Данные о массе металла, тыс. т, извлеченного из сталеплавильных шлаков в течение 1985 г. на предприятиях Донбасса (по данным Гипромеза), приведены ниже.

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости более тщательного извлечения металла, особенно из мартеновских и конвертерных шлаков.

На Мариупольском металлургическом комбинате «Азов-сталь» было применено разработанное совместно с Уральским научно-исследовательским институтом черных металлов (УралНИИЧМ) устройство для извлечения металла из шлаков после их дробления в дробильно-сортировочных узлах . Устройство состоит из бункера со шлаковым щебнем, ленточного конвейера, приемного бункера для металла и шлака, металлоотделителя.

Металлоотделитель представляет собой ленточный конвейер с электромагнитным шкивом, установленный над лентой, по которой подается щебень.

Включения металла в шлаках условно можно разделить на три группы: 1) крупногабаритный скрап массой до нескольких тонн; 2) включения неправильной формы размером до нескольких десятков сантиметров; 3) сферические частицы размером до 10 мм.

Существующие сегодня способы извлечения металла из твердых шлаков (магнитные шайбы и шкивы) далеки от совершенства. Степень извлечения металла зависит от величины кусков шлака, проходящего через магнитный сепаратор, и характеристики самого сепаратора. Эффективнее было бы, используя подогрев, поддержать шлак в расплавленном состоянии в емкости, что позволило бы уменьшить потери металла в виде мелких частиц, однако сегодня этот способ не применяется, так как требует значительных энергетических затрат. Измельчение шлака до мелких фракций (например, 0-5 мм) не всегда целесообразно, так как строительная индустрия применяет и более крупные фракции различных шлаков.

Важность извлечения металла из шлаков можно подтвердить следующими данными: извлечено металла из доменных шлаков текущего производства на металлургических предприятиях Донбасса в 1985 г. - 92,3 тыс. т, в том числе: на комбинатах «Азовсталь» - 38,4 тыс. т, имени Ильича - 24,0 тыс. т, Макеевском - 14,2 тыс. т. Учитывая, что выход доменных шлаков за этот период составил 12 281,6 тыс. т, доля извлеченного металла составляет 0,75 %, т. е. в шлаке остается до 0,75 % (если принять его содержание в шлаке 1,5 %), или 92,1 тыс. т. Выход сталеплавильных шлаков, включая электросталеплавильные, составил 4366,2 тыс. т. Извлечено из них металла 155,3 тыс. т, или 3,56 % (в шлаке остается до 12 %, или 524 тыс. т металла).

В настоящее время с достаточно высокой точностью определены потери металла как с доменными, так и со сталеплавильными шлаками. Так, по данным работы , потери металла при выплавке литейных и предельных чугунов составляют 0,5-1,2 % от массы шлака. Потери металла с мартеновскими шлаками - 4-16 % от массы шлака, потери металла с конвертерными шлаками - 20 % .

Наличие металла в шлаках является неизбежным, и имеющиеся сегодня технические средства (применение Г-образных желобов в доменных цехах, строгое соблюдение режимов скачивания шлака при ведении мартеновской и конвертерной плавок) позволяют свести потери до определенного минимума.

Многими исследованиями твердых металлургических шлаков определены минералы, составляющие их. Наиболее полно изучены доменные и мартеновские шлаки, несколько меньше - конвертерные. Минералы, встречающиеся в шлаках различных видов, перечислены ниже.

Приведенный перечень не претендует на полный охват всех минералов, образующихся при кристаллизации шлакового расплава.

Силикатный распад наиболее характерен для доменных шлаков и вызывается полиморфным превращением высокотемпературной модификации двухкальциевого силиката в низкотемпературную. Встречается силикатный распад и в сталеплавильных шлаках.

Известковый распад наиболее часто наблюдается в сталеплавильных шлаках и обусловлен наличием в них частиц не прореагировавшей извести, которая при контактировании с атмосферной влагой или при поливе шлака водой гасится.

При этом происходит увеличение объемной доли частиц и разрушение шлакового монолита.

Как следует из данных, основными компонентами доменных шлакоз, сумма которых составляет около 90 %, содержание А1203 в них достигает 9,5 % (шлаки от выплавки фосфористого чугуна на комбинате «Азовсталь».

Компонентом, оказывающим существенное влияние на процессы поризации шлаков, является сера, газообразные соединения которой входят в газовую фазу. заполняющую образующиеся в шлаке поры. Основными компонентами мартеновских и конвертерных шлаков, сумма которых составляет около 30.%. Среди мартеновских шлаков- следует .выделить шлаки комбината «Азовсталь», содержащие в отдельных случаях до 15 % Р205) что делает их ценным сырьем для производства фосфатных удобрений. Наличие ванадия и титана еще более повышает их ценность.

Химический состав шлаков определяется составом исходных шихтовых материалов, видом технологического процесса (доменный, мартеновский, конвертерный). Весьма отличаются шлаки доменной плавки с применением железорудного сырья разных месторождений, например, Камыш - Бурунского и Криворожского (комбинат «Азовсталь»). Различный химический состав имеют шлаки от выплавки предельного и литейного чугунов. В сталеплавильном производстве отличаются шлаки, получаемые при выплавке различных марок сталей, например, низкосернистой (сера менее 0,006 %) и обычной, содержание серы в которой допускается до 0,04 %.

Одна из основных характеристик, позволяющая судить о пригодности шлака для использования в той или иной области,- его склонность к распаду, т. е. самоизмельчению в процессе охлаждения или в результате процессов гидратации при взаимодействии с влагой.

Для выработки оптимальных параметров технологических процессов переработки шлаков необходимо иметь сведения их свойствах как в виде расплава, так и в твердом состоянии. Основным фактором, определяющим практически все свойства шлаков, является их химический состав. От химического состава и температуры зависит вязкость шлакового расплава - одна из характеристик, определяющая качество поризованного шлакового массива при производстве пемзы, толщину волокон минеральной ваты - при изготовлении минераловатных изделий. Свойства твердых шлаков определяются минералогическим составом, который также находится в прямой зависимости от химического.

Металлургические шлаки как, пожалуй, основная разновидность технического камня не могли не привлечь внимание исследователей, особенно в период интенсивного развития черной металлургии в конце прошлого века. Накопление доменных и сталеплавильных шлаков в отвалах, рост площадей, занятых ими, настоятельно требовали проведения исследований свойств шлаков и определения областей их применения. Шлаки имеют определенное сходство с магматическими горными породами, что позволило применить при исследовании уже накопленный опыт. Особое внимание в этот период уделялось изучению минералогического состава - характеристики, определяющей в основном свойства твердых шлаков и, следовательно, возможность дальнейшего их использования. Достаточно сказать, что петрографией металлургических шлаков занимались выдающиеся ученые А. П. Карпинский, В. И. Вернадский, Н. С. Курнаков и др. К сожалению, в последние годы интерес к подобным исследованиям уменьшился, а многие работы стали давно библиографической редкостью.

Достаточно сказать,- что только в Донецком экономическом районе, включающем такие металлургические предприятия, как комбинаты «Азовсталь» и имени Ильича (г. Мариуполь), Коммунарский, Макеевский, заводы - Донецкий, Енакиевский, Краматорский, Константиновский, каждый год образуется более 16 млн т доменных и сталеплавильных шлаков.

В одной из своих работ академик И. П. Бардин писал, что шлаки - это не отходы, а ценнейшее строительное сырье. В настоящее время накоплен значительный опыт по организации переработки металлургических шлаков.

Быстрое развитие промышленности, происходящее в последние десятилетия, вызывает необходимость все более интенсивной разработки месторождений полезных ископаемых. Понятно, что запасы в недрах земли нефти, природного газа, угля, различных руд и т. п. далеко не безграничны. Поэтому одной из главных задач, стоящих сегодня практически перед любой отраслью народного хозяйства, является создание и внедрение малоотходных и безотходных технологий, позволяющих полностью использовать применяющиеся в производстве материальные и энергетические ресурсы. Однако, несмотря на определенные успехи в вопросах экономии сырьевых и энергетических запасов, расходование их продолжается всевозрастающими темпами.

В результате деятельности промышленных предприятий, особенно металлургических и химических, накоплены многомиллионные запасы так называемых отходов, которые хранятся в отвалах, отстойниках, на различных свалках.