АО «Уральский институт металлов», Екатеринбург, Россия:

Б. Л. Демин, исполнительный директор НИЦ «Переработка и использование техногенных отходов», канд. техн. наук, эл. почта: b.demin@uim_stavan.ru
Ю. В. Сорокин, научный консультант, канд. техн. наук, старший научный сотрудник
Е. Н. Щербаков, ведущий инженер

АО «Уральский институт металлов», Екатеринбург, Россия¹ ; ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия²:

Л. А. Смирнов, научный руководитель¹, главный научный сотрудник², докт. техн. наук, академик РАН

Переработка высокоосновных шлаков в жидком состоянии с применением традиционных энергоносителей (вода, сжатый воздух, пар) затруднена из-за быстрого нарастания вязкости при охлаждении расплава. Рассмотрены варианты переработки жидких металлургических шлаков потоком сжатого воздуха и металлическими телами, перемещающимися в полости барабана по колосниковой решетке. Разработана опытная установка роторного (барабанного) типа. Предложен механизм разрушения струи расплава и охлаждения шлака металлическими телами. По результатам экспериментов на опытной установке разработан промышленный агрегат для переработки жидких конвертерных шлаков, который успешно реализован на комбинате Баосталь (КНР). Для исследования технологии переработки жидких шлаков создана малогабаритная опытно-промышленная установка, которая прошла испытания на металлургических предприятиях для переработки расплавов доменных, сталеплавильных, ферросплавных и медеплавильных шлаков. Предложены устройства для придания формы готовому продукту. Рассмотрена конструкция установки подобного типа, созданная в ФГУП ЦНИИчермет им. И. П. Бардина. Приведены результаты исследований и перспективы применения установок роторного типа для переработки металлургических шлаков в жидком состоянии.

1. Панфилов М. И., Школьник Я. Ш., Орининский Н. В., Коломиец В. А., Сорокин Ю. В., Грабеклис А. А. Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии. – М. : Металлургия, 1987. – 238 с.
2. Engstrom F., Adolfsson D., Yang Q., Samuelsson C., Bjokman B. Характер кристаллизации ряда сталеплавильных шлаков // Steel Res. Int. 2010. Vol. 81, Iss. 5. P. 762–776.
3. Jun Zhou, Zhu Shu, Xiaohua Hu, Yanxin Wang. Direct utilization of liquid slag from a phosphorus melting arc furuace to obtain cast stone as a decorative building material // Constr. and Build. Mater. 2010. Vol. 24, Iss. 5. P. 811–817.
4. Kashiwaya Yoshikai, Akiyama Tomoxiro, In-Nami Yutaro. Latent heat of amorphous slags as high-temperature materials changing their phase state (PSM) // Int. 2010. Vol. 50, Iss. 9. P. 1259–1264.
5. Прошкина О. Б. Предложения по усовершенствованию схемы переработки сталеплавильного шлака. Материалы Международной научно-технической конференции. «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», Екатеринбург, 16–17 апр., 2010. – Екатеринбург : Форд-Диалог-Исеть, 2010. С. 55–60.
6. Jianping Liu, Daoging Guo, Juanyue Zhu, Xiaofeng Chen. Текущее состояние и перспективы утилизации сталеплавильных шлаков на фирме Baosteel // Baosteel Tech. Res. 2011. Vol. 5, Iss. 2. P. 15–19.
7. Tells V. B., Alves J. O., Espinoza D. S. R., Tenorio J. A. S. Утилизация возникающих в сталеплавильном процессе отходов. EPD Congress 2011 Proceedings of the Symposia held during yhe TMS 140 Annual Meeting and Exhibition, San Diego, Calif. 2011. Haboken (N.J.) Wiley; Warrenale (Pa) : TMS. 2011. P. 967–974.
8. Искусственное старение сталеплавильного шлака // Новости черной металлургии за рубежом. 2012. № 4. С. 105–107.
9. McDonald Ian J., Werner Andred. Экологически чистая установка для сухой грануляции шлака и ее применение при производстве цемента // ATS Tech 2013 Proceedings, Pittsburg, Pa 6–9. May, 2013. Warrendal (Pa) 2013. P. 649–656.
10. Ковалев В. Н. Металлургический комплекс для получения товарной продукции из материалов техногенного и природного происхождения // Сталь. 2013. № 4. С. 78–82, 85.
11. Агафонов С. А., Путинцев В. А., Стратонович В. Н. Отработка параметров процесса сухой грануляции шлаков низконапорным воздушным потоком // Комплексная переработка шлаков металлургического производства : Тр. УралНИИЧермета. Свердловск. 1982. С. 104–109.
12. Виткалов В. С. Черемных Ф. А. Железнов В. Г. и др. Влияние термической стабилизации самораспадающихся шлаков Оскольского металлургического комбината на их свойства // Шлаки черной металлургии их переработка и использование: Тематический отраслевой сб. Свердловск. УралНИИЧермет, 1990. С. 74–79.
13. SAP (установка для распыления шлака). URL: http://WWW.Ecomaister.tradekorea.com. Дата обращения: 21 сентября 2020 г.
14. Пат. 2018494 РФ. Способ переработки шлака и установка для его осуществления / Я. Ш. Школьник, Б. Л. Демин, Ю. В. Сорокин и др. ; заявл. 20.04.1992 ; опубл. 30.08.1994. Бюл. № 16.
15. Пат. 2044712 РФ. Установка для переработки металлургических шлаков / Я. Ш. Школьник, Б. Л. Демин, Ю. В. Сорокин и др. ; заявл. 25.09.1992 ; опубл. 27.09.1995.
16. Смирнов Л. А., Сорокин Ю. В., Демин Б. Л. Технологические приемы переработки шлаков в жидком состоянии // Бюллетень «Черная металлургия». 2008. № 7. С. 30–35.
17. Сорокин Ю. В., Демин Б. Л., Смирнов Л. А. Переработка шлаков ЭСПЦ в опытной установке барабанного типа с шаровой насадкой // Сталь. 2012. № 3. С. 70–73.
18. Цао Джидун. Установка для обработки жидкого сталеплавильного шлака методом применения роторного цилиндра на «Баостил» и их производственные результаты / Цао Джидун, Се Лянде, Baostil Org. 2001.
19. Демин Б. Л., Сорокин Ю. В., Щербаков Е. Н. и др. Технические решения по переработке самораспадающихся шлаков // Черная металлургия. 2012. № 12(1356). С. 63–71.
20. Сорокин Ю. В., Демин Б. Л., Рытвин В. М. Переработка шлаков алюмотермического производства ферросплавов // Расплавы. 2011. № 3. С. 68–73.
21. ГОСТ 3344–83. Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. – Введ. 01.01.1985.
22. Демин Б. Л., Сорокин Ю. В., Щербаков Е. Н. и др. Перспективы применения установок барабанного типа для переработки металлургических шлаков // Металлург. 2015. № 11. С. 31–33.
23. Сорокин Ю. В., Демин Б. Л., Смирнов Л. А., Щербаков Е. Н. Возможность утилизации физического тепла шлака на установках барабанного типа / Труды Конгресса с международным участием и конференции молодых ученых «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований». ТЕХНОГЕН. 2019. С. 41–45.
24. Шакуров А. Г., Школьник Я. Ш., Журавлев В. В., Паршин В. М., Чертов А. Д., Ковалев В. Н., Федотов О. В., Моров Д. В. Результаты разработки технологии и оборудования для переработки и стабилизации шлакового расплава в товарный продукт // Черная металлургия. 2014. № 2. С. 82–86.
25. Пат. 2501750 РФ. Устройство для переработки шлаковых расплавов / Я. Ш. Школьник, В. М. Паршин, А. Д. Чертов, А. Г. Шакуров; опубл. 20.12.2013.
26. Пат. 2600297 РФ. Способ комплексной переработки расплавов и технологическая линия для его осуществления / В. С. Школьник, А. Г. Шакуров, А. Д. Чертов, В. М. Паршин; опубл. 20.10.2016.
27. Шакуров А. Г. Разработка инновационной технологии переработки жидких сталеплавильных шлаков на основе исследования процессов ускоренного затвердевания: дис. … канд. техн. наук – М. : ЦНИИчермет. 2014. – 181 с.