Вернемся на несколько лет в прошлое и взглянем на один из крупнейших металлургических комплексов страны - "Азовсталь" со стороны моря.

Днем встающий над Таганрогским заливом огромный задымленный заводской массив - что греха таить! - особенно глаз не радовал. Но зато ночью... Темный высокий берег вспыхивал сполохами оранжевого пламени. Густо клубился золотисто-розовый пар. По крутым склонам, зажигая воду то красными, то желтыми отсветами, бежали огненные ручьи, катились вишневые бомбы. Прибрежное мелководье вскипало гейзерами, выстреливало в небо салютом бенгальских огней. Через несколько минут тьма смыкалась. А спустя полчаса фейерверк повторялся.

В море сливали шлаки. Круглые сутки, изо дня в день, из месяца в месяц, из года в год. И море, не устояв, постепенно отступало. За тридцать три года шлаки захватили полосу шириной в два километра. От тысячеградусного жара и сероводорода гибли мальки, моллюски, медузы, рачки, водоросли, планктон. Дивное ночное зрелище оборачивалось невосполнимым ущербом человеку и природе.

Страшен шлак и в отвалах. Гектар их отравляет минимум пять гектаров соседних земель. В воздухе над отвалом курится и разносится по округе едкая известковая пыль. Из трещин этой серой однотонной пустыни выделяются сернистый ангидрид, сероводород, двуокись углерода, пары серы. Причем не день и не два - шлаки в толще отвалов сохраняют температуру до 1000°С три-четыре года. В масштабе страны отвалы ежегодно "обогащают" атмосферу четырьмя миллионами кубометров СO₂, 42 миллионами кубометров SO₂, двумя миллионами кубометров H2S и десятью с лишним тысяч тонн паров серы.

ТАК ЛИ НЕИЗБЕЖНЫ ОТВАЛЫ

Шлаки всегда сопутствуют выплавке черных металлов. Получается их до 450 кг на тонну чугуна и до 150 кг на тонну стали. Они образуются как побочный продукт реакции взаимодействия сырья и топлива. Но шлаки - не просто отходы. Не зря в старину металлурги говорили: "Под здоровым шлаком - здоровый металл". Шлаки поглощают вредные примеси и неметаллические включения, направляют ход процесса в нужную сторону (окисления или восстановления), регулируют температуру в печах, защищают сталь от насыщения азотом и водородом, уменьшают угар и механические потери металла.

Многие металлурги, оценивая шлаки с этой точки зрения, заботятся лишь об их физико-химических свойствах, да о том, как вовремя освободить от них печи. Их мало трогает дальнейшая судьба шлака. Из 72 млн. тонн шлаков, полученных в 1977 году, использовано лишь 56%, иногда - с большой пользой. "Химия и жизнь" об этом уже рассказывала в № 2 за 1978 год. Но проблема рационального использования, шлаков для многих предприятий продолжает быть актуальной.

Еще академик И. П. Бардин писал: "Совсем немного труда потребуется, чтобы превратить металлургические шлаки в ценные строительные материалы. Шлаки - это не отходы... Это сотни миллионов рублей, это тысячи новых домов, это база дальнейшего строительства".

Ну и конечно, шлаки - это металл. В доменных шлаках его около 1 %, в сталеплавильных - до 15.

Еще в XVI веке в Европе из шлаков отливали пушечные ядра. В XVIII веке в России на уральских Лялинских заводах из шлака лили бутыли и другую посуду. Там же на Урале литые шлаковые камни клали в фундаменты, из них возводили дома, ими мостили дороги. Еще совсем недавно такие мостовые можно было увидеть в Нижнем Тагиле; около века прослужили они без признаков износа. Сейчас отливка дорожной брусчатки уцелела лишь на Чусовском заводе железобетонных конструкций и в Нижнем Тагиле. В Чусовой выпуск брусчатки за десять лет, с 1969 года, съехал со 107 тысяч тонн до 28 тысяч. Хиреет отливка брусчатки и в Нижнем Тагиле.

Почему же при общем прогрессе черной металлургии утилизация шлаков отстает? В тридцатые годы переработку доменных шлаков, от которых уже тогда не стало житья на заводских дворах, передали сперва "Всепромутилизации" (была такая фирма), а затем специально организованному тресту "Союзшлак". При каждом металлургическом предприятии появилось по автономному шлакоперерабатывающему заводику "Союзшлака". На этих карликах все было "как у больших, только дым пожиже, да труба пониже". Вместо мощных, под стать домнам, шлакопере-дельных агрегатов строились на скорую руку всякие "живопырки" - так не без иронии окрестили полукустарные устройства для грануляции шлаков. Но за десятки лет "Союзшлак" еле-еле довел использование доменных шлаков до 50%. Возникла реальная угроза, что доменщики вот-вот начнут "пускать пузыри" - того и гляди собьются с ритма домны.

ПЕРВЫЕ ШАГИ

В 1959 году было принято решение вернуть шлаковое дело в руки металлургов. Первым делом, прежде чем браться за решение генеральной задачи - стопроцентная переработка шлаков, нужно было отвернуть огненную реку от Азова. Но куда? Решили - в старые карьерные выработки.

Следующая акция "программы-минимум" - увеличить продажу шлаков. Не то чтобы найти новых покупателей. Шлак, который выпускал шлакозаводик при "Азовстали", и так был нарасхват. Как и везде - или почти везде - основным способом переработки была грануляция. А гранулированный шлак прекрасно идет в цементы, кирпич, шлакобетоны. Заковыка была даже не столько в производственных мощностях, сколько в некой убежденности, что обслуживающий "Азовсталь" шлакозавод больше 120 вагонов в сутки отгрузить не в силах. Правда, когда - как говорится, за "счет внутренних резервов" - ускорили слив ковшей, отгрузка выросла до 150 вагонов. Произошло это уже к концу первого месяца работы шлакозавода на правах цеха "Азовстали".

В Жданове, кроме того, делали еще шлаковый щебень - 140 тысяч кубометров в год. Его тоже мели под метлу, но мели то, что оставалось на грохоте,- отсев крупнее 30 мм. Просева - то есть все, что мельче 30 мм,- никто не брал. Его накопились горы. Бригадир слесарей К. К. Корсунский пристроил к грохоту еще одно сито - высевать мелкую фракцию щебня и песок. Не стало отбоя от потребителей мелкой щебенки, она пошла в обычные и жароупорные бетоны, в битумные смеси. Выпуск щебня в первый же год вырос почти вдвое, но спрос в несколько раз превышал наши возможности. Нашлись охотники и до залежавшегося просева: угольщики применили его как двойной компонент (щебень и песок) для шахтной крепи. Не бог весть какое открытие, но тем не менее до сих пор это никому в голову не приходило.

Старший мастер Ф. А. Альмяшев и механик Г. А. Буров разработали новую несложную технологию производства щебня. Отбирали нераспадающиеся шлаки, сливали их в траншею слоями не тоньше 40 и не толще 100 миллиметров. Когда шлак твердел, его щедро поливали водой, и он растрескивался на куски. И так слой на слой, пока не получали "наполеон" толщиной в 4-5 метров. Шлак грузили экскаватором, исключив дробление и грохочение - прямо в вагоны. Он точно отвечал техническим условиям.

Среди дел, не решенных "Союз-шлаком" и доставшихся "Азовстали", была и проблема шлаковой пемзы. Для начала решили подновить заброшенную установку. На ней шлакозавод вкупе с Южным научно-исследовательским институтом промышленного строительства в порядке налаживания опытного производства за пять лет получил несколько сот кубометров пемзы. Призвав на помощь отделы главного механика, главного энергетика и ремонтно-строительный цех, мы ровно через две недели отрапортовали об отправке первых трехсот кубов пемзы. За шесть месяцев до конца года дали 21 тыс. м³ пемзы. Спешно строили еще две установки. На ходу искали наиболее эффективную технологию. Из сотен опытов родился простой, надежный и экономичный брызгально-траншейный способ. Вкратце заключается он в следующем. Шлак через водяную завесу сливают в траншею. Он загустевает, а водяные пары тем временем образуют в нем поры.

К СТА ПРОЦЕНТАМ!

В новых делах промелькнули три года. Производство гранулированного шлака удвоилось, выпуск щебня и пемзы вырос в пять раз. Прибыль поднялась с 93 до 435 тыс. рублей. "Азовсталь" заметно оторвалась от среднего по черной металлургии уровня утилизации шлака - 53% - и дошла до 70%. Но битва за большую шлакопереработку не ослабевала. Да и не могла она затихнуть - со всех сторон покупатели неметаллургической продукции металлургического комбината, словно спохватившись, требовали: "Грузите, встанем!", "Срочно отгружайте, стоим!"

А что же раньше,- может задать вопрос читатель,- стояли? Представьте себе, да!

Еще одно выгодное и необходимое стране направление в шлакопереработке - минеральная вата. В начале века минеральную вату получали под домнами. Жидкий шлак раздували в тончайшие нити паром. Но установки, занимая место на литейном дворе, мешали выпуску из домен чугуна и шлака. Простой и экономичный способ получения ваты из шлака был оставлен. Минеральную вату стали делать, плавя кусковой шлак в вагранках на коксе.

За год дали 240 тыс. кубометров минераловатных плит - 120% проектной мощности экспериментальной установки "Донбассэнергостроя". Но с чистым сердцем - не для рапорта, для самих себя - сказать, что "Азовсталь" использует шлаки на "все сто", мешало одно - ковшовые остатки. В ковшах остается до 30% застывшего шлака с примесью чугуна. Этакие шлаковые ситники с чугунными изюминами. Традиционно незначительную часть ковшовых остатков перерабатывали прямо в отвалах, дробя валуны шлака - скардовину передвижными копрами. Нужна была современная установка выбивки ковшей с магнитными сепараторами, дробилками и грохотами. А когда, наконец, установка, разработанная в Гипромезе, заработала, стопроцентный рубеж использования доменного шлака был взят, шлакопереработчики стали вдобавок к строительным материалам выдавать и чугунный скрап. Логический круг замкнулся. Из-под несметных гор шлака показался похороненный - когда-то считалось навеки - металл.

..."Азовсталь" работает без шлаковых отвалов десять лет. Давным-давно прекращен слив шлаков в море. Выручка за шлаковые материалы дошла на первых порах до 11,5 млн. рублей, а чистая прибыль - до 7,5 млн. рублей в год. Правда, сейчас эти цифры ниже - снижены отпускные цены на шлак.

Но экономическая эффективность шлакопереработки не только в прибыли. На 15 копеек снижается себестоимость тонны чугуна. Эти копейки, умноженные на годовую выплавку в 5700 тыс. т, превращаются в 800 с лишним тысяч рублей. Отпала необходимость вывозить шлак в отвалы - сберегли еще 30 копеек на тонне. На разнице в ценах на покупной скрап и свой, который, o естественно, обходится по себестоимости, набегает 390 тыс. руб. Заводская экономия от использования доменных шлаков в 1977 году составила 4,56 млн. руб. Эффективность их применения в строительстве - здесь берется в расчет разница в ценах на обычные стройматериалы и шлаковые, а также разница между капиталовложениями в строительство предприятий традиционных материалов и шлаковых - оценивается по "Азовстали" почти в 48 миллионов рублей. Ни дать ни взять - золотая жила!

Но далеко не все в шлакопереработке сложилось так, как хотелось бы металлургам, почувствовавшим вкус к этому делу. Взять хотя бы удобрения.

Фосфористые мартеновские шлаки "Азовстали" с содержанием от 10 до 18% Р2О5 перемалывают на удобрения. Сейчас выпуск шлаковых удобрений достиг 350 тыс. т в год. Но на удобрения идет только 40% шлака (не менее чем с 10% Р2О5), остальные 60% считаются по пятиокиси фосфора некондиционными. Между тем сельскохозяйственная ценность шлака не только в фосфатах, но и в извести, магнезии, окислах марганца, микроэлементах. На Урале и Дальнем Востоке совхозы и колхозы применяют на полях шлаки "Амурстали" с 2,0-2,7% Р2О5 и только похваливают. Наш завод не раз пытался добиться от министерства сельского хозяйства СССР разрешения пустить на удобрения по более низкой цене и шлаки с меньшим содержанием Р2О5. Но пока безрезультатно. А жаль.

...Классическая металлургия насчитывала три передела: выплавку чугуна из руд, переработку его в сталь и прокатку слитков. Не так давно возник четвертый передел - термообработка, защитные покрытия, придание наиболее выгодного профиля, словом, все то, что повышает качество проката. Сейчас в металлургии все более четко вырисовывается пятый передел - переработка шлаков. Опыт заводов, использующих все шлаки,- это опыт вовлечения в хозяйственный оборот огромных материальных ресурсов. Шлаки - это богатства, которые не надо искать, надо только нагнуться и поднять их.

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».

А. Г. Романенко

www.newchemistry.ru