Шлак доменний гранульований: виробництво, склад, ГОСТ

Гранульований доменний шлак - це відходи металургійного виробництва. Якщо бути точніше, то це сировина, яка залишається після плавки чавуну в доменних печах.

Що таке шлак і звідки він береться?

Для того щоб зробити таку сировину, як чавун, в доменну піч необхідно завантажити певну сировину. Такими матеріалу стали залізна руда, флюсовий камінь, кокс. На виході з печі виходить всього дві речовини - це чавун і шлак. До складу доменного шлаку входять такі речовини, як кварц, оксиди алюмінію (від переробка залізної руди), оксиди кальцію і магнію (відходи від флюсових каменів). Розплавлений шлак, одержуваний на виході з доменного агрегату, може мати температуру 1500 градусів за Цельсієм, а в деяких випадках і більше. Природно, що потрібно охолодження матеріалу. В даний час на заводах використовують лише 4 основних виду обробки доменного шлаку.

Перший спосіб передбачає охолодження сировини звичайною холодною водою. Ще цю операцію називають спученням шлаку.

При другому способі використовується охолодження речовини за допомогою повітря.

Третій спосіб - це дроблення.

Четвертий - помел.

Головні компоненти матеріалу і результати обробки

Тут важливо зазначити, що від вибору способу обробки доменного шлаку буде залежати те, яка саме речовина вийде в підсумку, і якими саме властивостями воно буде володіти. Кожен метод надає унікальні якості сировини. Ще одне важливе спостереження полягає в тому, що основні оксиди, що входять до складу шлаку - оксиди магнію, кальцію і алюмінію, не зустрічаються в природі у вільному формі. Іншими словами, їх не існує, а отримати їх можна лише шляхом переробки шлаку і залізної руди в доменній печі. Крім основних оксидів, до складу речовини входить марганець, сполуки заліза і сірки, кварц.


Приміром, якщо вдатися до охолодження відпрацьованого матеріалу повітрям, то в результаті складу доменного шлаку вийде приблизно наступним: силікати і алюмосилікатні матеріали, такі як воластонит, мелилит і мервинит.

Як проходить процес грануляції?

Процес грануляції речовини здійснюється методом швидкого охолодження розплавленого сировини. Тут важливо додати, що в деяких випадках може додаватися процес механічного дроблення або все ще рідкого шлаку, або вже наполовину затверділого. Основна мета цієї операції полягає в тому, щоб переробити великі шматки матеріалу в більш дрібне зерно, яке буде зручніше переробляти в майбутньому, а також підвищити така якість, як гідравлічна активність. Це дуже важлива операція, оскільки саме ця властивість є найважливішим, оскільки шлак може використовуватися в якості компонента для шлакових цементів, а також може виступати добавкою до портландцементу. Потрібно розуміти, що як такого спеціального виробництва доменного шлаку не існує. Його отримують тільки при переробці руди та інших речовин в доменній печі.

Способи грануляції

Необхідно знати, що для грануляції відходів виробництва, тобто шлаку, є кілька способів, а також пристроїв, які здійснюють цю операцію. В залежності від того, яка вологість шлаку виходить у кінцевому підсумку, і поділяють установки на типи. Бувають установки для мокрої, а також для напівсухий грануляції.
Якщо здійснюється метод мокрій грануляції, то шлак, що завантажується в шлаковозні ковші в розпеченому вигляді, подається до залізобетонних басейнів, наповненим водою. Після цього з ковшів він зливається в ці басейни по спеціальних жолобах. Невелика перевага методу полягає в тому, що басейни розділені на декілька секцій. Це дозволяє вести процес охолодження практично безперервно. Коли в одну секцію зливається розпечене речовина, інший в цей же час можна вивантажувати вже охолоджений доменний шлак. Для відвантаження сировини на заводах є грейферні крани, які подають його відразу в залізничні вагони відкритого типу. Після цього здійснюється доставка шлаку або на склад, або відразу до споживача.

Вміст вологи

Тут варто зазначити, що вміст вологи в матеріалі залежить від загальної ваги доменного шлаку, який проходить процес гранулювання. Іншими словами, чим більш пориста структура зерен, тим більше в них залишається вологи. Утворення пір в затверділому гранульованому шлаку відбувається за впливу газів. Ці летючі речовини містяться в розплавленому сировину і починають випаровуватися тоді, коли знижується температура шлаку, тобто при його охолодженні. Однак тут важливо відзначити, що охолодження і затвердіння матеріалу відбувається настільки швидко, що газ не встигає випаровуватися з шлаку. Він залишається всередині у вигляді маленьких бульбашок, які і створюють пористу структуру зерен. Пористість, а з-за цього і вологість шлаку також безпосередньо залежать від тих умов, які використовуються безпосередньо в процесі охолодження шлаку. Тобто від вибору методу залежить не тільки кінцевий результат, але і сама структура.

Напівсухий метод

Напівсухий шлак виходить при використанні методу механічного дроблення, а також відкиданні в повітря попередньо охолодженого, але в той же час ще не затверділого шлаку. Таким чином, структура матеріалу виходить набагато більш щільною, що істотно підвищує і фізичну вагу приблизно в півтора рази, якщо порівнювати з тим вагою, який мав би шлак, якщо би проходив через мокру грануляцію, маючи той же початкова кількість речовини. Якщо говорити про такій характеристиці, як вологість, то у мокрого сировини це значення знаходиться в межах від 15 до 35%, досить рідко 10%. У той час як суха грануляція супроводжується вологістю шлаку в межах від 5 до 10%. Якщо порівнювати об'ємний вагу, то при мокрому способі обробки він буде в межах від 400 до 1000 кг/м, а при сухому - в межах від 600 до 1300 кг/м. Тут варто додати, що з підвищенням температури доменної плавки буде зменшуватися підсумковий вага доменного шлаку.
Важливо додати, що більшість заводів використовує саме мокру грануляцію, незважаючи на те, що метод має ряд недоліків:

Велика витрата палива на сушіння матеріалу перед його поломкою.

Продуктивність обладнання щодо сушіння шлаку низька.

Смерзаемость мокрого шлаку в вагонах, складах та інших місцях зберігання в зимовий час.

Доменний шлак ГОСТ 3476-74

У даному стандарті описуються всі технічні вимоги, методи випробування та правила приймання, а також способи зберігання та транспортування шлаку доменного виробництва. Один з пунктів державного документа стосується вологості сировини. Йдеться про те, що відсоток вологості повинен відповідати тому, який був узгоджений замовником і постачальником. Іншими словами, можна сказати, що замовник вибирає метод грануляції матеріалу.