Из всего многообразия техногенных образований, получаемых в металлургическом производстве черных металлов, основной объем составляют шлаковые отвалы.

В них накоплено более 350 млн. т шлаков доменного, сталеплавильного, литейного и ферросплавного производств. Площади, занятые отвалами, превышают 2,2 тыс.га. Находясь в городской черте, вблизи металлургических заводов, они нарушают ландшафт и отчуждают земельные угодья, негативно воздействуют на окружающую природную среду, ухудшают экологическую обстановку.

Структура техногенных образований зависит от вида и условий складирования отходов. На крупных металлургических комбинатах, например Магнитогорском, Нижнетагильском, Орско-Халиловском («Носта»), Челябинском («Мечел»), отвалы разделяют по видам производств: доменные и сталеплавильные шлаки и производственный мусор складируются отдельно. На малых заводах обычно устраивают общие отвалы, часто смешивая шлаки с мусором. При хранении отходов происходят процессы, изменяющие свойства исходной отвальной массы, химический, минеральный и гранулометрический составы, прочность, плотность и др.

По физико-технической оценке составляющие техногенных образований можно отнести к искусственно измененным связанным породам, пригодным для выемочно-погрузочных и транспортных работ. По степени связности они ближе к связно-сыпуче разрушенным породам. Гранулометрический состав техногенных образований зависит от вида шлака, способа уборки, первичной переработки, условий содержания и сроков хранения отвальной массы. В отвалах, где складируют шлак, минуя первичную переработку, преобладают крайние классы: >120 и < 10 мм. Здесь большое количество включений металла и негабаритного шлака.

Учет этих факторов позволяет подобрать соответствующий способ разработки и состав оборудования для выполнения выемочно-погрузочных работ и вторичной переработки.
В настоящее время металлургические шлаки и продукты их переработки используются в металлургии (железофлюс в агломерационном, доменном и сталеплавильном производствах; гранулированный доменный шлак и щебень из доменного шлака в качестве компонента шихты доменных печей при капитальных ремонтах; молотый гранулированный шлак при производстве экзотермических шлакообразующих смесей; шлаковое и шлакокаменное литье для футеровки шламопроводов; флюсующие добавки при производстве железо- и углесодержащих брикетов), строительстве дорожном, гидротехническом, производстве строительных материалов, в том числе облицовочных плит и тюбингов при строительстве метро, сельском хозяйстве, кораблестроении, коммунальном и газовом хозяйствах, атомной энергетике, химической промышленности, медицине и других отраслях промышленности.

В ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») проведены многочисленные исследования, результаты которых позволили эффективно использовать шлаки металлургического производства.

С 1994 г. эксплуатируется установка фирмы «Трейдметинвест» по переработке конвертерных шлаков текущего производства и частично отвальных мартеновских шлаков, с 1995 г. – установка компании SKI (Финляндия) по переработке отвальных мартеновских шлаков. В настоящее время их перерабатывают на установках копрового цеха №2, разработанных СП «Бимал» (Россия-США).

Для переработки текущих конвертерных и отвальных мартеновских шлаков в 1994 г. на комбинате сдана в эксплуатацию стационарная установка АО «Хеккет Мультисерв. Россия» (мощностью до 2,2 млн.т/год) и приобретены в Финляндии две передвижных установки SKI.

Переработка шлака на стационарной установке АО «Хеккет Мультисерв. Россия» включает пять стадий грохочения (ГР), три стадии магнитной сепарации (СМС) и одну самоизмельчения.

В результате переработки шлака на установке получают следующие продукты: магнитные фракции 0-10, 10-50 и 50-350 мм, немагнитные фракции 0-10, 10-50 и 50-350 мм, скрап фракции >350 мм и бойный скрап.

Передвижные установки фирмы SKI состоят из двух агрегатов: один (SKI-1) предназначен для классификации шлака по фракциям и выделения из него магнитного продукта, другой (SKI-II) – только для отделения магнитного продукта.

Магнитный продукт фракции 0-10, 0-15 и 10-15 мм сталеплавильных шлаков используется в агломерационном и доменном производствах в качестве металлсодержащего компонента в количестве 35,6 кг/т агломерата и 2-12 кг/т чугуна. Скрап фракции 50-350 мм применяют в металлошихте конвертерной плавки (10-15% массы металлолома). Фракционированный щебень из шлаков поступает на склад готовой продукции, откуда отгружается потребителям.

На заводе «Электросталь» с 1917 по 1990 г. в результате функционирования металлургического производства сформировался шлакоотвал, объем которого достиг 600-650 тыс.м3. При плотности 2000-2200 кг/м3 масса материала шлакоотвала составила 1200-1300 тыс.т. Материал шлакоотвала представлял собой смесь шлака электросталеплавильного производства большого количества марок сталей и сплавов, металлического скрапа, мусора и отходов производства (глина, отработанные огнеупоры, земля).

Особенность металлической фазы шлакоотвала завода «Электросталь» состоит в том, что примерно половина по массе относится к аустенитной группе и является немагнитной.

Технологическая линия переработки материала шлакового отвала включает погрузку шлака в самосвалы с одновременным отделением больших кусков скрапа. Шлак с отвала поступает на площадку предварительной подготовки, где экскаватором выбирают куски скрапа массой более 10 кг, более мелкий скрап выбирается вручную.

В технологической линии переработки шлака предусмотрено отделение земли и мусора от шлака и скрапа.

Для разделения материала мелких фракций (0-5 мм, 5-10 мм) на металл и шлак был использован пневматический сепаратор. Шлак крупных фракций (10-28 мм, >28 мм) направляют на дополнительное дробление и последующее сепарирование.

С 1991 по 1999 гг. шлаковый отвал завода «Электросталь» был полностью переработан. При этом извлечено около 145 тыс.т металлической составляющей. Шлаковый песок и щебень были успешно использованы при производстве шлакобетонных изделий с применением метода сухого прессования (фундаментные блоки, стеновые камни, тротуарная плитка, бордюрный камень).

От шлака в результате разработки шлакоотвала и переработки шлака была освобождена территория около 50 тыс.м2.

Процессы разработки техногенных образований на всех стадиях связаны с обработкой и перемещением больших объемов отвальной массы, поэтому их эффективность и экономическая целесообразность оправданы при максимальной механизации всех трудоемких работ. С точки зрения комплекса операций, входящих в производственные процессы разработки техногенных месторождений, их принимают аналогичными открытым горным работам. Поэтому при организации разработки отвалов целесообразно применять современные технологии и технологические процессы открытых горных работ.

Практически все виды продукции при переработке отвальных шлаков находят применение в различных отраслях производства и успешно конкурируют с природными материалами. Массовыми видами являются щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси для дорожного строительства, оборотный и магнитный продукты и металлоконцентрат для доменного, сталеплавильного и литейного производств, удобрения и мелиоранты для сельского хозяйства. В меньших объемах из отвальных шлаков производятся абразивные материалы для струйной обработки поверхностей, зернистые материалы для фильтров и защитных покрытий для мягких кровельных материалов, наполнители и пигменты для шпатлевок, красок, мастик и линолеума и т. д.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков и с анализом оборудования для производства цемента на основе шлаков Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России» и «Анализ оборудования для производства шлакощелочного вяжущего».

www.newchemistry.ru