Что такое штрипс? Технические принципы производства и сфера применения.

Где используют стальную ленту?

Штрипс может использоваться как сразу после изготовления, так и в качестве заготовки для ряда работ. Сфера применения этого вида сортового металла очень широкая:

  • Складские помещения – применяют паллетную паковку стальной лентой и паковку в пачки.
  • Тяжелая промышленность – из штрипса делают трубы методом плазменной сварки.
  • Строительство и дизайн – изготовление легких металлических профилей и швеллеров.
  • Армирование кабельной продукции и массовое штамповочное производство.
  • Упаковка крупногабаритных грузов (например, тяжелых ящиков и коробов).

Часто штрипс используют в качестве прочного крепежа для упаковки таких специфических грузов, как лес-кругляк, пиломатериалы, металлопрокат, строительные материалы.

Штрипс может использоваться как сразу после изготовления, так и в качестве заготовки для ряда работ. Сфера применения этого вида сортового металла очень широкая:

Технология

  1. Для защиты металла базовой основы, препятствующей коррозии, поверхность покрывают цинковым слоем.
  2. На стадии пассивации защитные свойства оцинкованного слоя усиливают наложением оксидной пленки.
  3. Чтобы усилить адгезию основы, а также протекторные качества полимера, заготовки вскрывают грунтовочной массой.
  4. Финишным покрытием (полимер) обычно снабжают лицевую сторону листа, защищая ее полотном самоклеящейся пленки.

Нанесение полимерного слоя выполняют одним из следующих способов:

  • односторонний – веществом вскрывается только одна сторона стального изделия;
  • двусторонний – одинаковым или разным полимером обрабатывают обе плоскости.

Выбор определенного вида полимерного соединения обеспечивает конечному изделию получение заданных химических и физических характеристик.

Наиболее распространенным способом нанесения финишного покрытия стала порошковая обработка. Она проходит внутри специальной камеры, где распыление мелкодисперсной субстанции происходит под действием электрического тока. Заготовку с плотно прилегающими к поверхности частицами подвергают полимеризации в печи.

Результат порошковой обработки – равномерное распределение красителя на фоне повышенной адгезии и прочности созданного покрытия, что обеспечивает длительный термин эксплуатации.


С металлическими полосами сталкивались многие, кто занимался крупными закупками производственных и продуктовых товаров. Снаружи упаковочные коробки снабжают полосами штрипса для сохранности их содержимого во время перевозки и разгрузочно-погрузочных работ.

Сфера применения

Штрипс активно используют в качестве вспомогательного конструкционного материала в следующих областях:

  • строительной сфере;
  • мебельном производстве;
  • автомобилестроении;
  • химическом и транспортном машиностроении;
  • сельском хозяйстве.

Кроме того, нержавеющую ленту применяют при производстве пищевого емкостного и торгового оборудования, электротехнических устройств, декоративных элементов и пр.

Владимир Антипов

Продажа штрипса

Реализация штрипса – одно из основных направлений профессиональной деятельности нашей компании. Мы всегда готовы предложить Вам в широком ассортименте этот тип металлопроката. У нас Вы можете купить штрипсы металлические из разных марок стали и практически любых выпускаемых типоразмеров.

Более детальную информацию, касающуюся наличия на складе продукции и его актуальной цены Вы можете получить у наших менеджеров по контактным данным, указанным на сайте. Мы поможем Вам купить штрипс по выгодной цене без ненужных переплат!

Это далеко не все сферы применения данного материала, лишь самые популярные. Причина распространенности оцинкованной ленты штрипса в том, что он удобен, гибок и прочен. Это, грубо говоря, большой железный скотч без клея, принимающий все необходимые формы, защищающий не только от ударов, но и от коррозии или ржавчины. Кроме того, всем доступная цена оцинкованного штрипса – еще одна причина его популярности среди покупателей.

Строй-справка.ру

По размеру зерен шлаки подразделяют на кусковые, гранулированные и шлаковую муку. Кусковые шлаки имеют устойчивую структуру или распад их произойдет с течением времени. Гранулированные шлаки получают в результате быстрого охлаждения. Шлаковая мука является продуктом распада шлака.

Что такое шлакоцемент

Гранулированный доменный шлак, образующийся в виде отхода при выплавке черного металла, обладает свойствами общестроительного портландцемента – в тонко измельченном виде проявляет активные вяжущие свойства при взаимодействии с водой и продуктами гидратации клинкерных минералов входящих в состав обычного портландцемента.

При этом наблюдаются: относительно низкая температура тепловыделения, повышенная стойкость конструкций к воздействию пресных и сульфатных вод, повышенная жаростойкость, а также повышенная морозостойкость при использовании технологии пропаривания ЖБИ, изготовленных из бетона на основе цемента с добавлением шлака.

Соответственно, цемент со шлаком – это вяжущее вещество широкого применения, изготавливаемое по технологии измельчения обычного цементного клинкера, с добавлением гранулированного шлака (20-80%,оптимальное количество 50%) и природного гипса (не более 5%).

Для чего в цемент добавляют шлак? Основная причина введения в состав «вяжущего» отходов металлургической промышленности, не пониженное тепловыделение или превышенная стойкость к воздействию воды. Дело в том, что бетонный раствор из шлака и цемента обладает низкой себестоимостью относительно бетонного раствора на основе обычного портландцемента при всех прочих равных условиях.

Например, отпускная цена 1 мешка портландцемента марки ПЦ400-Д20 массой 50 кг производства ОАО «СУХОЛОЖСКЦЕМЕНТ» составляет 274.69 руб. В то же время отпускная цена 50 кг мешка цемента со шлаком этого производителя марки ЦЕМ II/A-Ш 32,5 Н, обладающего аналогичными характеристиками по прочности, составляет 180 руб.

Решив простую пропорцию: 274,69х100/180-100=52,6% определяем процент экономии на покупке цемента со шлаком относительно портландцемента. Полагаю, что такой ответ на вопрос, зачем шлак в цементе не нуждается в дополнительных комментариях.

Экономическое обоснование относительно низкой цены шлакопортландцемента – отсутствие в себестоимости значительных затрат на добычу, предварительное измельчение и предварительную обработку части основных компонентов.

Важно знать, что плотность шлака зависит от компонентного состава смеси.

Работа содержит 1 файл

Кислые сталеплавильные шлаки имеют наиболее простой химический состав и оказывают большее воздействие на футеровку агрегатов, чем на металлическую фазу. Главным компонентом является кремнезем, среднее содержание которого в конечных шлаках обычно составляет 50—60%. Это примерно соответствует пределу растворимости Si02 в шлаковом расплаве, т. е. кислые шлаки по содержанию Si02, как правило, являются насыщенными растворами. В начале процесса обычно содержание Si02 бывает несколько ниже, но не менее 40%. Основными источниками поступления Si02 в шлак являются футеровка и реакция окисления кремния металлической шихты.

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.

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:

Негативные качества шлака

Потребитель выделяет некоторые недостатки вторсырья:

  • гигроскопичность, материал не подойдет для проведения работ в местах с повышенной влажностью, паводками, обильными осадками, в несколько раз превышающими норму;
  • сверхпрочность, из-за которой осуществление прокладки инженерных коммуникаций становится более трудоемким;
  • высокая теплопроводность;
  • содержание кислоты и серы выше нормы при том, что полное выветривание токсинов происходит через двенадцать месяцев.

Перед тем как окончательно определиться с выбором материала для индивидуального, жилого или промышленного строительства определите достоинства и недостатки этого сырья, ознакомьтесь детальнее со свойствами и применением шлака. Если этот факт для вас не имеет значения, а в приоритете только дешевый материал, то можно сэкономить и приобрести вторсырье.

Перед тем как окончательно определиться с выбором материала для индивидуального, жилого или промышленного строительства определите достоинства и недостатки этого сырья, ознакомьтесь детальнее со свойствами и применением шлака. Если этот факт для вас не имеет значения, а в приоритете только дешевый материал, то можно сэкономить и приобрести вторсырье.

Шлак: структура, свойства, применение

Металлургия традиционно является одним из главных “поставщиков” техногенного сырья для промышленности строительных материалов. Особенность ее многотоннажных отходов заключается в том, что техногенное сырье уже прошло высокотемпературную обработку, кристаллические структуры в отходах сформированы, и они не содержат органических примесей.

Техногенные продукты металлургического комплекса следует разделять на отходы черной и цветной металлургии и отходы сталеплавильного производства. Наибольшее применение получили доменные шлаки черной металлургии.

Шлаки черной металлургии могут быть сталеплавильными, мартеновскими, ваграночными и доменными. Главный представитель данного вида шлаков – доменные шлаки, которые образуются при выплавке чугуна в доменных печах. Из 1,7-2т железной руды и плавней, получается 1 тонна чугуна и 0,6-0,7 тонны шлака. Количество шлака, как попутного продукта на различных металлургических комбинатах сильно зависит от содержания в коксе серы, применяемой извести для шихтовки, а также уровня используемой технологии. Чтобы получить сталь, требуется дополнительный расход железной руды, топлива, различных горных пород, отнимающих из расплава чугуна фосфор, марганец, серу и при этом способствующих образованию мартеновских шлаков. Из 2-2,3 тонны железной руды и плавней, 1,9т топлива, 80т воды и десятков тонн воздуха получается, 1 тонна стали и 0,2-0,3 тонны шлака. В ваграночных и электропечах выход шлаков составляет 0,1-0,4 тонны на 1 тонну металла.

Шлаки цветной металлургии

Производство цветных металлов сложный, дорогой и трудоемкий процесс. Для получения 1 тонны меди, никеля, олова необходимо переработать от ста до трехсот тонн руды. Количество шлаков при выплавке 1 тонны цветного металла достигает 15-25т. Это обстоятельство объясняется тем, что цветные металлы в природе встречаются только в виде соединений, рассредоточенных в горных породах и содержание окислов меди, никеля, цинка, олова в руде не превышает 3-5%, остальное пустая порода: пирит, кварц, карбонаты и силикаты кальция и магния. Шлаки цветной металлургии отличаются от шлаков черной металлургии повышенным содержанием закиси железа (до 20-40%).

Топливные шлаки (Золошлаки ТЭЦ)

Золошлаки, образуемые при сжигании топлива на ТЭЦ находят широкое использование в производстве строительных материалов. В этой связи мы не могли обойти вниманием этот продукт.

При сжигании твердого топлива из его минеральной части образуются зола и шлак, содержание которых различно для различных видов топлива. Они составляют 10-15% в бурых углях; в каменных углях – 3-40%; антраците – 2-30%; горючих сланцах — 50-80%; топливном торфе — 2-30%; дровах — 0,5-1,5%; мазуте – 0,15-0,2%.

Читайте также:  Способы пароизоляции бани.

В настоящее время на большинстве ТЭЦ топливо сжигают в пылевидном состоянии, причем температура в топочной камере достигает 1200–1600°С. При этом конгломераты различных соединений, образующихся из его минеральной части, выделяются в виде пылевидной массы. Мелкие и легкие частицы (размеры от 5 до 100 мкм), содержащиеся в золе в количестве до 80—85 %, уносятся из топок конгломератов дымовыми газами, образуя так называемую золу-унос. Более крупные частицы оседают на/под топки, оплавляются в кусковые шлаки или стекловидную массу, которую затем подвергают грануляции. Количественное соотношение между образующимися шлаками и золой-уносом различно, оно зависит от конструкции топки на ТЭЦ и ГРЭС. Так, в топках с твердым шлакоудалением в шлак обычно переходит 10—20 % всей золы топлива. В топках с жидким шлакоудалением в шлак переходит 20—40 %, а в циклонных топках — до 85— 90 % всей золы топлива. Топливные шлаки и зола-унос различаются по составу и свойствам в зависимости от вида топлива и способа его сжигания.

Зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал с малым размером частиц, что позволяет использовать ее для ряда производств без дополнительного помола. Характерной особенностью золы является присутствие в ней около 5—6 % несгоревшего топлива, а также железа, в основном в закисной форме. Частицы шлака имеют размеры от 0,2 до 20—30 Мм. В топках с жидким шлакоудалением шлак получается в гранулированном виде. Для него характерна стекловидная структура.

Характеристика и состав шлаков

Шлаки – это искусственные силикаты. Они состоят из окислов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, марганца, серы и других. Эти же окислы содержатся в природных глубинных горных породах. В зависимости от количественного соотношения окислов, а также от условий и скорости охлаждения шлаковых расплавов шлаки могут иметь свойства гранита или вулканической пемзы. И по цвету шлаки близки к горным породам. Они могут быть иссиня-черными, снежно-белыми, зелеными, желтыми, розовыми, серыми. Нередко они имеют серебристые, перламутровые и сиреневые оттенки. Шлаки могут быть плотными и пористыми, тяжелыми, как базальт, и легкими как туф или ракушечник. Плотность шлака колеблется от 3200кг/м 3 до 800 кг/м 3 .

Удельный вес шлака, т.е. вес его вещества, близок к весу природных каменных материалов и составляет 2,5-3,6г/см 3 .

По химическому составу доменные шлаки делятся на основные, нейтральные и кислые. К основным относятся шлаки с модулем основности (М=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)), больше единицы, к кислым меньше единицы.

Примерный химический состав доменных шлаков следующий:

Основные шлаки позволяют удалять из металла вредные примеси – серу, фосфор, поэтому основной сталеплавильный процесс получил наибольшее распространение. Минералогический состав металлургических шлаков характеризуется наличием соединений с более низкой основностью, чем минералы портландцементного клинкера: меллилит Cа2AlSiO7-Ca2Mg(Si2O7), ларнит β-Ca2SiO4, ранкинит Ca3Si2O7, псевдоволластонит α-CaSiO3, анортит Ca2Al2(Si2O8), монтичеллит CaMgSiO4, диоксид CaMg(SiO3)2. Соотношение тех или иных минералов определяется не только химическим составом шлаков, но и условиями их охлаждения. Например, гранулированные шлаки состоят главным образом из стекла с кристаллическими включениями ларнита, меллилита. В отвальных шлаках преобладают кристаллы ларнита, ранкинита, псевдоволластонита, меллилита, а в высокоглиноземистых кислых – анортита, при повышенных содержаниях MgO – морвинита Ca3Mg(Si2O8), монтичеллита, диоксида.

При производстве литейного чугуна в вагранках образуются в основном кислые шлаки, т.е. с большим содержанием кремнезема чем окисей кальция и магния. При медленном охлаждении в кислых шлаках выделяются минералы – пироксены, анортиты, мелилиты, рудные минералы; в них присутствует также алюмокремнеземистое стекло.

Шлаки цветной металлургии отличаются большим разнообразием, их удельная масса по сравнению со шлаками черной металлургии, если считать на единицу выплавленного металла, значительно больше. Если при выплавке чугуна и стали образуется 0,2–1 т шлака на 1 т металла, то при выплавке никеля его количество достигает 150 т, меди не менее 10—30 т.

Кроме оксидов кремния, алюминия, кальция, магния, железа и марганца в шлаках содержится значительное количество таких ценных компонентов, как медь, кобальт, цинк, свинец, кадмий, редкие металлы.

В связи со специфическим составом шлаков цветной металлургии общим перспективным направлением в решении проблемы их использования является принцип комплексной переработки, включающий три основные стадии: 1) предварительное извлечение цветных и редких металлов; 2) выделение железа; 3) использование силикатного остатка шлака для производства строительных материалов. Однако, как показывает практика, чаще всего переработка шлака заканчивается первой или второй стадией.

По аналогии с металлургическими топливные шлаки так же можно классифицировать на кислые, нейтральные и основные. Большинство топливных шлаков относится к классу кислых или нейтральных. Шлаки каменных углей отечественных месторождений большей частью являются кислыми. К основным шлакам, содержащим повышенное количество закиси железа и до 40 % СаО, относятся шлаки некоторых бурых углей и сланцев.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях – проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

При сжигании твердого топлива из его минеральной части образуются зола и шлак, содержание которых различно для различных видов топлива. Они составляют 10-15% в бурых углях; в каменных углях – 3-40%; антраците – 2-30%; горючих сланцах — 50-80%; топливном торфе — 2-30%; дровах — 0,5-1,5%; мазуте – 0,15-0,2%.

Свойства жидких шлаков

Химические свойства шлаков характеризуются их химическим составом. Основные характеристики шлака:

Металлургические шлаки, являясь многокомпонентными системами, состоят в основном из оксидов. Все оксиды по их химическим свойствам подразделяются на:

– основные(CaO, MgO, MnO, FeO, PbO, Na2O);

В зависимости от преимущественного содержания в шлаке кислотных или основных оксидов шлаки делят на:

Критерием, указывающим на принадлежность шлака к той или иной группе, служит показатель, называемый основностью шлаков.

Под основностью шлака понимается отношение суммарного количества всех основных оксидов в шлаке к суммарному количеству кислотных оксидов:

. (51)

На практике для определения основности используют упрощенную формулу, учитывающую содержание в шлаке только CaO и SiO2 – главных представителей основных и кислотных оксидов.

В том случае, если – шлаки кислые;

– шлаки нейтральные;

– шлаки основные.

В процессах плавки состав шлака (кислый или основной) зависит от того, из каких материалов выполнена огнеупорная футеровка. Если футеровка выполнена из кислых огнеупорных материалов (шамот, песок), то шлаки наводят кислые. Если футеровка основная (магнезит), то шлаки наводят основные. В противном случае будет протекать активное химическое взаимодействие между шлаком и футеровкой, что приводит к разрушению футеровки.

Изменение состава шлака осуществляет присадками кварцевого песка (SiO2) или извести (СаО).

Важной характеристикой шлака является его окислительная способность. Окислительная способность шлака возрастает с увеличением его основности. Кислые шлаки в отличие от основных характеризуются пониженной окислительной способность.

В любых условиях все процессы взаимодействия между жидким металлом и шлаком подчиняются закону распределения:

отношение концентраций растворенного вещества в двух несмешивающихся жидкостях является величиной постоянной при постоянной температуре

(52)

Количество кислорода, переходящего из шлака в сталь, в соответствии с законом распределения определяется с помощью константы распределения, которая в рассматриваемом случае служит константой равновесия.

или точнее .

Согласно принятым в литературе обозначениям, элемент или соединение, которые находятся в шлаковом расплаве, заключают в круглые скобки ( ); квадратные скобки [ ] означают, что вещество находится в расплаве металла; фигурные < >– в газовой фазе.

При плавке часто применяют специальные рафинирующие шлаки, которые служат для удаления вредных примесей. Для таких шлаков основной характеристикой является их химическая активность.

Физические свойства шлаков:

– тепловые константы – температура плавления, теплоемкость, теплосодержание, скрытая теплота плавления;

– вязкость в жидком состоянии и изменение ее с температурой;

– скорость диффузии компонентов в шлаке;

– плотность в жидком состоянии.

Шлаки плавятся в интервале температур. Обычно интервал плавления у кислых шлаков больше, чем у основных.

Химическая активность жидких шлаков в значительной степени зависит от вязкости, которая является функцией химического состава и температуры. Вязкость – это свойство жидкостей (и газов) оказывать сопротивление при перемещении одной части жидкости относительно другой.

Вязкость силикатных расплавов увеличивается с повышением содержания в них SiO2. В том случае, когда к SiO2 добавляется какой-нибудь основной оксид, происходит резкое снижение вязкости и уменьшение энергии вязкого течения.

От величины вязкости шлака зависят такие процессы, как диффузия, теплоперенос, газопроницаемость и др. С вязкостью связана не только скорость самодиффузии частиц жидкости, но и особенности диффузии примесей, находящихся шлаке.

Газопроницаемость шлака – способность шлака пропускать выделяющиеся из металла газы. Скорость выделения газов из металлов зависит от их давления над поверхностью металла. Если у шлака плохая газопроницаемость, то на поверхности металла создается повышенное давление газа, препятствующее их дальнейшему выделению.

Поверхностное натяжение любой жидкости является важным физико-химическим свойством, предопределяющим их поведение в тех или иных процессах.

Химические процессы, протекающие в гетерогенных системах, обычно начинают развиваться с поверхностей раздела фаз, перемещаясь затем в глубь системы. Условия существования молекул поверхностного слоя отличаются от тех, в которых находятся молекулы внутренних слоев. Поэтому свойства поверхности отличаются от свойств внутренних слоев вещества. Особенности свойств поверхностных слоёв наиболее сильно проявляются в системе жидкость – газ, слабее на границе двух несмешивающихся жидкостей и в системе твёрдое тело – жидкость, ещё слабее на границе двух твёрдых фаз. Проявление этих свойств является результатом наличия на поверхности раздела фаз определенной энергии – энергии поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение шлаков зависит от их химического состава. В металлургических процессах плавки большое значение имеет величина межфазной энергии на границе металл – шлак, которая значительно больше, чем на границе жидкого металла и его кристалла. Величину межфазной энергии значительно уменьшают сера, углерод, фосфор в сплавах на основе Fe.

Чем больше межфазная удельная энергия на границе металл – шлак и чем меньше на границе включения – шлак, т.е. чем больше адгезия шлака к включениям, тем легче шлак поглощает эти включения.

Читайте также:  Что такое мастика в строительстве

Состав и свойства шлаков в соответствии с требуемыми его физическими и химическими свойствами регулируют с помощью флюсов. В отличие от компонентов шлака, образующихся в процессе плавки, флюсы специально подбираются, и вводятся в расплав. Флюсы могут быть:

– основные (оксиды кальция, магния, марганца и др.);

– хлориды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов.

. (51)

Состав шлаков и диаграммы шлаковых систем

Шлак представляет собой расплав окислов с некоторым количеством сульфидов, а в ряде случаев фторидов и является побочным продуктом плавки. Однако он играет очень важную роль в протекании процессов в дуговых сталеплавильных печах и оказывает существенное влияние на качество стали.

В зависимости от состава шлак может быть окислительным или восстановительным по отношению к металлу и растворенным в нем примесям. Меняя состав шлака и соответственно химическую активность находящейся в нем закиси железа, можно регулировать окислительно-восстановительные процессы в ванне дуговой печи.

В шлак могут переходить из металла вредные для стали примеси — сера и фосфор. Шлак защищает металл от насыщения азотом из печной атмосферы и поглощает из стали неметаллические включения. Шлак ограничивает интенсивность нагрева металла и уменьшает локальный перегрев его в области электрических дуг.

В состав сталеплавильных шлаков входят окислы с различными химическим свойствами: основные — CaO, MgO, MnO, FeO и кислотные — SiO2, Р2O5, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3. Указанные выше свойства у разных составляющих шлака существенно отличаются, в связи с чем, например, последние два окисла часто относят к амфотерным, так как в шлаковом расплаве в зависимости от условий они могут проявлять основные или кислотные свойства. Наиболее ярко выраженными основными свойствами в сталеплавильных шлаках обладает СаО, а кислотными свойствами — SiO2 и Р2O5.

В зависимости от состава шлака и соответственно его физико-химических свойств различают два главных типа сталеплавильных шлаков: 1) кислые, в которых преобладает кремнезем (48—65%); 2) основные, в которых преобладают основные окислы и отношение концентраций % СаО/% SiO2 больше 1,5—1,6.

В процессе плавки шлак образуется в результате действия следующих факторов: 1) окисления компонентов шихты (FeO, Si02, MnO, Cr203); 2) специальных добавок железной руды (Fe2O3, SiO2 и др.), восстановителя (С), шлакообразующих — извести (СаО), плавикового шпата (CaF2), шамота (SiO2, Аl2O3 и др.), песка (SiO2); 3) ошлакования огнеупорной футеровки печи (MgO, Аl2O3, SiO2).

При кислом процессе формирование шлака происходит при активном взаимодействии образующихся при окислении расплава окислов железа, кремния и марганца с кремнеземом кварцитовой футеровки дуговой печи, а также с добавками песка, применяемого в качестве шлакообразующего материала. В результате такого взаимодействия получается шлак, насыщенный кремнеземом.

Преобладающую часть кислых шлаков составляют три компонента — SiO2 + FeO + MnO, содержание которых в сумме составляет 85—95%, причем содержание кремнезема колеблется обычно в пределах 50—60%.

Следовательно, кислый шлак представляет собой по существу железисто-марганцевый силикатный расплав с высоким содержанием кремнезема.

Минералогический состав твердых шлаков кислого процесса хорошо изучен. Значительную часть их составляет SiO2 в виде кварца и тридимита. Кроме того, в шлаке имеются кристаллы родонита (MnO-SiO2), тефроита (2Mn0-Si02), фаялита (2FeO-SiO2) и кнебелита (FeO-MnO-SiO2).
При обычных для сталеплавильных процессов температурах (1500— 1650° С) предел растворимости Si02 в железисто-марганцевом расплаве составляет 48—50%. Следовательно, кислые шлаки обычно насыщены кремнеземом и часть кремнезема может находиться в шлаке в виде мелких кристалликов, взвешенных в расплаве.

Растворимость кремнезема в кислых шлаках повышается до 57% при введении в него 12% СаО. В условиях плавки содержание СаО составляет обычно 1—8%.

При плавке в основной дуговой печи шлак формируется при взаимодействии образовавшегося при окислении металла расплава окислов FeO, SiO2 и МnО с известью и другими шлакообразующими.

По ходу плавки состав и физико-химические свойства шлака существенно меняются: повышается концентрация главного основного окисла СаО в шлаке и обычно понижается содержание закиси железа.

В затвердевших основных шлаках сталеплавильных процессов обнаружены минералы, которые можно объединить в следующие группы: силикаты: 2CaO-SiO2 — ортосиликат кальция; CaO-SiO2— волластонит; 2MgO-SiO2 — форстерит; СаО • MgO-SiO2 — монти-челлит; 2MgO-FeO-SiO2 — оливин и др.; шпинели: MgO-Al2O3 — шпинель; Fe3O4 — магнетит; 2СаО • Fe2O3 — феррит кальция; FeO • Сr2O3 — хромит; (Mg,Fe)О • (Al,Cr)2O3 — хромистая шпинель (пикотит); свободные окислы: СаО, FeO, MnO, MgO; фосфаты: ЗСаO-Р2O5; 4СаО-P2O6; 3FeO.P2O5; сульфиды: CaS, MnS. О возможности сохранения в жидком основном шлаке группировок, аналогичных указанным соединениям, можно в некоторой мере судить по диаграммам состояния.

Рисунок 1. Диаграмма состояния кислых шлаковых систем (буквой “Ж” обозначена жидкость)
а – SiO2-FeO, б – MnO-SiO2, в – FeSiO4-Mn2SiO4, г – FeO-SiO2-MnO

В системе СаО—SiO2 линия ликвидуса имеет два явных максимума, соответствующих соединениям метасиликата кальция (CaO-SiO2) и ортосиликата (2CaO-SiO2). Следовательно, оба эти соединения плавятся конгруэнтно (конгруэнтный — совпадающий, т. е. остающийся неизменным при плавлении; инконгруэнтный — распадающийся при плавлении и устойчивый в жидком шлаке). Можно полагать, что в основном шлаке преобладает ортосиликат кальция не только вследствие повышенного содержания окиси кальция, но и ввиду более острого максимума на диаграмме состояния и более высокой температуры плавления 2CaO-SiO2 (2130° С) по сравнению с температурой плавления CaO-SiO2 (1544° С).

В системе СаО—Al2O3 имеются два соединения, плавящихся конгруэнтно — 5СаO-3Al2O3 и СаO-Al2O3. Следовательно, оба эти соединения в виде квазимолекул могут быть в жидком шлаке при небольшом перегреве по отношению к температуре плавления.

При изучении диаграмм состояния, имеющих наиболее важное значение для основного сталеплавильного процесса, видно, что в основных шлаках СаО повышает, a FeO, SiO2 и Al2O3 понижают температуру плавления. Поэтому для понижения температуры плавления шлака и повышения его жидкотекучести в ванну присаживают бой шамота (50—60% SiO2; 30—45% Al2O3), а при интенсификации процессов окисления присадками железной руды происходит разжижение шлака и быстрое растворение извести (ускоряемое и интенсивным перемешиванием при активном окислении углерода).

На диаграммах состояния видно, что даже в тройных сплавах СаО—SiO2—FeO и СаО—Al2O3—SiO2 имеются большие области с температурой плавления до 1600° С. Эти шлаки, границы которых показаны линиями А Б, В Г, используются при основных сталеплавильных процессах. Однако реальные шлаки многокомпонентны и температура их плавления еще ниже, чем это следует из диаграмм тройных систем.

Таблица 1. Химический состав основных шлаков полученых в дуговых печах

Наиболее сильно понижают температуру плавления и повышают жидкотекучесть присадки плавикового шпата. Он состоит преимущественно из CaF2 (90—95%), входящего в значительных количествах в состав флюсов, применяемых для образования шлака при электрошлаковом переплаве.

Подбирая состав шлака, можно получать необходимые для протекания сталеплавильного процесса физико-химические свойства, в частности достаточно низкую температуру плавления.

При изучении диаграмм состояния, имеющих наиболее важное значение для основного сталеплавильного процесса, видно, что в основных шлаках СаО повышает, a FeO, SiO2 и Al2O3 понижают температуру плавления. Поэтому для понижения температуры плавления шлака и повышения его жидкотекучести в ванну присаживают бой шамота (50—60% SiO2; 30—45% Al2O3), а при интенсификации процессов окисления присадками железной руды происходит разжижение шлака и быстрое растворение извести (ускоряемое и интенсивным перемешиванием при активном окислении углерода).

Что такое шлаки?

Рис. 1 – Шлаковый карьер.
Быстрое охлаждение водой минерального расплава:
Железнодорожная ветка с составом вагонов-ковшей со шлаком. Выгрузка шлакового расплава. Охлаждение массы струйками воды, льющимися из отверстий на кромке карьера. Выбивание пристывшего к днищу шлака небольшим краном с гирей.

Шлаки – основная масса отходов металлургических процессов. Шлаки образуются в результате спекания отдельных частиц на колосниковой решетке при температуре свыше 1000°С или при охлаждении расплавленной минеральной части топлива при температуре более 1300°С.

Металлургические шлаки подразделяют на шлаки черной и цветной металлургии. В зависимости от характера процесса и типа печей шлаки черной металлургии делят на следующие виды: доменные – наибольший выход, сталеплавильные (мартеновские, конвертерные, бессемеровские и томасовские, электроплавильные); производства ферросплавов и ваграночные – количество сравнительно невелико. Выход шлаков в цветной металлургии зависит от содержания извлекаемого металла в исходной шихте.

В связи с интенсификацией процессов сжигания твердого топлива и переходом к использованию в тепловой энергетике многозольных видов углей и сланцев перспективно применение топок с жидким шлакоудалением. Продуктами жидкого шлакоудаления из энергетических топок являются топливные гранулированные шлаки, образуемые в результате быстрого охлаждения водой минерального расплава. Жидкое шлакоудаление обеспечивается подогревом воздуха до температуры около 700°С или снижением температуры плавления минеральной части топлива при добавке к ней флюса.

Шлак удаляют гидравлическим или сухим способом. При гидравлическом способе, имеющем пока большее распространение, золы и шлаки смешиваются.

Гранулированные шлаки представляют собой механическую смесь зерен размером 0,14-20 мм. Химический состав шлаков, может изменяться в широком диапазоне – от сверхкислых (М 1). Многие топливные шлаки характеризуются значительным количеством (20 % и более) оксидов железа, содержащихся преимущественно в закисной форме. Содержание стекловидной фазы составляет 85-98%, у основных шлаков оно может быть значительно ниже. В кристаллической фазе возможно наличие муллита, геленита, псевдоволластонита, двухкальциевого силиката и других минералов.

Химический состав гранулированных шлаков, полученных из одного и того же топлива, но с применением различных способов удаления, несколько различается. В топках топливо сжигают в условиях избытка воздуха, т. е. в слабо окислительной среде, в результате чего в кусковых шлаках образуются соединения трехвалентного железа. При жидком шлакоудалении ион Fе3+ восстанавливается до Fе2+ вследствие непосредственного взаимодействия Fе2O3 с углеродом.

Содержание кислых стеклообразующих оксидов (SiO2 + Аl2O3) в гранулированных шлаках находится обычно в пределах 70-85%. Только шлаки из угля Канско-Ачинского бассейна являются слабокислыми (М = 0,6-0,9), а шлаки из сланцев – основными (М>1).

Гранулированные шлаки устойчивы к силикатному и железистому распаду, не вступают в реакцию с оксидами щелочных металлов в цементе, несмотря на наличие в них значительного количества аморфного SiO2.

Читайте также:  Элементы безопасности металлочерепицы

Растворимый кремнезем предопределяет пуццолановый характер взаимодействия шлаковых зерен с цементным камнем. Реакционная способность повышается с увеличением количества СаО в стеклофазе и снижается при увеличении количества Fе2O3.

Непосредственное влияние на гидравлическую активность шлаков имеет их фазовый состав. Структура зерен шлака зависит от условий охлаждения. Так, шлаковые зерна, полученные при непосредственном попадании расплава в воду, т. е. при отсутствии условий кристаллизации, состоят из однородного алюможелезистосиликатного стекла. В воздушных условиях шлаковый расплав характеризуется более медленным режимом охлаждения, что способствует образованию зародышей кристаллов, вследствие чего структура шлака отличается закристаллизованностью.

Гранулированные шлаки от сжигания углей с низкокальциевой минеральной частью относятся к труднокристаллизующимся даже при относительно медленном охлаждении, содержат не более 10-15 % кристаллических компонентов.

Физико-механические характеристики шлака, его структура зависят от вида сжигаемого топлива и способа его удаления. Среди общей массы шлака можно выделить плотные и пористые зерна с различным количеством открытых и закрытых пор. Средняя плотность таких зерен может колебаться от 2,6 до 1,5 г/см 3 , в редких случаях встречаются зерна со средней плотностью до 1 г/см 3 . Истинная плотность шлака в основном 2,3-2,7 г/см 3 , насыпная находится в пределах 1100-1700 кг/м 3 .

Меньшая механическая прочность гранулированных шлаков по сравнению с отвальными объясняет их улучшенную размалываемость. На тонкое измельчение гранулируемых шлаков требуется в 1,3-1,5 раза меньше энергии, чем на измельчение отвальных шлаков.

Растворимый кремнезем предопределяет пуццолановый характер взаимодействия шлаковых зерен с цементным камнем. Реакционная способность повышается с увеличением количества СаО в стеклофазе и снижается при увеличении количества Fе2O3.

Состав и строение шлаков

Шлаками в металлургических процессах называют сплавы различных оксидов, образующих между собой те или иные химические соединения, а так же твёрдые и жидкие растворы и, эвтектические смеси.

В шлаках кроме оксидов могут присутствовать различные соли, содержащие в веществах, подвергаемых плавке, или специально вводимые ( CaF2, NaF, CaCO3 и др.).

Шлаки образуются из различных оксидов компонентов шихты, флюсов, футеровки, окислителей и др. Они представляют собой сложную многокомпонентную систему, которая должна обладать определенными физическими и физико – химическими свойствами.

В настоящее время есть две теории строения жидких шлаков:

1) молекулярная теория, разработанная Грум-Гржимайло, Карнауховым и Шенком;

2) ионная теория, созданная Темкиным, Есиным, Самариным, Кожауровым.

Молекулярная теория базируете на следующих положениях:

1. Частицами, образующими расплавленные шлаки, являются молекулы оксидов и соединений из оксидов.

2. Концентрации указанных молекул определяются условиями равновесия реакций образования и диссоциации соответствующих соединений, например,

Оксиды, входящие в состав соединения называются связанными, а остальными – свободными.

3. В химических процессах между металлом и шлаком участвуют только свободные оксиды.

4. Константа равновесия как функция температуры выражается непосредственно через весовые или мольные концентрации свободных оксидов.

Недостатком этой теории является отсутствие экспериментального подтверждения существования в шлаке молекул оксидов и соединений замкнутыми связями, такое допущение не соответствует действительной природе расплавов. Но молекулярная теория позволила качественно объяснить ряд явлений в металлургических процессах.

Ионная теория. Согласно этой теории частицы, образующие расплавленный шлак, представляют собой ионы, и процессы между металлом и шлаком имеют характер электрохимического взаимодействия. Эта теория имеет более широкую экспериментальную основу, чем молекулярная.

Ионную теорию жидких шлаков подтверждают следующие факты.

По современным взглядам, жидкость вблизи температуры плавления в структурном отношении больше походит на твёрдое тело, чем на газ.

В твердых кристаллических телах частицы, образующие кристалл, располагаются в нем закономерно по узлам пространственной решётки. В ионных кристаллах каждая частица (ион) окружена некоторым числом частиц противоположного знака, с которыми она взаимодействует в одинаковой степени. Таким образом, здесь нет преимущественной связи данного катиона с каким-нибудь определенным анионом, ведущей к образованию молекулы, как это имеет место в газах.

Упорядоченное размещение частиц в пределах всего кристалла называется дальним порядком. С увеличением температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов и число дефектов в структуре решетки. Однако вплоть до температуры плавления подавляющее число частиц находятся в узлах решетки.

При плавлении среднее расстояние между частицами становится настолько большим, что они не сохраняют правильного размещения, характерного для кристаллов. Дальний порядок нарушается, но остаётся, так называемый, ближний порядок. В микрообъёмах жидкости сохраняются группы частиц с примерно таким же упорядоченным расположением, как в кристаллах.

С повышением температуры сходство в строении жидкости и кристаллов ослабевает и вблизи критических температур ионные жидкости вырождаются в молекулярные.

Исходя из выше изложенного, шлаковые расплавы, которые в условиях металлургических процессов не сильно перегреты выше температур плавления, по типу структурных частиц и по характеру взаимодействия между ними приближаются к кристаллическим силикатам, которые имеют ионные решетки. Поэтому и жидкие шлаки должны представлять собой ионные системы.

Ионное строение шлаков подтверждается их заметной электропроводностью. Шлаки ведут себя, как типичные электролиты. У них электропроводность возрастает скачком при плавлении и дальше увеличивается с температурой.

Поверхностное натяжение шлаков в 7-12 раз выше, чем у молекулярных жидкостей. В молекулярных жидкостях связи внутри молекул насыщены, и взаимодействия между частицами сравнительно слабые. В ионных системах отсутствуют замкнутые атомные группировки, связи между частицами более прочные, поверхностное натяжение значительно выше.

Ионная теория позволяет объяснить ряд важных явлений, наблюдающихся в шлаках и не понятных с точки зрения молекулярной теории. Однако и с ее помощью нельзя дать полное истолкование всех процессов, протекающих в шлаках и при взаимодействии с металлом.

В шлаках кроме оксидов могут присутствовать различные соли, содержащие в веществах, подвергаемых плавке, или специально вводимые ( CaF2, NaF, CaCO3 и др.).

Металлургический шлак и золошлаковые отходы

Металлургическим шлаком называются легко поддающиеся процессу плавки отходы, которые остаются после переплавки руды в металлы. Металлургический шлак можно назвать многокомпонентным материалом, в состав которого входят оксиды пустых пород, флюсов. Также он содержит топливную золу. Определить количество шлака, приходящегося на тонну исходного продукта, можно по типу процесса. Например, в доменной печи его вес может достигать до восьмидесяти килограмм, около тридцати для мартена, двадцати при конвертном виде производства и всего десять при ваграночном.

Раньше шлак, остающийся после металлургических процессов, не сильно интересовал человечество. Примерно в середине двадцатого века ситуация сильно изменилась и его стали использовать в очень многих сферах . Особенно популярен шлак в сельском хозяйстве, при строительстве различных объектов.

Разновидности шлакового продукта

Перед классификацией отходов металлургической промышленности нужно отметить довольно значимый момент. Дело в том, что на данный момент существует два основных типа подобной продукции, это обычные шлаки и золошлаковые отходы. Второе – смесь из шлака и золы. Обычно золошлаковые отходы образуются как побочной продукт во время сгорания торфа и угля или графита. О ценности каждого из видов будет сказано чуть позже. Сейчас же стоит поговорить о типах самого шлака. Он также делится еще на несколько групп – шлаки черной металлургии и цветной.

Шлаковые отходы при выплавке чугуна и стали

Шлаки, появившиеся в результате работы с чугунной металлургией делятся на следующие группы:

1. Доменные. Эта группа шлаков появляется в результате переплавки чугуна. Она включает в себя несколько подгрупп:

2. Сталеплавильные. Эта группа шлаков возникает во время выпалки стали и других металлов. В первом случае это электроплавильные, мартеновские и ваграночные шлаки. Во втором же случае речь идет о тигельных и сварочных шлаках. Также не стоит забывать о существовании шлаков, которые обычно появляются в результате бессемерования и томасирования чугуна.

Первый вид шлаков формируется вместе с чугуном, когда плавится шихты. Шихта состоит из, топлива, руды и флюса. Шлак в этом случае образуется следующим образом: более легкий и хрупкий слой шлаковый состав отходит от руды. Это дает такую возможность, как чистка чугуна от лишнего шлака. Затем шлак и руда отделяются друг от друга. Шлак проходит через одно из двух специальных отверстий, в другое отверстие проходит очищенная руда. Шлаки, которые были отделены от руды не содержат в себе металлы. После разделения руды и шлаков остается мусор, который уже мало куда может сгодиться. Этот мусор обычно отправляют на переработку для поиска металлических включений.

Помимо вышеописанных категорий, деление шлака происходит по еще одной, которая заключается в условии остывания сухой породы. Наличие отличий в этом процессе становится причиной возникновения следующих групп:

Раньше шлакам не придавалось никакого значения, зато сейчас они высоко ценятся и предприятия не позволяют себе выбрасывать их просто так. Не избавляются даже от шлаков, которые образуются при переработке отходов в отвале. Получившиеся шлаки представлены кусковыми породами, которые имеют размеры примерно до двенадцати сантиметров. Чтобы его утилизировать нужно оставить его на определенный временной промежуток на открытом воздухе, чтобы природа сделала свое дело. Такой метод позволяет отобрать подходящий для процедуры переработки материал.

Обычно шлаки нужны для проведения дорожных работ. Особенно хорош для этого пористый щебень, который получается из металлургического шлака. Самым важным показателем такого материала является его пористость, так как от нее зависит прочность материала. Чем ниже пористость, тем выше качество. Раньше для того, чтобы уменьшить пористость, проводилась такая процедура, как дегазация. Это позволяло опустить этот показатель примерно до тридцати процентов. Сейчас же более популярны ваккумирование и центрифугирование. Эти процедуры дают возможность снизить пористость до всего двух-трех процентов. Это позволяет производить максимально прочный и качественный материал.

Металлургическим шлаком называются легко поддающиеся процессу плавки отходы, которые остаются после переплавки руды в металлы. Металлургический шлак можно назвать многокомпонентным материалом, в состав которого входят оксиды пустых пород, флюсов. Также он содержит топливную золу. Определить количество шлака, приходящегося на тонну исходного продукта, можно по типу процесса. Например, в доменной печи его вес может достигать до восьмидесяти килограмм, около тридцати для мартена, двадцати при конвертном виде производства и всего десять при ваграночном.

Добавить комментарий