Свойства и применение сталеплавильного шлака

На всех промышленных металлургических предприятиях образуется огромное количество отходов, большая часть которых приходится на металлургические шлаки, полученные из пустых пород, окислов элементов расплава и футеровки, флюсов. Для их хранения приходится занимать большие площади земель размером в тысячи гектар, которые имеют сельскохозяйственное значение. Ежегодно к этому количеству добавляется около 80 млн. тонн.

Свойства сталеплавильных шлаков

Шлаки представляют собой силикатную систему с многокомпонентным сложным химическим и фазовым составом, который напрямую зависит от выплавляемой стали и особенностей сталеплавильного процесса. Основными отличиями сталеплавильных шлаков от их доменных и ферросплавных аналогов является высокое содержание CaO в связанном и свободном состояниях, небольшая гидравлическая активность, содержание металлических включений (около 5%), неустойчивость структуры, непостоянство как химического, так и минералогического составов.

При получении стали количество образующегося шлака на 1 тонну продукции составляет от 0,04 (электропечи) до 0,3 (мартен, конвертор) тонн, а их дальнейшая переработка составляет только 10-15%. Однако, благодаря определенным химическим и физическим свойствам, процесс применения сталеплавильных шлаков в изготовлении сухих строительных смесей, вторичного использования в металлургических процессах, строительной сфере и создания дорожного покрытия, является весьма перспективным.

Сферы использования

Специфика получения стали различными способами придает сталеплавильным шлакам различные свойства, которые дают возможность использовать их в различных сферах:

тонкодисперсная фракция саморассыпающихся электросталеплавильных шлаков в качестве наполнителя в сухих строительных смесях для промышленного строительства;
совместно со шламами, получаемыми при смягчении воды ТЭЦ, для укрепления грунтов глинистого типа с обеспечением повышения прочности и стойкости к воздействию воды капитальных покрытий и оснований объектов;
применение конверторного шлака фракции 0 — 20 мм и 20 — 60 мм совместно с известняком в мартеновском процессе, которое позволяет снизить расход известняка на 10,5 кг/т и уменьшить выброс углекислого газа на 4.2 кг/т;
в силикатных бетонах плотной и ячеистой структуры — для повышения прочности и снижения применения извести и цемента на 35 – 50%;
в обработанном сульфатом алюминия шлаке формируется игольчатая структура с переплетением кристаллов, которая значительно увеличивает прочность получаемой самоотверждающейся шлаковой смеси для организации основания в дорожном строительстве.

Применение сталеплавильных шлаков в качестве компонентов при производстве сыпучих строительных материалов позволяет в значительной степени экономить на снижении в составе дорогостоящих связующих (цемент, известь) без снижения качества готового продукта, а в некоторых смесях улучшить его свойства (прочность, стойкость к воздействию влаги и высокой температуры). Использование шлаков в качестве наполнителя для организации основания под магистральные и временные дороги существенно повышает прочность дорожного полотна, время его эксплуатации и снижает финансовые затраты на строительство дорожной инфраструктуры.