View
26
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
VALORIFICAREA ZGURILOR SIDERURGICE
Zgura este principalul subprodus pentru metalurgia feroasă și reutilizarea ei
aduce cele mai importante beneficii economice şi ecologice.
Zgurile siderurgice sunt produse secundare, indispensabile proceselor de
elaborare a fontei şi oţelului, cu un rol tehnologic bine definit. De aceea, compoziţia lor
chimică este determinată de necesităţile etapei tehnologice specifice obținerii fontei sau
oțelului.
În timpul procesului de elaborare, zgurile se află în domeniul temperaturilor înalte
(~16000C pentru zgura de oțelărie; ~1480 0C pentru zgura de furnal), ceea ce le conferă
omogenitate. Faptul că sunt lichide reprezintă un avantaj important, deoarece prin
dirijarea şi controlul procesului de răcire se pot obține diferite structuri (vitroase sau
cristaline având înglobate în diverse propoziţii faze sticloase) şi variate game sorto-tipo-
dimensionale. Pentru a realiza structura şi sortimentaţia cerută de domeniul de utilizare,
este absolut necesară cunoaşterea proprietăţilor fizico-chimice şi a condiţiilor
termodinamice şi cinetice de solidificare ale fiecărui tip de topitură de zgură.
Potenţialul de valorificare al zgurilor variază foarte mult în funcţie de
caracteristicile acestora, cererea de pe piaţă şi de legislaţie.
1. Caracteristicile zgurilor
Fiecare domeniu de utilizare a zgurilor (sau mai bine spus a produselor obţinute
din zguri) reclamă proprietăţi specifice. Utilizatorii produselor din zguri şi-au definit
cerinţele prin reglementări, norme, fişe în care sunt specificate condiţii tehnice, caiete
de sarcini (ex.: Germania DIN 4301 – condiţii tehnice pentru utilizarea zgurilor în
domeniul materialelor de construcţii, Cehia – standard de ramură 7220108 cu condiţiile
tehnice impuse zgurii de furnal granulate pentru industria cimentului etc.).
1.1. Compoziția chimică
Zgurile pot fi considerate topituri oxidice complexe formate în principal din oxizi
de CaO, SiO2, Al2O3, MgO şi FeO. Pe lângă aceştia, zgurile pot să conţină oxizi de Mn,
1
Ba, Cr, P, Ti, V, B. Alături de FeO, zgurile pot să conţină şi oxizii superiori ai fierului,
Fe3O4 şi Fe2O3. Sulful în zguri se află sub formă de sulfuri şi sulfaţi de Ca, Mn şi Fe.
Zgură de furnal poate fi analizată după sistemul CaO-SiO2-Al2O3-MgO.
Zgurile de oţelărie, indiferent de agregatul de elaborare, sunt topituri cu un număr
mare de componenţi, în primul rând oxizi şi combinaţii ale acestora, apoi sufluri, nitruri,
etc. Componenţii principali ai zgurilor de oţelărie sunt CaO, MgO, FeO, SiO2, MnO,
P2O5. În afară de fazele oxidice din care este constituită, datorită specificului procesului
de elaborare, în zgură poate ajunge o cantitate relativ mare de fază metalică (până la
18% - în cazul convertizorului LD) ce determină nu numai o micşorare a scoaterii de
oţel ci şi dificultăţi de procesare ulterioară a zgurii în vederea utilizării ei în alte domenii.
Oxizii aflaţi în zgură se împart în trei grupe (acizi - SiO2, P2O5; bazici - CaO, MgO,
FeO, MnO; amfoteri - Al2O3). Prin urmare, după caracterul chimic zgurile se clasifică
în:
- zguri acide (predomină oxizii acizi),
- zguri bazice (predomină oxizii bazici),
- zguri neutre.
Încadrarea zgurii într-una din aceste grupe se apreciază cu ajutorul indicelui de
bazicitate, definit ca raportul dintre cantitatea procentuală a componenţilor cu caracter
bazic şi acid care se calculează cu relația:
Majoritatea zgurilor de furnal se caracterizează prin rapoarte CaO:SiO2 cuprinse
în limitele 1,0–1,3 şi (CaO+MgO):(SiO2+Al2O3) între 0,85–1,20.
Funcţie de concentraţia oxizilor, zgurile de oțelărie se împart în bazice şi acide.
Predominante sunt zgurile bazice care se pot împărţi funcţie de raportul CaO:SiO2 în:
- zguri slab bazice pentru CaO:SiO2 1,5,
- zguri medii bazice pentru CaO:SiO2 = 1,6 – 2,5.
- zguri puternic bazice pentru CaO:SiO2 > 2,5,
Zgurile acide se pot caracteriza după raportul SiO2: (FeO+MnO).
2
Compoziţia chimică a zgurii este foarte utilă dar insuficientă, deoarece nu ne dau
indicii suficiente despre comportarea acestora la procesare.
1.2. Proprietăţile de întărire hidraulică a zgurilor metalurgice
Zgurile metalurgice şi în special cele de furnal, au proprietăţi hidraulice latente,
adică aduse în stare pulverulentă şi activate prin adaosuri adecvate, se întăresc în
prezenţa apei şi ating rezistenţe mecanice comparabile cu cele ale cimenturilor
portland. Zgurile pot fi activate în două moduri:
- activare alcalină (realizată prin adăugarea de hidroxizi alcalini sau alcalino-
pământoşi; practic, în acest scop se folosesc varul stins, dolomita arsă, zgurile foarte
bazice sau adaosurile de ciment portland);
- activare sulfatică (realizată prin adaosuri de 10-15% sulfaţi alcalini sau
alcalino-pământoşi în prezenţa hidroxizilor; practic, în acest scop se foloseşte ghipsul
CaOSO4 2H2O, CaSO4 în asociere cu varul, dolomita calcinată sau clincherul de
ciment portland).
Pentru a putea fi folosite la fabricarea cimenturilor, zgurile trebuie să aibă un
anumit grad de saturare cu CaO.
1.3. Autodezintegrarea şi posibilităţile de conservare a structurilor stabile
Acest fenomen s-a observat atât la zgurile de furnal cât şi la cele de oţelărie, în
timpul procesului de răcire. Funcţie de capacitatea lor de a se autodezintegra sau nu,
zgurile se mai numesc scurte sau lungi. Capacitatea de autodezintegrare este mai
puternică cu cât zgurile sunt mai acide.
La zgurile de furnal se poate produce o dezintegrare silicatică şi una sulfitică.
Dezintegrarea silicatică este determinată de prezenţa silicatului (2CaO·SiO2) în
zgură. În intervalul de temperatură de la 0…15000C există 5 forme cristaline ale acestui
silicat. Dezintegrarea zgurii se produce la trecere silicatului din starea în starea care
este însoţită de o creştere a volumului de ~12%. Durata şi temperatura de trecere
3
(~6750C) depind de: viteza de răcire, dimensiunea grăunţilor, presiune, cantitatea şi
tipul impurităţilor, gradul de stabilizare.
Există diverse criterii chimice şi structurale de apreciere a stabilităţii la
dezintegrarea de tip silicatic (grafic prin utilizarea diagramelor în care sunt prezentate
domeniile de stabilitate ale zgurilor de furnal la dezintegrarea silicatică; cu ajutorul unor
relaţii; după concentrația anumitor componenți ai zgurii la dezintegrarea sulfitică a celor
de furnal).
Pentru a nu se dezintegra, zgurile ce conţin 2CaOSiO2 în forma (instabilă mai
ales atunci când se formează în domeniul cristalizării primare) pot fi stabilizate printr-un
fenomen fizic (răcire rapidă) şi chimic (adaosul unor cationi stabilizanţi: Na+, Cl4+, P5+,
Mo6+, Cr3+, V5+, Cr6+, Fe2+, C4+, B3+, K+, Mn2+, S6+).
Dezintegrarea sulfitică a zgurilor de furnal este determinată de existenţa sulfurilor
(CaS, FeS şi MnS) care hidrolizează în prezenţa apei formând hidroxizi şi degajând
H2S. Această hidroliză este însoţită de o creştere de volum de 24-38%, ce conduce la
distrugerea structurii.
La zgurile de oţelărie sunt posibile următoarele tipuri de dezintegrări:
- silicatică (datorită prezenţei );
- calcică (datorită prezenţei CaO liber);
- magnezitică (datorită prezenţei MgO liber).
Pentru procesele de prelucrare a zgurilor este deosebit de importantă
cunoaşterea condiţiilor de apariţie a fenomenului de dezintegrare precum şi metodele
de conservare a structurii stabile.
4
2. Domenii de utilizare a zgurilor siderurgice
Cele mai importante domenii în care pot fi utilizate zgurile siderurgice sunt:
A. Domeniul construcţiilor
- construcţia de drumuri la:
- stratul de bază;
- stratul de subbază;
- realizarea căilor rutiere ca agregate pentru beton şi asfalt;
- construcţia de căi ferate:
- la fortificarea/armarea bazei;
- la realizarea terasamentelor, rambleurilor;
- construcţia aerodromurilor:
- la amenajarea pistelor;
- construcţii hidrotehnice:
- la amenajarea râurilor (maluri, diguri , baraje);
- la construcţii portuare (bazine, amenajări ţărmuri);
- industria materialelor de construcţii:
- industria cimentului;
- fabricarea betoanelor (materialelor de umplutură);
- fabricarea unor produse finite:
- blocuri beton, plăci tip BCA;
- cărămizi, bolţari;
- plăci pentru acoperişuri (ţigle, olane);
- plăci ceramice pentru decor exterior şi interior (faianţă, gresie etc.)
- industria sticlei.
B. Domeniul agriculturii şi lucrărilor funciare
- îngrăşământ mineral – fertilizare sol;
- - material pentru condiţionarea solurilor;
- - material pentru consolidarea – modelarea solurilor.
C. Domeniul protecţiei mediului
5
- material pentru realizarea stratului de etanşare mineral la amenajarea
depozitelor pentru diferite deşeuri;
- material fertil tip “humus” (obţinut din amestecul cu alte tipuri de materiale) care
poate fi folosit ca sol fertil pentru “înverzirea haldelor”.
D. Domeniul siderurgic (reciclare)
- - recuperarea fierului metalic prin separare electromagnetică;
- - reciclare la aglomerare şi furnal a fracţiei oxidice din zgurile ce au conţinut ridicat de
FeO ca înlocuitor de minereu şi fondanţi.
În tabelul 1 sunt corelate domeniile de utilizare cu tipul produselor din zgură
obţinute în urma procesării.
6
Tabelul 1. Domenii de utilizare ale principalelor produse din zgurile siderurgiceDomenii de
utilizareTip de produse din zguri Zgură furnal
răcită în aerZgură furnal
granulatăZgură convertizor
răcită în aerZgură furnal expandată
Construcţiedrumuri
Agregat pentru:- strat de bază şi subbază;- beton , asfalt
Construcţie C.F. Agregat pentru:- armarea bazei- realizarea terasamentelor şi rambleurilor
Construcţie piste de aerodrom
Agregat pentru betoane
Construcţii hidrotehnice
Agregate pentru:- amenajare râuri (maluri, diguri, baraje)- construcţii portuare (bazine, ţărmuri)
Industria cimentului
Materiale primă pentru:- ciment Portland- ciment Portland de zgură- clincher de ciment
Fabricarea betoanelor
Agregate:- grosiere,- nisipoase,- amestecuri
Materiale de construcţie
Materia primă pentru:- blocuri beton, plăci- plăci tip BCA- ţigle, olane- plăci ceramice- dale pavaj
7
- vată minerală- sticlă
Lucrări funciare Material pentru:- consolidare sol- modelare sol
Agricultură şi silvicultură
Material pentru:- fertilizare (îngrăşământ)- condiţionare (reglare PH)
Protecţia mediului
Material pentru amenajări:- strat mineral depozite deşeuri;- strat de sol fertil tip “humus” pentru acoperirea haldelor de vegetaţie
Siderurgie Material reciclabil pentru utilizarea:
- fracţiei metalice separată magnetic,- componenţii oxidici (FeO, CaO, MgO, MnO)
utilizare curentă
utilizare preponderentă.
8
Multitudinea domeniilor de utilizare demonstrează în mod evident că în
siderurgie au existat preocupări pentru valorificarea zgurilor. De aceea zgurile nu sunt
considerate deşeuri ci potenţiale materii prime pentru alte domenii economice.
Valorificarea îşi are începuturile în urmă cu un secol. Prin descoperirea în 1862 a
proprietăţilor hidraulice ale zgurii de furnal granulate şi deci posibilităţile de utilizare a
acesteia în industria cimentului, în Germania au fost publicate în 1909 respectiv 1917
primele norme tehnice pentru “cimentul portland de furnal”.
Cantitatea de zgură este în strânsă interdependență cu cantitatea de oțel
produsă, fig.1.
Fig.1. Consumul mondial de oțel (conform EUROFER)
Cantitatea de zgură de furnal produsă este de 200-300 kg/t fontă și are în
prezent un randament de recuperare de aproximativ 100%. Cantitatea de zgură de
convertizor produsă este de 150-200 kg/t oțel, cu un randament actual de recuperare
care variază în intervalul de 50-80% și unul prognozabil de 70-100% conform utilizărilor
din fig.2.
9
Fig.2. Domenii de utilizare a zgurilor reciclate, conform EUROFER
Exemple privind valorificarea zgurilor sunt date în următoarele figuri.
Fig.3. Utilizarea zgurii de oţelărie în Uniunea Europeană
10
Fig.4. Valorificarea zgurii de furnal în Europa, anul 2003
Fig.5. Zgura de furnal utilizată în 2003 (23,5 milioane tone)
11
Fig.6. Producţia de zgură de oţelărie în Europa, anul 2003
Fig.7. Zgura de oţelărie utilizată în 2003 (17,2 milioane tone)
12
3. Valorificarea zgurilor de furnal
Zgura este evacuată din furnal la ~ 1480 0C și are aspectul lavei topite. În funcţie
de viteza de răcire şi de modul de solidificare, rezultă trei tipuri de zguri în stare solidă:
- zgura răcită lent în aer, cu structură cristalină;
- zgura expandată, răcită cu o cantitate controlată de apă pentru accelerarea
procesului de solidificare, cu o structură sticloasă de natură celulară sau veziculară,
care se prezintă sub forma unui produs cu greutate specifică redusă;
- zgura granulată, obţinută la răcirea rapidă (cea mai mare viteză de răcire, în
comparaţie cu celelalte tipuri de zgură) cu structură sticloasă,.
Caracteristicile fizice, precum greutatea specifică, mărimea particulelor,
proprietăţile structurale etc., variază în funcţie de condiţiile de procesare. Caracteristicile
şi proprietăţile importante care sunt luate în considerare la utilizarea zgurilor de furnal în
anumite aplicații sunt:
- textura şi forma
- greutatea specifică
- densitatea
- granulația
- culoarea
- contracţia la uscare
- proprietăţile termice/proprietăţile de izolator termic
- capacitatea de absorbţie a sunetelor şi zgomotelor/capacitatea de transmitere a
sunetului
- durabilitatea
- capacitatea de liere/proprietăţi de întărire
- rezistenţa la abraziune
- rezistenţa la coroziune
- rezistenţa la foc
- posibilitatea de fixare în cuie.
13
3.1. Zgura răcită în aer
Zgura solidificată are o structură veziculară, cu multe celule neunificate. Zgura
răcită lent în aer are structură cristalină, cu tendinţă de dezagregare spontană. Această
tendinţă se datorează comportării silicatului dicalcic (2CaOSiO2) care la 1240 0C trece
din forma γ în forma β, iar la 675 0C trece în forma α cu structură monocristalină.
Deoarece transformarea este însoţită de o creştere de volum (de ~ 12 %) este
provocată dezintegrarea cristalelor. Zgura răcită lent în aer este formată din
componente bazice pulverulente ce s-au dezagregat după răcire şi din particule mari,
foarte dure, ce au caracter acid. Bucăţile rezultate după sfărâmare au muchii ascuţite,
de forme aproximativ cubice, cu fragmente plane sau întinse foarte puţine.
Fig.8. Aspectul zgurii răcite în aer
Zgura este sfărâmată şi sortată granulometric, obținându-se anumite clase
dimensionale conform cerinţelor diferitelor aplicaţii (normelor de utilizare).
Aplicaţiile/utilizările zgurilor răcite în aer sunt:
- betoane de ciment portland pentru pavimente, poduri (peste şosele sau căi
ferate), construcţii de clădiri (industriale sau locuinţe) şi alte diferite produse din beton.
- elemente de zidărie preturnate utilizate la fabricarea elementelor de zidărie,
conductelor, tuturor formelor armate preturnate prezente în grinzi şi planşee.
- pavimente bituminoase
- pentru straturile de legătură în macadam, agregat dens sortat, bază
stabilizată bituminoasă (neagră) sau fundaţii sol-agregat. Fundaţiile compacte din
agregate de zgură sortată au o stabilitate ridicată şi pot fi utilizate pentru autostrăzi mari
şi aeroporturi.
14
- izolaţii din vată de zgură (prin adaosuri mici de alte materiale în încărcătura
furnalului se poate obţine calitatea necesară pentru zgura evacuată, astfel încât la
răcire este posibilă obţinerea vatei minerale din aceasta).
- acoperişuri din zgură (în compoziţia ţiglelor şi olanelor).
- balast pentru terasamente de căi ferate (ca agregat mineral, atât pentru
realizarea mixturilor bituminoase şi macadamului pentru construcţii, cât şi a balastului
pentru terasamente de căi ferate).
- medii filtrante pentru diverse fluide (prezenţa gropilor şi poligoanelor
unghiulare pe suprafaţa particulelor de zgură determină o permeabilitate transversală
eficientă, astfel ca zgură fi un foarte bun mediu filtrant).
- paturi de absorbţie pentru tancuri septice (în mici tancuri individuale septice,
dispuse în sistemele de canalizare ale locuinţelor sau instituţiilor, la realizarea straturilor
de sub suprafeţele de absorbţie, a căptuşirii gropilor de filtrare sau a paturilor de
absorbţie).
3.2. Zgura expandată
Zgura de furnal expandată este definită ca un material celular, cu greutate
specifică mică, obţinut prin răcirea controlată cu apă a zgurii, sau combinat cu apă şi un
alt agent de răcire (cu aburi ori aer comprimat, sau cu ambele). Se utilizează
numeroase metode de expandare, de la turnarea zgurii topite în gropi deschise, până la
utilizarea unor instalaţii mecanice specializate în dispersia zgurii ca particule sub formă
de pelete, fig.9.
15
Fig.9. Pelete de zgură expandată
Zgura expandată are aspect spongios, cu forme unghiulare şi aproximativ cubice
sau sferice (peletizată) cu un minimum de fragmente plane şi alungite. Ea mai este
denumită şi „piatra ponce”. Datorită acţiunii apei şi aburului în procesului de expandare,
structura celulară a agregatelor este mult mai pronunţată decât la zgura răcită în aer.
Aplicaţiile/utilizările zgurilor expandate sunt:
- elemente de zidărie din beton
- betoane uşoare de construcţii
- umpluturi şi rambleuri uşoare
3.3. Zgura granulată
Zgura granulată de furnal este un material granular sticlos, format prin răcirea
rapidă prin scufundare în apă a zgurii de furnal topite (fig.10).
16
Fig.10. Zgură granulată
Funcţie de compoziţia chimică şi de temperaturile zgurilor în momentul răcirii
bruşte cu apă, starea fizică a zgurii granulate poate fi diferită, de la friabilă, fără
agregate fine, până la granule formate din asocierea fazei sticloase dense. În plus,
structura şi granulaţia sunt determinate de metoda de obţinere. Zgura poate fi granulată
prin procese de scufundare, de granulare în jet, prin procedee de peletizare modificată
(asemănător obţinerii zgurii expandate), sau prin multe metode mecanice care pot
determina o răcire bruscă a particulelor de zgură, frânând procesele de creştere a
cristalelor. În procesul de scufundare, un jet masiv de zgură este deversat direct într-o
groapă plină cu apă. Ca rezultat al răcirii rapide rezultă un material care conţine granule
grosiere, clasificat drept clincher. În procesul de granulare cu jet, apa cu presiune
ridicată este dirijată asupra jetului de zgură pe care îl sparge în picături de zgură ce cad
într-un bazin cu apă, unde are loc procesul de răcire rapidă şi granulare. Acest produs
are granulaţia mai fină decât cel obţinut prin scufundare.
În prezent, zgura granulată este utilizată în principal la fabricarea cimentului, la
construcţia fundaţiilor sau umpluturilor pentru autostrăzi, ca agregat pentru betoane,
pentru condiţionarea solurilor:
- material pentru fundaţii şi pavimente (pentru pavări, căi de rulare, suprafeţe
de parcare, pentru fundații etc.).
- elemente de zidărie din betoane
- amenajări de mediu şi agricultură (în arhitectura peisagistică, ca material de
amendare a pământului cu calcar în agricultură şi pentru condiţionarea solurilor; se
utilizează pentru neutralizarea solurilor acide prin acţiunea pe care o are de amendare
cu silicaţii şi aluminosilicaţii de calciu şi magneziu pe care îi conţine, deoarece are în
cantităţi mici unele elemente, precum manganul, titanul, sulful, borul, care stimulează
creşterea ierbii sau altor plante cu tendinţe de degradare).
Zgura granulată, precum şi bucăţile fine sortate din zgura răcită în aer, este
utilizată pentru:
17
- betoane de umplutură pentru planşee (ca un agregat fin, alături de zgura
răcită în aer ca agregat grosier, pentru obţinerea unui beton care poate fi utilizat ca
umplutură pentru planşee).
- material de cimentare (pentru unele tipuri de cimenturi).
- zgură granulată de legătură (prin separarea fracţiilor fine care se adaugă
asemenea unui liant în amestecul de betoane).
- material de umplutură (fundaţii supuse sarcinilor gravitaţionale şi împingerilor,
podurilor, ca umplutură în interiorul pereţilor de bază când aceştia sunt construiţi din
mai multe straturi).
- rambleu pentru conducte (pentru conductele lungi realizate din ţevi pentru
transportul fluidelor la distanţă, conducte din fontă şi oţel turnat, acoperite cu zgură
granulată, utilizate în unele aplicaţii - reţelele de apă şi gaz).
4. Procesarea zgurilor de furnal
4.1. Granularea zgurilor de furnal
Granularea zgurilor constă în prelucrarea zgurilor lichide prin răcire rapidă, prin
procedee de granulare care pot fi clasificate astfel:
- funcţie de agentul de răcire utilizat
- procedee umede (agentul de granulare este apa);
- procedee semiuscate (agentul de granulare este un amestec apă – aer)
- funcţie de locul de amplasare a instalaţiilor
- secţii speciale autonome;
- secţii aflate în imediata vecinătate a furnalului.
Construcţia furnalelor cu un volum tot mai mare face ca în decurs de 24 de ore,
în astfel de furnale să se obţină o cantitate foarte mare de zgură care se granulează
imediat lângă furnal.
Procesul de prelucrare a zgurii constă din următoarele operaţii:
18
- granulare prin pomparea apei sub presiune în zgura lichidă;
- transportul pneumatic al şlamului;
- eliminarea apei din produsul granulat;
- uscarea granulatului din buncăr în aer;
- epurarea gazelor emanate.
Cele mai simple instalaţii de granulare a zgurii în instalaţii organizate în secţii
speciale sunt cele cu bazin şi cele cu jgheab care utilizează ca agent de granulare apa.
De la furnal spre aceste instalaţii, zgura este transportată cu oale de zgură.
Tehnologia de granulare a zgurii în bazine este caracteristică procedeelor de
granulare umedă. Topitura de zgură este deversată în bazinul cu apă direct din vana de
zgură sau prin intermediul unui jgheab, fig.11. În contact cu apa, zgura se dispersează
în particule răcindu-se.
Fig.11. Granularea zgurii de furnal
4.2. Producerea zgurii expandate (spuma de zgură sau piatra ponce)
Spuma de zgură întră în categoria sistemelor disperse gaz/solid, în care mediul
de dispersie este solid iar faza dispersată este gazoasă. Zgura expandată este o
19
dispersie coerentă, adică un sistem structurat în care particulele sunt legate între ele
într-o reţea tridimensională.
Expandarea zgurii se face printr-o răcire lentă cu apă care străbate sub formă de
vapori masa de zgură în curs de solidificare. Pentru fabricarea zgurii expandate se
utilizează mai ales zgurile cu o bazicitate scăzută.
Cele mai importante metode de obţinere a zgurii expandate sunt metodele de
spumare în bazine basculante precum şi metodele prin injectare sau cu tamburi. La
metoda spumării prin injectare, procedeul de spumare are loc prin insuflarea aburilor, a
aerului şi a apei în jetul de zgură lichidă. Metoda cu tambur pentru obţinerea zgurii
expandate constă în spumarea unui strat fin de zgură care se scurge pe suprafaţa unui
tambur ce se roteşte cu o viteză mare.
4.3. Producerea pietrişului din zgura de furnal
Obţinerea pietrişului de zgură se realizează în două etape de procesare:
- turnarea zgurilor din vanele de zgură în gropi, în straturi succesive cu
solidificarea lor în aer liber prin răcire în aer sau accelerarea răcirii prin stropire cu apă;
- prelucrarea mecanică a zgurii solidificate în staţii prin concasarea, măcinarea şi
sortarea acesteia.
4.4. Producerea vatei minerale
Vata minerală se poate obţine din zgurile solide (pietriş) retopite sau din zgurile
lichide de furnal preluate direct din furnal.
Procedee de bază pentru obţinerea structurii fibroase sunt: prin insuflare, prin
centrifugare şi prin procedeul combinat.
20
Fig.12. Schema utilajelor centrifugale pentru obţinerea vatei minerale:
a – centrifugă monodisc; b – centrifugă multiciclonică cu cupă de distribuţie centrală; c –
centrifugă verticală multicilindrică
5. Valorificarea zgurilor de oţelărie
Zgurile de oţelărie se prelucrează în principal în stare solidă dar există şi
procedee de prelucrare a zgurilor direct din topitură utilizând apa, aburul şi aerul ca
agenţi de procesare.
Zgurile de oţelărie, indiferent de agregatul de elaborare din care rezultă, conţin în
afară de fazele oxidice, o cantitate relativ mare de fază metalică. Aceasta determină
dificultăţi de procesare ulterioară a zgurii în vederea utilizării. Spre deosebire de zgurile
de furnal, zgurile de oţelărie prezintă compoziţii chimice foarte variate. Apar deosebiri
de la un agregat de elaborare la altul, la acelaşi tip de agregat de elaborare de la o
şarjă la alta funcţie de încărcătură utilizată, de marca de oţel şi de procedeul de
elaborare aplicat. La aceeaşi şarjă zgurile intermediare evacuate diferă de zgură finală.
Compoziţiile chimice foarte variate ale zgurilor, care determină diferenţe între
proprietăţile fizico-chimice şi mineralogice ale acestora, îngreunează în mare măsură
prelucrarea lor. Intervalul mic de solidificare face ca zgurile de oţelărie să se prelucreze
mai ales în stare solidă.
Spre deosebire de zgurile de furnal, zgurile de oţelărie prezintă particularităţi
tipice ce reduc posibilităţile de valorificare ale acestora. Aceste particularităţi pot fi
sinterizate astfel:
21
- dificultăţi în procesarea directă din stare lichidă prin metode simple (viscozitate
mare, adică solidificare rapidă ce împiedică granularea cu apă);
- dificultăţi la prelucrarea prin concasare datorită incluziunilor metalice şi a
dimensiunilor mari ale bucăţilor de zgură solidificate la haldă;
- limitarea posibilităţii utilizării lor în construcţii datorită instabilităţii conferite de
prezenţa oxizilor de Ca şi Mg în anumite combinaţii;
- limitarea reciclării lor în fluxurile metalurgice ca adaosuri în încărcătura de
aglomerare şi în furnal datorită conţinutului ridicat de fosfor, crom, elemente alcaline.
5.1. Extragerea părților metalice
Pentru a putea fi prelucrate în vederea valorificării este necesară îndepărtarea
cât mai avansată a fracțiilor metalice din zgurile de oţelărie. Existenţa bucăţilor metalice
conduce la dificultăţi însemnate în operaţiile de sfărâmare şi măcinare. Importantă
pentru extragerea bucăţilor metalice din zgurile de oţelărie este alegerea metodei de
sfărâmare. Eficienţa separării magnetice depinde de calitatea sfărâmării.
5.2. Prelucrarea mecanică a zgurilor solide de oţelărie
Prelucrarea zgurilor de oţelărie poate fi împărţită în două etape:
- prelucrarea primară,
- prelucrarea secundară – în sectoare specializate de concasare – măcinare –
sortare – separare.
Practic, în toate oţelăriile se poate realiza prelucrarea primară a zgurilor. Secţia
de prelucrare primară a zgurilor de oţelărie cuprinde gropi de zgură cu cascade (pentru
turnarea acesteia) şi poduri rulante cu grătare şi magneţi (pentru prelucrarea zgurii
monolit, separarea bucăţilor metalice şi încărcarea zgurii). Se obţine un produs grosier
denumit pietriş grob și bucăţi metalice mari.
În unele cazuri, prelucrarea zgurilor se limitează la sortarea şi separarea
magnetică.
Prelucrarea secundară în secţii independente se realizează cu utilaje de
concasare, măcinare şi sortare. În acest caz, se obţin pe lângă separarea bucăţilor
metalice, bucăţi de zgură de diferite dimensiuni şi făina de zgură.
22
Existenţa în zgurile de oţelărie a P2O5 şi CaO în anumite concentraţii fac posibilă
utilizarea acestora în agricultură ca îngrăşăminte ale solului şi pentru scăderea acidităţii
acesteia. Obţinerea făinii de zgură se realizează în mori cu bile.
5.3. Procesarea zgurilor lichide de oţelărie
Soluţiile de procesare a zgurilor de oţelărie lichide au la bază procese mecanice
sau tehnologii de granulare.
Procedee de prelucrare mecanică se bazează pe dispersarea zgurii printr-o
acţiune mecanică în: instalaţii cu tambur cu apă ce se rotesc în sensuri diferite (zgura
ce se toarnă între ei se răceşte brusc); instalaţii cu tambur răcit în exterior cu apă în
care este turnată zgura (produsul care se obţine este pietrişul); instalaţie de tip carusel
pentru obţinerea pietrişului în care zgura este turnată în celulele amplasate pe paletele
unui carusel care se roteşte în plan orizontal (pe parcursul unei rotaţii complete fiecare
celulă este umplută cu zgură răcită şi descărcată); instalaţie cu disc rotativ pe care se
produce granularea şi răcirea zgurii; instalaţie cu cutie specială răcită cu apă prevăzută
cu o lance prin care se insuflă aer cu presiune mare şi apa pentru răcire.
23
Fig.13. Schema unei instalaţii de obţinere a pietrişului de zgură: 1 – oala de zgură; 2 – rezervor de primire; 3 – tambur pentru solidificare; 4 – masă vibratoare; 5 – transportor cu plăci; 6 – vană de primire cu apă; 7 – bandă transportoare cu separator magnetic; 8
– buncăr pentru colectarea pietrişului
Pentru granularea zgurii lichide se utilizează apa, aerul comprimat sau
combinaţia apă – aer comprimat.
24
Recommended