ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШЛАКА ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА – КОМПОНЕНТА ЖАРОСТОЙКОГО ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА
Аннотация
Целью работы явились физико-химические исследования химико-минералогиче-ского состава шлака производства низкоуглеродистого феррохрома, предлагаемого к использованию в качестве компонента жаростойкого вяжущего материала. В результате исследований установлено, что основной кристаллической фазой в шлаке является ортосиликат кальция в виде модификации γ-Ca2SiO4, который также частично присутствует в виде α-Ca2SiO4, и магнезиальные силикаты в виде форстерита Mg2SiО4. Основные свойства, такие как плотность, удельная поверхность, дисперсность, тугоплавкость шлака, определяются свойствами доминирующего минерала ортосиликата кальция. В условиях медленного остывания шлакового расплава основной минерал в составе шлака, ортосиликат кальция β-Ca2SiO4, переходит в модификацию γ-Ca2SiO4 с увеличением объема кристаллической решетки на ~12%, что приводит к саморазрушению и переходу шлака в пылевидное состояние. Результаты исследований удельной поверхности, определения среднего размера частиц, результаты ситового анализа показали, что исследуемый шлак представляет собой тонкодисперсный порошок серого цвета со следующими характеристиками: удельная поверхность 2955 см2/г, средний размер частиц 6,8 мкм, истинная плотность - 3,01 г/см3, насыпная плотность - 739 кг/м3. При применении тонкодисперсного шлака производства низкоуглеродистого феррохрома в качестве компонента композиционных вяжущих может быть исключен энергозатратный процесс его тонкого помола. В настоящее время шлак производства низкоуглеродистого феррохрома практически не используется в качестве вторичного минерального сырья, однако физико-химические свойства составляющих шлак минералов позволяют рекомендовать его в качестве компонента для изготовления жаростойких материалов. Результаты физико-химических исследований могут быть использованы для разработки эффективных технологий комплексной переработки шлаков низкоуглеродистого феррохрома.
Литература
Bazhirov T.S., Dauletiyarov M.S., Bazhirov N.S., Serikbaev B.E., Bazhirova K.N. Studies of physical and chemical properties of ac-tivated phosphoric slag. Vopr. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. N 6. P. 57-62.
Bazhirov N.S., Dauletiyarov M.S., Bazhirov T.S., Serikbayev B.E., Bazhirova K.N. Research bauxite sludge as the raw components in technology of composite cementing materials. News оf thе National Асаdеmү оf Sсіеnсеs оf thе Rерubliс оf Каzakhstаn. Sеriеs оf Geology and Techniсаl Sсіеnсеs. 2018. V. 1. N 427. P. 93-98.
Slizneva T.E., Akulova M.V., Razgovorov P.B. Influence of mechanomagnetic activation of solutions CaCl2 and Na2S2O3 on phase structure of cement stone. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 12. P. 101-107 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.6114.
Miryuk O.A. Influence of fillers on properties of liquid-glass compositions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 12. P. 51-56 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.5915.
Gordina N.E., Prokof’ev V.Y., Borisova T.N., Elizarova A.M. Synthesis of granular low-modulus zeolites from metakaolin using mechanochemical activation and ultrasonic treatment. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 1. P. 99-106 (in Russian). DOI:10.6060/ivkkt201962fp.5725.
Potapov D.S., Potapov S.S. Mineralogy of slags from the production of ferrochrome of Chelyabinsk Electrometallurgical Plant. Usp. Sovrem. Estesstvozn. 2010. N 8. P. 23-25 (in Russian).
Stockman-Juvala H., Zitting A., Wallinder I. Use of readacross in the health risk assessment of ferrochromium alloys under REACH. Proc. of the Twelfth International Ferroalloys Congress. (June 6-9) 2010. Helsinki. Finland. V. 1. P. 35-42.
Milander K., De Frutos A., Hedberg Y. Bioaccessebility of ferro-chromium and ferrosilicon- chromium particles compared to pure metals and stainless steel – aspects of human exposure. Proceedings of the Twelfth International Ferroalloys Congress. (June 6-9) 2010. Helsinki. Finland. V. 1. P. 43-52.
Beukes J.P., Dawson N.F., van Zyl P.G. Theoretical and practical aspects of Cr (VI) in South African ferrochrome industry. Proceedings of the Twelfth International Ferroalloys Congress. (June 6-9) 2010. Helsinki. Finland. V. 1. P. 53-62.
Taranina T.I., Kabanova L.Ya, Korolev A.S. Development of technology for processing of stabilized low-carbon ferrochrome slag of JSC CHEMK taking into account its mineralogical and petrographic features. Mineralogical and technological assessment of mineral deposits and problems of mineral disclosure. Petrozavodsk: KarRC RAS. 2011. P. 86-90 (in Russian).
Kaliakparov A.G., Suslov A.V., Bilyalov K.S. Problems of formation and use of waste ferroalloy production in the Russian Federation. Proc. of the Intern. conf. “Problems and prospects of development of mining and metallurgical industry: theory and practice”. Karaganda: HMI. 2013. P. 321-322.
Dosekenov M.S., Samuratov E.K., Nurgali N.Z. Analysis of formation and disposal of industrial wastes from the production of ferrochrome. Mater. of the XV Intern. conf. “Modern problems of steel electrometallurgy”. Chelyabinsk: SUSU. 2013. Pt. 2. P. 168-172.
Akberdin A.A., Kim A.S., Ilmaz O.Y. Boron in ferroalloy production. Proc. of the XIII INFACON. Almaty. 2013. V. 1. P. 325-333.
Zhuchkov V.I., Zayakin O.V., Dosekenov M.S. The use of industrial wastes from the production of ferrochrome. Proc. of “Modern resource-saving technologies”. Odessa: I.I. Mechnikov ONU. 2012. P. 110-114.
Kashcheev I.D., Zemlyanoy K.G., Dosekenov M.S. The main characteristics of slags and dust generated during the production of ferrochrome. Proc. of the Intern. Congress “Fundamental principles of technogenic wastes processing technologies”. Yekaterinburg: UPPC. 2012. P. 101-104.
Kozhamuratov R.U., Safarov R.Z., Shomanova Zh.K. Recycling of ferroalloy production. Materials of the international scientific conference «Global science and innovations 2017». Bursa: Eurasian Center of Innovative Development «DARA». 2017. P. 207-213.
Akuov A.M., Tolymbekov M.Zh., Izbembetov Zh.Zh. Modern technology of smelting ferroalloys with the disposal of waste slag. Trudy KarGTU. 2007. N 3. P. 48-50 (in Russian).
Abyzov A.N., Rytvin V.M., Abyzov V.A. Heat-resistant and refractory concretes based on binders and fillers from slags of ferroalloy production. Stroit. Mater. 2012. N 11 (695). P. 67-69 (in Russian).
Kornienko P.V., Gorshkova L.V., Gakshteter G.V. The experience of using metallurgical production wastes as components of heat-resistant concretes. Tekhnol.Betonov. 2013. N 10. P. 29-33 (in Russian).
Lukhanin M.V., Pavlenko S.I., Avvakumov E.G. New fireresistant building materials from secondary mineral resources using mechanochemistry. M.: Izd. Assotsiats. Strot. VUZov 2008. 336 p. (in Russian).
Rusina V.V. Heat-resistant concretes using technogenic raw materials. Stroit. Mater. 2013. N 1. P. 12-14 (in Russian).
Strelov K.K., Kashcheev I.D. Theoretical foundations of technology of refractory materials. M.: Metallurgiya. 1996. 608 p. (in Russian).
Tarasov R.V., Makarova L.V., Kalinina V.A. Analysis of the state of production of heat-resistant composite materials. Modern scientific research and innovation. Electron. Sci. Prakt. Zhurn. 2015. N 2. Pt. 1. [Electronic resource]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46518.
Khlebnikova, I.Yu., Selivanova A.N. The normative base of refractory concretes in Russia and abroad. Ogneupory Tekh. Keram. 2008. N 9. P. 45-52 (in Russian).
Bobkova N.M. Physical chemistry of refractory non-metallic and silicate materials. Minsk: Vyssh. shk. 2007. 301 p. (in Russian).
Black L., Stumm A. X-ray photoelectron spectroscopy of the cement clinker phases tricalcium silicate and β-dicalcium silicate. Cement Concr. Res. 2003. V. 33. P. 1561-1567.
Bikbau M.Ya. Crystal structure and dicalcium silicate polymorphism. Tsement Primenenie. 2006. N 5. P. 64-67 (in Russian).
Shabanova G.N., Pitak Ya.N., Taranenkova V.V. Refractory cements based on compositions of multicomponent zirconium-containing systems. Khar'kov: NTU «HPI». 2016. 247 p. (in Russian).
Akat'eva L.V., Gladun V.D., Khol'kin A.I. Use of extradants in the synthesis of calcium silicates and calcium silicate-based materials. Theoret. Found. Chem. Eng. 2011. V. 45. N 5. P. 702-712.
Khoroshavin L.B. Forsterit 2MgO∙SiO2. M.: Teplotekhnik. 2004. 368 p. (in Russian).
