Charakterystyka i zastosowanie żużli hutniczych

Żużel hutniczy znajduje zastosowanie jako podkład na drogach oraz w innych dziedzinach działalności. Jego skład i gęstość, cechy produkcyjne są szczególnie interesujące dla przemysłu. Warto bardziej szczegółowo opowiedzieć o tym, co to jest w metalurgii, jak jest wykorzystywane.

Po wytopie metali żelaznych i nieżelaznych pozostało wiele produktów ubocznych. Głównym produktem odpadowym jest żużel. Jest produktem rozkładu rudy, może mieć niejednorodny skład, różne właściwości i cechy. Żużel hutniczy otrzymuje się na równi z popiołem pozostałym po wytopie stali i surówki. Pozostaje w produkcji po przetworzeniu, wymaga późniejszej utylizacji lub ponownego wykorzystania jako samodzielny materiał.

Żużle metaliczne są produktami obróbki wysokotemperaturowej. Jest to odpad typu krzemianowego o wieloskładnikowej budowie. Przez długi czas żużle były po prostu usuwane, bez szczególnego zainteresowania. Wszystko zmieniło się w drugiej połowie XX wieku. Od tego momentu odpady hutnicze zaczęto aktywnie wykorzystywać w budownictwie, rolnictwie oraz przy układaniu sieci drogowych.

Skład żużla hutniczego nie jest jednolity. W rzeczywistości jest to stop chemiczny tlenków, zajmujący od 90 do 95% objętości. Reszta to siarczki, siarczany, związki halogenowe. W zależności od zawartości tlenków żużle dzieli się na zasadowe (do 1%), monokrzemiany (1%), biskrzemiany (2%), kwaśne (do 3%).

Wymieńmy pozostałe cechy.

1. Ciężar właściwy sześcianu. Jest to 0,7-1,9 tony dla produktu luzem, a dla produktu ryczałtowego - 0,7-2,9 tony.
2. Klasa zagrożenia. Klasa IV jest ustalona dla wszystkich żużli hutniczych. Oznacza to, że odpady hutnicze są szkodliwe dla środowiska i wymagają odpowiedniej utylizacji i recyklingu.
3. Gęstość. Jego wydajność waha się od 750 do 1100 kg/m3.
4. Wydajność na 1 tonę metalu. W przypadku metali żelaznych waha się od 100 do 700 kg. Nowoczesna produkcja polega na wykorzystaniu różnych procesów wytopu metali. W wielkim piecu średnia wynosi 80 kg/t, w piecu martenowskim około 30 kg/t, przy technologii konwertorowej – nie przekracza 18 kg/t. Hutnictwo metali nieżelaznych wytwarza do 200 ton żużla na 1 tonę metalu.

Wszystkie te wskaźniki są brane pod uwagę przy dalszym wykorzystaniu odpadów z przemysłu metalurgicznego.

Zgodnie z metodą produkcji żużle w hutnictwie dzielą się na kilka grup. W warunkach zakładu przetwarzanie odpadów odbywa się jednocześnie z innymi procesami. Na przykład separacja żużla konwertorowego w hutnictwie odbywa się w procesie wdmuchiwania roztopionego metalu żelaznego. Wszystkie obce wtrącenia są utleniane, a następnie usuwane.

Podczas wytapiania metali żelaznych stosuje się głównie metodę żeliwiaków. Są to piece szybowe pierwotnie stosowane do produkcji żeliwa. Metoda charakteryzuje się wysoką wydajnością, w przeciwieństwie do obróbki wielkopiecowej nie zmienia składu chemicznego stopu. Żużel spływa przez specjalny otwór kranu.

Inne typy pieców służą do topienia metali nieżelaznych. Powstały żużel, pokryty folią, jest przetwarzany w specjalny sposób.

Pomimo doskonalenia technologii, główną metodą pozyskiwania żużla w hutnictwie żelaza jest proces topienia metalu w wielkim piecu lub piecu martenowskim. W takim przypadku zbieranie odpadów odbywa się ze względu na niższy ciężar właściwy. Żużel unosi się nad powierzchnią żeliwa i jest usuwany przez specjalny otwór spustowy. Dzięki metodzie martenowskiej, odpady gromadzą się również nad płynną masą stalową, ich odbiór nie jest trudny.

Główna klasyfikacja żużla hutniczego opiera się na metodach jego produkcji i składzie. To oni określają, jakie będzie dalsze wykorzystanie materiału. Podstawowy podział wyróżnia odpady hutnictwa żelaza i metali nieżelaznych. Druga grupa nie jest zbyt liczna, zawiera znaczną ilość tlenków żelaza z zanieczyszczeniami wapnia i magnezu, w składzie znajdują się również bardziej wartościowe zanieczyszczenia.

Bardziej zróżnicowane są grupy żużli pozyskiwanych przy produkcji metali żelaznych. Są podzielone na 4 typy.

1. Stop żelaza. Powstały podczas produkcji odpowiednich stopów. Oprócz żelaza takie żużle zawierają krzem, mangan, chrom i inne rodzaje zanieczyszczeń.
2. Kopuła. Otrzymywany przez wytop surówki w żeliwiakach - specjalnych piecach. Składają się z uformowanego topnika, koksu, dopalenia, popiołu i produktów utleniania metali. Udział tlenków w nich sięga 90%. Powstały produkt ma kwasowość powyżej 3%, uwalnia minerały, szkliste cząstki glinowo-krzemowe.
3. Produkcja stali. Uzyskuje się je przez otwarte wytapianie stali, niezależnie od rodzaju jednostki. Są to tlenki o małej gęstości, wolne od związków lotnych, często ze znacznym udziałem zanieczyszczeń. Żużle tego typu charakteryzują się wysoką zawartością produktów utleniania żelaza i manganu.
4. Domena. Najpopularniejszy typ ma strukturę krzemianową lub glinokrzemianową. W zależności od składu chemicznego, po schłodzeniu żużel nabiera kamienistej struktury, z której następnie uzyskuje się tłuczeń lub inny materiał budowlany, ale może również rozkruszyć się na proszek. Aby określić późniejsze przeznaczenie materiału, stosuje się specjalny system kontroli jakości.

W zależności od składu żużle hutnictwa żelaza po schłodzeniu dzielą się na skały gnijące i niegnijące. Druga grupa to formacje skalne. Warianty gnijące są zwykle podzielone na kategorie ze względu na ich skład mineralny.

Najczęstsze opcje to:

• krzemiany - po recyklingu rozpadają się na drobne cząstki proszku;
• wapienny - pokruszony na okruchy o różnych rozmiarach;
• mangan – rozpuszcza się w wilgotnym środowisku;
• żelazny - skłonny do pękania pod wpływem wilgoci.

Żużle, które nie ulegają rozkładowi pod wpływem środowiska zewnętrznego, są wykorzystywane jako baza do produkcji kamienia łamanego i innych rodzajów kamienia budowlanego. W zależności od metody obróbki są one schładzane i rozdrabniane metodą półsuchą w specjalnych beczkach lub poddawane działaniu „mokrego” efektu silnego strumienia wody.

Najbardziej dostępny do dalszego przerobu jest żużel granulowany – odpad z wielkopiecowego wytopu metali żelaznych. Trudno przecenić ich rolę w budownictwie. Materiał jest źródłem kamienia łamanego - tańszego niż kamień naturalny. Gotowy produkt jest używany:

• do budowy dróg - jako ściółka;
• w produkcji wyrobów betonowych;
• w rolnictwie jako drenaż gleby;
• w produkcji betonu, jako kruszywo.

Żużle pozyskiwane przy produkcji żelazostopów oraz przy produkcji stali są dodawane do cementu w postaci zanieczyszczeń proszkowych. Taka kompozycja zyskuje zwiększoną odporność chemiczną. W połączeniu z klinkierem portlandzkim możliwe jest dalsze polepszenie właściwości fizycznych materiału. Żużle granulowane zmieszane ze szkłem wodnym lub sodą stosuje się do produkcji mieszanek betonowych zdolnych do twardnienia w niskich temperaturach.

Podczas odlewania żużla można uzyskać gotowe produkty: płyty chodnikowe i krawężniki, wewnętrzne wykładziny podłogowe. Ta metoda pozwala również tworzyć dla nich rury i kształtki, dekorację elewacji. Koszty produkcji są znacznie obniżone, a pod względem swoich właściwości gotowy materiał nie ustępuje tradycyjnym odpowiednikom wykonanym z metalu lub żelbetu. Odlewanie odbywa się poprzez formowanie stopionego żużla.

Wełna mineralna może być pozyskiwana z lepkich surowców wielkopiecowych, hutniczych, żeliwiaków. W tym celu kompozycja podgrzana do stanu ciekłego jest wysyłana do ciągarek w celu uformowania włókien.