Сталеплавильний шлак - огляд тем ScienceDirect
Пов’язані терміни:
- Основна киснева піч
- Доменний шлак
- Електрична дугова піч
- Доменна піч
- Доменний шлаковий цемент
- Пічний шлак
- Виробництво сталі
- Сталевий шлак
- Процес виготовлення сталі
Завантажити у форматі PDF
Про цю сторінку
Вдосконалення проектування процесів у виробництві сталі
9.5.1 Змішування шлаку-металу
У виробництві сталі змішування шлаку з металом є дуже поширеним явищем, і воно відбувається через зсув на межі розділу шлак-метал, спричинений надмірним потоком рідкої сталі. 37 Це змішування призводить до емульгування сталі в шлаку, що збільшує загальну поверхню міжпластового зв’язку і, отже, швидкість реакцій шлак – метал.
Факторами, що впливають на емульгування, є товщина шару шлаку (або об’єм шлаку), швидкість потоку рідини та такі властивості рідини, як в’язкість, щільність та міжфазний натяг. 37
9.6. Мікрофотографія зони змішування, взята з ковша з перемішуванням аргону.
Слід зазначити, що фізичні властивості як рідкого металу, так і шлаку змінюються протягом процесу. Отже, поведінка змішування шлаку з металом також змінюватиметься. На рис. 9.7 порівнюються рентгенівські зображення крапель заліза, оточених шлаком в процесі сірчаного очищення. 40 Зміна кута контакту внаслідок зміни вмісту сірки в металевій краплі добре наведена на малюнку. Отже, знання про зміну фізичних властивостей загалом та міжфазної напруги, зокрема, було б важливим для точного проектування процесу.
9.7. Рентгенологічні зображення крапель заліза, оточених шлаком, у процесі сірчинення.
Процеси переробки
4.4.3.1 Утворення шлаків
Шлаки для виробництва заліза та сталі неминуче утворюються як побічний продукт процесів виробництва заліза та сталі. Основними компонентами шлаків є CaO, SiO 2, Al2O3, MgO та оксиди заліза, а склад шлаків залежить від процесу. У випадку з Японією в основному виробляються три типи шлаків, а саме шлаки BF, шлаки BOF та шлаки EAF, кількість яких наведена на малюнку 4.4.11 [79], а типові склади кожного шлаку узагальнені в таблиці 4.4. 2 [80]. Основним компонентом шлаку BF є SiO2 та Al2O3, що надходять із залізної руди у вигляді мінеральних речовин, а СаО додається у вигляді потоку в процесі спікання. З іншого боку, шлаки BOF в основному містять CaO, доданий як рафінуючий агент, і SiO2 та оксиди заліза, отримані в процесі окисного рафінування. Шлак EAF класифікується на два типи - окислювальний та редукційний шлак, які утворюються під час переробки сталі та відновлення оксиду заліза до металевого заліза відповідно.
Рисунок 4.4.11. Кількість шлаків, що виробляються з доменної печі, конвертора та електричної печі щорічно в Японії [79].
Таблиця 4.4.2. Типовий склад шлаку доменної печі, шлаку BOF та шлаку електричної дугової печі (мас.%) [80]
| Доменний шлак | 42,0 | 33.8 | 0,3 | 14.4 | 6.7 |
| BOF шлак | 44.3 | 13.8 | 17.5 | 1.5 | 6.4 |
| Електродуговий шлак (окисний шлак) | 26.2 | 17.7 | 21.2 | 12.2 | 5.3 |
| Електродуговий шлак (редукційний шлак) | 51,0 | 27,0 | 1.5 | 9,0 | 7,0 |
Складові шлаки компонентів, що утримуються від компонентів угруповання, залежать від складу сировини, тоді як композиції інших компонентів, що додаються як флюс для процесів переробки, призначені для максимізації його продуктивності очищення, і, отже, існує велика різноманітність компонентів та композицій шлаків. Виробляється приблизно 300 кг/т чавуну та 100 кг/т сталі шлаку BF та сталеплавильного шлаку (BOF або EAF шлак). Всього в Японії виробляється 24, 11 і 2,9 млн. Тонн шлаків BF, BOF та EAF (FY2011) [79].
Загальний процес обробки шлаку в Японії наведено на малюнку 4.4.12 [81]. Близько 80% [79] шлаку BF загартовується розпиленням води, а загартований шлак BF, що виробляється, використовується в основному для виробництва цементу, бетону та будівельних ресурсів. Решта охолоджується польовим повітряним охолодженням, а повільно охолоджуваний шлак використовується як ресурс для будівництва доріг, бетонного грубого заповнювача тощо. Навпаки, оскільки сталеплавильний шлак містить краплі заліза вагою декількох відсотків, шлак неможливо загасити бризканням води. Тому шлак обробляють польовим повітряним охолодженням, а потім подрібнюють і просіюють. Краплі заліза отримують за допомогою магнітної сепарації, а залишок шлаку продається для різних цілей, таких як цивільне будівництво, цемент або бетон. Шлак BF повністю переробляється, тоді як невелика частка шлаку, що виробляється, не може бути використана через елюцію небезпечних елементів, таких як важкі метали або фтор. Розробка нових технологій використання такого шлаку є важливим рішенням для зменшення кількості шлаку, що перебуває на звалищі без будь-якого утилізації.
Рисунок 4.4.12. Схематичний потік звичайних процесів обробки шлаку в Японії [81].
Щодо заходу щодо зменшення екологічного навантаження шлаками, що утворюються в процесі виробництва заліза та сталі, розглядаються два методи. Перший - це зменшення кількості утвореного шлаку шляхом розробки високоефективних процесів. До цього часу металургійні шлаки в основному були розроблені для підвищення здатності до переробки як функції шлаків. Останні конструкції процесів та шлаку засновані не тільки на поліпшенні переробних можливостей, але також на зменшенні екологічного навантаження, наприклад, зменшенні кількості шлаку, припиненні використання небезпечних елементів або розвитку процесу, який забезпечує переробку -продукти (шлаки). Другий захід - розробка нового способу утилізації шлаку як ресурсу. Необхідно розробити метод використання металургійних та сталеплавильних шлаків як великого ресурсу шляхом створення нових функцій та додаткових цінностей.