В МГСУ ищут способы использования металлургических отходов в строительстве
Шлак — это побочный продукт производства металла, обычно отправляемый. Еще со времен советской индустриализации на отечественных металлургических предприятиях для производства 1 тонны стали в технологический процесс вовлекается до 10 тонн руды и прочих материалов, поэтому образование твердых отходов на единицу производимой продукции в 2,5 раза выше, чем в развитых странах. В результате, на сегодняшний день в отвалах и хранилищах на территории России накоплено около 80 млрд тонн твердых отходов, которые не используются и выбрасывают в атмосферу вредные вещества. Так как отвалы — не самая красивая и полезная часть пейзажа, специалисты уже давно ищут применение отходам, но до сих пор предлагавшиеся технологии были достаточно простыми: шлак перемалывали и использовали в качестве наполнителя при производстве вяжущих материалов, бетонов.
Студенты третьего курса бакалавриата ИСА НИУ МГСУ Олег Бегунов и Никита Полковников с помощью специалистов вуза взяли в разработку эту тему, но уже на другом — наноуровне. Результатом стала работа об использовании конвертерных шлаков в производстве строительных материалов (в России в настоящее время около 60% всей выплавляемой стали производится конвертерным способом). Основными путями утилизации таких шлаков является извлечение из них металла. После этого обезжелезненная часть шлаков может быть использована в строительстве. Но для того, чтобы такая утилизация была оправдана (в том числе экономически), необходимо решить задачу наиболее полного извлечения железа.
На рисунке: экспериментальная установка переработки шлака. Синяя стрелка — обработка материала плазмой. Красная стрелка — подача шлака к плазме.
Система утилизации и переработки конвертерных шлаков представляет собой ряд технологических операций, включающих в себя изменение химических свойств шлака с целью максимально полного извлечения металла из шлака. Для этого используется метод магнитной сепарации, однако для его эффективного применения необходимо усиление магнитных свойств железосодержащих минералов. Хорошие результаты дает пропускание конвертерного шлака через низкоинтенсивную плазму: оксиды железа переходят в более намагниченное состояние, что позволяет извлечь больший процент железа при магнитной сепарации. Именно плазму авторы исследования и рекомендуют как наиболее подходящее инновационное решение. Плазмотрон представляет собой установку, в которой преобразуется ток огромного напряжения, и шлак здесь приобретает новые свойства, которые в дальнейшем помогают отделить металлическую фазу от неметаллической.
Справочно:
Из всего многообразия техногенных образований, получаемых в металлургическом производстве, основной объем — 80% от общего количества твердых промышленных отходов — составляют именно шлаки. Средний уровень использования промышленных отходов по стране равен всего лишь 53%, а доля использования отходов производства в качестве вторичного сырья не превышает 11%.