Studiu privind valorificarea zgurilor din siderurgie

REZUMAT

Zgura este principalul subprodus pentru metalurgia feroasă, iar utilizarea ei aduce cele mai importante beneficii economice și ecologice.

Zgurile siderurgice sunt produse secundare, indispensabile proceselor de elaborare a fontei și oțelului, cu un rol tehnologic bine definit. De aceea, compoziția lor chimică este determinată de necesitățile etapei tehnologice specifice obținerii fontei sau oțelului.

Lucrarea a avut drept scop dimensionarea unui concasor cu fălci folosit la mărunțirea zgurii de furnal.

Concasorul cu fălci este un concasor bipendular cu mișcare simplă a fălcii mobile. LA aceste tipuri de concasoare, falca mobilă execută în timpul lucrului, simple oscilații în jurul articulației de fixare din partea superioară din batiu. Materialul introdus în camera de concasare va fi sfărâmat în special datorită acțiunii de comprimare, până când, sfărâmându-se la o dimensiune suficient de mică, are posibilitatea să cadă prin fanta de evacuare a concasorului.

De asemenea, foarte convenabilă din punct de vedere economic, este și utilizarea celorlalte produse rezultate la procesarea zgurilor: vata minerală, zgura granulată, granulele sferice, agregatele cristalizate.

Oportunitatea temei

Deoarece societatea modernă are la bază aportul domeniului siderurgic, acest domeniu a cunoscut o dezvoltare importantă în ultimii ani, ajungându-se ca în prezent producția mondială de oțel de 1850 MT. Procesele siderurgice generează diferite tipuri de deșeuri, dintre acestea zgura fiind în cantitatea cea mai mare. Valorificarea zgurilor din domeniul siderurgic prezintă un real interes atât din punct de vedre economic cât și ecologic.

Din punct de vedere ecologic, valorificarea zgurilor siderurgice are ca efect direct eliberarea terenurilor ocupate de către haldele de zgură, și redarea acestora altor destinații. Dacă zgurile se valorifică în domeniul construcțiilor, atunci materiile prime care ar fi fost utilizate sunt conservate, obținându-se totodată costuri mai mici de realizare a lucrărilor.

Valorificarea zgurilor comportă și alte avantaje economice pe lângă cel prezentat anterior cum ar fi, de exemplu, utilizarea acestora ca fertilizator în agricultură.

Având în vedere cele menționate anterior, oportunitatea acestei teme este justificată de multitudinea aplicațiilor în care poate fi utilizată zgura de siderurgie.

În cazul resurselor minerale, trebuie făcută o estimare corectă a eficienţei exploatării anumitor zăcăminte, a limitei lor de exploatabilitate în condiţiile în care preţul principalelor utilaje folosite este calculat correct (după unele opinii nivelul beneficiului întreprinderilor producătoare ar trebui săreprezinte maximum 10% din cheltuielile de fabricaţie). Dacă o parte din zăcămintele în exploatare au un anumit grad de ineficientă, dar sunt absolut necesare pentru asigurarea economiei naţionale cu anumite materii prime, considerăm case impune sus ţinerea de către stat a acestor unităţi miniere.

Menţionăm că, în multe ţări cu tradiţie, industria extractivă este, în principal, subvenţionată de către stat. Totodată, apreciem că se impune o reevaluare a preţurilor produselor miniere în aşa fel încât şase ia în considerare influenţa factorului natural asupra nivelului de eficienţă a exploatării anumitor zăcăminte, ţinând seama de faptul că, ţara noastră este „bogată în resurse sărace”.

Ca atare, o parte din cheltuielile necesare obţinerii anumitor materii prime prin exploatarea unor zăcăminte de substanţe minerale pot fi suportate de ramurile utilizatoare. Mai mult, sunt o serie de ţări în care industria extractive ă este direct legată administrativ de întreprinderi ale industriei prelucrătoare. În acelaşi timp, apare ca oportună studierea posibilităţilor de cooperare cu firme străine interesate, care să asigure utilaje, tehnologii de preparare, documentaţii şi aparate de probă necesare pentru exploatarea raţională a unor zăcăminte de substanţe minerale nemetalifere.

Reciclarea deşeurilor a intrat în istoria tehnologiei prin modul în care civilizaţiile antice au reutilizat, în construcţii, materiale de zidărie (cărămizi, piatra, mortar) din dărâmături.

Civilizaţia romană oferă un exemplu remarcabil de valorificare a deşeurilor din demolări prin incorporarea bucăţilor de cărămidă, tigla, în materiale numite "caementum" şi "betunum" liate cu var hidraulic (cimentul roman) său văr şi tuf vulcanic măcinat. Arheologia oferă constructorilor de astăzi această mare lecţie a maeştrilor romani anonimi, lecţie care se cere continuu amintita şi recreata, la nivelul performantelor tehnice actuale şi în favoarea păstrării echilibrului ecologic.

În timpurile noastre ingineria, ca ştiinţă, cu toate atributele, inclusiv exactitatea, a dezvoltat un sistem de prescripţii tehnice şi standarde care reglementează recuperarea şi reciclarea deşeurilor. Condiţiile impuse de reglementările tehnice au descurajat, într-o oarecare măsură reutilizrea. O alternativă a reutilizării este depozitarea deşeurilor, care tinde să crească la un nivel inacceptabil, în raport cu necesitatea conservării echilibrului ecologic. Cu toate acestea, în concordanţă cu parametrii de performanţă practicabili, definiţi în normele şi standardele pentru deşeurile reutilizabile şi pentru produsele care le înglobează. În domeniul construcţiilor s-au dezvoltat tehnologii care folosesc de mult timp "deşeuri" granulare (zguri, cenuşi de termocentrala s a) inerte ecologic, drept substituienti de materii prime tradiţionale.

În România, cercetările privind zgurile de furnal au fost iniţiate de savantul Şerban Solacolu, de la Universitatea Politehnică Bucureşti, încă din anii 1952 - 1957, ale cărui lucrări - documente ştiinţifice de referinţă au stat la baza cercetării şi dezvoltării tehnologiei lianţilor cu zgură.

În siderurgie avem două tipuri mari de zguri :

- zgura de furnal ;

- zgura de oţelărie.

Zgura de furnal este cel mai important subprodus al industriei siderurgice, prin cantitatea disponibilă, prin domeniile de reutilizare existente şi potenţiale.

Zgura de furnal se formează la obţinerea fontei în furnale, ca produs secundar al reacţiilor de reducere a oxizilor de fier cu monoxidul de carbon provenit de la arderea cocsului.

În furnal, alături de minereul de fier şi cocs, se introduc şi fondanţi pentru îndepărtarea impurităţilor (compuşi cu sulf, aluminiu, siliciu etc.) prin reacţii în fază lichidă, cu oxidul de calciu. Topitura formată, prin reacţia oxidului de calciu cu impurităţile din minereul de fier, se separă în zgura la partea superioară, dat fiind densitatea mult mai mică (aproximativ 2200 kg / m3) fati de cea a fontei topite (7800 kg / m3).

În procesul metalurgic, zgurile au un rol important, deoarece asigura separarea completă a metalului de minereu. În plus au un rol afinant, prin solubilizarea impurităţilor din fonta, în special a sulfurilor.

Cantitatea de zgură rezultată depinde, în mare măsură de performanţele procedeului. Astfel, cele mai eficiente procedee de obţinere a fontei pot produce 250 - 300 kg de zgură per tonă de fontă, iar raportul mediu, zgura / fonta este de 0,8.

Spre comparaţii cu alte industrii siderurgice, pe plan mondial putem enumera :

- la UŞ Steel Co. (SUA) : 240 kg zgura / tonă de fontă;

- la Magnitogorsk (Rusia) : 310 - 315 kg zgura / tonă de fontă;

- la Mittal Steel Galaţi : aprox. 360 kg zgura / tonă de fontă.

Zgura de oţelărie, este subprodusul rezultat la obţinerea otelului din fonta, care se topeşte împreună cu fier vechi, feroaliaje, fondanţi tn cuptoare electrice cu arc, cu inducţie, în convertizoare cu insuflare de oxigen (LD, Kaldo etc).