ШЛАКИ види та процеси освіти
Металургія традиційно є одним із головних "постачальників" техногенної сировини для промисловості будівельних матеріалів. Особливість її багатотоннажних відходів полягає в тому, що техногенна сировина вже пройшла високотемпературну обробку, кристалічні структури у відходах сформовані, і вони не містять органічних домішок.
Техногенні продукти металургійного комплексу слід розділяти на відходи чорної та кольорової металургії та відходи сталеплавильного виробництва. Найбільшого застосування отримали доменні шлаки чорної металургії.
Шлаки кольорової металургії
Паливні шлаки (Золошлаки ТЕЦ)
Золошлаки, що утворюються при спалюванні палива на ТЕЦ, знаходять широке використання у виробництві будівельних матеріалів. У зв'язку з цим ми не могли залишити без уваги цей продукт.
В даний час на більшості ТЕЦ паливо спалюють у пилоподібному стані, причому температура в камері топки досягає 1200-1600°С. При цьому конгломерати різних сполук, що утворюються з його мінеральної частини, виділяються у вигляді пилоподібної маси. Дрібні та легкі частинки (розміри від 5 до 100 мкм), що містяться в золі в кількості до 80-85%, виносяться з топок конгломератів димовими газами, утворюючи так звану золу-віднесення. Більші частинки осідають на/під топки, оплавляються в кускові шлаки або склоподібну масу, яку потім гранулюють. Кількісне співвідношення між шлаками, що утворюються, і золою-уносом по-різному, воно залежить від конструкції топки на ТЕЦ і ГРЕС. Так, у топках з твердим видаленням шлаку в шлак зазвичай переходить 10-20% всієї золи палива. У топках з рідким шлаковидаленням у шлак переходить 20—40 %, а циклонних топках — до 85— 90 % всієї золи палива. Паливні шлаки і зола-винесення різняться поскладу та властивостям залежно від виду палива та способу його спалювання.
Зола-унос є тонкодисперсним матеріалом з малим розміром частинок, що дозволяє використовувати її для ряду виробництв без додаткового помелу. Характерною особливістю золи є присутність у ній близько 5—6 % незгорілого палива, і навіть заліза, переважно у закисної формі. Частинки шлаку мають розміри від 0,2 до 20-30 мм. У топках з рідким шлаковидаленням шлак виходить у гранульованому вигляді. Для нього характерна склоподібна структура.
Характеристика та склад шлаків
Шлаки – це штучні силікати. Вони складаються з оксидів кремнію, алюмінію, заліза, кальцію, магнію, марганцю, сірки та інших. Ці ж оксиди містяться у природних глибинних гірських породах. В залежності від кількісного співвідношення оксидів, а також від умов та швидкості охолодження шлакових розплавів шлаки можуть мати властивості граніту або вулканічної пемзи. І за кольором шлаки близькі до гірських порід. Вони можуть бути синяво-чорними, сніжно-білими, зеленими, жовтими, рожевими, сірими. Нерідко вони мають сріблясті, перламутрові та бузкові відтінки. Шлаки можуть бути щільними і пористими, важкими як базальт і легкими як туф або черепашник. Щільність шлаку коливається від 3200 кг/м3 до 800 кг/м3.
Питома вага шлаку, тобто. вага його речовини, близька до ваги природних кам'яних матеріалів і становить 2,5-3,6 г/см 3 .
За хімічним складом доменні шлаки поділяються на основні, нейтральні та кислі. До основних відносяться шлаки з модулем основності (М = (CaO + MgO) / (SiO2 + Al2O3)), більше одиниці, до кислих менше одиниці.
Зразковий хімічний склад доменних шлаків наступний:
Основні шлаки дозволяють видаляти з металу шкідливі домішки – сірку, фосфор, томуосновний сталеплавильний процес набув найбільшого поширення. Мінералогічний склад металургійних шлаків характеризується наявністю сполук з нижчою основністю, ніж мінерали портландцементного клінкеру: меліліт Ca2AlSiO7-Ca2Mg(Si2O7), ларніт β-Ca2SiO4, ранкініт Ca3Si2O7, псевдоволастон монтічеліт CaMgSiO4, діоксид CaMg( SiO3)2. Співвідношення тих чи інших мінералів визначається як хімічним складом шлаків, а й умовами їх охолодження. Наприклад, гранульовані шлаки складаються головним чином зі скла з кристалічними включеннями ларніту, меліліту. У відвальних шлаках переважають кристали ларніту, ранкініту, псевдоволластоніту, меліліту, а високоглиноземистих кислих - анортиту, при підвищених вмістах MgO – морвініту Ca3Mg(Si2O8), монтічеліту, діоксиду.
Шлаки кольорової металургії відрізняються великою різноманітністю, їхня питома маса в порівнянні зі шлаками чорної металургії, якщо рахувати на одиницю виплавленого металу, значно більша. Якщо при виплавці чавуну та сталі утворюється 0,2-1 т шлаку на 1 т металу, то при виплавці нікелю його кількість досягає 150 т, міді не менше 10-30 т.
Крім оксидів кремнію, алюмінію, кальцію, магнію, заліза та марганцю в шлаках міститься значна кількість таких цінних компонентів, як мідь, кобальт, цинк, свинець, кадмій, рідкісні метали.
У зв'язку зі специфічним складом шлаків кольорової металургії загальним перспективним напрямом у вирішенні проблеми їх використання є принцип комплексної переробки, що включає три основні стадії: 1) попереднє вилучення кольорових та рідкісних металів; 2) виділення заліза; 3) використання силікатного залишку шлаку для будівельних матеріалів. Однак, як свідчитьпрактика, найчастіше переробка шлаку закінчується першою чи другою стадією.
За аналогією з металургійнимипаливні шлаки так само можна класифікувати на кислі, нейтральні та основні. Більшість паливних шлаків належить до класу кислих чи нейтральних. Шлаки кам'яного вугілля вітчизняних родовищ здебільшого є кислими. До основних шлаків, що містять підвищену кількість закису заліза і до 40% СаО, відносяться шлаки деяких бурих вугілля та сланців.
З аналізом українського ринку металургійних та паливних шлаків Ви можете ознайомитись у звіті Академії Кон'юнктури Промислових Ринок «Ринок шлаків в Україні».