+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype

Литые изделия на основе отходов таразского металлургического завода

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 гфомьпнленности, 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]. Например, 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 всестороннее 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 °С. По химическому составу ферросиликомарганцевые шлаки ТМЗ (таблица 1) представляют собой многокомпонентные системы, которые относятся к системе Я20 - М^О - СаО - МпО - А203 -8102 [5].

Как видно из таблицы 1, концентрация 8Ю2 в обеих пробах (№1 - шлак ферроси-ликомарганца и № 2-фосфорный шлак) составляет 41,75 и 34,10% соответственно. А1203 составляет от 5,16 до 15,94%, СаО - от 3,52 до 23,20%.

Таблица 1. Результаты химического анализа состава шлаковых отходов

Наименование

Массовая доля определяемых элементов и соединений, %

п/п

пробы

АІ2О3 СаО МБО Р Бе общ. №

К

1

ШФП

41,75

15,94 23,2 1,12 0,024 0,81 0,24

0,28

2

ОШФП

34,1

5,16 3,52 0,98 0,21 1,64 0,65

2,2

Высокое содержание 8Ю2 может создать термодинамические гфедпосылки 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 8Ю2 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 оС, что связано, в том числе, и с выделением в вязком силикатном расплаве твердых наноразмерных фаз. При постоянной температуре вязкость и электропроводность шлаковых расплавов зависят от химического состава шлаков [6]. Результаты спектрального анализа приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты полуколичественного спектрального анализа шлаков ферросплавного производства

Проба

Си

РЬ

Мп

Со

Ві

Ва Мо Ті Бе203

ШФП

200

>1%

100

30

>6000

<3

<10

1,5

2500 3 100 0,3

Продолжение таблицы

гп

Би

N1

Сг

Р

Те

V ИБ Аи М)

ШФП

=1%

1

20

5

10

<10

1500

200

15 <30 Обн. 10

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 экспериментальньгх работ в зависимости от состава шихты, температуры и времени отжига

№, пробы

С (Шлак ферро-силикомарганца),

%

С (Отход фосфорного произвол.), %

С (Хромомагнезит 40-58 % М§0 и 1627% СГ2О3), %

Время отжига, (г), мин

Температура, оС

10

1420

1

50

50

-

10

1380

90

450-600*

30

1420

2

95

-

5

15

1300

90

450-600*

30

1420

3

92

-

8

15

1300

90

450-600*

30

1420

4

90

-

10

15

1300

90

450-600*

Примечание: * при температуре от 600 до 450 °С в течении 90 минут производилось постепенное охлаждение в муфельной печи.

На рисунке 1 приведен процесс получения сплава согласно таблице 3.

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, имеет сквозное отверстие, образованное в процессе литья, цвет черно-коричневый.

Подготовка и заливка сплавов
Рисунок 1. Подготовка и заливка сплавов

В результате проведенных экспериментов получены 4 образца (рисунок 2).

Рисунок 2
Рисунок 2

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 фер-росиликомарганца и отвального фосфорного шлака показали принципиальную возможность получения литых изделий для использования в строительной сфере.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока