ЦАИЭИ

ЦАИЭИ установил возможность изготовления литых изделий на основе отходов Таразского металлургического завода

Рассмотрена возможность получения строительных материалов из отвальных шлаков Таразского металлургического завода путем термической переработки.

The possibility of building materials from thermal processing of dumped wastes of Metallurgical Plant in Taraz has been considered.

Основу безотходной технологии составляет разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов с широким использованием отходов в качестве вторичного сырья.

Особое значение комплексное использование сырья имеет для такой материалоемкой отрасли промышленности, как черная металлургия, где при выплавке чугуна, стали и ферросплавов неизбежно образуется большое количество технологических отходов [1-2]. Из них 80% приходится на шлаки, которые образуются из пустой породы железорудных материалов, флюсов, золы топлива, а также продуктов окисления металла и примесей. Суммарное содержание оксидов кальция, железа и кремния в шлаках достигает 75%.

В отвалах металлургических предприятий Республики Казахстан накоплены миллиарды тонн твердых отходов, которые порождают целый ряд экологических проблем, из которых самые острые связаны с состоянием атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов [3-4].

Вместе с тем производство целевых продуктов на Таразском металлургическом заводе (ТМЗ), связано с образованием различных видов отходов, требующих решения проблемы переработки и использования как вновь образующихся, так и накопленных объемов шлаков.

Поэтому возникает необходимость радикального комбинирования металлургического производства с предприятиями промышленности строительных материалов. В этой связи, целью нашей работы является комплексное исследование физико-химических и главное технологических свойств шлаков ферросплавного производства и отвальных шлаков фосфорного производства для их комплексного использования для производства востребованной продукции строительного назначения (литые футерованные изделия, наполнители для композиционных материалов, асфальтобетона и др.)

Для проведения лабораторно-экспериментальных работ по исследованию и изучению физико-химических и технологических свойств шлаков использовали отходы ТМЗ, а именно – шлак ферросплавного производства и отвальный шлак фосфорного производства.

Методы исследования – химический и спектральный анализ. Плавку шихты проводили в печах при температуре 1420-1450 ºС.

По химическому составу ферросиликомарганцевые шлаки ТМЗ (таблица 1) представляют собой многокомпонентные системы, которые относятся к системе R2O – MgO – CaO – MnO – Al2O3 – SiO2 [5].

Ка видно из таблицы 1 концентрация SiO2 во обеих пробах (№1-шлака ферросиликомарганца и №2-фосфорный шлак) составляет 41,75% и 34,10%, соответственно. Al2O3 составляет от 5,16 до 15,94 %, СаО составляет от 3,52 до 23,20 %.

Таблица 1. Результаты химического анализа состава шлаковых отходов

Высокое содержание активности SiO2, может создать термодинамические предпосылки для получения сплава с требуемым содержанием кремния. Вместе с тем, кремнеземистые шлаки характеризуются высокой вязкостью, что затрудняет гравитационное разделение ферросиликомарганца и шлакового расплава в ванне печи и при выпуске продуктов восстановительной плавки через одну летку в приемный ковш. Шлаковые расплавы с высоким содержанием SiO2 имеют более высокое удельное электрическое сопротивление, что способствует выделению и концентрированию в них определенной части подведенной электрической мощности. Вязкость и электропроводность шлаковых расплавов повышается с понижением температуры и особенно ниже 1 351 К, что связано, в том числе, и с выделением в вязком силикатном расплаве твердых нано размерных фаз. При постоянной температуре вязкость и электропроводность шлаковых расплавов зависят от химического состава шлаков [6].

Результаты спектрального анализа приведены в таблице 2.

ПробаCuPbAsSbMnWCoBiBaMoTiFe2O3
ШФП200>1%10030>6000<3<101,5250031000,3

ZnAgSuNiCrScPTeVHgAuNb
ШФП≈1%120510<10150020015<30Обн.10
Таблица 2. Результаты полуколичественного спектрального анализа
шлаков ферросплавного производства

На основании полученных результатов химического и спектрального анализа разработаны технологические параметры получения сплава, в зависимости от состава, температуры и времени отжига (таблица 3).

Таблица 3. Условия проведения экспериментальных работ в зависимости от состава шихты, температуры и времени отжига
Примечание: * при температуре от 600 до 450 ºС в течении 90 минут производилось постепенное охлаждение в муфельной печи.

В результате проведенных экспериментов получены 4 образца.

Из пробы №1 был получен расплав светло-черного цвета, круглой формы диаметром 10,3 см, толщиной 0,8 см и с гладкой поверхностью. В обоих образцах имеются линии (разводы) коричневого и серого цвета показывающие границы фракции, образованные в процессе литья.

Форма расплава пробы №2 круглая, диаметром 10 см и толщиной 0,7-0,8 см, с гладкой поверхностью, имеющий сквозное отверстие образованное в процессе литья, черно-коричного цвета.

Цвет пробы №3 и 4 серо-коричневый, обе с шероховатой поверхностью. В обоих образцах имеются линии (разводы) коричневого и серого цвета показывающие границы фракции, образованные в процессе литья.

Таким образом, проведенные экспериментальные работы по переработке ферросиликомарганца и отвального фосфорного шлака показали, принципиальную возможность получения литых изделий для использования в строительной сфере.

Список литературы

  1. Довгопол В.И. Использование шлаков черной металлургии. — Изд. «Металлургия», 1969, 216 с.
  2. Шелудяков Л.Н., Касьянов Л.Н., Марконренков Ю.А. Комплексная переработка силикатных отходов. – Алматы: Наука, 1985, 175 с.
  3. Богатырев М., Богатырев А. Качество принимаемых решений в области экологии // Промышленность Казахстана. – 2012. – № 4 (73). – С. 38-42.
  4. Диханбаев Б. Переработка техногенных отходов // Промышленность Казахстана. – 2012. – № 3 (72). – С. 74-77.
  5. Строительные материалы и изделия из металлургических шлаков. Изд. металлургии по строительству М. 1965, с.138-152.
  6. Большаков В. И., Куцин В. С., Неведомский В. А., Елисеева М. А., Щербак С. А., Щербак О. С.. Углеродотермия шлаков силикомарганца и пути их применения // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. — Днепропетровськ: ПГАСА, 2011. — № 5. — С. 4 — 8.

Тасмагамбетова Асель Имангалиевна — Учредитель ТОО «Центрально-Азиатский институт экологических исследований». Адрес: проспект Достык 250, Медеуский район, город Алматы, тел.+7 727 332 21 90, [email protected]

Товасаров Адылхан Дадебаевич — к.х.н., генеральный директор, ТОО «Центрально-Азиатский институт экологических исследований». Адрес: проспект Достык 250, Медеуский район, город Алматы, тел.+7 727 332 21 90, [email protected]

Марконренков Юрий Александрович – д.т.н., профессор, заведующий лабораторией кремнеуглеродистых композитов РГП Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан. Адрес: г. Алматы, ул.Жандосова, 67, тел. 8 (727) 259 00 70 внутр. 161, факс 8 (727) 259 00 75.

Конырбаев Рустем Толеутаевич — начальник лаборатории экологического мониторинга ТОО «Центрально-Азиатский институт экологических исследований». Адрес: проспект Достык 250, Медеуский район, город Алматы, тел.+7 727 332 21 90, [email protected]

Акберлиев Аслан Бузаубакович — научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга ТОО «Центрально-Азиатский институт экологических исследований». Адрес: проспект Достык 250, Медеуский район, город Алматы, тел.+7 727 332 21 90, [email protected]

Оставить комментарий