Шлак - Slag

Для использования в других целях см. Шлак (значения).
Путь через отвал шлака в Кларкдейл, Аризона показывая полосы от ржавых гофрированных листов, удерживающих его.
Производство железа - увезем Scoriæ (шлак), 1873 г. резьба по дереву
Расплавленный шлак выносится наружу и сливается на отвал.

Шлак стекло как побочный продукт остается после отделения желаемого металла (т. е. плавил ) из его сырого руда. Шлак обычно представляет собой смесь металлов оксиды и диоксид кремния. Однако шлаки могут содержать металл. сульфиды и элементарные металлы. Хотя шлаки обычно используются для удаления отходов при плавке металлов, они также могут служить и другим целям, например, помогать в контроль температуры плавки и минимизации любого повторного окисления конечного жидкого металлического продукта перед тем, как расплавленный металл будет удален из печи и использован для получения твердого металла. В некоторых процессах плавки, таких как ильменит плавка для производства оксид титана, ценный продукт, а не металл - это шлак.[1]

Плавка руды

В природе железо, медь, свинец, никель и другие металлы находятся в нечистых состояниях, называемых руды, довольно часто окисленный и смешанный с силикаты других металлов. Во время плавки, когда руда подвергается воздействию высоких температур, эти примеси отделяются от расплавленного металла и могут быть удалены. Шлак - это совокупность удаляемых соединений. Во многих процессах плавки оксиды вводятся для контроля химического состава шлака, помогая удалять примеси и защищая печь. огнеупорный накладки от чрезмерного износа. В этом случае шлак называют синтетический. Хороший пример - сталеплавильный шлак: негашеная известь и магнезит вводятся для защиты огнеупоров, нейтрализации глинозема и кремнезем отделены от металла и способствуют удалению из стали серы и фосфора.

Слив шлака с одного из мартеновские печи сталелитейного завода, Республика Сталь, Янгстаун, штат Огайо, ноябрь 1941 г. Шлак откачивается из печи непосредственно перед тем, как жидкая сталь разливается в ковши для чеканка.

Железо и цветной В процессе плавки образуются различные шлаки. Например, выплавка меди, свинца и бокситов при выплавке цветных металлов предназначена для удаления железа и кремнезема, которые часто встречаются с этими рудами, и их разделения на шлаки на основе силиката железа. Шлак из сталелитейные заводы при выплавке черных металлов, с другой стороны, предназначен для минимизации потерь железа и поэтому в основном содержит оксиды кальций, кремний, магний, и алюминий. Любой песчаный или кварцевый компонент исходной руды автоматически проходит через процесс плавки в виде диоксида кремния.

По мере того, как шлак выводится из печи, его поливают водой. Это быстрое охлаждение, часто от температуры около 2600 ° F (1430 ° C), является началом процесса гранулирования. Этот процесс вызывает несколько химических реакций, происходящих в шлаке, и придает материалу цементирующий характеристики.

Вода переносит шлак в виде суспензии в большой резервуар с перемешиванием, откуда он перекачивается по системе трубопроводов в ряд фильтрующих слоев на основе гравия. Затем фильтрующие слои задерживают гранулы шлака, а вода стекает и возвращается в систему.

Когда процесс фильтрации завершен, оставшиеся гранулы шлака, которые теперь выглядят как крупнозернистый пляжный песок, могут быть вычерпаны из фильтрующего слоя и перенесены в помольную установку, где они измельчаются до частиц мельче портландцемент.

Древнее использование

Ранний шлак из Дании, ок. 200-500CE

Вовремя Бронзовый век из Средиземноморье использовалось огромное количество различных металлургических процессов. Побочным продуктом шлака таких работ был цветной стекловидный стекловидный материал, обнаруженный на поверхности шлака древних медеплавильных заводов. Он был в основном синим или зеленым, и раньше его измельчали ​​и плавили для изготовления изделий из стекла и ювелирных изделий. Его также измельчали ​​в порошок для добавления в глазури для керамики. Некоторые из первых подобных применений побочных продуктов шлака были найдены в Древнем Египте.[2]

Исторически сложилось так, что переплавка железорудного шлака была обычной практикой, так как усовершенствованные методы плавки позволили повысить выход железа, в некоторых случаях превышающий первоначально достигнутый. В начале 20-го века железорудный шлак измельчали ​​до порошка и использовали для изготовления агатового стекла, также известного как шлаковое стекло.[3]

Современное использование

Гранулированный шлак молотый часто используется в бетоне в сочетании с портландцемент в составе смешанного цемента. Измельченный гранулированный шлак вступает в реакцию с побочным продуктом кальция, образующимся в процессе реакции портландцемента, с образованием цементирующих свойств. Бетон, содержащий измельченный гранулированный шлак, развивает прочность в течение более длительного периода времени, что приводит к снижению проницаемости и повышению прочности. Поскольку удельный объем портландцемента уменьшается, этот бетон менее уязвим для щелочно-кремнеземный и сульфатная атака.[нужна цитата ]

Шлак используется при производстве бетона с высокими эксплуатационными характеристиками, особенно для строительства мостов и береговых сооружений, где его низкая проницаемость и повышенная устойчивость к хлоридам и сульфатам могут помочь снизить коррозионное воздействие и разрушение конструкции.[4] Шлак также можно использовать для создания волокон, используемых в качестве изоляционного материала, называемого шлаковая вата.

Основной шлак

Основной шлак является побочным продуктом сталеплавильное производство, и обычно производится через доменная печь - кислородный преобразователь маршрут или электродуговая печь - трасса ковш-печь.[5] Для флюсования кремнезема, полученного при выплавке стали, известняк и / или доломит добавляются, а также другие типы кондиционеров шлака, такие как алюминат кальция или же плавиковый шпат. Таким образом, основные компоненты этих шлаков включают оксиды кальция, магния, кремния, железа и алюминия с меньшими количествами марганца, фосфора и других веществ в зависимости от специфики используемого сырья.

Из-за медленно выделяющегося содержания фосфата в фосфорсодержащем шлаке и из-за его известкование эффект, он оценивается как удобрение в садах и на фермах в сталеплавильных цехах. Однако наиболее важным приложением является строительство.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Писториус, П. (2007). «Плавка ильменита: основы» (PDF). 6-я Международная конференция по тяжелым минералам «Назад к истокам»: 75–84.
  2. ^ "Химический состав стекла в Древнем Египте Майки Брасса (1999)". Получено 2009-06-18.
  3. ^ «Стекло (Г) - Энциклопедия антиквариата». Энциклопедия антиквариата. Получено 5 апреля 2014.
  4. ^ «Высокоэффективный цемент для высокой прочности и исключительной долговечности. Константин Соболев». Архивировано из оригинал на 2009-08-03. Получено 2009-06-18.
  5. ^ Фруэн, Ричард (1998). Том «Производство, формование и обработка стали, выплавка и рафинирование стали», 11-е издание. Питтсбург, Пенсильвания, США: Фонд стали AISE. п. 10. ISBN  0-930767-02-0.
  6. ^ "fehs.de".

дальнейшее чтение

  • Димитрова, С.В. (1996). «Сорбция металла на доменном шлаке». Водные исследования. 30 (1): 228–232. Дои:10.1016 / 0043-1354 (95) 00104-С.
  • Рой, Д. (1982). «Гидратация, структура и свойства доменных шлаков из цементов, растворов и бетона». Материалы журнала ACI. 79 (6).
  • Fredericci, C .; Zanotto, E.D .; Зимат, E.C. (2000). «Механизм кристаллизации и свойства стекла доменного шлака». Журнал некристаллических твердых тел. 273 (1–3): 64–75. Bibcode:2000JNCS..273 ... 64F. Дои:10.1016 / S0022-3093 (00) 00145-9.