VALORIFICAREA ZGURILOR SIDERURGICE

Zgura este principalul subprodus pentru metalurgia feroasă şi 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 obţinerii fontei sau

oţelului.

În timpul procesului de elaborare, zgurile se află în domeniul temperaturilor

înalte, ceea ce le conferă omogenitate: ~ 16000C pentru zgura de oţelărie; ~ 1480 0C

pentru zgura de furnal.

Faptul că sunt lichide reprezintă un avantaj important, deoarece prin dirijarea şi

controlul procesului de răcire în vederea solidificării cristaline având înglobate în diverse

propoziţii faze sticloase) şi într-o gamă sorto-tipo-dimensională variată. 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 domeniul posibil 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 de 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. Compoziţia chimică

Zgurile pot fi considerate topituri oxidice complexe formate în principal din oxizii

CaO, SiO2, Al2O3, MgO şi FeO. Pe lângă aceştia, zgurile pot să conţină oxizi de Mn, Ba,

1

Cr, P, Ti, V, B. Alături de FeO, zgurile pot să conţină şi oxizii superiori ai fierului, Fe 3O4

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 ternar SiO2-CaO-MgO-Al2O3.

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, MnO, FeO (oxizi

bazici) şi SiO2, P2O5 (oxizii acizi). 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.

Deoarece oxizii aflaţi în zgură se împart în trei grupe (acizi - SiO2, P2O5; bazici -

CaO, MgO, FeO; amfoteri - Al2O3), după caracterul chimic zgurile se clasifică în: zguri

acide (predomină oxizii acizi), zguri bazice (predomină oxizii bazici), şi zguri neutre.

Gradul de bazicitate, definit ca raportul dintre cantitatea procentuală a

componenţilor cu caracter bazic şi acid de calculează cu relaţia:

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 concentraţiile zgurile de oţelărie 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).

Compoziţia chimică a zgurii este foarte utilă dar insuficientă, deoarece nu indică

cele mai importante caracteristici ale acesteia.

2

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 adaosuri 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 calce.

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 00C la 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 (~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

3

domeniile de stabilitate ale zgurilor de furnal la dezintegrarea silicatică; cu ajutorul unor

relaţii; după concentraţia anumitor componenţi ai zgurii la dezintegrarea sulfitică a

zgurilor 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.

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:

- strat de bază;

- strat de subbază;

- realizarea căii rutiere – agregate pentru beton şi asfalt;

- construcţia de căi ferate:

- la armarea bazei;

- la realizarea terasamentelor, rambleurilor;

4

- 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

- 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) ce

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.

5

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- clinker 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

6

- 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.

7

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 de activitate.

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 interdependenţă cu cantitatea de oţel

produsă, fig.1.

Fig.1. Consumul mondial de oţel (conform EUROFER)

Cantitatea de zgură de furnal produsă este de 200-300 kg/t fontă, cu un

randament actual de recuperare de 100%. Cantitatea de zgură de convertizor produsă

este de 150-200 kg/t oţel, cu un randament actual de recuperare care variază în

intervalul de 50-80% şi unul prognozabil de 70-100% conform utilizărilor fin fig.2.

8

Fig.2. Domenii de utilizare a zgurilor reciclate

Exemple privind valorificarea zgurilor sunt date în figurile următoare.

Fig.3. Utilizarea zgurii de oţelărie în Uniunea Europeană

9

Fig.4. Valorificarea zgurii de furnal în Europa, anul 2003

Fig.5. Zgura de furnal utilizată în 2003 (23,5 milioane tone)

10

Fig.6. Producţia de zgură de oţelărie în Europa, anul 2003

Fig.7. Zgura de oţelărie utilizată în 2003 (17,2 milioane tone)

11

3. Valorificarea zgurilor de furnal

Zgura este evacuată din furnal la ~ 1480 0C şi 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, cu structură sticloasă, obţinută la răcirea rapidă (cea mai mare

viteză de răcire, în comparaţie cu celelalte tipuri de zgură).

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 aplicaţii sunt:

- textura şi forma

- greutatea specifică

- densitatea

- granulaţia

- 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

12

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 care la 1240 0C trece din forma γ în

forma β, iar la 675 0C trece în forma α cu structură monocristalină, transformarea fiind

însoţită de o creştere de volum de ~ 12 %, ceea ce provoacă 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 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 şi sunt 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.

13

- izolaţii din vată de zgură (prin adaosuri mici de alte materiale în încărcătura

furnalului se poate obţine calitatea necesară pentru zgură, astfel încât, 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

aseptice, 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 a zgurii cu apă, sau combinat cu apă şi un

alt agent de răcire (cu aburi ori aer comprimat, sau cu ambele), fig.9.

Fig.9. Pelete de zgură expandată

14

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.

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 sticlos, granular, format prin răcirea

rapidă a zgurii de furnal topite, prin scufundare în apă (fig.10).

Fig.10. Zgură granulată

Funcţie de compoziţia chimică a zgurilor şi de temperaturile lor 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 sticlei 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

15

(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 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 fundaţie 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:

- 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 şi se adaugă ca un

liant separat 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).

16

- rambleu pentru conducte (pentru conductele lungi din ţevi pentru transportul

fluidelor la distanţă, conducte din fontă şi oţel turnat, acoperite cu zgură granulată,

utilizate în aplicaţii precum 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:

- 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.

17

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

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

18

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.

Fig.12. Schema utilajelor centrifugale pentru obţinerea vatei minerale:

a – centrifugă monodisc; b – centrifugă multiciclonică cu cupă de distribuţie centrală; c –

centrifugă verticală multicilindrică

19

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:

- 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 părţilor metalice

Pentru a putea fi prelucrate în vederea valorificării este necesară îndepărtarea

cât mai avansată a fracţiilor metalice din zgurile de oţelărie. Existenţa bucăţilor metalice

20

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 şi 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.

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

21

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.

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.

22