Ученые придумали, как утилизировать металлургические шлаки
С помощью новой технологии можно получить ценные материалы — чугун и портландцементный клинкер (материал для получения цемента), а главное — снизить нагрузку на окружающую среду.
Одна из важнейших проблем металлургических предприятий по всему миру — утилизация отходов производства, среди которых основная доля приходится на металлургический шлак (образуется при выплавке металла). Отвалы загрязняют окружающую среду и ухудшают экологическую обстановку.
К примеру, ковшевой шлак – это токсичный пылевидный мелкозернистый порошок, который легко разлетается на большие расстояния, и затем растворяется в осадочных и грунтовых водах. Миллиарды тонн шлаков черной и цветной металлургии занимают огромные площади. По оценкам ученых, объем шлаковых отвалов по всей планете ежегодно увеличивается на 200-300 млн тонн.
В то же время шлаки черной металлургии, преимущественно электропечные, содержат до 10% металлического и около 30% оксидного железа, а также магний, алюминий, кремний, фосфор, кальций, известь.
Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) и Института металлургии Уральского отделения РАН (УрО РАН) разработали и успешно испытали технологию безотходной переработки шлака (электропечного и ковшевого).
«Наша технология полностью утилизирует два вида шлаков. Особенно важным было добиться полной переработки внепечных шлаков. Из-за небольшого количества железа их не используют повторно, а отправляют в отвалы, где они накапливаются и наносят ущерб экологии», — рассказал Олег Шешуков, директор Института новых материалов и технологий УрФУ, главный научный сотрудник Института металлургии УрО РАН, руководитель проекта.
Чаще всего ковшевой шлак — это пылевая фракция. В таком состоянии он не пригоден для переработки. Поэтому в первую очередь ученые стабилизировали ковшевой шлак в твердое состояние. Для этого в него добавили боратное стекло — дешевый отходный материал, который также требует переработки.
Получить клинкер из ковшевого шлака — более сложная задача, чем получение чугуна из электропечного. По этой причине сначала исследователи рассчитали необходимые для выработки клинкера условия: химический состав перерабатываемой смеси (шихты) и диапазон температур.
Затем с помощью дробления и смешивания они получили шихту с примесями кремний- и алюмосодержащих минералов — алита, белита, целита и браунмиллерита. В лабораторных условиях брикетированную шихту нагревали в печи до 1500–1600 градусов Цельсия, то есть до полного расплавления, выдерживали и после этого медленно охлаждали.
Проведение серии опытов позволило установить, что клинкер, по качеству соответствующий ГОСТу, образуется из пяти составов шлака при 10-минутной выдержке в температуре 1540–1560 градусов Цельсия.
На следующем этапе на Северском трубном заводе ученые отобрали близкие по структуре образцы отходов электропечного производства с высоким содержанием железа. В результате нескольких лабораторных плавок – с использованием кокса в качестве углеродистого восстановителя железа одновременно с портландцементным клинкером – был получен чугун, который также соответствует требованиям ГОСТа.
При этом в товарные продукты переработали все исходные материалы.
Технологию совместного безотходного производства чугуна и портландцементного клинкера успешно испытали на опытном производстве Ключевского ферросплавного завода.
Разработчики пришли к заключению, что во избежание перегревов и в целях контроля температур и экономии следует применять не дуговую, а более дешевую роторно-наклонную печь. Из шихты, которую подавали в роторно-наклонную печь, в результате перемешивания, восстановления и плавления, образуется чугун и шлаковый остаток — клинкер. Последующее смешивание клинкера с гипсовым дигидратом и обжиг смеси в печи привело к образованию портландцемента — наиболее широко применяемого вида цемента.
Технологией уже заинтересовались промышленные предприятия Уральского региона и Казахстана.
Статья о разработке опубликована в журнале «Известия высших учебных заведений. Черная металлургия».
- #Новые материалы
Источник: Пресс-служба УрФУ
Вам может быть интересно
10 августа
В Новосибирске состоится IX Международный форум технологического развития «Технопром-2022»
8 августа
Победитель «Лидеров России» предлагает создать команду ученых для интенсивного импортозамещения в химической промышленности
5 августа
Экскурсии «Наука рядом»: в июле школьники узнали, как создают вакцины, увидели строительство судов и сыграли роботами в лазертаг
Очищение организма: нужно или… модно?
Как работают механизмы очищения организма
Альтернативная медицина считает, что с продуктами питания и из внешней среды в наш организм попадают вредные вещества, которые его «засоряют».
И если ничего не предпринимать, мы начинаем болеть — поэтому требуется очищение. Так ли это?
— Наш организм — система, способная саморегулироваться, — говорит врач-эндокринолог Клиники Пирогова, к.м.н. Марина Владиславовна Лисянская. — Природой заложено так, что мы можем самостоятельно справляться с негативными факторами окружающей среды.
Если организм человека здоров, если нет серьёзных хронических заболеваний, то механизмы очищения работают бесперебойно. Организм поддерживает нужный уровень химических и биохимических процессов, необходимых для нормальной жизнедеятельности. У нас есть системы детоксикации, эволюция преподнесла отличные подарки в виде почек, печени, лимфатической системы, потовых желёз. Именно поэтому вмешиваться в естественную работу организма не нужно. За исключением, разумеется, случаев, когда происходит сбой работы этих органов — но это требует обращения к врачу, а не самостоятельных действий.
Нужно ли очищение от токсинов и шлаков?
Давайте разберёмся, что же такое токсины.
Это яды биологического происхождения, которые могут извне поступать в наш организм, например, яд змеи. Иными словами, это вещества, оказывающие токсическое влияние на работу организма. Сами по себе токсины в нашем организме образовываться не могут, а те, что поступают извне, организм выводит. Конечно, экстренное вмешательство потребуется при настоящем отравлении, но вряд ли вы пропустите это состояние. При отравлении есть клиническая картина, и потребуется медицинская помощь, а не какие-то домашние процедуры. В остальном же никакого очищения от токсинов нам не требуется.
Что же такое шлаки?
— Шлаки — это совершенно загадочная субстанция, — продолжает Марина Владиславовна. — Пока никто не смог описать ни молекулу, ни вообще как-то выделить эти вещества. О шлаках нет ни одной научной статьи или серьёзного клинического исследования, базирующегося на данных доказательной медицины. Поэтому выведение шлаков из организма — это очередной миф.
Чистка кишечника — зачем?
Ещё одно популярное занятие — очистка желудочно-кишечного тракта. Кто-то делает это в домашних условиях, кто-то — ездит на специальные курорты. Насколько это безопасно?
— Люди увлекаются очистительными клизмами, принимают мочегонные, желчегонные средства, проводят очистку кишечника на курортах, — рассказывает Марина Лисянская. — И опять-таки, если организм нормально функционирует — этого не требуется: желудочно-кишечный тракт работает и обеспечивает вывод всех продуктов жизнедеятельности из организма.
Более того, увлекаться клизмами не очень полезно, если это не однократная ситуация, например, перед оперативным вмешательством или функциональной диагностикой. Но ни в коей мере не в качестве ежедневной процедуры! Делая клизмы, мы существенно ухудшаем состояние микробиоты ЖКТ, а это может привести к дисбактериозу, ухудшению работы кишечника и другим заболеваниям.
Тем же чревата и гидроколонотерапия, которая проводится на курортах. Такие практики в ещё большей степени вымывают нормальную микрофлору, что тоже может приводить к нарушениям.
Что касается всевозможных желчегонных, мочегонных средств — хорошо, если они не навредят, когда они назначаются самостоятельно и не по показаниям. К примеру, человек может не знать, что в желчевыводящих протоках у него образовался камень. Бесконтрольный приём препаратов может спровоцировать острую колику и привести к экстренной госпитализации.
И, наконец, чистка печени
Печень — это орган, который пропускает через себя все вещества. Казалось бы, он-то и “засоряется” сильнее всего?
— Печень — основной орган нашей детоксикационной системы, и через этот барьер, действительно, проходит всё, — поясняет Марина Владиславовна. — И именно по этой причине печень не нуждается в чистке, ведь это её непосредственная работа.
Итак, наш организм — это мудрая и отлаженная система, и вмешиваться в её естественную работу не стоит, чтобы не навредить. А при серьёзных и ощутимых сбоях, как мы уже неоднократно говорили, обращайтесь к врачу.
Slag-Для чего он нужен?
Коммуникации и издательское дело 29 июня 2017 г.
Шлак. В зависимости от того, откуда вы, это может быть оскорбление, термин, означающий мусор, или, в нашем случае, отходы, оставшиеся от плавки или рафинирования металла. За пределами строительной отрасли может показаться, что использование шлака считается ограниченным.
Но некоторые недавние исследования здесь, в Геологической службе США, могут изменить плохой имидж шлака в глазах общественности. Оказывается, хотя шлак больше всего известен тем, что он остается после удаления металлов, сам по себе шлак может хорошо удалять некоторые вредные химические вещества из окружающей среды.
Источники/использование: общественное достояние.
Куча сталеплавильного шлака на сталелитейном заводе ArcelorMittal Indiana Harbour, Индиана. Фотография Надин Пиатак, Геологическая служба США. (Общественное достояние.)Экологические антациды
Иногда при добыче твердых пород в окружающую среду может выделяться избыток кислоты в виде кислых шахтных стоков. Кислотный дренаж шахты может произойти, когда воздух и вода смешиваются с различными минералами, такими как сульфид железа (также известный как пирит или золото дураков), образуя серную кислоту. Затем кислота растворяет другие металлы и может загрязнять питьевую воду, нарушать рост и размножение водных растений и животных и даже вызывать коррозию таких частей инфраструктуры, как мосты.
Но, как показали наши недавние исследования, высокое содержание кальция в шлаке может фактически нейтрализовать кислоту из кислых шахтных стоков, подобно антациду, который вы принимаете от расстройства желудка после обильной еды. Мало того, он может даже уменьшить количество кислот, накопившихся в почве.
Особое внимание мы уделили железному шлаку, оставшемуся после выплавки железа и стали в районе Чикаго-Гэри в Иллинойсе и Индиане. Черные шлаки в настоящее время используются недостаточно. Хотя строительная промышленность использует некоторое количество шлака в качестве заполнителя, большая его часть просто выбрасывается. Однако шлак можно использовать для обработки кислых почв или дренажа кислых шахт. Это компенсирует затраты на восстановление заброшенных рудников, а также уменьшит текущий объем отходов производителей стали.
Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
Оранжевый, богатый железом осадок (охра) из стока шахтного туннеля Lead Queen после муссонного шторма в конце сентября 2014 года.
Фото Глена Э. «Гуча» Гудвина, фотографа — используется с разрешения. (Авторские права Глена Э. «Гуча» Гудвина, использовано с разрешения)Слишком много хорошего
Еще одна проблема, которую может решить шлак в районе Чикаго-Гэри, — слишком много фосфатов в воде. Фосфат является важным питательным веществом для растений и ключевым компонентом 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 вызвать вредоносное цветение водорослей или даже, по иронии судьбы, мертвую зону в воде.
Чем может помочь шлак? Те же свойства, которые помогают шлаку железа нейтрализовать кислоты (высокое содержание кальция), могут помочь шлаку поглотить избыток фосфата из воды. Поскольку избыток фосфатов в воде является серьезной проблемой в районе Чикаго-Гэри, это преимущество шлака может быть еще одним применением материала и может снизить потребность в добыче новых природных материалов для очистки воды.
Начните с науки
Исследования полезных ископаемых Геологической службы США помогают политикам и управляющим ресурсами понять не только размер и местонахождение наших минеральных ресурсов, но и то, как их устойчиво разрабатывать и альтернативно использовать. Узнайте больше об этом проекте здесь.
Характеристики и применение шлака из чугуна и стали : NIPPON SLAG ASSOCIATION
ГЛАВНАЯ > О шлаке из чугуна и стали > Характеристики и применение шлака из чугуна и стали
Преимущества этого доменного шлакоцемента, такие как повышение прочности в течение длительного периода времени, низкая скорость нагрева при взаимодействии с водой и высокая химическая стойкость, находят эффективное применение в широком спектре областей, в том числе при строительстве портов и гаваней и других крупных строительных сооружениях. 