Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Шлак (значения) .
Расплавленный шлак выносится наружу и сливается на отвал.
Производство железа - вывоз шлака, гравюра на дереве 1873 года

Шлак - это стеклоподобный 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 сводить к минимуму 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, способствуя удалению примесей 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.

Слив шлака из одной из мартеновских печей сталелитейного завода Republic Steel , Янгстаун, Огайо, ноябрь 1941 г. Шлак отводится из печи непосредственно перед тем, как жидкая сталь разливается в ковши для слитков .

В процессе плавки черных и цветных металлов образуются различные шлаки. Например, выплавка меди, свинца и бокситов при выплавке цветных металлов предназначена для удаления железа и кремнезема, которые часто встречаются с этими рудами, и их разделения 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.

Путь через отвал шлака в Кларкдейле , штат Аризона, на котором видны полосы от ржавых гофрированных листов, удерживающих его.

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 перемешиванием, 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 ]

Ранний шлак из Дании, ок. 200-500 гг.  Н. Э.

В эпоху бронзы в Средиземном море было огромное количество дифференциальных металлургических процессов в использовании. Побочным продуктом шлака таких работ был цветной стекловидный стекловидный материал, обнаруженный 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 позволяли повысить выход железа, в некоторых случаях превышающий первоначально достигнутый. В начале 20-го века железорудный шлак измельчали ​​до порошка и использовали для изготовления 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, с образованием цементирующих свойств. Бетон, содержащий измельченный гранулированный шлак, развивает прочность в течение более длительного периода времени, что приводит к снижению проницаемости и повышению прочности. Поскольку удельный объем портландцемента уменьшен, 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 устойчивость к хлоридам и сульфатам могут помочь снизить коррозионное воздействие и разрушение конструкции. [4] Шлак также может использоваться 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 веществ 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 районах производства стали. Однако наиболее важным приложением является строительство. [6]

См. Также [ править ]

  • Клинкер (отходы)
  • Окалина
  • Летучая зола
  • Шлак доменный гранулированный
  • Масштаб мельницы
  • Пуццолан
  • Шлак (сварка)
  • Совет испортить
  • Хвосты

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Pistorius, PC (2007). «Плавка ильменита: основы» (PDF) . 6-я Международная конференция по тяжелым минералам «Назад к истокам»: 75–84.
  2. ^ «Химический состав стекла в Древнем Египте Майки Брасса (1999)» . Проверено 18 июня 2009 .
  3. ^ "Стекло (G) - Энциклопедия антиквариата" . Энциклопедия антиквариата . Проверено 5 апреля 2014 года .
  4. ^ "Высокоэффективный цемент для высокой прочности и исключительной долговечности Константина Соболева" . Архивировано из оригинала на 2009-08-03 . Проверено 18 июня 2009 .
  5. ^ 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.
  6. ^ "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, EC (2000). «Механизм кристаллизации и свойства стекла доменного шлака». Журнал некристаллических твердых тел . 273 (1–3): 64–75. Bibcode : 2000JNCS..273 ... 64F . DOI : 10.1016 / S0022-3093 (00) 00145-9 .