Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( апрель 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Шлак - это стекловидный побочный продукт, оставшийся после отделения (т. Е. Плавки ) желаемого металла от его сырой руды . Шлак обычно представляет собой смесь оксидов металлов и диоксида кремния . Однако шлаки могут содержать сульфиды металлов и элементарные металлы. Хотя шлаки обычно используются для удаления отходов при плавке металлов, они также могут служить и другим целям, например, помогать в регулировании температуры плавки и минимизировать любое повторное окисление конечного жидкого металлического продукта до того, как расплавленный металл будет удален из печи. печь и используется для изготовления твердого металла. В некоторых процессах плавки, таких как плавка ильменита для производствадиоксид титана , ценным продуктом вместо металла является шлак. [1]
Плавка руды [ править ]
В природе железо, медь, свинец, никель и другие металлы находятся в загрязненных состояниях, называемых рудами , часто окисленными и смешанными с силикатами других металлов. Во время плавки, когда руда подвергается воздействию высоких температур, эти примеси отделяются от расплавленного металла и могут быть удалены. Шлак - это совокупность удаляемых соединений. Во многих процессах плавки оксиды вводятся для регулирования химического состава шлака, помогая удалять примеси и защищая огнеупорную футеровку печи от чрезмерного износа. В этом случае шлак называют синтетическим . Хороший пример - сталеплавильные шлаки: негашеная известь и магнезит.вводятся для защиты огнеупоров, нейтрализации глинозема и кремнезема, отделенных от металла, и способствуют удалению серы и фосфора из стали.
В процессе плавки черных и цветных металлов образуются разные шлаки. Например, выплавка меди, свинца и бокситов при выплавке цветных металлов предназначена для удаления железа и кремнезема, которые часто встречаются с этими рудами, и разделения их на шлаки на основе силиката железа. С другой стороны, шлак сталеплавильных заводов при выплавке черных металлов разработан для минимизации потерь железа и поэтому в основном содержит оксиды кальция , кремния , магния и алюминия . Любой песчаный или кварцевый компонент исходной руды автоматически проходит через процесс плавки в виде диоксида кремния.
По мере того, как шлак выводится из печи, его поливают водой. Это быстрое охлаждение, часто от температуры около 2600 ° F (1430 ° C), является началом процесса гранулирования. Этот процесс вызывает несколько химических реакций в шлаке и придает материалу его цементирующие свойства.
Вода переносит шлак в виде суспензии в большой резервуар с мешалкой, откуда он перекачивается по системе трубопроводов в ряд фильтрующих слоев на основе гравия. Затем фильтрующие слои задерживают гранулы шлака, а вода стекает и возвращается в систему.
Когда процесс фильтрации завершен, оставшиеся гранулы шлака, которые теперь выглядят как крупнозернистый пляжный песок, могут быть вычерпаны из фильтрующего слоя и перенесены в помольную установку, где они измельчаются до более мелких частиц, чем портландцемент .
Древнее использование [ править ]
В эпоху бронзы в Средиземном море было огромное количество дифференциальных металлургических процессов в использовании. Побочным продуктом шлака таких работ был цветной стекловидный материал, который находили на поверхности шлака древних медеплавильных заводов. Он был в основном синим или зеленым, и раньше его измельчали и плавили для изготовления изделий из стекла и ювелирных изделий. Его также измельчали в порошок для добавления в глазури для керамики. Некоторые из первых подобных применений побочных продуктов шлака были найдены в Древнем Египте. [2]
Исторически сложилось так, что переплавка железорудного шлака была обычной практикой, поскольку усовершенствованные методы плавки позволили повысить выход железа - в некоторых случаях превышающий первоначально достигнутый. В начале 20 века железорудный шлак измельчали до порошка и использовали для производства агатового стекла, также известного как шлаковое стекло. [3]
Современное использование [ править ]
Измельченный гранулированный шлак часто используется в бетоне в сочетании с портландцементом как часть смешанного цемента. Измельченный гранулированный шлак вступает в реакцию с побочным продуктом кальция, образующимся в процессе реакции портландцемента, и приобретает цементирующие свойства. Бетон, содержащий измельченный гранулированный шлак, в течение более длительного периода времени развивает прочность, что приводит к снижению проницаемости и повышению долговечности. Поскольку удельный объем портландцемента уменьшается, этот бетон менее уязвим к щелочно-кремнеземной и сульфатной атаке . [ необходима цитата ]
Шлак используется при производстве бетона с высокими эксплуатационными характеристиками, особенно для строительства мостов и береговых сооружений, где его низкая проницаемость и повышенная стойкость к хлоридам и сульфатам могут помочь снизить коррозионное воздействие и разрушение конструкции. [4] Шлак также может быть использован для создания волокон, используемых в качестве изоляционного материала, называемого шлаковой ватой .
Основной шлак [ править ]
Основной шлак является побочным продуктом сталеплавильного производства и обычно производится либо по маршруту доменная печь - кислородный конвертер, либо по маршруту электродуговая печь - печь-ковш. [5] В флюс добавляют кремнезем, полученный при выплавке стали, известняк и / или доломит , а также другие типы кондиционеров шлака, такие как алюминат кальция или плавиковый шпат . Таким образом, основные компоненты этих шлаков включают оксиды кальция, магния, кремния, железа и алюминия с меньшими количествами марганца, фосфора и других, в зависимости от специфики используемого сырья.
Из-за медленно выделяемого фосфата в фосфорсодержащем шлаке и из-за его эффекта известкования он ценится как удобрение в садах и на фермах в сталеплавильных зонах. Однако наиболее важным приложением является строительство. [6]
См. Также [ править ]
Викискладе есть медиафайлы по теме шлака . |
- Клинкер (отходы)
- Окалина
- Летучая зола
- Шлак доменный гранулированный
- Масштаб мельницы
- Пуццолан
- Шлак (сварка)
- Совет испортить
- Хвосты
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Pistorius, PC (2007). «Плавка ильменита: основы» (PDF) . 6-я Международная конференция по тяжелым минералам «Назад к истокам»: 75–84.
- ^ «Химический состав стекла в Древнем Египте Майки Брасса (1999)» . Проверено 18 июня 2009 .
- ^ «Стекло (G) - Энциклопедия антиквариата» . Энциклопедия антиквариата . Проверено 5 апреля 2014 года .
- ^ "Высокоэффективный цемент для высокой прочности и чрезвычайной долговечности Константина Соболева" . Архивировано из оригинала на 2009-08-03 . Проверено 18 июня 2009 .
- ^ Fruehan, Ричард (1998). Том «Производство, формование и обработка стали, выплавка и рафинирование стали», 11-е издание . Питтсбург, Пенсильвания, США: Фонд стали AISE. п. 10. ISBN 0-930767-02-0.
- ^ "fehs.de" .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Димитрова, С.В. (1996). «Сорбция металла на доменном шлаке». Исследования воды . 30 (1): 228–232. DOI : 10.1016 / 0043-1354 (95) 00104-S .
- Рой, DM (1982). «Гидратация, структура и свойства доменных шлаков из цементов, растворов и бетона». ACI Journal Proceedings . 79 (6).
- Fredericci, C .; Zanotto, ED; Зимат, ЕС (2000). «Механизм кристаллизации и свойства доменного шлакового стекла». Журнал некристаллических твердых тел . 273 (1–3): 64–75. Bibcode : 2000JNCS..273 ... 64F . DOI : 10.1016 / S0022-3093 (00) 00145-9 .