шлаки ферросилиция

Когда говорят про шлаки ферросилиция, многие сразу представляют себе просто отходы, серую пыль, которую надо поскорее вывезти на свалку. И в этом кроется главная ошибка. Я сам долгое время так думал, пока не пришлось разбираться с одной аварией на разливке — плавка вроде бы прошла нормально, а по ходу прокатки пошли трещины. Как оказалось, все дело было в том самом шлаке, вернее, в его составе и количестве, которое не удалили как следует. Это не просто балласт, это своего рода паспорт плавки, и если его читать умеешь, можно избежать массы проблем.

Из чего состоят эти шлаки и почему состав плавает

Если брать классический ФС45 или ФС65, то в шлаке, понятное дело, кремнезем — основа. Но цифры по содержанию SiO2 могут сильно гулять. Видел анализы, где от 40 до 55% показывало. Все упирается в исходную руду, точнее, в кварцит. Где-то он чище, где-то с большим количеством глинозема. А этот самый Al2O3 в шлаке — головная боль. Он вязкость поднимает, шлак становится 'тяжелым', плохо отделяется от металла.

Еще момент — содержание самого ферросилиция в шлаковых корольках. Иногда видишь, что потери на угар и в шлак зашкаливают. Часто причина в технологии измельчения. Дробишь крупные куски, а внутри — мелкие металлические включения, которые потом уходят в отвал вместе с оксидной фазой. Это прямые потери прибыли. На одном из старых производств пытались ставить дополнительные магнитные сепараторы на доизмельчение, но экономику тогда не посчитали — дорогое оборудование, а объемы шлаков не такие уж и гигантские. В итоге проект свернули.

И конечно, кальций. Если в шихту для раскисления или по другим причинам добавляли известь, CaO в шлаке будет существенный. Это, с одной стороны, может быть и хорошо — текучесть улучшает. Но с другой, если переборщить, можно получить слишком основный шлак, который начнет разъедать футеровку ковша. Приходится искать баланс, и он каждый раз разный.

Практические проблемы на участке: отделение, транспортировка, складирование

Самое простое, что может пойти не так — это когда шлак с металлом не разделяется четкой границей. Получается эмульсия, густая каша. Выгребаешь ее, а вместе с ней вытягиваешь и добрую сотню килограмм готового сплава. Проблема часто в температуре. Недостаточный перегрев — и шлаковая фаза не успевает хорошо сгруппироваться, всплыть. Приходится либо догревать, что ведет к перерасходу электроэнергии, либо смиряться с потерями.

Транспортировка — отдельная песня. Горячий шлак везти нельзя, ждем, пока остынет. Но если складировать его в одном месте большой кучей, внутри он может остывать неделями. А потом приходит погрузчик, начинает разбирать эту гору, а из глубины еще идет пар. Влажность — злейший враг. Попадает потом в шлак при помоле, и если его на огнеупоры пускать, например, в качестве сырья для жаростойких бетонов, все эти пары воды при нагреве рвут материал изнутри.

У нас был опыт, когда партия шлаков ферросилиция пошла на производство огнеупорной массы. Технолог принял решение без дополнительного прокаливания, мол, и так сухо выглядит. В итоге готовые изделия пошли трещинами при первом же нагреве в печи у заказчика. Разбирались долго, пока не дошли до анализа свободной влаги в том самом шлаковом наполнителе. С тех пор на входном контроле сырья — обязательная проверка не только химии, но и потери при прокаливании.

Возможности утилизации: не просто отвал, а сырье

Вот это, пожалуй, самая интересная часть. Сваливать в отвал — это вчерашний день. Сейчас все смотрят на шлак как на потенциальное сырье. Мы в свое время плотно сотрудничали с компанией ООО Аньян Гаосинь Огнеупорные Материалы (их сайт — aygxnc.ru). Это серьезный игрок на рынке, который как раз занимается и ферросплавами, и огнеупорными материалами. Так вот, их специалисты как раз вылавливают в шлаках ценную составляющую для своих продуктов.

Например, тот же кремнезем из шлака ферросилиция — отличный компонент для некоторых маселкинов и теплоизоляционных смесей. Но не всякий шлак подойдет. Нужен определенный гранулометрический состав и, что критично, минимальное содержание железа. Потому что даже небольшие металлические включения потом при высоких температурах могут окисляться, увеличиваться в объеме и разрушать структуру огнеупора. Поэтому к поставкам такого сырья у них требования жесткие.

Еще одно направление — использование в дорожном строительстве в качестве инертного наполнителя. Но здесь есть нюанс по экологии. Нужно проводить испытания на выщелачивание, чтобы убедиться, что тяжелые металлы (если они вдруг есть) не будут мигрировать в почву. Это дополнительные затраты, которые не всегда окупаются при текущих ценах на щебень.

Опыт и неудачи: чему нас научили конкретные кейсы

Расскажу про один случай, который многое расставил по местам. Получили мы как-то крупную партию шлака от стороннего производителя ферросилиция. По паспорту — все в норме, SiO2 около 50%. Запустили его в производство огнеупорного кирпича в качестве одного из компонентов шихты. А печь после обжига стала выдавать брак — кирпич недожженный, с низкой прочностью.

Стали копать. Оказалось, в шлаке было повышенное содержание... углерода. Самого обычного кокса, который не успел прореагировать в печи. Он, в процессе обжига нашего кирпича, выгорал, создавая восстановительную атмосферу и нарушая запланированный температурный режим. Производитель ферросилиция, видимо, экономил на времени выдержки или на качестве шихты. Вывод простой: паспорт — это хорошо, но свой входной контроль, включая определение летучих, — святое. Теперь всегда делаем.

Еще одна история связана с логистикой. Договорились о поставке шлака для ООО Аньян Гаосинь Огнеупорные Материалы. Как компания с полным циклом — от производства до продажи огнеупоров и ферросплавов — они заинтересованы в стабильном сырье. Отгрузили мы им первую партию насыпью, в самосвал. Привезли, а при разгрузке поднялась такая пыль, что соседние цеха встали. Пришлось срочно решать вопрос увлажнением при отгрузке и требованием к крытому транспорту. Мелочь, а без нее — срыв контракта.

Взгляд в будущее: что можно улучшить в обращении с шлаком

Сейчас много говорят про глубокую переработку. Не просто грубое дробление и магнитную сепарацию, а реальное разделение на фракции с разным содержанием полезных компонентов. Для этого нужно оборудование посерьезнее — не просто дробилки, а, возможно, пневмосепараторы или даже гравитационные столы. Вложение немалое, и окупится оно только при больших постоянных объемах. Но тренд на безотходность и экологию давит, так что, думаю, скоро к этому придут все.

Второй момент — стандартизация. Сейчас шлак ферросилиция — это продукт, у которого часто нет четкого ТУ. Каждый производитель делает его 'как бог на душу положит'. Хорошо бы отрасль пришла к нескольким маркам, как это есть с самим ферросилицием. Например, 'шлак для огнеупоров', 'шлак для строительства', с жестко регламентированными параметрами по химии, гранулометрии и влажности. Это сильно упростило бы жизнь потребителям, тем же производителям огнеупорных материалов.

И последнее — это учет экономики. Часто решение 'вывезти на свалку' принимается просто потому, что не просчитаны альтернативы. Нужно считать не только стоимость переработки, но и стоимость земли под отвалы, экологические платежи, а также потенциальную выручку от продажи вторичного сырья. Когда складываешь все в одну таблицу, картина иногда меняется кардинально. Шлак перестает быть отходом и становится побочным продуктом, приносящим, хоть и небольшую, но прибыль. А это, в конечном счете, и есть цель любого производства.