерной технологии – не превышает 18 кг/т. Цветная металлургия выдает до 200 т шлака на 1 т металла.

Все эти показатели учитываются при дальнейшем использовании отходов металлургической промышленности.

См. также

  • Террикон
  • Томасшлак
  • Шлакоблок
  • Купершлак
  • Обеднение
  • Шлам

Стойкие и распадающиеся материалы

Еще один классифицирующий критерий – условия остывания пустой породы. Различие в процессе охлаждения приводит к формированию следующих разновидностей шлаков:

  • камневидные;
  • гранулированные;
  • стекловидные.

Следующий отличительный фактор, характеризующий шлаки металлургических комбинатов, – устойчивость. В этом отношении, альтернативу нераспадающемуся шлаку составляют такие виды распада:

  1. Силикатный. Характеризуется существенным приростом объема вещества, вследствие перехода кальциевого силиката из бета в гамма форму. Структура шлака покрывается трещинами и далее камень распадается в мучнистый порошок.
  2. Известковый. Процесс – следствие гидратации извести. Этот тип распада преимущественно характерен мартеновским шлакам, проявляясь как самопроизвольное растрескивание твердого материала на куски.
  3. Железистый. Связан с избыточным содержанием неокисленного железа относительно окислов этого металла. Пороговая величина составляет 1.5% от FeO. Превышение указанного значения и воздействие влаги, инициируют реакцию перехода сульфида железа в его гидроксид, сопровождающуюся выделением сероводорода. В результате объем шлака возрастает до 38%, что и приводит к растрескиванию.
  4. Марганцевый. Активируется при нахождении шлака во влажной среде.

Переработка металлургических шлаков связано преимущественно с устойчивыми к распаду материалами. Их этого вторичного продукта изготавливается щебень, например.

к содержанию ↑

Шлаковые отходы при выплавке чугуна и стали

К шлакам черной металлургии относятся доменные и сталеплавильные. Доменные шлаковые отходы появляются при выплавке чугуна. Для каждого из видов чугуна – литейного, предельного или специального – характерен свой тип шлака.

Сталеплавильные образуются при выплавке стали. Они делятся на мартеновские, вагральные и электроплавильные – по типу печей. К этой же группе относят шлаки, которые образуются в процессе обработки металла: тигельные и сварочные.

Доменные шлаки образуются одновременно с выплавкой чугуна. Шлаковые массы имеют меньшую плотность, поэтому всплывают на поверхность. Легкую фракцию сливают через верхнее отверстие доменной печи. В ней нет металлических включений. Затем через нижнее технологическое отверстие сливают чугун. В печи остается средняя фракция – шлак, содержащий металл. Его направляют на дальнейшую переработку с целью выделения остатков металла.

Состав доменных шлаков зависит от типа руды, флюса и топлива. Около 95% их массы – это окислы кальция, кремния и алюминия. Металлургические отходы относят к одной из категорий в зависимости от преобладающего минерала:

  • кислотные – шлаки с преобладанием кремния и алюминия;
  • основные – с высоким содержанием магния, кальция марганца;
  • промежуточные – с равнозначным содержанием кислотных и основных соединений.

При переработке шлаков металлургического производства учитывают вид распада шлакового монолита. Так, при силикатном распаде кальциевый силикат трансформируется из бета в гамма форму с увеличением объема. Кусок шлака покрывается трещинами, затем рассыпается в порошок. Известковый распад – результат гидратации извести. Характерен для мартеновских шлаков. Шлаковый камень растрескивается и разваливается на части.

Утилизация доменных шлаков

Основной потребитель доменных отходов – цементные заводы. Добавление измельченного шлака в цемент улучшает характеристики строительной смеси. Шлаковую пемзу, переработанную в щебень, используют как наполнитель легких марок бетона. Расплавленный шлак применяют для производства минеральной ваты.

Сталеплавильные шлаки

Отходы сталеплавильной отрасли в 2 раза меньше доменных по объему, но значительная часть сталеплавильных шлаков все еще попадает в отвалы. Этот вид применяют:

  • в производстве щебня;
  • в домнах и вагранках в качестве флюса;
  • в сельском хозяйстве для известкования почв.

Литература

  • Менделеев Д. И., Митинский А. Н.; —. Шлаки // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Ванюков А. В., Зайцев В. Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. — Москва: Металлургия, 1969. — 408 с.
  • Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия черных металлов. — Москва: Металлургия, 1986. — 360 с.
  • Кудрин В. А. Металлургия стали. Учебник для вузов. — Москва: Металлургия, 1989. — 560 с. — ISBN 5-229-00234-4.

Образование и использование золошлаковых отходов

Золошлаковые отходы образуются преимущественно на ТЭЦ. При горении измельченного угля, смешанного с мазутом, микрочастицы золы улетают с дымовыми газами. Органическая составляющая топлива превращается в дым и пар, минеральные компоненты превращаются в золу и шлак. Зольный остаток спекается в крупные куски. При перемешивании со шлаком формируются золошлаковые отходы.

Отходы ТЭЦ при хранении в отвалах занимают огромные площади. ТЭС мощностью 1 ГВт в сутки образует 1000 тонн шлака и золы. Такая масса отходов при захоронении слоем 8 м требует отчуждения более гектара земель в год. При таких объемах переработка золошлаковых отходом имеет важное экономическое и экологическое значение.

защита окружающей среды

Содержание экологически значимых компонентов в железном и стальном шлаке, как правило, очень низкое и сопоставимо с содержанием природных горных пород, особенно вулканического происхождения. Многочисленные исследования показывают, что ни использование шлакосодержащих удобрений, ни использование строительных материалов (транспортных) с железными и стальными шлаками не оказывают негативного воздействия на окружающую среду. Более поздние научные исследования также подтверждают предыдущие результаты по содержанию хрома: рассматриваемый сталеплавильный шлак содержит только безвредные соединения, содержащие хром (III), микроэлемент, необходимый для людей и животных. Вредный хром (VI) не может быть обнаружен в чугунных и стальных шлаках.

Власти также проверяют воздействие на окружающую среду шлаков чугуна и стали. Она выполняет z. B. экологические требования циркуляров Министерства окружающей среды и транспорта земли Северный Рейн-Вестфалия, согласно которым железный шлак может использоваться даже в определенных водоохранных зонах. Федеральное агентство по окружающей среде классифицирует железо-стальные шлаки как «не опасные для воды» в соответствии с Постановлением о предприятиях по обращению с опасными для воды веществами (AwSV), которое вступило в силу с августа 2017 года. Экологическое поведение чугуна и стального шлака также изучается в течение длительного времени с помощью химического и минералогического анализов, а также испытаний на выщелачивание в лабораторных и полупромышленных масштабах. Результаты, которые, в частности, полученные в рамках внутреннего и внешнего мониторинга регулярно передаются в ответственные органы. В дополнение к исследованиям, описанным выше, были проведены очень сложные токсикологические и экотоксикологические исследования в рамках выполнения европейского регламента REACH по химическим веществам. В результате железо-стальной шлак был зарегистрирован как «неопасное вещество».

В Австрии, после исследования, которое показало опасность для здоровья от шлака в 2012 году, в 2013 году Greenpeace Austria и ASFINAG поручили Австрийскому федеральному агентству по окружающей среде провести анализ, который привел к совершенно безвредным значениям, которые составляют лишь часть применимого предела. значения.

Помимо сохранения природных ресурсов, использование шлака также снижает выбросы CO 2 .

Металлургический шлак или продукты с металлургическим шлаком, как «побочные продукты производства», не являются отходами по смыслу Закона об управлении вторичной переработкой. Следовательно, они не классифицируются как «опасные отходы» в соответствии с Европейским каталогом отходов (EWC) или Постановлением о каталоге отходов Германии (AVV).

Ссылки

modif.png

Эта страница в последний раз была отредактирована 23 февраля 2020 в 12:40.

Koranel® от Metallo

kuleuven.sim2.be

Также шлаки можно было бы назвать «рудным побочным продуктом». Почему? Потому что разница с рудами, полученными путем первичной экстракции, небольшая. Ключевым примером в этом контексте является бельгийская компания Metallo, которая эксплуатирует плазменную установку для восстановления цинка в шлаках и одновременного снижения содержания свинца в них с 1% до менее 300 частей на миллион (что соответствует жесткому законодательству).

С 2021 года Metallo производит такой шлак под торговой маркой Koranel®. Во время 14-й Глобальной конференции по шлакам в Аахене Koranel® был удостоен звания «Шлаковый продукт года». В настоящее время такой шлак применяется в основном для пескоструйной обработки, но исследования показывают, что их можно использовать и в других областях, в частности для цементных вяжущих и инженерных продуктов. Были проведены обширные испытания промышленных масштабов, которые открывают путь к широкому использованию шлаков цветной металлургии в строительной промышленности.

Использование сталеплавильных шлаков

Объемы отходов сталеплавильной промышленности в 2 раза меньше доменных. Однако большая часть их поступает в отвалы.

На производство щебня используется половина перерабатываемых сталеплавильных шлаков. Третья часть от всего объема потребляется в виде флюса в доменной шихте и вагранках. Часть продуктов переработки идет на сельскохозяйственные нужды.

( 1 оценка, среднее 1 из 5 )

Химические шлаки (электротермофосфорные)

Граншлаки – отходы производства фосфора, который изготавливается электротермическим методом. В таком вторсырье содержится до 98% стекла. Основу материала составляют CaO и Si02. Помимо этого в химических отходах содержатся частицы макулатуры, резиновой крошки, тряпья, полимерных материалов, попутных нефтепродуктов и многого другого. В связи с этим подобные шлаки довольно редко используются в строительстве.

Если говорить о самом распространенном типе шлаков, то это доменное вторсырье. Однако, несмотря на многочисленные преимущества, этот материал обладает и плюсами и минусами.

Стоимость отходов

Существует два способа определить расценки на вторичный продукт металлургического производства. Первый вариант прямое обращение к государственным сметным нормативам, в частности ТСЦ – территориальный сборник цен. К сожалению, данная нормативная база обновляется нерегулярно и под шлак металлургический, цена может не соответствовать актуальной стоимости.

Второй подход – ввод в поисковую систему фразы куплю шлак металлургический. Варианты ответа доступны по разным регионам РФ. Стоимость шлака металлургического указываются с учетом фракции (более мелкие куски обходятся дороже в среднем на 300 рублей за тонну).Так, актуальные расценки металлургических шлаков фракции 20-40 начинаются с 1300 рублей за тону, цена для размеров 40-70 – 1000.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...