Что делают из металла шлаков


Шлак — виды, характеристики, применение в строительстве

Шлак – это вторичное сырье, отходы металлургической промышленности или зола от сжигания ископаемых горючих: углей всех видов, горючего сланца, жидкого топлива. В металлургии – то, что остаётся после выплавки металла из руды. Из шлаков чёрной металлургии получают заполнители для шлакобетонов, шлаковую пемзу, минеральные ваты. Отходы цветной металлургии делятся на передельные и отвальные шлаки.

Гранулированный, или граншлак, получается путём быстрого охлаждения водой горячего шлака в доменном или конвертерном процессе. Имея отличные вяжущие свойства, используется для производства цемента как активная минеральная добавка к нему.

Шлак нельзя рассматривать как простой наполнитель для приготовления бетонных растворов. Он, кроме этой своей функции, несёт ещё одну, которая с течением времени становится всё более важной – экологическую. Если учесть, сколько вредных примесей, от кислот и щелочей до канцерогенных соединений, есть в его составе, связывание его цементными смесями решает задачу его безопасной утилизации.

А при выплавке металла защищающая его шлаковая составляющая предохраняет расплав от воздействия продуктов горения.

Применение шлака в строительстве

В строительстве в основном применяется в качестве наполнителей бетонных смесей. Шлак – отходы металлургического производства, как более безопасные по сравнению отходов сгорания угля. Ведь в ископаемом угле (буром, каменном чёрном и антраците) обязательно присутствуют радионуклиды. Их доля в исходном материале невысока, но при сгорании их концентрация резко увеличивается, и в буром и каменном угле доходит до неприемлемых в санитарном отношении величин. Так что ни в бетон стен, ни при возведении бетонированных подвалов, ни для заливки стяжек такой шлак не годится, радиоактивный фон в таких помещениях может оказаться превышающим ПДН.

Гранулированный шлак, идущий в производство цементов с исключительными вяжущими свойствами, позволяет получать очень прочные на разрыв и раскол плиты перекрытий в многоэтажном строительстве. А граншлак с более крупными фракциями идёт в бетон в качестве заполнителя для получения прочных и лёгких строительных блоков, отличающихся от обычного кирпича износоустойчивостью, небольшим удельным весом, хорошими влаго- и теплоизоляционными свойствами.

Мелкофракционный граншлак (в т. ч. и пылевой) используется как сырьё для получения шлаковаты, а также для изготовления тротуарной плитки, бордюров и брусчатки. Его крошка добавляется в бетонные смеси для их упрочнения, а также для заполнения пустот при строительстве зданий с насыпными стенами.

Присутствие в таких шлаках кальциевых силикатов позволяет применять тонкий помол для смеси с цементом, что даёт такой же эффект при создании конструкций, как и у портландцемента. Применение таких присадок позволяет:

• создавать тяжёлые и особо прочные бетоны классов прочности В15-В30.

• Производить сухие строительные смеси

• Изготавливать плиты перекрытий, ригелей, колонн, бетонных панелей, балок и других предварительно напряжённых строительных конструкций.

• Строить погреба, фундаменты любой степени сложности, которые делаются методом бетонной заливки, осуществлять отливку плит перекрытия и заливку в скользящую опалубку при возведении стен.

Доменный шлак, щебень из него

Являясь отходом доменного производства, такой щебень часто на порядок дешевле крошки из камня, которую нужно добыть, раздробить с помощью сложных и дорогих механизмов, доставить до места приготовления бетонных смесей.

Щебень из доменного шлака в своей кристаллической структуре представлен более чем 20 минералами, среди которых воластонит (однокальциевый силикат), двух кальциевый силикат, мелилит. Наличие кальциевых силикатов и делает продукты переработки этого шлака желанной присадкой для тяжёлых сверхпрочных бетонов.

Преимущества и недостатки

При этом плотность щебня, получаемого из доменного шлака по ГОСТ 3344, выше гранитного, но выше и поглощение воды. Правда, ниже и морозостойкость. Что ограничивает его применение как основного заполнителя в климатических зонах с суровыми погодными условиями.

Предел прочности на сжатие может варьироваться от 62 МПа у пористого до 140 МПа у медеплавильного. Для сравнения, у гранита этот предел составляет 120 МПа. Но! Самый дешёвый («дешевле только даром») пористый материал очень ограничен в применении, а вот его медеплавильный аналог при прочности больше гранитного, по стоимости почти догоняет его.

Благодаря своей способности поглощать воду доменный шлак находит широкое применение в дорожном строительстве, в котором такая его особенность, как способность быстро высыхать и уплотняться под воздействием содержащихся в нём связывающих веществ, а также способность легко поддаваться трамбовке делает его применение более предпочтительным, чем щебня из гранита.

При транспортировке гранитный щебень перетирается в мелкую пылевую фракцию, негодную к применению, её приходится вымывать или как-то отсеивать. Шлаковая же пыль служит дополнительным связывающим при использовании, повышая сцепляемость и вязкость конечного продукта.

Разновидности шлака

Металлургические

Подразделяются на шлаки цветной и чёрной металлургии. К шлакам чёрной металлургии относятся:

  • Доменный шлак, получаемый путём выплавки чугуна из железных руд. Его свойства зависят от режимов плавки, применяемого для получения расплавов топлива и флюсов-присадок.
  • Сталеплавильные. Их получают в мартеновском, конвертерном или электросталеплавильном производстве.
  • Ферросплавные, Виды ферросплавных шлаков подразделяются на подвиды с преобладанием того элемента, который добавлялся в расплав стали для получения ферросплава, а это может быть кобальт, хром, марганец молибден, кремний и т. д.

Шлаки цветной металлургиик ним относятся отходы медеплавильного, никелевого, свинцового и цинкового производства.

Фосфорные

Получаются как отходы производства фосфорных удобрений. Используются в производстве пемзы или минеральной ваты. В качестве присадки к цементам добавляют, только если бетонные изделия из такого цемента проходят стадию высокотемпературного пропаривания.

Зольные

Представляют собой остаток от сжигания твёрдого угля и горючих сланцев. В жилищном строительстве практического применения не находят из-за высокого содержания в них радионуклидов, но могут применяться при производстве тротуарной плитки или если применяются как наполнители для асфальтовых смесей, где возможное образования пыли будет связываться смолистыми фракциями. Имеет значение ещё и метод охлаждения этих шлаков сразу после их образования: если охлаждение происходило водой, то есть быстро, образуется стекловидная структура, которая более стойкая, чем микрозернистая, получаемая при медленном, естественном остывании.

Характеристики доменного шлака

Могут отличаться у разных производителей, что связано с особенностями технологических циклов выплавки чёрных металлов.

Разными будут составы как кальцитов, так и силикатов, железа и алюминия в конечном продукте. Условные обозначения шлака, который отправляется как продукт для переработки в строительную индустрию, в зависимости от места производства, выглядят так:

  • Н – Новокузнецкий
  • Ч – Чусовской,
  • Чл – Челябинский,
  • Ж – Ждановский,
  • Нт – Новотульский,
  • Л – Липецкий,
  • Кр – Криворожский,
  • Д – Днепродзержинский металлургические комбинаты.
ШлакSiO2Al2O3CaOMgOMnOFe2O3SO3ZМ оснМакт
Н36,512,6539,854,0следы2,30,1696,460,820,35
Ч34,7614,6538,648,07»1,220,1597,490,850,42
Чл37,8711,0239,815,880,3595,830,930,29
Ж38,349,0542,215,41,250,496,6541,010,24
Нт38,648,0147,741,811,860,392,0100,731,060,2
Л37,58,6148,311,991,480,392,1100,381,080,22
Кр35, 110,6548,751,21,771,231,9699,671,090,3
Д38,536,0846,624,961,00,821,8399,861,160,16

Приведённый химический состав может зависеть от поступившей на плавку руды, кокса и марки выплавляемого чугуна. От этих же показателей будет зависеть удельный вес шлака на выходе. Вес также зависит от способа его охлаждения – стекловидный, получаемый охлаждением водой, будет тяжелее и прочнее.

Плотность шлака, в зависимости от состава:

ОксидПлотность кг/м³
Кремния2260
Кальция3400
Магния3650
Марганца5400
Железа5700

Что такое шлак? (с иллюстрациями)

Шлак является побочным продуктом плавки металлов, и сотни тонн его ежегодно производятся во всем мире в процессе рафинирования металлов и изготовления сплавов. Как и другие промышленные побочные продукты, шлак имеет множество применений и редко выбрасывается в отходы. Он появляется в бетоне, щебеночных дорожных материалах, в качестве балласта и иногда используется как компонент фосфорных удобрений. По внешнему виду шлак выглядит как рыхлый агрегат с кусками разного размера.Его также иногда называют шлаком из-за его иногда темного и рассыпчатого вида.

Алюминий является обычным компонентом шлака наряду с кремнием и магнием.

Это вещество получают в процессе плавки несколькими способами.Во-первых, шлак представляет собой нежелательные примеси в металлах, которые всплывают вверх во время процесса плавки. Во-вторых, металлы начинают окисляться по мере их плавления, и шлак образует защитную корку из оксидов на верхней части плавящегося металла, защищая жидкий металл под ним. Когда металл доведен до удовлетворительной плавки, шлак снимается сверху и сбрасывается в отвал для старения. Старение материала - важная часть процесса, так как его необходимо подвергнуть воздействию погодных условий и дать ему немного разложиться, прежде чем его можно будет использовать.

Шлак обычно используется для изготовления цемента.

Общие компоненты шлака включают оксиды кремния, алюминия и магния, а также серу, которая всегда присутствует.Он также содержит фосфор, кальций, золу, остатки флюсовых материалов, таких как известняк, и остатки химических реакций между металлом и футеровкой печи. Другие соединения, содержащиеся в этом материале, зависят от типа плавки. При плавке цветных металлов, используемой для рафинирования меди, свинца и подобных металлов, образуется шлак с высоким содержанием железа, поскольку железо является нежелательным элементом. При плавке черных металлов, например, при производстве стали, образуются цветные шлаки, поскольку все железо используется в процессе плавки.

Шлакоблоки можно делать из шлака.

После старения шлака его можно продать для использования в других промышленных процессах.Один из наиболее распространенных - в составе бетона и цемента. Шлак очень хорошо работает как рыхлый заполнитель и может быть измельчен для получения более однородного зерна. Он также смешивается с материалами для строительства дорог, используется в качестве балласта поездов и больших грузовиков, а также применяется в качестве фосфорных удобрений. При использовании в качестве удобрения, шлак очень мелко измельчается перед распределением, и он медленно высвобождает питательные вещества, потому что он долго разлагается.

Сера - обычный компонент шлака.Шлак может включать оксиды кремния. Металлы начинают окисляться по мере их плавления, и во время этого процесса шлак образует верхнюю корку, которая защищает жидкий металл под ней. Медный шлак - это побочный продукт, образующийся при извлечении меди из медной руды. .

шлак - wikiwand

Для более быстрой навигации этот iframe предварительно загружает страницу Wikiwand для Slag .

Подключено к:
{{:: readMoreArticle.title}}

Из Википедии, свободной энциклопедии

{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}} Эта страница основана на статье в Википедии, написанной участники (читать / редактировать).
Текст доступен под CC BY-SA 4.0 лицензия; могут применяться дополнительные условия.
Изображения, видео и аудио доступны по соответствующим лицензиям.
{{current.index + 1}} из {{items.length}}

Спасибо за жалобу на это видео!

Пожалуйста, помогите нам решить эту ошибку, написав нам по адресу support @ wikiwand.com
Сообщите нам, что вы сделали, что вызвало эту ошибку, какой браузер вы используете и установлены ли у вас какие-либо специальные расширения / надстройки.
Спасибо! .

Шлак - для чего он нужен?

Но некоторые недавние исследования, проведенные здесь, в Геологической службе США, могут изменить плохой имидж компании Slag в обществе. Оказывается, хотя шлак наиболее известен как то, что остается после удаления металлов, сам шлак может хорошо удалять некоторые негативные химические вещества из окружающей среды.

Куча сталеплавильного шлака на сталеплавильном предприятии ArcelorMittal Indiana Harbor, Индиана. Фотография Надин Пятак, Геологическая служба США.
(общественное достояние)

Экологические антациды

Иногда горные работы в твердых породах могут давать в окружающую среду немного избыточной кислоты в виде кислотных дренажных вод.Кислотный дренаж шахты может произойти, когда воздух и вода смешиваются с различными минералами, такими как сульфид железа (также известный как пирит или золото дурака), образуя серную кислоту. Затем кислота растворяет другие металлы и может загрязнять питьевую воду, нарушать рост и размножение водных растений и животных и даже разъедать части инфраструктуры, такие как мосты.

Но, как показывают наши недавние исследования, высокое содержание кальция в шлаке может фактически нейтрализовать кислоту из дренажа кислых шахт, так же как антацид, который вы принимаете при несварении после обильной еды.Более того, он может даже уменьшить количество кислот, накопившихся в почве.

Мы специально изучили шлак черных металлов, оставшийся от выплавки чугуна и стали, в районе Чикаго-Гэри в Иллинойсе и Индиане. В настоящее время черный шлак используется недостаточно. Хотя в строительной отрасли в качестве заполнителя используется некоторое количество шлака, большая часть его просто выбрасывается. Однако шлак можно использовать для обработки кислых почв или кислых шахтных стоков. Это позволит как компенсировать затраты на восстановление заброшенных участков рудников, так и уменьшить нынешний объем отходов производителей стали.

Оранжевый, богатый железом осадок (охра) из выходящего из тоннеля рудника Свинцовая королева после муссонного шторма в конце сентября 2014 года. Фото Глена Э. «Гуч» Гудвина, фотографа - использовано с разрешения.
(Copyright Glen E. "Gooch" Goodwin, используется с разрешения)

Слишком много хорошего

Еще одна проблема, которую можно решить с помощью шлака в районе Чикаго-Гэри, - это слишком много фосфата в воде. Фосфат является важным питательным веществом для растений и ключевым ингредиентом большинства удобрений.Однако иногда используется слишком много удобрений, и избыток фосфата попадает в местный ручей или озеро. Это проблема, потому что он по-прежнему является питательным веществом и может привести к вредоносному цветению водорослей или даже, по иронии судьбы, к мертвой зоне в воде.

Так чем же может помочь шлак? Те же свойства, которые помогают нейтрализовать кислотный шлак (высокое содержание кальция), могут помочь шлаку поглотить избыток фосфата из воды. Поскольку избыток фосфатов в воде представляет собой серьезную проблему в районе Чикаго-Гэри, эта выгода от шлака может быть еще одним применением материала и может снизить потребность в добыче новых природных материалов для обработки воды.

Начни с науки

Геологическая служба США по исследованию полезных ископаемых помогает политикам и менеджерам ресурсов понять не только размер и местонахождение наших минеральных ресурсов, но и способы их устойчивого развития и альтернативных способов их использования. Узнайте больше об этом проекте здесь.

.

сталь | Состав, свойства, типы, марки и факты

Основной металл: железо

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали

Железная руда является одним из самых распространенных элементов на Земле, и одно из основных ее применений - производство стали. В сочетании с углеродом железо полностью меняет свой характер и становится легированной сталью.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видеоролики к этой статье

Основным компонентом стали является железо, металл, который в чистом виде не намного тверже меди.За исключением крайних случаев, железо в твердом состоянии, как и все другие металлы, является поликристаллическим, то есть состоит из множества кристаллов, которые соединяются друг с другом на своих границах. Кристалл - это упорядоченное расположение атомов, которое лучше всего можно представить как сферы, соприкасающиеся друг с другом. Они упорядочены в плоскостях, называемых решетками, которые определенным образом пронизывают друг друга. Для железа структуру решетки лучше всего можно представить в виде единичного куба с восемью атомами железа в углах. Для уникальности стали важна аллотропия железа, то есть его существование в двух кристаллических формах.В объемно-центрированном кубе (ОЦК) в центре каждого куба находится дополнительный атом железа. В расположении гранецентрированного куба (ГЦК) есть один дополнительный атом железа в центре каждой из шести граней единичного куба. Существенно, что стороны гранецентрированного куба или расстояния между соседними решетками в ГЦК-схеме примерно на 25 процентов больше, чем в ОЦК-схеме; это означает, что в структуре ГЦК больше места, чем в структуре БЦК, для хранения посторонних ( i.е., легирующих) атомов в твердом растворе.

Железо имеет аллотропию ОЦК ниже 912 ° C (1674 ° F) и от 1394 ° C (2541 ° F) до точки плавления 1538 ° C (2800 ° F). Называемое ферритом, железо в его ОЦК-образовании также называется альфа-железом в более низком температурном диапазоне и дельта-железом в более высокотемпературной зоне. Между 912 ° и 1394 ° C железо находится в порядке ГЦК, которое называется аустенитом или гамма-железом. Аллотропное поведение железа сохраняется, за некоторыми исключениями, в стали, даже когда сплав содержит значительные количества других элементов.

Существует также термин бета-железо, который относится не к механическим свойствам, а, скорее, к сильным магнитным характеристикам железа. При температуре ниже 770 ° C (1420 ° F) железо является ферромагнитным; температуру, выше которой он теряет это свойство, часто называют точкой Кюри.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

В чистом виде железо мягкое и, как правило, не используется в качестве конструкционного материала; основной метод его упрочнения и превращения в сталь - добавление небольшого количества углерода.В твердой стали углерод обычно присутствует в двух формах. Либо он находится в твердом растворе в аустените и феррите, либо находится в виде карбида. Форма карбида может быть карбидом железа (Fe 3 C, известный как цементит) или карбидом легирующего элемента, такого как титан. (С другой стороны, в сером чугуне углерод проявляется в виде хлопьев или кластеров графита из-за присутствия кремния, подавляющего образование карбидов.)

Влияние углерода лучше всего иллюстрируется диаграммой равновесия железо-углерод.Линия A-B-C представляет точки ликвидуса (, т.е. температуры, при которых расплавленное железо начинает затвердевать), а линия H-J-E-C представляет точки солидуса (при которых затвердевание завершается). Линия A-B-C показывает, что температура затвердевания снижается по мере увеличения содержания углерода в расплаве железа. (Это объясняет, почему серый чугун, содержащий более 2 процентов углерода, обрабатывается при гораздо более низких температурах, чем сталь.) Расплавленная сталь, например, с содержанием углерода 0.77 процентов (показано вертикальной пунктирной линией на рисунке) начинают затвердевать при температуре около 1475 ° C (2660 ° F) и полностью затвердевают при температуре около 1400 ° C (2550 ° F). С этого момента все кристаллы железа находятся в аустенитном - т. Е. ГЦК - расположении и содержат весь углерод в твердом растворе. При дальнейшем охлаждении происходит резкое изменение примерно при 727 ° C (1341 ° F), когда кристаллы аустенита превращаются в тонкую пластинчатую структуру, состоящую из чередующихся пластинок феррита и карбида железа.Эта микроструктура называется перлитом, а изменение называется эвтектоидным превращением. Перлит имеет твердость алмазной пирамиды (DPH) приблизительно 200 килограммов-сил на квадратный миллиметр (285 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению с DPH 70 килограммов-сил на квадратный миллиметр для чистого железа. Охлаждение стали с более низким содержанием углерода (, например, 0,25 процента) приводит к получению микроструктуры, содержащей около 50 процентов перлита и 50 процентов феррита; он мягче, чем перлит, с DPH около 130.Сталь с содержанием углерода более 0,77 процента, например 1,05 процента, содержит в своей микроструктуре перлит и цементит; он тверже перлита и может иметь DPH 250.

Диаграмма равновесия железо-углерод.

Encyclopædia Britannica, Inc. .

Смотрите также