Ведущими научными центрами России проводились исследования, показавшие эффективность использования жидких шлаков для производства шлаколитой товарной продукции: деталей отделки туннелей, утяжелителей для магистральных трубопроводов, изделий для химической, металлургической и строительной промышленностей.
Наиболее высокие свойства имеет шлаковое литье, изготовленное из шлаков низкой основности (кислые шлаки), с высоким содержанием оксидов железа (табл. 1).
Такие составы характерны для шлаков заводов цветной металлургии, производящих никель и медь, а также для шлаков тепловых электростанций, работающих на энергетических бурых углях (табл.2).
Таблица 1. Свойства шлаколитых изделий
| Характеристика | Размерность | Значение |
| Объемная масса | кг/м3 | 2 900 - 3 000 |
| Предел прочности на сжатие | МПа | 200-500 |
| Предел прочности на изгиб | МПа | 15-50 |
| Ударная вязкость | кДж/м2 | 1,06 - 1,25 |
| Модуль упругости | МПа | (0,43-1,01)∙105 |
| Коэффициент Пуассона | - | 0,25 |
| Термостойкость | oС | 200-600 |
| Теплопроводность при 20oС | Вт/(м∙oС) | 1,07-1,52 |
| Удельная теплоемкость при 20oС | кДж/(кг∙oС) | 0,67-0,85 |
| Температурный коэффициент линейного расширения в интервале (20-600)oС | 1/oС | (0,6-0,83)∙10-5 |
| Коэффициент истираемости | кг/м2 | 0,1-0,2 |
| Водопоглощение | % | 0,03-0,1 |
| Морозостойкость | циклы | более 300 |
| Кислотостойкость в 20% соляной кислоте | % | до 97,8 |
| Кислотостойкость в концентрированной серной кислоте | % | до 99,7 |
| Щелочестойкость в 35% щелочи | % | до 98,6 |
|
Коэффициент диффузии ионов стронция и цезия: |
см2/с |
|
Таблица 2. Средние составы шлаков предприятий цветной металлургии и теплоэнергетики
| Наименование | Содержание, % | Температура плавления, oС | ||||||||||
| SiO2 | FeO | CaO | Al2O3 | MgO | Cu | Co | Ni | Zn | Pb | S | ||
| Шлаки медеплавильных заводов | 32-45 | 25- 45 | 12 | 3,2- 9,7 | 2- 11 | 0,3- 0,9 | - | - | 0,5- 1 | 0,22- 0,8 | 0,4- 1,2 | 1 100 - 1 150 |
| Шлаки шахтный печей никелевого производства | 39- 45 | 16- 24 | 12- 21 | 4,5- 7,5 | 9-17 | - | 0,01- 0,024 | 0,1- 0,17 | - | - | 0,43- 0,5 | 1 100 - 1 200 |
| Шлаки конвертерные никелевого производства | 25- 35 | 40- 60 | 2-3 | 3-10 | 2-4 | 0,1- 0,2 | 0,01- 0,02 | 0,3- 0,7 | - | - | 2-3 | 1 100 - 1 200 |
| Зола тепловых электростанций, работающих на буром угле | 54- 55 | 2,5- 10 | 1,6- 2,5 | 24,7- 25,2 | 2,5- 2,6 | - | - | - | - | - | 0,1- 0,3 | 1 400 |
| Усредненный состав шлакокаменного литья | 44- 49 | 1,6- 2,5 | 6-16 | 9-20 | 5-13 | - | - | - | - | - | - | 1 300 - 1 350 |
Эти отходы производства, имеющие сравнительно низкие температуры плавления, ежегодно производятся в больших количествах и накапливаются в отвалах.
Агрегат "МАГМА" позволяет экономично расплавлять шлаки цветной металлургии и тепловой энергетики, корректируя в процессе переплава химический состав расплава и его температуру.
При этом металлическая составляющая, присутствующая в шлаках цветной металлургии, выделяется из него и используется в виде дополнительного товарного продукта.
Возможно улавливание в системе газоочистки агрегата цинка и свинца, содержащихся в переплавляемых шлаках.
В результате себестоимость производимого шлакового литья может быть существенно снижена за счет реализации дополнительно полученного металла.
АПМ "МАГМА" обладает более совершенными техническими характеристиками, чем шлакоплавильные агрегаты, эксплуатирующиеся в промышленности (табл. 3).
АПМ "МАГМА" имеет еще более эффективные показатели в случае использования горячих жидких шлаков, заливаемых в плавильную камеру агрегата прямо от металлургических печей.
В этом случае агрегат фактически будет использован и для обеднения шлаков цветной металлургии.
Таблица 3. Сравнение характеристик шлакоплавильных агрегатов
| Тип шлакоплавильного агрегата | Производительность по проплавляемой шихте | Расход топлива на 1 тонну шихты | Расход дутья на 1 тонну шихты | Температура шлака | |
| т/ч | абс. ед. | МДж | м3 | oС | |
| Агрегат плавильный "МАГМА" | до 50 |
природный газ |
2 600 - 3 000 |
кислород |
1 400 - 1 650 |
| Дуговая стационарная печь с водяным охлаждением корпуса (шлак известково-глиноземистый) | 2,5 - 3 | электроэнергия 1500 кВтч |
5 400 | - | 1 650 - 1 700 |
| Ванная регенеративная печь для получения минерального расплава | 3 | природный газ 200 м3 |
7 340 | воздух 3 700 |
1 380 |
Схема утилизации шлаков цветной металлургии
