Способы переработки и утилизации шлаков

Шлаки — это твердые отходы в виде камневидного или стекловидного вещества, образующиеся на поверхности жидкого металла в результате процессов варки чугуна, стали и цветных металлов. Металлургические шлаки подразделяют по типам процессов производства: доменные, мартеновские, конвертерные, сталеплавильные, ферросплавные, ваграночные и др., при этом шлаки доменного и ферросплавного производства относят к первичным, а шлаки сталеплавильные и ваграночные — к вторичным процессам.

Шлаки металлургического производства представляют собой сплавы оксидов металлов (CaO, MgO и FeO) с оксидом кремния, в них также могут присутствовать оксиды Мп, Ва, Сг, Р. При содержании оксида кремния больше 50% шлаки относят к кислым, при повышенном содержании оксида кальция — к основным. По содержанию разных форм оксида железа с разными степенями окисления (Fe₃0₄, Fe₂0₃, FeO, Fe₂0) шлаки относят к окислительным или восстановительным. В шлаках также присутствует сера в виде сульфидов или сульфатов Са, Мп и Fe.

Различный состав доменных и сталеплавильных шлаков определяет разные способы их утилизации. Доменный шлак благодаря своей пористой поверхности, низкой плотности и массе широко используется в производстве строительных и дорожных материалов — шлакоблоков в качестве минеральной добавки к цементам и минеральной ваты, а также щебня и брусчатки. До 50% всей массы доменного шлака перерабатывается в гранулы — керамзит. Существует несколько способов гранулирования шлака:

• • мокрое гранулирование, когда кусочки расплавленного шлака принимают форму капель в результате резкого охлаждения в струе воды и падают в резервуар, где застывают в виде гранул;
• • сухое гранулирование, когда гранулы образуются под воздействием струи холодного сжатого воздуха, азота или водяного пара;
• • полусухое гранулирование (разновидность мокрого), когда расплавленный шлак, смешанный со струей воды, падает на вращающийся барабан, откуда отбрасывается в виде капель, которые затвердевают в воздухе.

Сталеплавильные шлаки, содержащие более высокие концентрации оксидов металлов, используются: в качестве вторичного сырья в сталеплавильных процессах (высокоосновные шлаки); для прямого извлечения металла; при получении флюса в аглодоменном производстве; для производства щебня; известкования почв в виде шлаковой муки; в качестве минеральных удобрений (фосфорсодержащие шлаки). Марганцевые шлаки могут быть использованы в качестве добавок при выплавке нержавеющей стали.