Гранулированный шлак: Гранулированный шлак — Википедия – Гранулированный шлак и его состав, применение граншлака в строительстве и сельском хозяйстве

Гранулированный шлак — Википедия

Гранулированный шлак Конус граншлака (желтого цвета), произведенного на установке грануляции шлака на металлургическом заводе в Фос-сюр-Мер. На втором плане — конус отвального шлака (серого цвета). Имея абсолютно одинаковый химический состав, граншлак и отвальный шлак отличаются способом охлаждения шлака при их производстве и поэтому — физическими свойствами

Гранули́рованый шлак, или граншла́к — мелкофракционный (<10 мм) сыпучий многокомпонентный материал, преимущественно стекловидный, получаемый быстрым охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного, например, во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере.

Имеет хорошие вяжущие свойства. Используется, например, при производстве цемента как активная минеральная добавка. Кроме того, из граншлака производят молотый гранулированный шлак, который используется для производства бетона.

Установка для производства граншлака в Австралии в 1930-х годах

Шлак исторически был побочным продуктом металлургического производства. Доменные печи на рубеже XIX и XX веков выплавляли примерно 1 т шлака на 1 т чугуна. Большое количество шлака всегда вызывало проблему его утилизации. Он преимущественно вывозился в отвалы, где и накапливался. В настоящее время (2017), благодаря развитию обогащения железных руд выход доменного шлака составляет 200—500 кг на 1 т чугуна.

[1]

Первое коммерческое использование гранулированного шлака относится примерно к 1859 году, когда его начали применять для производства кирпича. В второй половине 19 века были открыты вяжущие свойства граншлака и в конце 19 века он впервые был использован при производстве цемента. С конца 1950-х годов из доменного граншлака начали изготавливать молотый гранулированный шлак, который начали широко использовать в производстве бетонов в смеси с портландцементом.

[2]

Доменный гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый сыпучий материал в виде стекловидных или кристаллических гранул со средним размером 2—8 мм. По своему виду напоминает песок. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8—3 г/см³.

Установка припечной грануляции шлака на одной из доменных печей завода Рэдкар, Англия

Гранулированный доменный шлак получают из жидкого горячего доменного шлака быстрым охлаждением в струе воды. Шлак, из которого изготавливают граншлак, является побочным продуктом доменной плавки и состоит в основном из пустой породы железной руды.

Во время выпуска продуктов плавки из доменной печи выходят жидкий чугун и шлак. Жидкий шлак по шлаковому жёлобу устремляется к шлаковозу и дальше — до установки грануляции шлака, которая может находиться на расстоянии нескольких километров от печи. На многих доменных печах существуют установки припечной грануляции шлака, которые устанавливаются непосредственно у печи. В этом случае шлаковозы не используются, жидкий шлак стекает к установке и подвергается грануляции у печи.

Выход шлака на современной доменной печи составляет 200—500 кг на 1 т чугуна. Доменная печь большого объема выплавляет 8000—12000 т чугуна в сутки, поэтому годовой выход шлака на такой печи составляет более 1 млн тонн^[1]. Поскольку мировое производство доменного чугуна составляет около 1,1 млрд т в год, то годовое мировое производство шлака может оцениваться в несколько сотен миллионов тонн. Далеко не все шлаки подвергаются грануляции, часть его используется иным способом, например, охлаждается без воды, в результате чего получают отвальный шлак.

Выделяют три способа грануляции: мокрый, полусухой и сухой. Наиболее широко используется мокрая грануляция.

Мокрая грануляция[править | править код]

Мокрая грануляции основана на сливе жидкого шлака в воду. Быстро охлаждаясь, шлак превращается в зерна (гранулы). Для грануляции используют специальные бассейны, заполненные водой, с одной стороны которого проходит железная дорога для шлаковозов, а с другой — два пути для железнодорожных вагонов, в которые загружают гранулированный шлак. Для перегрузки гранулированного шлака в вагоны грануляционный бассейн перекрыт мостовым или козловым краном. При мокрой грануляции получаемый граншлак имеет влажность 15—30 %. Высокая влажность шлака увеличивает затраты на его перевозку и сушку^[3].

Полусухая грануляции[править | править код]

Полусухой способ заключается в грануляции жидкого шлака небольшим количеством воды при одновременном механическом измельчении. При этом способе получаются гранулы, содержащие значительно меньше влаги, чем при мокрой грануляции. Полусухая грануляции осуществляется в барабанных агрегатах, гидрожёлобных и гидроударных установках. При полусухой грануляции образуется продукт, содержащий 6—10 % влаги. Наиболее эффективно гидрожёлобное гранулирование , пригодное для гранулирования шлаков различной основности

[4].

Установки барабанной грануляции[править | править код]

На барабанных установках жидкий шлак из шлакового ковша сливается по лотку в приёмную ванну, в которой улавливается чугун, если он попал в ковш. Ванна устанавливается на тележке и в случае закозлення (накопление и застывание в ней чугуна) может быть заменена резервной. Из приемной ванны шлак через сливной носок попадает на барабан. На носок подается вода, вызывает вспенивание и частичное гранулирование шлака. При попадании на лопатки вращающегося барабана шлак разбивается и дополнительно дробится в пароводяной среде, образующейся вокруг барабана. Гранулированный шлак откидывается барабаном на значительное расстояние. В воздухе гранулы охлаждаются и окончательно твердеют. После грануляции шлак накапливается в виде кучи. Он перемешивается и с помощью скреперной лебедки подается в бункер, из которого загружается в железнодорожные вагоны

[4].

• 

  Заливание струи шлака водой

• 

  Схема части установки, в которой происходит грануляция

• 

  Барабан для механического дробления шлака

Гидроударные установки[править | править код]

В гидроударных установках шлак дробится с помощью гидромонитора. Жидкий шлак из шлакового ковша сливается в приемную ванну, из которой он направляется в желоб, на конце которого устанавливается дозирующее устройство. Равномерная струя шлака из желоба попадает на несколько сильных струй воды, выбрасываемых из отверстий гидромонитора. При этом шлак разбивается на отдельные частицы, которые быстро твердеют и выпадают из потока воды

[4].

Гидрожёлобные установки[править | править код]

Гидрожёлобные установки отличаются от гидроударных тем, что шлак дробится под высоконапорными струями воды не на выходе из жёлоба, а непосредственно в стационарном герметичном жёлобе^[4].

Немолотый гранулированный доменный шлак, как правило, применяют при изготовлении цементов. Из него изготавливают также тротуарную плитку и шлаковую подстилку под неё^[3].

1. ↑ ^{1 2} R. van Laar, E. Dupon, J. Barel and M. Kamerling Blast furnace slag granulation plant technology // Millennium Steel — 2014. pp. 28-31. (англ.)
2. ↑ A. Y. Ilyushechkin, D. G. Roberts, D. French, and D. J. Harris. IGCC Solids Disposal and Utilisation Final Report for ANLEC project 5-0710-0065 Архивная копия от 7 августа 2017 на Wayback Machine. — CSIRO, Australia. — May 2012. — P. 77. (англ.)
3. ↑ ^{1 2} Линчевский, 1986, с. 56.
4. ↑ ^{1 2 3 4} Ефименко, 1988, с. 298—300.

• Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — 3-е. — Киев: «Вища школа», Головное изд-во, 1988. — 350 с. — ISBN 5-11-000064-6.
• Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия черных металлов. — Москва: Металлургия, 1986. — 360 с.

Гранулированный шлак и его состав, применение граншлака в строительстве и сельском хозяйстве

Гранулированный шлак. Что такое граншлак?

 Граншлак — это материал, состоящий из неметаллических многокомпонентных расплавов, которые как пена покрывают жидкий металл при плавлении. Шлак предохраняет металл от вредных воздействий газовой среды доменной печи. Также он обладает абсорбирующими свойствами, удаляя различные примеси из расплавов. Шлаки обладают богатым химическим составом, который содержит в себе различные оксиды кальция, магния, сульфиды серы и марганца

 Они подразделяются на шлаки черной и цветной металлургии. В зависимости от типов печей их делят на следующие виды: доменные, сталеплавильные, ферросплавные, ваграночные. Самым шлакообразующими печами являются доменные печи, на выходе около 600- 700 кг с 1 тонны чугуна. В мартеновских печах около 200 – 300 кг на 1 тонну чугуна, в электропечах до 100 кг на 1 тонну чугуна.

Доменная печь

Электросталеплавильная печь

Как получают гранулированный шлак. Получение граншлака

 Не гранулированный доменный шлак получают путем воздушного охлаждения шлака путем подачи воздушной струи под давлением. Затем охлажденные кристаллы направляются на дробление и грохот-машину для придания форм. Такой шлак используют в дорожном строительстве, в качестве наполнителя бетонных пустот, сельском хозяйстве, а так же в качестве вторичной переплавки.

 Гранулированный шлак получают путем внезапного охлаждения водой, паром и воздухом на специальной установке с постепенным переходом на мельницу для дробления. После этого образуются различные зерна крупностью до 10 мм. Гранулированный шлак получают двумя способами: мокрым и полусухим способом. В первом способе на шлак оказывается воздействие водой, который располагается в специальных резервуарах объемом 800 м3. Одним из недостатков данного способа являются расходы на сушку шлака. Если его не высушивать, то влажность составит около 20 — 30% Во втором способе на шлак оказывается воздействие водой, а затем воздухом. Данный метод более экономичен т.к. на выходе получается шлак с влажностью не более 10 %

Состав гранулированного шлака. Минералогический состав граншлака.

Гранулированный шлак, произведенный на заводе Мечел, обладает следующими характеристиками (содержание химических элементов в %):

CaO	SiO2	Al2O3	MgO	FeO	Na2O	K2O	TiO2	MnO	S	Mo
35.0-45.0	35.0-45.0	≥8	≤15	0,2-1,0	0.5-1.0	1.0-1.5	≤4.0	≤2.0	≤1.0	0,95-1,10

Технические характеристики граншлака. Показатели граншлака.

Граншлак произведенный на заводе Мечел, обладает следующими техническими характеристиками:

Показатель	Ед. изм.	Параметры
Размер зерна: Содержание фракции, < 0,080 мм Содержание фракции, < 0,020 мм	%	96,0 60,0
Удельная поверхность,	м2/кг	450
Влажность,	%	Не более 0,3
Содержание стекловидной фазы	%	66,6
Активность шлака молотого естественноготвердения в нормальных условиях ввозрасте 28 суток, не менее	МПа	10
Удельная эффективная активностьестественных радионуклидов, не более	Бк/кг	370

Характеристики материала

• высокая реакционная способность;
• высокая водонепроницаемость;
• высокая адгезия;
• низкая деформативность;
• низкие усадочные деформации при твердении;
• сульфатостойкость;
• морозостойкость;
• повышенная трещиностойкость;
• повышенная коррозиостойкость;
• повышенная долговечность в условиях действия агрессивных сред;
• плотная и высокопрочная структура искусственного камня;
• возможность регулировать эксплуатационные и строительно-технологические свойства получаемого искусственного камня за счет использования в качестве дисперсных заполнителей некондиционных силикатных материалов.

Кто является основным потребителем шлаков?

Цементная промышленность активно использует шлак, т.к. данный материал значительно снижает себестоимость изготовления продукции, а именно снижением расходов на известняковые компоненты около 20%, повышение производительности печей вследствие использования шлака на 10- 20% от исходной мощности и снижением удельного расхода на топливо и электроэнергию около 10- 20%.

Шлакопортландцемент

Гранулированный шлак это строительный материал, который применяется в изготовлении портландцемента, материала в качестве заполнителя пустот в бетоне, в дорожном строительстве. Шлак находит широкое применение и при изготовлении минеральной ваты, шлаковой пемзы, шлаковых силикатов и блоков. Тем самым шлак практически безотходный материал, который перекочевывает из металлургии в строительство.

Шлакоблок

Сельское хозяйство активно использует шлак в качестве удобрений, которые содержат калий, магний, фосфор магний, бор, т.е. шлак, используют в качестве добавки позволяющий снизить кислотность почвы.

Применение шлака 

В итоге мы получаем большой перечень отраслей использующих шлак: сельское хозяйство, строительство, металлургия.

Вернуться на главную или в блог

Доменный шлак: состав применение

Доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов

Производство цемента из доменных шлаков основано на том, что по своему химическому составу эти шлаки, в особенности основные (богатые окисью кальция), близки к составу обыкновенного портландцемента. Например, химический состав доменного шлака одного из наших металлургических заводов: СаО—50%, MgO—1,5%; SiO2—32%, Аl2О3—13% и т. д.

Химический состав доменного шлака

Он отличается от состава обыкновенного цемента меньшим содержанием СаО и большим содержанием SiO2, A12O3 и других окислов.
Эти окислы образуют в шлаке химические соединения: двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2 (обладает вяжущими свойствами), геленит 2СаО • SiO2 • А12О3 — инертное вещество и др.
В результате резкого охлаждения (грануляции) жидкого доменного шлака получается гранулированный шлак, который, кроме указанных соединений, входящих в состав кристаллической фазы, содержит алюмосиликатное стекло, обладающее химической активностью.

Барабанная установка для полусухой грануляции шлака: 1— шлаковозный ковш; 2 — приемная ванна; 3 — желоб; 4— вращающийся барабан; 5 — гранулированный шлак

Свойства гранулированного шлака

Гранулированный шлак обладает гидравлическими вяжущими свойствами. Они проявляются при действии на тонко измельченный шлак возбудителей твердения щелочных (известь, цементный клинкер) или сульфатных (сернокислый кальций и др.). Эти свойства шлака используются для производства шлаковых цементов посредством совместного размола гранулированного шлака с возбудителями твердения. Таким образом получают известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый цементы и шлакопорт-ландцемент. Кроме того, доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов.

Производство шлаковых цементов выгодно, так как оно основано на использовании очень дешевого сырья — отходов доменного производства — шлаков, получающихся в громадных количестав на металлгических заводах. Выход доменного шлака составляет в среднем 60% от веса выплавленного чугуна. Кроме того имеются огромные запасы старых отвальных шлаков, пользуемых для изготовления бетона в дорожном строительстве и др.

Получение доменных шлаков

Доменные шлаки получаются при выплавке чугуна в резултате сплавления глинистых и других примесей, входящих в состав руды и топлива, с известью, получаемой при обжиге известняка, вводимого в доменную печь.
В зависимости от состава шихты, применяемой при производстве чугуна, получают основной или кислый шлак.
Основным считается шлак, состав которого в процентах характеризуется модулем основности Мо, превышающим 1:
Мо= CaO+MgO  разделить на  SiO + Al2O3 > 1

У кислого шлака Мо<1.
Основные шлаки получаются, например, при выплавке чугуна на донецком коксе, содержащем значительное количество серы.
При плавке на малосернистом, но более зольном кузнецком коксе получают кислые шлаки.

Гранулированные доменные шлаки

Доменные шлаки гранулируются т. е. превращаются в мелкие частицы при быстром охлаждении расплавленного шлака водой или водой и воздухом. Это придает им большую активность и облегчает помол.

Быстрое охлаждение шлакового расплава предотвращает или приостанавливает его кристаллизацию, сохраняя в шлаке ту внутреннюю энергию, которая выделилась бы в виде теплоты образования и кристаллизации химических соединений. Это повышает способность тонко размолотого гранулированного шлака затвердевать при затворении водой в присутствии возбудителей твердения.
Для производства шлаковых цементов можно применять основные, а также кислые шлаки (при Мо >0,65), богатые глиноземом. Так называемый модуль активности шлака, выражающийся отношением % Al2O3 : % SiO2 должен быть у основных шлаков больше 0,17, а у кислых — больше 0,33.

Кроме того, в зависимости от сорта шлака содержание МпО должно быть не более 2—5%, а серы S<3—6%. Требования к химическому составу гранулированного шлака установлены ГОСТ.

Способы грануляции шлака

Применяются два способа грануляции — мокрый и полусухой. При мокром способе шлак из доменной пёчи или шлаковозного ковша тонкой струей выливается в бассейн или желоб, наполненные водой. Здесь он быстро охлаждается и превращается в мелкие зерна. Полученный гранулированный шлак выходит из желоба, или его извлекают из бассейна грейферным краном, элеватором и отправляют на заводы шлаковых цементов.Этот способ грануляции шлака прост, но имеет крупный недостаток: шлак получается с большой влажностью (15—40% влаги), на его сушку перед помолом тратится много топлива, по железной дороге перевозится содержащаяся в шлаке ненужная вода, зимой такой шлак смерзается, что сильно затрудняет его выгрузку из вагонов.

Гораздо лучше полусухой способ грануляции, при котором расплавленный шлак из желоба сливается на вращающийся барабан с лопастями. В желоб под напором 4—5 ати подается ограниченное количество воды; испаряясь, она резко охлаждает шлак и превращает его в полутвердую, но еще раскаленную массу, которую лопасти барабана дробят и отбрасывают на расстояние от 20 до 25 м; частицы шлака при этом охлаждаются в воздухе. Этот способ создан В. Ф. Крыловым, С. Н. Крашенинниковым и др. Шлак получается почти сухим (влажность 2—10%), что коренным образом улучшает условия его транспортировки и сушки и дает значительную экономию.

Гранулированный шлак — Википедия

Гранулированный шлак Конус граншлака (желтого цвета), произведенного на установке грануляции шлака на металлургическом заводе в Фос-сюр-Мер. На втором плане — конус отвального шлака (серого цвета). Имея абсолютно одинаковый химический состав, граншлак и отвальный шлак отличаются способом охлаждения шлака при их производстве и поэтому — физическими свойствами

Гранули́рованый шлак, или граншла́к — мелкофракционный (<10 мм) сыпучий многокомпонентный материал, преимущественно стекловидный, получаемый быстрым охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного, например, во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере.

Имеет хорошие вяжущие свойства. Используется, например, при производстве цемента как активная минеральная добавка. Кроме того, из граншлака производят молотый гранулированный шлак, который используется для производства бетона.

История

Установка для производства граншлака в Австралии в 1930-х годах

Шлак исторически был побочным продуктом металлургического производства. Доменные печи на рубеже XIX и XX веков выплавляли примерно 1 т шлака на 1 т чугуна. Большое количество шлака всегда вызывало проблему его утилизации. Он преимущественно вывозился в отвалы, где и накапливался. В настоящее время (2017), благодаря развитию обогащения железных руд выход доменного шлака составляет 200—500 кг на 1 т чугуна.^[1]

Первое коммерческое использование гранулированного шлака относится примерно к 1859 году, когда его начали применять для производства кирпича. В второй половине 19 века были открыты вяжущие свойства граншлака и в конце 19 века он впервые был использован при производстве цемента. С конца 1950-х годов из доменного граншлака начали изготавливать молотый гранулированный шлак, который начали широко использовать в производстве бетонов в смеси с портландцементом.^[2]

Свойства

Доменный гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый сыпучий материал в виде стекловидных или кристаллических гранул со средним размером 2—8 мм. По своему виду напоминает песок. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8—3 г/см³.

Получение

Установка припечной грануляции шлака на одной из доменных печей завода Рэдкар, Англия

Гранулированный доменный шлак получают из жидкого горячего доменного шлака быстрым охлаждением в струе воды. Шлак, из которого изготавливают граншлак, является побочным продуктом доменной плавки и состоит в основном из пустой породы железной руды.

Во время выпуска продуктов плавки из доменной печи выходят жидкий чугун и шлак. Жидкий шлак по шлаковому жёлобу устремляется к шлаковозу и дальше — до установки грануляции шлака, которая может находиться на расстоянии нескольких километров от печи. На многих доменных печах существуют установки припечной грануляции шлака, которые устанавливаются непосредственно у печи. В этом случае шлаковозы не используются, жидкий шлак стекает к установке и подвергается грануляции у печи.

Выход шлака на современной доменной печи составляет 200—500 кг на 1 т чугуна. Доменная печь большого объема выплавляет 8000—12000 т чугуна в сутки, поэтому годовой выход шлака на такой печи составляет более 1 млн тонн^[1]. Поскольку мировое производство доменного чугуна составляет около 1,1 млрд т в год, то годовое мировое производство шлака может оцениваться в несколько сотен миллионов тонн. Далеко не все шлаки подвергаются грануляции, часть его используется иным способом, например, охлаждается без воды, в результате чего получают отвальный шлак.

Выделяют три способа грануляции: мокрый, полусухой и сухой. Наиболее широко используется мокрая грануляция.

Мокрая грануляция

Мокрая грануляции основана на сливе жидкого шлака в воду. Быстро охлаждаясь, шлак превращается в зерна (гранулы). Для грануляции используют специальные бассейны, заполненные водой, с одной стороны которого проходит железная дорога для шлаковозов, а с другой — два пути для железнодорожных вагонов, в которые загружают гранулированный шлак. Для перегрузки гранулированного шлака в вагоны грануляционный бассейн перекрыт мостовым или козловым краном. При мокрой грануляции получаемый граншлак имеет влажность 15—30 %. Высокая влажность шлака увеличивает затраты на его перевозку и сушку^[3].

Полусухая грануляции

Полусухой способ заключается в грануляции жидкого шлака небольшим количеством воды при одновременном механическом измельчении. При этом способе получаются гранулы, содержащие значительно меньше влаги, чем при мокрой грануляции. Полусухая грануляции осуществляется в барабанных агрегатах, гидрожёлобных и гидроударных установках. При полусухой грануляции образуется продукт, содержащий 6—10 % влаги. Наиболее эффективно гидрожёлобное гранулирование , пригодное для гранулирования шлаков различной основности^[4].

Установки барабанной грануляции

На барабанных установках жидкий шлак из шлакового ковша сливается по лотку в приёмную ванну, в которой улавливается чугун, если он попал в ковш. Ванна устанавливается на тележке и в случае закозлення (накопление и застывание в ней чугуна) может быть заменена резервной. Из приемной ванны шлак через сливной носок попадает на барабан. На носок подается вода, вызывает вспенивание и частичное гранулирование шлака. При попадании на лопатки вращающегося барабана шлак разбивается и дополнительно дробится в пароводяной среде, образующейся вокруг барабана. Гранулированный шлак откидывается барабаном на значительное расстояние. В воздухе гранулы охлаждаются и окончательно твердеют. После грануляции шлак накапливается в виде кучи. Он перемешивается и с помощью скреперной лебедки подается в бункер, из которого загружается в железнодорожные вагоны^[4].

• Заливание струи шлака водой

• Схема части установки, в которой происходит грануляция

• Барабан для механического дробления шлака

Гидроударные установки

В гидроударных установках шлак дробится с помощью гидромонитора. Жидкий шлак из шлакового ковша сливается в приемную ванну, из которой он направляется в желоб, на конце которого устанавливается дозирующее устройство. Равномерная струя шлака из желоба попадает на несколько сильных струй воды, выбрасываемых из отверстий гидромонитора. При этом шлак разбивается на отдельные частицы, которые быстро твердеют и выпадают из потока воды^[4].

Гидрожёлобные установки

Гидрожёлобные установки отличаются от гидроударных тем, что шлак дробится под высоконапорными струями воды не на выходе из жёлоба, а непосредственно в стационарном герметичном жёлобе^[4].

Использование

Немолотый гранулированный доменный шлак, как правило, применяют при изготовлении цементов. Из него изготавливают также тротуарную плитку и шлаковую подстилку под неё^[3].

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} R. van Laar, E. Dupon, J. Barel and M. Kamerling Blast furnace slag granulation plant technology // Millennium Steel — 2014. pp. 28-31. (англ.)
2. ↑ A. Y. Ilyushechkin, D. G. Roberts, D. French, and D. J. Harris. IGCC Solids Disposal and Utilisation Final Report for ANLEC project 5-0710-0065 Архивная копия от 7 августа 2017 на Wayback Machine. — CSIRO, Australia. — May 2012. — P. 77. (англ.)
3. ↑ ^{1 2} Линчевский, 1986, с. 56.
4. ↑ ^{1 2 3 4} Ефименко, 1988, с. 298—300.

Литература

• Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — 3-е. — Киев: «Вища школа», Головное изд-во, 1988. — 350 с. — ISBN 5-11-000064-6.
• Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия черных металлов. — Москва: Металлургия, 1986. — 360 с.

Гранулированный шлак — Википедия

Гранулированный шлак Конус граншлака (желтого цвета), произведенного на установке грануляции шлака на металлургическом заводе в Фос-сюр-Мер. На втором плане — конус отвального шлака (серого цвета). Имея абсолютно одинаковый химический состав, граншлак и отвальный шлак отличаются способом охлаждения шлака при их производстве и поэтому — физическими свойствами

Гранули́рованый шлак, или граншла́к — мелкофракционный (<10 мм) сыпучий многокомпонентный материал, преимущественно стекловидный, получаемый быстрым охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного, например, во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере.

Имеет хорошие вяжущие свойства. Используется, например, при производстве цемента как активная минеральная добавка. Кроме того, из граншлака производят молотый гранулированный шлак, который используется для производства бетона.

История

Установка для производства граншлака в Австралии в 1930-х годах

Шлак исторически был побочным продуктом металлургического производства. Доменные печи на рубеже XIX и XX веков выплавляли примерно 1 т шлака на 1 т чугуна. Большое количество шлака всегда вызывало проблему его утилизации. Он преимущественно вывозился в отвалы, где и накапливался. В настоящее время (2017), благодаря развитию обогащения железных руд выход доменного шлака составляет 200—500 кг на 1 т чугуна.^[1]

Первое коммерческое использование гранулированного шлака относится примерно к 1859 году, когда его начали применять для производства кирпича. В второй половине 19 века были открыты вяжущие свойства граншлака и в конце 19 века он впервые был использован при производстве цемента. С конца 1950-х годов из доменного граншлака начали изготавливать молотый гранулированный шлак, который начали широко использовать в производстве бетонов в смеси с портландцементом.^[2]

Свойства

Доменный гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый сыпучий материал в виде стекловидных или кристаллических гранул со средним размером 2—8 мм. По своему виду напоминает песок. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8—3 г/см³.

Получение

Установка припечной грануляции шлака на одной из доменных печей завода Рэдкар, Англия

Гранулированный доменный шлак получают из жидкого горячего доменного шлака быстрым охлаждением в струе воды. Шлак, из которого изготавливают граншлак, является побочным продуктом доменной плавки и состоит в основном из пустой породы железной руды.

Во время выпуска продуктов плавки из доменной печи выходят жидкий чугун и шлак. Жидкий шлак по шлаковом жёлобу устремляется к шлаковозу и дальше — до установки грануляции шлака, которая может находиться на расстоянии нескольких километров от печи. На многих доменных печах существуют установки припечной грануляции шлака, которые устанавливаются непосредственно у печи. В этом случае шлаковозы не используются, жидкий шлак стекает к установке и подвергается грануляции у печи.

Выход шлака на современной доменной печи составляет 200—500 кг на 1 т чугуна. Доменная печь большого объема выплавляет 8000—12000 т чугуна в сутки, поэтому годовой выход шлака на такой печи составляет более 1 млн тонн^[1]. Поскольку мировое производство доменного чугуна составляет около 1,1 млрд т в год, то годовое мировое производство шлака может оцениваться в несколько сотен миллионов тонн. Далеко не все шлаки подвергается грануляции, часть его используется иным способом, например, охлаждается без воды, в результате чего получают отвальный шлак.

Выделяют три способа грануляции: мокрый, полусухой и сухой. Наиболее широко используется мокрая грануляция.

Мокрая грануляция

Мокрая грануляции основана на сливе жидкого шлака в воду. Быстро охлаждаясь, шлак превращается в зерна (гранулы). Для грануляции используют специальные бассейны, заполненные водой, с одной стороны которого проходит железная дорога для шлаковозов, а с другой — два пути для железнодорожных вагонов, в которые загружают гранулированный шлак. Для перегрузки гранулированного шлака в вагоны грануляционный бассейн перекрыт мостовым или козловым краном. При мокрой грануляции получаемый граншлак имеет влажность 15—30 %. Высокая влажность шлака увеличивает затраты на его перевозку и сушку^[3].

Полусухая грануляции

Полусухой способ заключается в грануляции жидкого шлака небольшим количеством воды при одновременном механическом измельчении. При этом способе получаются гранулы, содержащие значительно меньше влаги, чем при мокрой грануляции. Полусухая грануляции осуществляется в барабанных агрегатах, гидрожёлобных и гидроударных установках. При полусухой грануляции образуется продукт, содержащий 6—10 % влаги. Наиболее эффективной является гидрожёлобная грануляция, приданое для грануляции шлаков различной основности^[4].

Установки барабанной грануляции

На барабанных установках жидкий шлак из шлакового ковша сливается по лотику в приёмную ванну, в которой улавливается чугун, если он попал в ковш. Ванна устанавливается на тележке и в случае закозлення (накопление и застывание в ней чугуна) может быть заменена резервной. Из приемной ванны шлак через сливной носок попадает на барабан. На носок подается вода, вызывает вспенивание и частичное гранулирование шлака. При попадании на лопатки вращающегося барабана шлак разбивается и дополнительно дробится в пароводяной среде, образующейся вокруг барабана. Гранулированный шлак откидывается барабаном на значительное расстояние. В воздухе гранулы охлаждаются и окончательно твердеют. После грануляции шлак накапливается в виде кучи. Он перемешивается и с помощью скреперной лебедки подается в бункер, из которого загружается в железнодорожные вагоны^[4].

• 

  Заливание струи шлака водой

• 

  Схема части установки, в которой происходит грануляция

• 

  Барабан для механического дробления шлака

Гидроударные установки

В гидроударных установках шлак дробится с помощью гидромонитора. Жидкий шлак из шлакового ковша сливается в приемную ванну, из которой он направляется в желоб, на конце которого устанавливается дозирующее устройство. Равномерная струя шлака из желоба попадает на несколько сильных струй воды, выбрасываемых из отверстий гидромонитора. При этом шлак разбивается на отдельные частицы, которые быстро твердеют и выпадают из потока воды^[4].

Гидрожёлобные установки

Гидрожёлобные установки отличаются от гидроударных тем, что шлак дробится под высоконапорными струями воды не на выходе из жёлоба, а непосредственно в стационарном герметичном жёлобе^[4].

Использование

Немолотый гранулированный доменный шлак, как правило, применяют при изготовлении цементов. Из него изготавливают также тротуарную плитку и шлаковую подстилку под неё^[3].

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} R. van Laar, E. Dupon, J. Barel and M. Kamerling Blast furnace slag granulation plant technology // Millennium Steel — 2014. pp. 28-31. (англ.)
2. ↑ A. Y. Ilyushechkin, D. G. Roberts, D. French, and D. J. Harris. IGCC Solids Disposal and Utilisation Final Report for ANLEC project 5-0710-0065. — CSIRO, Australia. — May 2012. — P. 77. (англ.)
3. ↑ ^{1 2} Линчевский, 1986, с. 56.
4. ↑ ^{1 2 3 4} Ефименко, 1988, с. 298—300.

Литература

• Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — 3-е. — Киев: «Вища школа», Головное изд-во, 1988. — 350 с. — ISBN 5-11-000064-6.
• Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия черных металлов. — Москва: Металлургия, 1986. — 360 с.

Гранулированный шлак Википедия

Гранулированный шлак Конус граншлака (желтого цвета), произведенного на установке грануляции шлака на металлургическом заводе в Фос-сюр-Мер. На втором плане — конус отвального шлака (серого цвета). Имея абсолютно одинаковый химический состав, граншлак и отвальный шлак отличаются способом охлаждения шлака при их производстве и поэтому — физическими свойствами

Гранули́рованый шлак, или граншла́к — мелкофракционный (<10 мм) сыпучий многокомпонентный материал, преимущественно стекловидный, получаемый быстрым охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного, например, во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере.

Имеет хорошие вяжущие свойства. Используется, например, при производстве цемента как активная минеральная добавка. Кроме того, из граншлака производят молотый гранулированный шлак, который используется для производства бетона.

История[ | ]

Установка для производства граншлака в Австралии в 1930-х годах

Шлак исторически был побочным продуктом металлургического производства. Доменные печи на рубеже XIX и XX веков выплавляли примерно 1 т шлака на 1 т чугуна. Большое количество шлака всегда вызывало проблему его утилизации. Он преимущественно вывозился в отвалы, где и накапливался. В настоящее время (2017), благодаря развитию обогащения железных руд выход доменного шлака составляет 200—500 кг на 1 т чугуна.^[1]

Первое коммерческое использование гранулированного шлака относится примерно к 1859 году, когда его начали применять для производства кирпича. В второй половине 19 века были открыты вяжущие свойства граншлака и в конце 19 века он впервые был использован при производстве цемента. С конца 1950-х годов из доменного граншлака начали изготавливать молотый гранулированный шлак, который начали широко использовать в производстве бетонов в смеси с портландцементом.^[2]

Свойства[ | ]

Доменный гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый сыпучий материал в виде стекловидных или кристаллических гранул со средним размером 2—8 мм. По своему виду напоминает песок. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8—3 г/см³.

Получение

Гранулированный шлак — Википедия

Гранулированный шлак Конус граншлака (желтого цвета), произведенного на установке грануляции шлака на металлургическом заводе в Фос-сюр-Мер. На втором плане — конус отвального шлака (серого цвета). Имея абсолютно одинаковый химический состав, граншлак и отвальный шлак отличаются способом охлаждения шлака при их производстве и поэтому — физическими свойствами

Гранули́рованый шлак, или граншла́к — мелкофракционный (<10 мм) сыпучий многокомпонентный материал, преимущественно стекловидный, получаемый быстрым охлаждением водой жидкого горячего шлака, образованного, например, во время выплавки чугуна в доменной печи или конвертере.

Имеет хорошие вяжущие свойства. Используется, например, при производстве цемента как активная минеральная добавка. Кроме того, из граншлака производят молотый гранулированный шлак, который используется для производства бетона.

История

Установка для производства граншлака в Австралии в 1930-х годах

Шлак исторически был побочным продуктом металлургического производства. Доменные печи на рубеже XIX и XX веков выплавляли примерно 1 т шлака на 1 т чугуна. Большое количество шлака всегда вызывало проблему его утилизации. Он преимущественно вывозился в отвалы, где и накапливался. В настоящее время (2017), благодаря развитию обогащения железных руд выход доменного шлака составляет 200—500 кг на 1 т чугуна.^[1]

Первое коммерческое использование гранулированного шлака относится примерно к 1859 году, когда его начали применять для производства кирпича. В второй половине 19 века были открыты вяжущие свойства граншлака и в конце 19 века он впервые был использован при производстве цемента. С конца 1950-х годов из доменного граншлака начали изготавливать молотый гранулированный шлак, который начали широко использовать в производстве бетонов в смеси с портландцементом.^[2]

Свойства

Доменный гранулированный шлак представляет собой мелкозернистый сыпучий материал в виде стекловидных или кристаллических гранул со средним размером 2—8 мм. По своему виду напоминает песок. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8—3 г/см³.

Получение

Установка припечной грануляции шлака на одной из доменных печей завода Рэдкар, Англия

Гранулированный доменный шлак получают из жидкого горячего доменного шлака быстрым охлаждением в струе воды. Шлак, из которого изготавливают граншлак, является побочным продуктом доменной плавки и состоит в основном из пустой породы железной руды.

Во время выпуска продуктов плавки из доменной печи выходят жидкий чугун и шлак. Жидкий шлак по шлаковому жёлобу устремляется к шлаковозу и дальше — до установки грануляции шлака, которая может находиться на расстоянии нескольких километров от печи. На многих доменных печах существуют установки припечной грануляции шлака, которые устанавливаются непосредственно у печи. В этом случае шлаковозы не используются, жидкий шлак стекает к установке и подвергается грануляции у печи.

Выход шлака на современной доменной печи составляет 200—500 кг на 1 т чугуна. Доменная печь большого объема выплавляет 8000—12000 т чугуна в сутки, поэтому годовой выход шлака на такой печи составляет более 1 млн тонн^[1]. Поскольку мировое производство доменного чугуна составляет около 1,1 млрд т в год, то годовое мировое производство шлака может оцениваться в несколько сотен миллионов тонн. Далеко не все шлаки подвергаются грануляции, часть его используется иным способом, например, охлаждается без воды, в результате чего получают отвальный шлак.

Выделяют три способа грануляции: мокрый, полусухой и сухой. Наиболее широко используется мокрая грануляция.

Мокрая грануляция

Мокрая грануляции основана на сливе жидкого шлака в воду. Быстро охлаждаясь, шлак превращается в зерна (гранулы). Для грануляции используют специальные бассейны, заполненные водой, с одной стороны которого проходит железная дорога для шлаковозов, а с другой — два пути для железнодорожных вагонов, в которые загружают гранулированный шлак. Для перегрузки гранулированного шлака в вагоны грануляционный бассейн перекрыт мостовым или козловым краном. При мокрой грануляции получаемый граншлак имеет влажность 15—30 %. Высокая влажность шлака увеличивает затраты на его перевозку и сушку^[3].

Полусухая грануляции

Полусухой способ заключается в грануляции жидкого шлака небольшим количеством воды при одновременном механическом измельчении. При этом способе получаются гранулы, содержащие значительно меньше влаги, чем при мокрой грануляции. Полусухая грануляции осуществляется в барабанных агрегатах, гидрожёлобных и гидроударных установках. При полусухой грануляции образуется продукт, содержащий 6—10 % влаги. Наиболее эффективно гидрожёлобное гранулирование , пригодное для гранулирования шлаков различной основности^[4].

Установки барабанной грануляции

На барабанных установках жидкий шлак из шлакового ковша сливается по лотку в приёмную ванну, в которой улавливается чугун, если он попал в ковш. Ванна устанавливается на тележке и в случае закозлення (накопление и застывание в ней чугуна) может быть заменена резервной. Из приемной ванны шлак через сливной носок попадает на барабан. На носок подается вода, вызывает вспенивание и частичное гранулирование шлака. При попадании на лопатки вращающегося барабана шлак разбивается и дополнительно дробится в пароводяной среде, образующейся вокруг барабана. Гранулированный шлак откидывается барабаном на значительное расстояние. В воздухе гранулы охлаждаются и окончательно твердеют. После грануляции шлак накапливается в виде кучи. Он перемешивается и с помощью скреперной лебедки подается в бункер, из которого загружается в железнодорожные вагоны^[4].

• 

  Заливание струи шлака водой

• 

  Схема части установки, в которой происходит грануляция

• 

  Барабан для механического дробления шлака

Гидроударные установки

В гидроударных установках шлак дробится с помощью гидромонитора. Жидкий шлак из шлакового ковша сливается в приемную ванну, из которой он направляется в желоб, на конце которого устанавливается дозирующее устройство. Равномерная струя шлака из желоба попадает на несколько сильных струй воды, выбрасываемых из отверстий гидромонитора. При этом шлак разбивается на отдельные частицы, которые быстро твердеют и выпадают из потока воды^[4].

Гидрожёлобные установки

Гидрожёлобные установки отличаются от гидроударных тем, что шлак дробится под высоконапорными струями воды не на выходе из жёлоба, а непосредственно в стационарном герметичном жёлобе^[4].

Использование

Немолотый гранулированный доменный шлак, как правило, применяют при изготовлении цементов. Из него изготавливают также тротуарную плитку и шлаковую подстилку под неё^[3].

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2} R. van Laar, E. Dupon, J. Barel and M. Kamerling Blast furnace slag granulation plant technology // Millennium Steel — 2014. pp. 28-31. (англ.)
2. ↑ A. Y. Ilyushechkin, D. G. Roberts, D. French, and D. J. Harris. IGCC Solids Disposal and Utilisation Final Report for ANLEC project 5-0710-0065 Архивная копия от 7 августа 2017 на Wayback Machine. — CSIRO, Australia. — May 2012. — P. 77. (англ.)
3. ↑ ^{1 2} Линчевский, 1986, с. 56.
4. ↑ ^{1 2 3 4} Ефименко, 1988, с. 298—300.

Литература

• Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — 3-е. — Киев: «Вища школа», Головное изд-во, 1988. — 350 с. — ISBN 5-11-000064-6.
• Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия черных металлов. — Москва: Металлургия, 1986. — 360 с.