Шлак сварочный химический состав

Обновлено: 20.09.2024

Шлак металлургический – представляет собой легкоплавкие отходы силикатного типа, образующиеся при выплавке металлов из руд. Фактически, это многокомпонентный материал, содержащий окислы пустых пород, флюсов и топливную золу. Выход шлака на тонну материала определяется типом процесса и составляет до 80 кг в доменной печи, 30 – для мартена, 18 – при конверторном виде производства и 8 – ваграночном.

Долгое время эти вторичные продукты не представляли интереса человеку, в лучшем случае, используясь выборочно. Ситуация изменилась с середины прошлого века, когда отходы металлургических шлаков стали ценным вторичным продуктом, который используется в различных сферах трудовой деятельности человека: сельское хозяйство, сооружение зданий, дорожное строительство и прочие.

Смотрите похожие статьи:

Разновидности шлакового продукта

Прежде чем классифицировать отходы металлургического производства, необходимо уточнить важную деталь. В металлургии образуется два типа побочных продуктов, это непосредственно шлаки и золошлаковые отходы. Последний вид вторичного ресурса представляет собой смесь шлака и золы, формирующуюся при сжигании угля и торфа. О ценности этой разновидности отходов поговорим позже, рассмотрев вначале различные типы самого шлака. Классификация шлаковых отходы достаточно глубоко структурировано, хотя основных групп существует только две. Это шлаки черной и цветной металлургии.

Виды шлака на фото:

Один из видов металлургического шлака

И это тоже относится к металлургическому шлаку

Еще один вид отходов металлургического производства

Шлаковые отходы при выплавке чугуна и стали

Шлаки чугунной металлургии имеют следующую структуру классификации:

Доменные. Категория связана с отходами, образующимися при выплавке чугуна, и включает несколько подгрупп. Это шлаки доменные различных видов чугуна: литейного, специального и предельного.
Сталеплавильные. Сюда попадают шлаки, формирующиеся как в процессе выплавки стали, так и при обработке металла. Первая подгруппа объединяет электроплавильные, мартеновские и ваграночные шлаки. Во вторую попадают следующие виды отходов – тигельные и сварочные. Кроме того, отдельно различают шлаки, образующиеся при бессемеровании и томасировании чугуна.

Доменные шлаки металлургического производства образуются одновременно с чугуном при плавлении шихты, компонентами которой выступают: топливо, сама руда и флюс – обычно доломит или известняк. Менее плотный шлаковый состав отделяется от металла, всплывая над ним. Это позволяет легко отделить шлаковые отходы от чугуна. Вторичный продукт выпускается через верхнее, шлаковое отверстие, металл – посредством нижней, чугунной летки. Отходы, сливаемые через летку – верхний шлак, не содержат металлов и составляют от половины до трех четвертей всего количества побочных продуктов. Одновременно с этим, часть шлаковых масс остается внизу. Их выпускают после слива чугуна и направляют на переработку, суть которой выделить металлические включения из отходов.

Металлургическое производство – выплавка стали

Доменные шлаки металлургические отличаются вариативностью состава, определяемого типом компонент шихты: руды, флюса и топлива. В результат, на 95% шлаковые массы состоят из окислов кальция, кремния и алюминия. Именно соотношение между основными и кислотными окисями формирует три вида шлаков. Продукты, с преобладанием окислов железа, марганцем, магния и кальция – относятся к основным шлакам, те, что содержат преимущественно SiO2 и Al2O3 – кислотным. Отходы, с равномерным присутствием обоих видов окислов – промежуточные шлаки.

Стойкие и распадающиеся материалы

Еще один классифицирующий критерий – условия остывания пустой породы. Различие в процессе охлаждения приводит к формированию следующих разновидностей шлаков:

камневидные;
гранулированные;
стекловидные.

Следующий отличительный фактор, характеризующий шлаки металлургических комбинатов, – устойчивость. В этом отношении, альтернативу нераспадающемуся шлаку составляют такие виды распада:

Силикатный. Характеризуется существенным приростом объема вещества, вследствие перехода кальциевого силиката из бета в гамма форму. Структура шлака покрывается трещинами и далее камень распадается в мучнистый порошок.
Известковый. Процесс – следствие гидратации извести. Этот тип распада преимущественно характерен мартеновским шлакам, проявляясь как самопроизвольное растрескивание твердого материала на куски.
Железистый. Связан с избыточным содержанием неокисленного железа относительно окислов этого металла. Пороговая величина составляет 1.5% от FeO. Превышение указанного значения и воздействие влаги, инициируют реакцию перехода сульфида железа в его гидроксид, сопровождающуюся выделением сероводорода. В результате объем шлака возрастает до 38%, что и приводит к растрескиванию.
Марганцевый. Активируется при нахождении шлака во влажной среде.

Переработка металлургических шлаков связано преимущественно с устойчивыми к распаду материалами. Их этого вторичного продукта изготавливается щебень, например.

Утилизация шлаков

Современная ценность шлаковых пород достаточно высока, чтобы их попросту выбрасывать. Спросом пользуются даже отвальные доменные шлаки – образующиеся при сливе отходов в отвал и его последующей разработке. Такая разновидность вторичных материалов представляет собой кусковые породы с максимальными размерами до 120 мм. Утилизация отвального шлака достаточно условна. Куски необходимо выдержать определенное время на открытом воздухе, позволив природе совершить естественный отбор. Это позволит отсортировать пригодный для переработки материал от распадающихся шлаков или сернистых соединений.

Установка для переработки металургического шлака. На выходе щебень и металл. 1. Вибропитатель на опорной раме; 2. Агрегат сортировки; 3. Галтовочный барабан; 4. Агрегат крупного дробления; 5. Агрегат среднего дробления; 6. Агрегат сортировки; 7. Конвейера на базе (2 шт.); 8. Конвейер; 9. Конвейеры; 10. Конвейеры; 11. Конвейеры; 12. Конвейеры (3 шт.); 13. Железоотделитель на опоре (4 шт.); 14. Агрегат управления

Сфера реализации отвального шлакового щебня – грунтовка под нижний слой бетонных покрытий, а также применение в дорожном строительстве.

Видео – переработка и сортировка сталелитейного шлака

Область использования и стандартизация

Согласно установленному стандарту под шлак металлургический – ГОСТ 3476-34, реализован свод требований к доменному материалу, отбираемому для приготовления цемента. Альтернативное использование отходов производства черных металлов – изготовление минеральной ваты. Источником сырья в этом случае выступает щебень из металлургического шлака доменного, технические условия отбора которого прописаны в 18866-93. Пемза шлаковая – щебень пористый из металлургического шлака используется в качестве заполнителя бетонных смесей. Требования к этому материалу выделены в отдельный ГОСТ 9760-86.

Основной областью реализации металлургических отходов остается дорожное строительство. Именно под эту сферу изготавливается щебень пористый из металлургического шлака. При этом уровень пористости материала существенно влияет на его физико-механические свойства. Снижение параметра приводит к повышению прочностных характеристик. Для этих целей ранее использовалась процедура дегазации, позволявшая снизить пористость до 30%. Современные методики ориентированы на вакуумирования и центрифугирования шлака, что позволяет достичь цифры в 2%, фактически предлагая потребителю прочный недорогой щебень из отходов металлургии.

Щебень из отходов металлургии

Впрочем, в дорожном строительстве необходим щебень различной прочности, а соответственно пористости. Распределения в данном случае носит следующий характер. Под верхний слой дорожного полотна используются асфальтобетонные смеси на базе щебня пористостью 5 – 12%. Прокладка нижней части – основания автомагистрали допускает применение менее прочных материалов. В этом случае используется асфальт из шлакового щебня, пористостью 12 – 17%.

Технология приготовления

Поскольку основная реализация металлургического шлака осуществляется посредством щебня, то приготовлению этого материала уделяется особое внимание. Лидером в разработке и усовершенствовании технологий производства щебня на отечественном рынке выступает Уральский НИИ Черной Металлургии.

Сам технологический процесс состоит из нескольких этапов:

Слив жидких отходов послойно в шлаковые ямы. Толщина каждого уровня составляет от 20 до 30 см. Максимальное число слоев – 5.
Полив шлаковой массы водой из расчета пол кубометра на тонну отхода.
Кристаллизация состава в течение 4 – 8 часов.
Разработка остывшей массы экскаватором.
Сортировка шлака на фракции, с последующим дроблением при необходимости.

Производимый подобным технологическим процессом, шлаковый щебень, отличается отличными адгезийными характеристиками по отношению к различным строительным составам: битуму, дегтю, цементу.

Образование и использование золошлаковых отходов

Рассмотрим подробно процесс на примере теплоэлектростанций, где сырьем выступает измельченный уголь, смешиваемый с мазутом. Выбор основан тем фактом, что основной источник, формирующий золошлаковые отходы – ТЭЦ. Процесс горения сопровождается отделением микрочастиц золы, который уносятся тягой вместе с дымом. При этом, дым и пар образуются органикой, тогда как минеральные компоненты сгорающего топлива оседают в шлак и золу. Не улетевший, тяжелый зольный остаток, оседает на подтопки, сплавляясь между собой, что приводит к формирования отдельных кусков. Далее зола перемешивается со шлаком, образуя золошлаковые отходы, которые транспортируются на хранение в специальные отвалы. При этом, золошлаки сортируются отдельно от недожога – частиц несгоревшего угля.

Отходы тэц – золошлаковые отходы

Переработка золошлаковых отходов практически аналогична использованию самих шлаков. Сфера их реализации включает изготовление:

различных видов бетона – тяжелого, ячеистого и силикатного;
строительных составов;
цементного клинкера;
керамзита;
керамического кирпича.

Также золошлаковые отходы применяются при прокладке земляного полотна автомагистралей, изоляционного материала на полигонах ТБО.

Видео – о проблемах накопления и утилизации золошлаковых отходов:

Стоимость отходов

Существует два способа определить расценки на вторичный продукт металлургического производства. Первый вариант прямое обращение к государственным сметным нормативам, в частности ТСЦ – территориальный сборник цен. К сожалению, данная нормативная база обновляется нерегулярно и под шлак металлургический, цена может не соответствовать актуальной стоимости.

Второй подход – ввод в поисковую систему фразы куплю шлак металлургический. Варианты ответа доступны по разным регионам РФ. Стоимость шлака металлургического указываются с учетом фракции (более мелкие куски обходятся дороже в среднем на 300 рублей за тонну ).Так, актуальные расценки металлургических шлаков фракции 20-40 начинаются с 1300 рублей за тону , цена для размеров 40-70 – 1000 .

9 19 111 21 20 4 шлак сварочный с преимущественным содержанием диоксида кремния

Экобэтмен рад, что может показать вам компонентный состав отхода :-)
Состав отхода указан в процентах по данным источников информации, которые указаны под составом. Если это не то, что вы искали, то можно вернуться и поискать при помощи горячих клавиш Ctrl + F или формы поиска.

В связи с введением новых форм паспортов отходов теперь компонентный состав можно получить в виде таблицы. Такая таблица отлично вставляется в MS Excel и Word.

Так как генерация таблицы происходит автоматически, нужно проверять результат.

И так, вы выбрали отход:

9 19 111 21 20 4 шлак сварочный с преимущественным содержанием диоксида кремния

Сведения об отходе по БДО РПН
Класс опасности отхода	4 (четвертый)
Агрегатное состояние / физическая форма отхода	Твердое
Производственный процесс происхождения отхода	Обслуживание машин и оборудования
Процесс образования отхода	Сварочные работы
Вероятные компоненты состава отхода	кремния диоксид
Примечание о компонентном составе	Может содержать оксиды алюминия, кальция, марганца, железа, магния

Альтернативное название отхода: Сварочный шлак, образующийся при плавлении электродов ОММ-5

Состав отхода:

Диоксид кремния SiO2 - 39,1; Оксид марганца MnO - 28,9; Оксид титана TiO2 - 15,2; Оксид железа FeO - 13,2; Оксид кальция CaO - 3,6;

Источник информации:
Н.Н. Потапов. Окисление металлов при сварке плавления.
Сварочные материалы для дуговой сварки. Под. редакцией Потапова Н.Н. -Москва, "Машиностроение", 1989 г.

Альтернативное название отхода: Сварочный шлак, образующийся при плавлении электродов УОНИ 13/55

Диоксид кремния SiO2 - 43,3; Оксид марганца MnO - 4,6; Оксид титана TiO2 - 2,2; Оксид железа FeO - 7,9; Оксид кальция CaO - 42;

Альтернативное название отхода: Сварочный шлак, образующийся при плавлении электродов Ц-3

Диоксид кремния SiO2 - 47,5; Оксид марганца MnO - 13,7; Оксид титана TiO2 - 12,2; Оксид железа FeO - 18,5; Оксид кальция CaO - 8,1;

Химический состав отхода::

Fe - 50; Fe2O3 - 10; Mn - 3; SiO2 - 37;

Источник информации:
Приказ ГУПР и ООС МПР России по Ханты-Мансийскому автономному округу № 75-Э от 16 июня 2004 г. "Об утверждении примерного компонентного состава опасных отходов, присутствующих в ФККО, которые не нуждаются в подтверждении класса опасности для окружающей природной среды"

Некоторые отходы могут быть утилизированы в соответствии с требованиями Росприроднадзора и зачтены в рамках выполнения расширенной ответственности производителей и импортеров товаров (расчета экологического сбора).

Остатки и огарки стальных сварочных электродов

Любой производственный процесс сопровождается образованием побочного вторичного продукта, который можно использовать для получения сырья повторно или необходимо утилизировать. Открытым остается только вопрос, конкретизирующий тип лома соответственно виду работ.

Отходы сварочного производства

Современный уровень доступа к информации позволяет сориентироваться в любом интересующем аспекте. Определить какие отходы образуются от сварки проволокой сварочной можно двумя способами. Первый вариант предполагает поисковый запрос, второй – посетить кодификатор отходов 2017 сварка на соответствующем веб ресурсе.

Информация, собранная в интернет каталоге ФККО, определяет следующие отходы производства сварочных и паяльных работ:

шлак сварочный;

остатки и огарки стальных сварочных электродов;

флюсы;

остатки стальной проволоки;

продукты разложения карбида кальция.

Так выглядит сварочный шлак

Каждый из пунктов стоит рассмотреть более детально, особенно это касается первой категории.

Шлак сварочный – ФККО классификация

Кодификатор отходов присваивает собственный номер каждому побочному продукту, образующемуся в результате производственной деятельности человека. В частности, под шлак сварочный, код ФККО имеет три вариации. Это:

9 19 100 02 20 4 – непосредственно шлак, образующийся в процессе электрической сварки;

9 19 111 21 20 4 – шлаковые отходы с преобладанием диоксида кремния;

9 19 111 24 20 4 – сварочные шлаки, преимущественно содержащие двуокись титана.

Последние два варианта позволяют определить основной компонент этой разновидности сварочных отходов. Несколько иная ситуация возникает, если рассматривать обобщенно сварочный шлак. Состав этого вида отходов будет определяться типом используемых электродов.

Химический состав сварочного шлака

Процесс плавления, характерный для электрической сварки, всегда сопровождается окислением металла. Это объясняет вхождение преимущественно оксидов в шлаковую корку. Класс опасности данного вида отходов – IV, что требует оформлять паспорт отходов на шлак сварочный. Химический состав подобного отхода, как указывалось ранее, содержит окислы таких элементов:

кремний;
титан;
марганец;
железо;
кальций;
натрий; ;
калий.

Впрочем, в некоторых случаях компанию оксидам составляет фторид кальция. Это объясняется вхождением соединения непосредственно в состав солевых флюсов, а также определенных покрытий сварочных электродов.

Аналогичным образом связано и присутствие основных оксидов внутри шлаковой корки. В частности, марганец играет роль раскислителя, выводя серу из металла, одновременно улучшая качество шва. Подобное воздействие оказывает также кремний. Он позволяет избежать газовых пор внутри сварочного шва, образующихся вследствие не успевшего выделиться оксида углерода.

Таким образов, шлак выступает полноправным «участником» сварочного процесса, определяя структура и качество шва, а не только лишь отходом производства. Поэтому важной характеристикой оказываются физические и химические свойства сварочных шлаков.

Основные параметры шлакового слоя

Все химические свойства шлака связаны непосредственно со сварочным швом. Они включают: способность раскислять шов, легировать его, образовывать легкоплавные соединения из окислов, а также растворять их и сульфиды. С физической стороны, важными критериями шлака выступают:

Теплофизические параметры: теплоемкость, пороговые температуры плавления и размягчения.
Вязкость.
Удельный вес жидкого шлакового расплава.
Свойствами затвердевшей корки, обусловливающие ее легкое отделение от обрабатываемого металла.
Газопроницаемость.

Температура плавления позволяет разделить шлаки на две группы: «короткие» с диапазоном 1100 – 1200 0 С и «длинные», обладающие большими величинами порогового значения. Сегодня, предпочтение отдается коротким щлакам, поэтому в производстве электродов состав покрытий и флюсов шихтуется под более низкие температуры плавления.

Другая важная характеристика шлака – его вязкость. Подвижность отдельных слоев шлакового расплава повышает его химическую активность, следовательно, способствует рафинированию металла шва. Как результат, вредные примеси, в частности: сульфиды марганца и железа, фосфорный ангидрид, а также кислород и прочие газы; выводятся из металла до затвердевания шва.

Сварочный шлак от плазмореза

Следующий критерий, привлекающий внимание – плотность отхода. Шлак сварочный должен иметь небольшой удельный вес, чтобы быстро подниматься на поверхность ванны. Впрочем, чрезмерно жидкий шлаковый расплав, не способен равномерно закрыть шов металла. Более того, более высокая плотность шлака сварочного (кг/м3 – единица измерения), особенно важна при вертикальной сварке – потолочной, например.

Стальные огарки, прочие отходы в процессе сварки

Определить конкретную разновидность шлака, несложно зная состав электродов: их покрытия, а также флюса, если он используется. С другой стороны, это еще один тип отходов при дуговой сварке. Он определяется ФККО, как остатки и огарки стальных сварочных электродов.

Данный вид изделий – основной расходный материал сварочного процесса. Несмотря на относительно малый размер отходов: от электрода остается часть стержня, фиксируемая в вилке держателя; суммарная масса огарков достаточно велика. На некоторых производствах она исчисляется сотнями килограмм металлолома. Такие отходы выбрасываются крайне редко. Более того, под остатки и огарки стальных сварочных электродов – утилизация также крайне невыгодна. Более перспективно использовать тх как материал для переработки.

Остатки сварочных электродов

Действительно, большинство огарков электродов, уже не имеют покрытия и представляют собой обычную металлическую проволоку определенного диаметра. В этом случае плотность остатков и огарков стальных сварочных электродов эквивалентна аналогичному параметру металла. Таким образом, подобные отходы могут быть отправлены на переплавку для производства новых расходных материалов.

Конечно, важной характеристикой остается состав остатков сварочных электродов. Поэтому требуется сортировка огарков по их разновидности, чтобы в процессе переплавки получить сталь, уже легированную требуемым химическим составом и не требующую дальнейшей очистки.

Продажа сварочных отходов

Размер огарков зависит непосредственно от сварщика, точнее того места, где он закончил работу и составляет 50 – 100 мм. Таким образов отходы электродов остаются перспективным рынком сбыта металлолома. Впрочем, следует различать веб объявления. Нередко, под фразой: купим остатки электродов, подразумевается неликвид, а не стальной огарок, как таковой.

Утилизация отходов сварки, особенно остатков электродов, становится регламентированной процедурой. Как результат, сбор стальных огарков производится непосредственно на месте сварочных работ с сортировкой согласно марке изделия. Далее, металлолом взвешивается и может быть реализован в место переработки.

Альтернативно, продать можно и сварочный шлак. Цена на этот вид отходов будет существенно ниже, к тому же найти покупателя под них более сложно.

Все о сварочном шлаке

В процессе выполнения сварки рабочая область стыка двух металлических деталей подвергается контакту с элементами окружающей среды: кислородом, смесью защитных газов, а также расплавом шлака. Такое контактное взаимодействие происходит при высоких температурных режимах плавления металла. В некоторых случаях подобное взаимодействие может оказаться положительным для металла, но в большей мере газы, кислород и шлаки изменяют химический состав металла и его физические свойства. По этой причине все процессы подобного взаимодействия во время проведения сварочных работ необходимо принимать во внимание и целенаправленно регулировать процесс, направляя его в нужное русло.

Что это такое и как появляется?

В процессе выполнения сварочных работ в области стыка двух металлических деталей образуется много побочных продуктов, называемых шлаком. Сварочный шлак выглядит как черная корка рыхлой плотности и неоднородной структуры. Причина его появления естественна, так как шлак является побочным продуктом сварки, появляющимся на сварочном шве. Состав отхода включает в себя оплавленные элементы флюса или компонентов обмазки сварочных электродов, а также оксиды металлов. Побочный продукт сварочного процесса, образующийся во время стыковки металлических деталей и в процессе оплавления электрода, заполняет собой плавильную ванну шва.

Побочный продукт появляется при любом виде сварочных работ, и его наиболее важные функции таковы:

обеспечивает формирование прочного сварного шва и гарантирует последовательность процесса сварки;
предотвращает окислительное влияние кислорода на области проведения сварных работ;
создает постоянство химического состава сплава металлов в области шва;
обеспечивает необходимые технологические условия для соединительного сварного соединения металла;
предупреждает возникновение дефектов шва в процессе сварки.

В составе сварочного побочного продукта не содержится металла в чистом виде, напротив, шлак состоит из его оксидов, образующихся в процессе плавки металла и флюса. Обычный набор элементов сварочного побочного продукта состоит из оксида железа, оксидов марганца и титана, окислов кремния и кальция. Кроме того, к этому набору добавляются элементы обмазки электрода, которые несильно изменяют имеющуюся картину.

Как отличить от металла при сварке?

За процессом образования шлака необходимо постоянно наблюдать в процессе выполнения сварочных работ. Это нужно, чтобы не пропустить момент подтекания шлака и забивания им сварочного шва. Чтобы контролировать процесс, нужно знать, как различить между собой раскаленный при сварке металл и шлак. Характерные отличия заключаются в следующем:

нагретый металл светлее, чем шлак, который обладает более насыщенным и темным оттенком;
шлак обладает низкой текучестью, тогда как расплавленный металл более текучий и подвижный;
плотность металла гораздо выше, чем плотность сварочного шлака;
расплавленный металл застывает намного раньше, чем расплавленный шлак;
металл имеет больший вес, если сравнивать его со шлаком.

Отличия существующие между расплавленными металлом и побочным продуктом сварочных работ основываются на плотности и текучести металлов. Металл и шлак имеют разную скорость нагрева. Когда начинается сварочный процесс, металл нагревается, плавится и при этом приобретает ярко-красный цвет. После того как процесс сварки завершается, шов постепенно остывает и приобретает темный оттенок, при этом шлак поднимается на поверхность шва. Сначала шлак имеет темный цвет, но когда он остывает, то становится светлее, чем металл.

Если зачистить шов, постучав по нему молотком и обработав напильником, можно легко отличить ярко выраженный блеск металла и темные матовые вкрапления шлака.

Зачем и как удалять?

Сразу после окончания процесса сварки оксиды металлов защищают сварочный шов от чрезмерно быстрого остывания. Для прочности шва важно, чтобы металл остывал медленно и равномерно. Но после того как шов остынет, шлаки необходимо убирать. Это выполняется не только с целью проверки прочности шва на наличие дефектов, проявляющихся в виде так называемых волчков и вкраплений неметаллической структуры, но и для обеспечения ровного и красивого стыка.

После выполнения сварочных работ готовый шов требуется зачищать, особенно важно делать это, когда соединяют детали, имеющих большую толщину, и для надежности стыка выполняют несколько сварочных швов, поверх предыдущих. Если не убрать побочные продукты сварки, то выполнить следующий шов будет невозможно, так как шлак будет погашать дугу сварки. В случае когда сварочный шлак обладает повышенной вязкостью, его необходимо удалить, иначе шов будет формироваться непоследовательно и хаотично, образуя корку и дефекты. У такого шва температура при удалении шлака после сварки падает равномерно, и это дает возможность для формирования ровного стыка. Если замедлить понижение температуры готового шва, то побочный продукт сварки будет выходить на поверхность стыка и легко отделяться. Чтобы обеспечить такую возможность, детали из легированной стали прогревают перед процессом сварки до температуры от 200° до 400°.

Сварочный шлак имеет пористое строение и образует с металлом слабые связи, его удаляют путем механической обработки поверхности готового шва. Отходы сварки в расплавленном виде являются причиной того, что шов будет непрочен и быстро разрушится. Избавиться от шлака и его попадания внутрь шва можно, если изменить режим процесса сварки, а также при правильной позиции электрода относительно положения стыкуемых деталей. Шлак удаляют сразу после того, как металлический шов остынет и приобретет черный цвет.

После того как с поверхности сварочного шва шлак удален, он уже не препятствует дальнейшей обработке стыка и становится ненужным побочным продуктом сварочного процесса, подлежащим утилизации. Отходы, получаемые в процессе сварки, относятся к 4 классу опасности. Из этого следует, что такие отходы подлежат контролю за их утилизацией и на них оформляется специальный паспорт. Утилизация либо вторичная переработка сварочных отходов является довольно простой – электроды и побочные продукты сварки отправляют в переплавку, но прежде их подвергают сортировке исходя из состава их примесей. Благодаря переплавке сварочных отходов можно получать готовую легированную сталь с заданным химическим составом компонентов.

Кроме добавления шлака в сплавы, их в небольшом количестве можно включать и в состав флюсов.

Все о сварочном шлаке смотрите в следующем видео.

Характеристика и применение металлургического шлака

Металлургический шлак находит свое применение в качестве подсыпки для дороги и в других сферах деятельности. Его состав и плотность, особенности производства представляют определенный интерес для промышленности. О том, что это такое в металлургии, как используется, стоит поговорить более подробно.

Что это такое?

Существует множество побочных продуктов, остающихся от выплавки черного и цветного металлов. Основным отходом производства является шлак. Он представляет собой продукт распада руды, может иметь разнородный состав, различные свойства и характеристики. Металлургический шлак получают наравне с золой, остающейся после выплавки стали, чугуна. Он остается на производстве после переработки, требует последующей утилизации или повторного использования в качестве самостоятельного материала.

Металлические шлаки — продукты высокотемпературной обработки. Это отходы силикатного типа, имеющие многокомпонентную структуру. Долгое время шлаки просто утилизировались, не представляя особого интереса. Все изменилось во второй половине XX века. Именно с этого момента отходы металлургии стали активно применять в строительстве, сельскохозяйственной отрасли, при прокладке дорожных сетей.

Состав и свойства

Состав металлургического шлака неоднороден. Фактически он представляет собой химический сплав окислов, занимающих от 90 до 95% объема. Оставшаяся доля приходится на сульфиды, сульфаты, галоидные соединения. В зависимости от содержания окислов шлаки делятся на основные (с показателем до 1%), моносиликаты (1%), бисиликаты (2%), кислые (до 3%).

Перечислим остальные характеристики.

Удельный вес куба. Он составляет 0,7-1,9 т для продукта в россыпи, а для кускового – 0,7-2,9 т.
Класс опасности. Для всех металлургических шлаков устанавливается IV степень. Это означает, что отход металлургии вреден для окружающей среды, требует правильной утилизации и переработки.
Плотность. Ее показатели варьируются от 750 до 1100 кг/м3.
Выход на 1 т металла. Для черных металлов он составляет от 100 до 700 кг. Современное производство предусматривает использование разных процессов выплавки металла. В доменной печи средний показатель равен 80 кг/т, в мартеновской – около 30 кг/т, при конвертерной технологии – не превышает 18 кг/т. Цветная металлургия выдает до 200 т шлака на 1 т металла.

Все эти показатели учитываются при дальнейшем использовании отходов металлургической промышленности.

Особенности производства

По способу производства шлаки в металлургии подразделяют на несколько групп. В условиях завода переработка отходов происходит одновременно с другими процессами. Например, отделение конвертерного шлака при выплавке стали осуществляется в процессе продувки расплавленного черного металла. Все посторонние включения при этом окисляются, а затем удаляются.

При выплавке черных металлов используется преимущественно метод с использованием вагранок. Это печи шахтного типа, первоначально используемые в производстве чугуна. У метода высокий КПД, в отличие от доменной обработки он не меняет химический состав сплава. Шлак спускается через специальную летку.

Для плавления цветных металлов используют другие типы печей. Получаемый при этом шлак, покрытый пленкой, перерабатывают особым способом.

Добиться максимально полного извлечения ценных веществ из материала помогает их обеднение с помощью хлорирования, центрифугирования или электрического воздействия.

Несмотря на совершенствование технологий, основным способом получения шлаков в черной металлургии является процесс плавления металла в доменной или мартеновской печи. В этом случае сбор отходов осуществляется благодаря более низкой удельной плотности. Шлак всплывает над поверхностью чугуна, удаляется через специальную летку. При мартеновском способе плавления отходы также скапливаются над стальной жидкой массой, их сбор не составляет труда.

Основная классификация металлургического шлака осуществляется исходя из способов его производства и состава. Именно они определяют, каким будет дальнейшее применение материала. Базовое деление разграничивает отходы черной и цветной металлургии. Вторая группа не слишком многочисленна, содержит значительное количество оксидов железа с примесями кальция и магния, также в составе присутствуют более ценные примеси.

Удельный вес таких отходов значительно выше, им требуется дополнительное обеднение.

Группы шлаков, получаемые при производстве черных металлов, более разнообразны. Они делятся на 4 вида.

Ферросплавные. Образуются в процессе изготовления соответствующих сплавов. Помимо железа, в таких шлаках встречаются кремний, марганец, хром, другие типы примесей.
Ваграночные. Получаются при выплавке чугуна в вагранках — особых печах. Состоят из образовавшегося флюса, кокса, пригара, золы и продуктов окисления металлов. Доля оксидов в них достигает 90%. Полученный продукт имеет кислотность выше 3%, выделяет минералы, алюмокремниевые стекловидные частицы.
Сталеплавильные. Их получают при открытой выплавке стали вне зависимости от типа агрегата. Это оксиды с низкой плотностью, не содержащие летучих соединений, часто имеющие значительную долю загрязнений. Для шлаков этого типа характерно высокое содержание продуктов окисления железа и марганца.
Доменные. Самый распространенный тип, имеет силикатную или алюмосиликатную структуру. В зависимости от химического состава при остывании шлак приобретает каменистую структуру, из которой в дальнейшем получают щебень или другой строительный материал, но может и рассыпаться в порошок. Для определения последующего назначения материала используют специальную систему контроля качества.

По своему составу шлаки черной металлургии после остывания делятся на распадающиеся и нераспадающиеся породы. Вторая группа приобретает вид каменистых образований. Распадающиеся варианты принято делить на категории согласно их минеральному составу.

Чаще всего встречаются следующие варианты:

силикатные – при утилизации они распадаются на мелкодисперсные порошкообразные частицы;
известковые – дробящиеся в крошку разного размера;
марганцевые – растворяющиеся во влажной среде;
железистые – подверженные растрескиванию под воздействием влаги.

Шлаки, не распадающиеся под влиянием внешней среды, применяются в качестве основы для производства щебня и других видов строительного камня. В зависимости от способа обработки их охлаждают и дробят полусухим методом в специальных барабанах либо подвергают «мокрому» воздействию сильной струи воды.

В этом случае материал сразу измельчается в процессе выхода из доменной печи, а затем лишь обдувается для просушивания и окончательного остывания.

Сфера применения

Гранулированные шлаки — отходы доменной выплавки черных металлов — являются самыми доступными для последующей переработки. Их роль в сфере строительства сложно переоценить. Материал является источником получения щебня — более дешевого, чем природный камень. Готовый продукт применяют:

для строительства дороги — в качестве подсыпки;
в производстве ЖБИ;
в сельском хозяйстве, в качестве дренажа для почвы;
в изготовлении бетонов, в качестве заполнителя.

Шлаки, получаемые при производстве ферросплавов и при сталелитейном производстве, в виде порошкообразных примесей добавляют в цемент. Такой состав приобретает повышенную химическую стойкость. В сочетании с портландцементным клинкером удается дополнительно улучшить физические свойства материала. Смешанные с жидким стеклом или содой гранулированные шлаки применяют при изготовлении бетонных смесей, способных твердеть при пониженных температурах.

При литьевой обработке шлака можно получить готовые изделия: тротуарную плитку и бордюрный камень, интерьерные напольные покрытия. Также этот метод позволяет создавать трубы и фитинги к ним, фасадную отделку. Затраты на производство существенно снижаются, а по своим характеристикам готовый материал не уступает традиционным аналогам из металла или железобетона. Литье производится путем формовки расплавленного шлака.

Из вязкого доменного, сталеплавильного, ваграночного сырья можно получить минеральную вату. Для этого нагретый до жидкого состояния состав отправляется в вытяжные машины для формирования волокон.

Полученные таким способом плиты могут быть очень жесткими или довольно мягкими, имеют упругую, плотную структуру. За счет синтетических полимеров и битумных связующих они сохраняют свои свойства длительное время.

Читайте также: