Caractérisation et application des scories métallurgiques

Le laitier métallurgique trouve son application comme litière pour la route et dans d'autres domaines d'activité. Sa composition et sa densité, ses caractéristiques de production sont particulièrement intéressantes pour l'industrie. Cela vaut la peine de parler plus en détail de ce que c'est en métallurgie, de son utilisation.

Il reste de nombreux sous-produits de la fusion des métaux ferreux et non ferreux. Le laitier est le principal déchet. C'est un produit de décomposition du minerai, il peut avoir une composition hétérogène, différentes propriétés et caractéristiques. Les scories métallurgiques sont obtenues au même titre que les cendres restantes après la fusion de l'acier et de la fonte. Il reste en production après le traitement, nécessite une élimination ultérieure ou une réutilisation en tant que matériau indépendant.

Les scories métalliques sont des produits de traitement à haute température. Il s'agit d'un déchet de type silicate à structure multi-composants. Pendant longtemps, les scories ont été simplement éliminées, sans intérêt particulier. Tout a changé dans la seconde moitié du 20e siècle. À partir de ce moment, les déchets de la métallurgie ont commencé à être activement utilisés dans la construction, l'industrie agricole et lors de la pose des réseaux routiers.

La composition du laitier métallurgique n'est pas uniforme. En fait, il s'agit d'un alliage chimique d'oxydes, occupant de 90 à 95 % du volume. Le reste, ce sont des sulfures, des sulfates, des composés halogénés. Selon la teneur en oxydes, les scories sont divisées en basiques (jusqu'à 1 %), monosilicates (1 %), bisilicates (2 %), acides (jusqu'à 3 %).

Listons le reste des caractéristiques.

1. Densité spécifique du cube. Il est de 0,7 à 1,9 tonnes pour un produit en vrac et de 0,7 à 2,9 tonnes pour un produit en morceaux.
2. Classe de danger. Le grade IV est établi pour tous les scories métallurgiques. Cela signifie que les déchets métallurgiques sont nocifs pour l'environnement et nécessitent une élimination et un recyclage appropriés.
3. Densité. Ses performances vont de 750 à 1100 kg/m3.
4. Sortie pour 1 tonne de métal. Pour les métaux ferreux, elle varie de 100 à 700 kg. La production moderne implique l'utilisation de différents procédés de fusion des métaux. Dans un haut fourneau, la moyenne est de 80 kg/t, dans un four à sole ouverte - environ 30 kg/t, avec une technologie de convertisseur - ne dépasse pas 18 kg/t. La métallurgie non ferreuse produit jusqu'à 200 tonnes de laitier pour 1 tonne de métal.

Tous ces indicateurs sont pris en compte dans la valorisation des déchets de l'industrie métallurgique.

Selon le mode de production, les scories en métallurgie sont divisées en plusieurs groupes. Dans une usine, le traitement des déchets se produit simultanément avec d'autres processus. Par exemple, la séparation des scories de convertisseur dans la sidérurgie est effectuée lors du soufflage de métal ferreux en fusion. Toutes les inclusions étrangères sont oxydées puis éliminées.

Lors de la fusion des métaux ferreux, la méthode principalement cubilot est utilisée. Ce sont des fours à cuve utilisés à l'origine dans la production de fonte. Le procédé a un rendement élevé, contrairement au traitement au haut fourneau, il ne modifie pas la composition chimique de l'alliage. Le laitier descend par un trou de coulée spécial.

D'autres types de fours sont utilisés pour fondre les métaux non ferreux. Le laitier résultant, recouvert d'un film, est traité d'une manière spéciale.

Malgré l'amélioration des technologies, la principale méthode d'obtention du laitier en métallurgie ferreuse est le processus de fusion du métal dans un haut fourneau ou un four à sole ouverte. Dans ce cas, la collecte des déchets est effectuée en raison de la densité plus faible. Les scories flottent au-dessus de la surface de la fonte et sont éliminées par un trou de coulée spécial. Avec la méthode de fusion à foyer ouvert, les déchets s'accumulent également au-dessus de la masse liquide d'acier, leur collecte n'est pas difficile.

La principale classification des scories métallurgiques est basée sur les méthodes de production et de composition. Ce sont eux qui déterminent quelle sera l'utilisation ultérieure du matériau. La division de base fait la distinction entre les déchets de la métallurgie ferreuse et non ferreuse. Le deuxième groupe n'est pas trop nombreux, contient une quantité importante d'oxydes de fer avec des impuretés de calcium et de magnésium, et des impuretés plus précieuses sont également présentes dans la composition.

Les groupes de scories obtenus dans la production de métaux ferreux sont plus diversifiés. Ils sont divisés en 4 types.

1. Ferroalliage. Formé lors de la fabrication des alliages correspondants. En plus du fer, ces scories contiennent du silicium, du manganèse, du chrome et d'autres types d'impuretés.
2. Coupole. Obtenu par fusion de fonte brute dans des coupoles - fours spéciaux. Ils sont constitués du fondant formé, du coke, des produits brûlés, des cendres et de l'oxydation des métaux. La proportion d'oxydes en eux atteint 90%. Le produit obtenu a une acidité supérieure à 3%, libère des minéraux, des particules vitreuses d'aluminium-silicium.
3. Fabrication de l'acier. Ils sont obtenus par fusion à ciel ouvert de l'acier, quel que soit le type d'unité. Ce sont des oxydes de faible densité, exempts de composés volatils, souvent avec une proportion importante de contaminants. Les scories de ce type se caractérisent par une teneur élevée en produits d'oxydation du fer et du manganèse.
4. Domaine. Le type le plus courant a une structure de silicate ou d'aluminosilicate. Selon la composition chimique, lors du refroidissement, le laitier acquiert une structure pierreuse, à partir de laquelle on obtient ensuite de la pierre concassée ou d'autres matériaux de construction, mais il peut également s'effriter en poudre. Pour déterminer le but ultérieur du matériau, un système de contrôle de qualité spécial est utilisé.

Selon leur composition, les scories de métallurgie ferreuse après refroidissement sont divisées en roches en décomposition et non en décomposition. Le deuxième groupe prend la forme de formations rocheuses. Les variantes en décomposition sont généralement divisées en catégories en fonction de leur composition minérale.

Les options les plus courantes sont :

• silicate - lorsqu'ils sont recyclés, ils se désintègrent en fines particules pulvérulentes ;
• calcaire - broyé en miettes de différentes tailles;
• manganèse - se dissolvant dans un environnement humide;
• ferreux - sujet à la fissuration sous l'influence de l'humidité.

Les scories, qui ne se décomposent pas sous l'influence de l'environnement extérieur, sont utilisées comme base pour la production de pierre concassée et d'autres types de pierre de construction. Selon le mode de traitement, ils sont refroidis et broyés par une méthode semi-sèche dans des fûts spéciaux ou soumis à un effet "humide" d'un puissant jet d'eau.

Les scories granulées - déchets provenant de la fusion des métaux ferreux dans les hauts fourneaux - sont les plus accessibles pour un traitement ultérieur. Leur rôle dans l'industrie de la construction ne peut guère être surestimé. Le matériau est une source de pierre concassée - moins chère que la pierre naturelle. Le produit fini est utilisé :

• pour la construction de routes - comme litière;
• dans la production de produits en béton;
• en agriculture, comme drainage du sol;
• dans la fabrication du béton, en tant qu'agrégat.

Les scories obtenues dans la production de ferroalliages et dans la production d'acier sont ajoutées au ciment sous forme d'impuretés pulvérulentes. Une telle composition acquiert une résistance chimique accrue. En combinaison avec le clinker de ciment Portland, il est possible d'améliorer encore les propriétés physiques du matériau. Les scories granulaires mélangées à du verre soluble ou à de la soude sont utilisées dans la fabrication de mélanges de béton capables de durcir à basse température.

Lors de la coulée du laitier, vous pouvez obtenir des produits finis : dalles et bordures de pavage, revêtements de sol intérieurs. En outre, cette méthode vous permet de créer des tuyaux et des raccords pour eux, une décoration de façade. Les coûts de production sont considérablement réduits et, en termes de caractéristiques, le matériau fini n'est pas inférieur à ses homologues traditionnels en métal ou en béton armé. La coulée se fait par moulage de laitier fondu.

La laine minérale peut être obtenue à partir de matières premières visqueuses de haut fourneau, de fonderie d'acier et de coupole. Pour cela, la composition chauffée à l'état liquide est envoyée vers des machines d'étirage pour former des fibres.