Разработка технологии переработки техногенных шлаковых образований сталеплавильного производства с получением товарных продуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.07, кандидат наук Лобанов Даниил Андреевич

• Лобанов Даниил Андреевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Лобанов Даниил Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ ШЛАКОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Существующие способы и агрегаты шлакопереработки, история вопроса

1.2 Известные способы переработки электропечного шлака (шлака ДСП)

1.3 Известные способы переработки ковшевого шлака (шлака АКП)

1.4 Решения по совместной переработке электропечного и ковшевого шлака

2 ПОСТАНОВКА ГРАНИЦ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ВОЗМОЖНОСТИ ОДНОВРЕМЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЧУГУНА

И ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

3.1 Первая стадия эксперимента

3.1.1 Методика эксперимента

3.1.2 Описание результатов эксперимента

3.2 Вторая стадия эксперимента

3.2.1 Шаг первый. Определение новой области эксперимента

3.2.2 Шаг второй. Конкретизация области проведения эксперимента

3.2.3 Шаг третий. Описание результатов эксперимента

3.3 Третья стадия эксперимента

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОГО СПОСОБА ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВ

4.1 Отработка технологии, разработанной в ходе исследования

4.2 Оценка получения чугуна и портландцементного клинкера в

сталеплавильных агрегатах

4.3 Конечная схема для реализации технологии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рекомендации для дальнейшего применения результатов работы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время в черной металлургии всё более острой становится проблема комплексного и максимального использования имеющегося сырья. Причиной этому служит истощение эксплуатируемых источников минерального сырья, в то время как новые месторождения более бедны, и, как правило, зачастую расположены на территориях со слабо развитой транспортной и энергетической инфраструктурой. Одним из решений данной проблемы с давних времен является использование, как текущих отходов, так и уже имеющихся техногенных образований [1].

Существующий научный и практический опыт показывает, что техногенные образования негативно влияют как на экологическую обстановку, так и на экономику металлургических предприятий, что обуславливает необходимость их переработки. Переработка техногенных образований позволяет снизить антропогенную нагрузку на окружающую природную среду и улучшить экологическую обстановку в регионе. Комплексное и максимальное использование сырья обуславливает сохранение природных ресурсов и позволяет вернуть в хозяйственный оборот уже накопленные отходы. В этом плане особо важной задачей становится разработка, применение и внедрение комплексных безотходных технологий, которые позволят полностью утилизировать существующие техногенные образования и получить из них новое качественное сырьё, значительно сэкономить материалы и ресурсы, одновременно освободить окружающую среду от негативного влияния отвалов [2, 3].

В черной металлургии наиболее крупнотоннажным отходом сталеплавильного производства, составляющим основной объем техногенных образований (около 80-85 % от общего количества твердых отходов), являются шлаки, представленные конвертерными или электропечными (далее обозначим ДСП) и ковшевыми (АКП) шлаками. При этом, как шлаки ДСП, так и шлаки АКП, содержат в себе такие элементы, которые не извлекаются имеющимися в

настоящее время технологиями шлакопереработки, но при этом представляют большую ценность для получения различных товарных продуктов.

Степень разработанности темы исследования. Анализ имеющихся работ показывает, что совместная комплексная переработка указанных шлаков предстанет как новый подход в переработке шлаковых образований. В работах, представляющих рассматриваемую тематику, показаны методы переработки шлаков, направленные на извлечение либо металлической, либо неметаллической части шлака. Т.е. шлаки перерабатывают не полностью, а именно: например, при утилизации шлака АКП остается непереработанной металлическая или незастабилизированная часть шлака, а при утилизации шлака ДСП используется лишь его неметаллическая или металлическая часть, оставляя неиспользованной вторую составляющую этого шлака.

Данное положение указывает на необходимость переработки шлаковых отвалов и свидетельствует о том, что из них можно извлечь ценные компоненты или получить товарный продукт.

Объект исследования - техногенные шлаковые образования сталеплавильного производства (электропечные шлаки и ковшевые шлаки).

Предмет исследования - технология совместной безотходной переработки электропечного и ковшевого шлаков.

Целью диссертационной работы является разработка безотходной технологии совместной переработки электропечного и ковшевого шлаков. При этом получаемые продукты переработки должны быть товарного качества, соответствующие нормативным документам.

Задачи, поставленные в соответствии с целью:

- анализ литературных источников по теме переработки промышленных электропечных и рафинировочных шлаков, образующихся на предприятиях сталеплавильного производства;

- определение границ исследования, моделирование и анализ шихтовых составов, необходимых для реализации цели;

- исследование возможности получения из электропечного и ковшевого шлаков стабилизированного продукта (клинкера) на основе проведенного моделирования;

- исследование возможности получения одновременно цементного клинкера и передельного чугуна при переработке электропечного и ковшевого шлаков в соответствии с полученными в ходе экспериментов данными;

- определение технологических условий и шихтовых составов для совместной утилизации шлаков с получением из них товарных продуктов;

- проведение опытно-промышленных испытаний разработанной технологии.

Научная новизна

1. Определены области химического состава шлаков, стабильно обеспечивающие получение портландцементного клинкера.

2. Определен оптимальный диапазон температур и температурный режим, пригодный для проведения утилизации шлаков.

3. Получены значения по вязкости и фазам составов шлаков, находящихся в области составов клинкера, в зависимости от их состава и температуры, что обеспечивает полное разделение металла и шлака, обеспечивающее получение товарных продуктов.

4. На основе исследований характеристик шлаковых расплавов, рекомендованы химические составы шихты, обеспечивающие получение портландцементного клинкера.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Определены границы составов в системе CaO-SiO2-Al2O3, обеспечивающие получение жидкоподвижных шлаков и соответствующие составу портландцементного клинкера.

2. Предложены шихтовые составы, которые могут быть использованы для совместной и безотходной утилизации шлаков АКП и ДСП, а также, при наличии, отходов извести.

3. Разработана технологическая схема безотходной переработки шлаков АКП и ДСП, которая может быть внедрена в производство для получения портландцементного клинкера и чугуна товарного качества.

Методология и методы исследования

Работа выполнена с использованием современных методов ренгенофазового анализа на дифрактометрах Bruker D8 Advance и XRD 7000 C Shimadzu с высоко-и низкотемпературными камерами и зеркалом Гебеля. Фазы изучали с помощью электронного сканирующего микроскопа «CarlZeiss EVO 40» с приставкой для анализа дифракционных картин HKL EBSD Channel 5. Термогравиметрические исследования проводили на сканирующем калориметре «STA 449 F3 Jupiter». Симплекс-решетчатое планирование и построение графиков проводили в программе STATISTICA 12.7, расчёты проводили в Microsoft Excel 2017 с использованием полимерной модели строения шлаков.

Положения, выносимые на защиту

1. Границы составов, обеспечивающие получение жидкоподвижных шлаков и при этом попадающих в область портландцементного клинкера.

2. Химические составы компонентов, которые должны быть в шихте плавки для получения чугуна и клинкера товарного качества.

3. Технология совместной переработки АКП и ДСП шлаков с привлечением отходов извести в роторно-наклонной печи.

Достоверность экспериментальных результатов работы основана на применении для экспериментов современного оборудования и установок, входящих в центр коллективного пользования «Урал-М», воспроизводимости результатов, использовании комплекса современных методов исследования и общепринятых методик экспериментов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии переработки техногенных шлаковых образований сталеплавильного производства с получением товарных продуктов»

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской междисциплинарной молодежной конференции с международным участием «V Информационная школа молодого ученого» (Екатеринбург, 2015 г.); IV и VII Международной молодежной научной конференции «Физика.

Технологии. Инновации ФТИ-2017» и «ФТИ-2020» (Екатеринбург, 2017, 2020 г.); 74, 75 и 76-ой Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, 2016, 2017, 2018 г.г.); III конгрессе «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований» (Екатеринбург, 2017 г.); Международной научно-технической конференции ICIE-2018 «Пром-Инжиринг» (Челябинск, Москва, 2018 г.); XV Международном Конгрессе сталеплавильщиков и производителей металла - ISCON 2018 (Тула, 2018 г.).

Личный вклад автора состоит в проведении литературного обзора, постановке задач исследования, планировании и непосредственном выполнении экспериментов, обработке и анализе полученных результатов, подготовке публикаций, обсуждении ключевых положений исследования на научных конференциях.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 17 работах, 6 из которых в зарубежных изданиях, рецензируемых в базах данных Web of Science и Scopus, 10 - в других изданиях и сборниках конференций, 1 патент.

Связь диссертации с планами НИР. Исследование выполнено в рамках государственного задания ИМЕТ УрО РАН № 0396-2015-0083 «Переработка техногенных отходов (шлаков сталеплавильного производства) методами пирометаллургии с целью расширения сырьевой (или ресурсной) базы черной металлургии и строительной отрасли, повышения качества и снижения себестоимости металлопродукции» (2016-2018 гг.).

Соответствие диссертации научной специальности. Диссертационная работа соответствует следующим пунктам паспорта научной специальности 05.16.07 - Металлургия техногенных и вторичных ресурсов: п. 6 «Процессы подготовки техногенного сырья к промышленному использованию», п. 8 «Комплексное использование природного и техногенного сырья», п. 9 «Рециклинг материалов» и п. 11 «Разработка технологий и конструкций для использования техногенного сырья».

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, рекомендаций для дальнейшего применения результатов работы, списка сокращений и условных обозначений, изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 37 рисунков, 35 таблиц, 3 приложения, список литературы включает 166 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н. Егиазарьяну Д.К., к.т.н. Некрасову И.В., к.т.н. Михеенкову М.А., к.х.н. Овчинниковой Л.А., д.э.н. Ершовой И.В.

1 ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ ШЛАКОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

В черной металлургии наиболее крупнотоннажным отходом, составляющим основной объем техногенных образований (около 80-85 % от общего количества твердых отходов), являются шлаки. Площади, занятые шлаковыми отвалами, превышают 2,2 тыс. га. Такие площади, находясь в городской черте, около металлургических заводов, изменяют ландшафт, загрязняют земельные угодья, негативно в целом воздействуют на окружающую природную среду, тем самым ухудшая экологическую обстановку [4]. При этом шлаки черной металлургии содержат более 15 % металлического и примерно 30 % оксидного железа. К началу 2000-х годов в отвалах предприятий черной металлургии скопилось около 306 млн. т. отходов, состоящих, в основном из шлаков [5]. А уже в 2007 г. в мире было выплавлено более 1500 млн. т стали с образованием 220 млн. т. шлаков соответственно, в основном окисленных конвертерных и электросталеплавильных (примерно следующего состава: 30-45 % CaO; 15-20 % SiO2; 20-40 % FenOm; 310 % MgO; 3-5 % Al2O3). Стоит отметить, что в таких шлаках содержится до 5-8 % металлического железа, представленного в виде корольков и мелких скрапин, а также до 3-4 % неусвоившейся извести. Касаемо шлаков агрегатов «ковш-печь» (АКП), то они содержат 55-60 % CaO; 15-18 % SiO2; до 8 % Al2Oз; менее 1 % FeO; 0,2-2,6 % S; и до 10 % MgO, а также незначительное количество фосфора. Оценочно мировой выход таких шлаков в год составляет примерно 15-25 млн. т. [6]. Всё это указывает на необходимость переработки шлаковых отвалов и свидетельствует о том, что из них можно извлечь ценные компоненты или получить товарный продукт.

1.1. Существующие способы и агрегаты шлакопереработки, история вопроса

Возможность использования имеющихся шлаковых отвалов упоминается еще в 1936 г. инженером Симкиным А.Г. [7], который также указывал на наличие в металлургических отходах металлических частиц и перспективность их

извлечения. Позднее, в 1954 г. свердловчанином Водяным В.А. [8] впервые был обобщен и освещен опыт отечественных заводов по разработке шлаковых отвалов с извлечением из них металлотходов (или лома) соответственно. В основном разработка была представлена подрывной разделкой лома и разрушением негабарита, описано экскаваторно-транспортировочное оборудование. Автор даёт характеристику шлаковым отвалам доменного, мартеновского и других производств и указывает на значительное количество присутствующего металла в данных отвалах (например, в мартеновском производстве содержание металла на 1 м3 шлака составляет 150-250 кг). Там же он упоминает об использовании доменных шлаков, при соответствующей обработке, в качестве строительных материалов, материала для производства цемента или получения асфальта. Однако автор не указывает, как перерабатывать имеющуюся металлическую составляющую этих шлаков, которая присутствует в них в небольшом количестве. Наряду с доменными, Водяный В.А. [8] также рассматривает и отвалы мартеновских шлаков, отмечая, что они являются наиболее богатым источником добычи металлических отходов, и указывает на редкое использование томасовских шлаков в сельскохозяйственном переделе. Таким образом, автор обозначает перспективность и выгоду разработки шлаковых отвалов с извлечением из них металлической составляющей в виде крупногабаритного лома, однако, в основном акцент делает на оборудование для механизированной разработки этих отвалов. В книге автор упоминает магнитную сепарацию металла, которая состоит в извлечении скрапа из шлака с помощью ленточно-барабанной установки, что свидетельствует о наличии опыта извлечения железной составляющей из шлаков к середине XX века [8]. Исходя из книжной информации, стоит сказать, что уже на 1954 г. имелся разный опыт получения металла из шлаковых отвалов путем их разработки, однако, извлечение состояло в извлечении кусков лома, с игнорированием мельчайших оксидных составляющих железа, а оставшаяся неметаллическая часть оставалась лежать в отвалах и не рассматривалась, как ценный источник сырья. Также не было рассмотрено или предложено какой-либо конкретной технологии по переработке шлаков. По тем

временам, дополнительной проблемой со всеми вытекающими из неё сложностями выступает складирование отходов в виде смешанных отвалов, которые вместе со шлаком включали в себя все виды металлургических отходов. Не смотря на обширное количество полезной информации, данный труд не получил широкого практического применения на предприятиях черной металлургии.

Годами позже, усилиями академика Бардина И.П. [9, 10] проблема отсутствия переработки хранящихся шлаков всё-таки получила широкую огласку и распространение, где он сообщал, что шлаки «это база для дальнейшего расширения строительства», ссылаясь на уже известный иностранный опыт. Академик отмечал, что значительную ценность имеют шлаковые новообразованные расплавы, отмечал существующую надобность их переработки в литые, пористые и волоконные материалы, а также необходимость контроля и сортировки техногенных образований горно-металлургической отрасли. Однако в ближайшие годы, из-за отсутствия системы координации между научными и производственными организациями, часть разработок и предложений по системе управления не получили широкого распространения.

В период с 1966-1969 г.г. вопрос шлакопереработки начинает активно разрабатываться. Стартуют активные научно-исследовательские, опытные и проектные работы по переработке и использованию шлаков. Начинают изыскиваться пути и методы полной и комплексной переработки доменных и сталеплавильных шлаков. С 1966 по 1977 г.г. объем переработки доменных шлаков возрастет с 61,3 % до 80,1 %, в то время как по сталеплавильным шлакам этот показатель увеличится с 6,3 % до 21,6 % [1]. Как видно, за этот период процент переработки сталеплавильных шлаков оставался довольно низким, что привело к поиску решений данного вопроса. В 70-ые годы XX столетия были разработаны и внедрены в производство технологии и оборудование по переработке сталеплавильных шлаков. У каждого завода была своя технология, предусматривающая цикл производства металла, однако, все эти технологии объединял общий принцип переработки (рис. 1.1).

1 - шлаковый ковш; 2 - магнитно-грейферный кран; 3 - бункер с наклонной решеткой; 4 - транспортер для шлака; 5 - щековая дробилка; 6 - электромагнитный сепаратор; 7 - электромагнитный барабан; 8 - бункер для шлака; 9 - бункер для металла; 10 - транспортер для металла; 11 - подача воды; 12 - слитый шлак Рисунок 1.1 - Схема комплексной переработки шлаков с извлечением металла на

ТМЗ [1]

Изначально проводились операции, связанные с транспортировкой шлака в шлаковые отделения от сталеплавильных агрегатов, кантовкой в шлаковые ямы, производилось охлаждение и дробление с помощью падающего груза, извлечение металла, и в последствии, отгрузка нефракционного щебня или отправки шлака на дальнейшую переработку. Это позволило использовать шлак в качестве нестандартной на то время продукции (в виде щебня для различных работ). Затем проходило механическое дробление шлака в специальных установках, дополнительная магнитная сепарация и выпуск продукции уже в виде фракционированного щебня. Опыт показывал, что для максимального извлечения металла из шлака требуется очень тонкое его измельчение. Общее извлечение металла при этом достигает 94 %. Оба этапа были связаны друг с другом как технологически, так и организационно, представляя собой законченный цикл [1, 2]. Данный принцип переработки шлаков в твердом виде в общих чертах сохраняется и по сей день.

При такой переработке в 70 и 80-ые годы XX столетия металл извлекался и направлялся обратно в металлургическое производство в качестве шихты. Конвертерный шлак использовали в доменной плавке, мартеновский - в

дорожном строительстве. Шлаковые продукты впервые массово начинают направляться в строительную промышленность и заменять собой некоторые строительные материалы [1, 2, 11]. Таким образом, извлекая в течение переработки металл и направляя шлак на доработку для нужд строительной промышленности, можно сказать, что уже в 70-ые годы XX столетия данный способ переработки был близок к безотходному. Однако в это же время на многих предприятиях для своевременной и качественной переработки шлака и извлечения металла было недостаточно производительности шлаковых отделений и кранового оборудования. Специального оборудования для грохочения, дробления и помола на тот момент не было разработано. Также, в то время как сепарация не обеспечивала полного извлечения металла, отсутствовало фракционирование щебня для дорог, была повышена запыленность среды при переработке шлаков.

В 1972-1973 г.г. были разработаны и успешно применялись первые установка и агрегат по переработке жидкого шлака методом намораживания [1]. Суть методов заключалась в резком охлаждении такого шлака, попадании его на виброповерхности, откуда он после сбрасывался в охладительные ванны и выносился транспортером в бункер. Там, уже вручную, его разбивали и дробили. Способ по эффективности уступал переработке шлака в твердом виде, ввиду малых объемов перерабатываемого шлака и сложности реализации на других заводах.

К концу 1980-ых годов XX столетия, шлаки всё также перерабатывались в основном способом переработки в твердом виде, не смотря на то, что более эффективным способом к этому времени стала переработка расплавов [2]. Это было обусловлено тем, что оборудование для переработки в твердом виде, конкретно для дробления, сортировки и сепарации шлака, быстро изнашивалось и выходило из строя, в связи с чем, способ жидкой переработки шлаков оказался более эффективным, где оборудование не было подвержено частому износу и поломкам. Вышеупомянутый способ намораживания получил распространение и расширение: модернизированная внедренная установка позволяла перерабатывать

шлак и получать щебень на таких предприятиях, как Липецкий, Ждановский и Волгоградский тракторный заводы. Продукция от установки могла быть использована в шихте доменных печей в качестве флюсов взамен известняка и марганцовистой руды и в строительной сфере вместо щебеночных фракций. Однако данный способ предлагал работу установки в тяжелых условиях и не был применен на других предприятиях.

Впервые в это время появляются грануляционные установки барабанного типа для переработки жидких расплавов (рис. 1.2).

9

1 - шлаковый ковш; 2 - шлаковый расплав; 3 - жалоб; 4 - вращающийся барабан;

5 - щебень

Рисунок 1.2 - Схема установки барабанного типа для получения щебня Суть заключается в том, что расплав из конвертера или мартеновской печи подается на вращающийся барабан, соприкасается с его поверхностью, дробится на гранулы, которые падают далее на площадку или в водный бассейн. Такая установка позволила перерабатывать весь шлак после одной плавки, получая из него продукцию в виде шлакового щебня. Стоит отметить, что шлаковая продукция получалась в основном в виде нефракционированного щебня, в то время, как металлосодержащая часть шлака извлекалась в недостаточном количестве. Также одним из недостатков установки являлась необходимость последующей сортировки шлака для получения стандартной продукции, а также

большую металлоёмкость установки. Барабаны работали во влажной или парогазовой среде, в условиях больших перепадов температур, что вызывало дополнительные трудности по защите металла и вылилось в поиски и разработки модифицирования данной технологии и её оборудования.

К концу 80-ых годов XX столетия наиболее совершенная технологическая схема переработки доменных и мартеновских шлаков появилась на Новолипецком металлургическом комбинате (НЛМК). Она включала в себя две технологические нити дробления, сепарации и сортировки шлака, общий узел помола и склада отгрузки готовой продукции [2]. Опыт показал, что при практически полной переработке, металл извлекался недостаточно полно, и поэтому данная технология потребовала последующих модернизаций. Также стоит отметить, что специального оборудования для переработки не производилось, поэтому приходилось брать агрегаты с горнорудной или угольной промышленности, проводить их реконструкции, чтобы сделать их пригодными для данных операций, что являлось достаточно дорогостоящим мероприятием для многих заводов.

Также, в это время остро встал вопрос о переработке порошкообразных шлаков. Их утилизация вызывает особые трудности: из-за их высокой степени распада (90 %), что при перегрузке порошкообразного шлака из траншеи на вторичную обработку приводит к сильным пылевыделениям на рабочих площадках и «вытеканию» шлака из грейферов. Потому, дробление и сортировка с извлечением металла, которая применяется по отношению к мартеновским и конвертерным шлакам, здесь уже была не приемлема. Таким образом, на практике была разработана технология переработки распадающихся шлаков с отбором мелких фракций с помощью пневмоклассификатора (рис. 1.3).

Данная схема позволяла отделить пыль и произвести предварительную сортировку шлака и выделение металла. Обеспыленный продукт можно было подвергать механической переработке, а пылевидные фракции использовать в качестве муки для известкования или добавки для получения вяжущих [2]. Однако, как показала дальнейшая практика, значительные количества

пылевидных фракций после распада электросталеплавильного шлака, в частности ковшевого, затрудняют его массовую переработку в шлаковый щебень и являются причиной загрязнения выбросами пыли на месте хранения этих отходов и требуют стабилизации для направления в производство.

1 - приёмный бункер; 2 - питатель; 3 - пневмоклассификатор; 4 - циклон;

5 - фильтр; 6 - вентилятор Рисунок 1.3 - Схема переработки распадающихся шлаков с помощью

пневмоклассификатора

В работе [12] отмечена новая технология по переработке самораспадающихся высокоосновных шлаков, заключающаяся в сухой грануляции сталеплавильных шлаков компримируемым и низконапорным воздухом, что в 2-3 раза снижает затраты на дробление. Исследования свидетельствовали, что шлаки после грануляции обладали активностью и могли использоваться в качестве шлаковых и шлакощелочных вяжущих. Технология также предусматривала утилизацию теплоты расплава и получение пара наравне с горячей водой. В этой же работе отмечено развитие барабанных установок по переработке шлаков в жидком, гетерогенном и твердом состояниях. Впервые была разработана установка, принцип действия которой заключался в охлаждении шлака в объеме перемещающихся взаимодействующих друг с другом и барабаном специальных тел. Такая установка позволила решить некоторые проблемы, в частности экологические, сократить капитальные и эксплуатационные затраты.

щебень

часть *

Ввиду успешной эксплуатации и внедрения данные установки были внедрены на предприятиях Юго-Восточной Азии.

Описанные технологии имели успешное применение, как в отечественной практике, так и в других странах. На некоторых предприятиях удалось создать циклы производства, близкие к безотходному, либо близкие к полной переработке отходов, однако, без учета каких-либо параметров, будь то утилизация тепла и пара, без учета соответствия новым экологическим нормам, энергоёмкости и эксплуатируемости. В 1998 г. комбинат «Баостил» (КНР) успешно запускает установку барабанного типа с шаровой насадкой и впервые в мире показывает эффективность переработки жидких шлаков в таких установках. А уже в начале 2000-х годов, Сорокин Ю.В. [4, 13] с сотрудниками в своих работах обобщает имеющийся на тот момент опыт, актуализирует вопрос шлаковой переработки и предлагает новые технологические решения. Авторы отмечают, что переработка шлакового расплава в агрегатах с ограниченным объемом имеет ряд преимуществ перед переработкой твердого шлака и отмечают, что к этому времени большинство методов шлакопереработки перешло на утилизацию расплава в компактных агрегатах с получением твердого продукта или полупродукта, которые соответствуют экологическим нормам. Одним из предложенных технологических решений в работе [13] выступает модернизация барабанной установки, благодаря которой расплав перерабатывается в перемещающемся межшаровом пространстве (ПМШП), имеющей большие экономические и эксплуатационные выгоды. По такой технологии, расплав подается вместе с водой во вращающийся барабан, параллельно начинается выгрузка готовой продукции и отвод парогазовой смеси. Так одновременно происходит освобождение емкости от готового продукта и обеспечивается приём новых порций шлака. Получаемая продукция шла на щебеночно-песчаные смеси, в то время как магнитная могла использоваться для металлургического передела, а мелкие компоненты шлака в качестве абразивов. Были обнаружены устойчивые структуры высокоосновных шлаков и заметное увеличение гидравлической активности, что позволило рассматривать их как потенциальное сырье для производства цемента и местных

вяжущих. Таким образом, на установке была подтверждена возможность создания из шлаков вяжущих и материалов для цементной промышленности в крупных масштабах, что позволило создавать в последующем установки с уклоном на переработку в данной сфере. Установки барабанного типа с шариковой насадкой и ПМПШ стали отправной точкой для модернизации оборудования по переработке шлаковых расплавов, разработок новых технологий и изучения новых способов утилизации шлака, в том числе электросталеплавильного и саморассыпающегося ковшевого шлака.

К 1993 г. переработка электросталеплавильных шлаков осуществлялась в основном по схемам, разработанным для переработки конвертерных и мартеновских шлаков, упомянутых ранее. Либо это была схема, включающая охлаждение, отбор крупного скрапа, грубое дробление падающим грузом, вывоз на отвал или потребителю в виде рядового щебня; либо включающая кантовку, охлаждение, разрушение падающим грузом и подачу смеси на дробильно-сортировочную установку (далее ДСУ). Классифицирования и сортировки шлаков по видам (печные, рафинировочные, первичные и конечные) не производилось. На ряде предприятий эти шлаки вывозились в отделения конвертерных или мартеновских шлаков и смешивались с ними. Такие схемы не учитывали особенностей электросталеплавильных шлаков (их распад), и потому не обеспечивали их нормальной переработки. При переработке таких шлаков выделялось огромное количество пыли, концентрация которой превышала ПДК в десятки раз, что создавало сложную экологическую обстановку в районах шлаковых отделений и отвалов, исключало возможность использования вторичной переработки на ДСУ. В этом же году в работе [14] была освещена технология, применяемая в Болгарии, для более эффективной переработки электросталеплавильных шлаков. Она являла собой модернизированную схему, заключающуюся в грохочении и последующем дополнительном дроблении, что позволило гораздо более глубоко разделять кусковую и пылевидную фракции шлака.

В связи с большим преимуществом переработки шлаков в жидком состоянии, работ по переработке на дробильно-сортировочных комплексах (ДСК) в твердом состоянии с тех пор оказалось меньше. Наиболее полный обзор имеющихся схем, которые претерпели лишь небольшие модернизации с 70-х годов XX столетия, представлен в работах [6, 15, 16]. Данные схемы имеют наибольший эффект при извлечении металла из шлаковых отвалов, неметаллическая часть шлака при этом либо остается лежать на отвалах дальше, либо не полностью вовлекают её в переработку. Не смотря на то, что в случае переработки твердого шлака извлекается более 60 % металла, в статье [17] был обозначен ряд недостатков этого способа:

- большие производственные площади, необходимые под шлаковые отвалы и ДСК;

- необходимость в наличии специализированного оборудования для переработки высокообразивного и заметалленного шлакового материала;

- низкая степень извлечения металлического железа;

- высокая зашлакованность извлеченного железа;

- невозможность переработки шлака вблизи сталеплавильного агрегата;

- сложность локализации парогазовых и пылевых выбросов;

- сложность самих схем, предусматривающих многостадийное дробление и сортировку шлака.

После успешного распространения в странах Юго-Восточной Азии установок барабанного типа с шаровой насадкой, что подтвердило эффективность переработки жидких шлаков, в начале 2000-х годов были разработаны новые схемы такого процесса, одна из которых сочетала в себе во время переработки в жидком виде получение извести (на заводе «ЕегпегеКогё», Италия [18]), другая -использование ZEWA-процесса (США), который позволял гибко использовать исходное сырье расширив его составы, в который также входили шлаки электросталеплавильного производства, и таким образом получать различную металлическую и неметаллическую продукции, в зависимости от требований заказчика [19].

В работе [20] авторами, спустя десятилетие после разработки новых схем переработки шлака в жидком виде, был обобщен опыт по созданию установок переработки шлаковых расплавов, где они вывели критерии, которым должны соответствовать новые создаваемые агрегаты:

- переработка жидких шлаков в одну стадию независимо от их химического состава и содержания в шлаках металла;

- существенное снижение энергоемкости и трудоемкости процесса переработки жидкого шлака;

- высокая производительность при относительно небольших габаритах и относительной простоте конструкции;

- облегчение процесса извлечения скрапа низкой зашлакованности, возврат его в производство;

- исключение вылеживания шлака в отвалах;

- исключение дробления твердого шлака механическим путем;

- улучшение санитарно-гигиенической и экологической обстановки за счет локализации пара и его эвакуации.

Также авторы отмечают что использование и модернизация технологии и оборудования барабанного типа с шаровой насадкой и колосниками позволяет значительно сократить капитальные и эксплуатационные затраты на строительство установок по переработке шлаков, дополнительно извлечь металл из шлаков и улучшить экологическую обстановку в регионе расположения металлургического предприятия. Похожая модернизация представлена в статьях [17, 21], на основе которой разработан целый технологический комплекс ТКББ по переработке жидких шлаков с большими технико-экономическими и экологическими преимуществами.

Гудим Ю.А. [6, 22] и соавторы предложили установку «МАГМА», которая как аналог иностранных разработок позволяет комплексно перерабатывать сталеплавильные отходы разных производств с получением металлического продукта, вяжущих, материалов для строительной промышленности в ходе жидкого расплавления. Также в работе [22] было упомянуто использование

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лобанов Даниил Андреевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Панфилов, М. И. Металлургический завод без шлаковых отвалов / М. И. Панфилов. - М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

2. Панфилов, М. И. Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии / М. И. Панфилов, Я. Ш. Школьник, Н. В. Орининский, В. А. Коломиец, Ю. В. Сорокин, А. А. Грабеклис. - М.: Металлургия, 1987. - 238 с.

3. Игнатова, А. М. Анализ проблемы и перспективы использования сырьевого и материального потенциала техногенных образований горнометаллургической отрасли при инновационном подходе к их управлению и петрургическому рециклингу / А. М. Игнатова, О. Ю. Шешуков, В. Ф. Балакирев // Научно-технический вестник Поволжья. - 2013. - № 3. - С. 141152.

4. Демин, Б.Л. Техногенные образования из металлургических шлаков как объект комплексной переработки / Б. Л. Демин, Ю. В. Сорокин, А. И. Зимин // Сталь. - 2000. - № 11. - С. 99-102.

5. Смирнов, Л. А. Современные технологии и оборудование по переработке и использованию техногенных отходов металлургического производства / Л.А. Смирнов, Ю. В. Сорокин, Б. Л. Демин, Л. А. Зайнуллин // Труды международного конгресса «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов» Техноген. - 2017. -Екатеринбург. - 2017.

6. Гудим, Ю. А. Современные способы безотходной утилизации сталеплавильных шлаков / Ю. А. Гудим, А. А. Голубев, С. Г. Овчинников // Сталь. - 2009. - №7. - С. 93-95.

7. Симкин, А. Г. Металлические отходы (вторичные металлы) / А. Г. Симкин, С. В. Иванов, А. Э. Зайдман. - Стандартгиз, 1936.

8. Водяный, В. А. Извлечение металла из шлаковых отвалов / В. А. Водяный. - М.: Металлургиздат, 1954. - 123 с.

9. Бардин, И. П. Шлаки - ценнейший материал/ И. П. Бардин // «Строительная газета». - № 7. - 1955 - С. 10.

10. Бардин, И. П. Избранные труды. Т. I. / И. П. Бардин - М., изд. АН СССР, 1963. - 358 с.

11. Климушкин, А. Н. Сталеплавильный шлаковый отвал Карагадинского комбината / А. Н. Климушкин, А. И. Кузнецов, Б. Л. Демин, И. И. Щербаков, Г. В. Юст // Металлург. - 1988. - №5. - С. 37-38.

12. Сорокин, Ю. В. Экологически чистые технологические процессы и оборудование для переработки металлургических шлаков / Ю. В. Сорокин, Я. Ш. Школьник, Е. В. Коломиец, Б. Л. Демин // Международная конференция «Черная металлургия в XXI веке». - М.: Металлургия, 1994. - С. 273-276.

13. Сорокин, Ю. В. Новые процессы и агрегаты для переработки шлаковых расплавов / Ю. В. Сорокин, Я. Ш. Школьник, Б. Л. Демин, А. А. Мясник // Сталь. - 2000. - №11. - С. 106-109.

14. Сорокин, Ю. В. Особенности переработки электросталеплавильных шлаков / Ю. В. Сорокин, Б. Л. Демин. // Сталь. - 1993. - № 11. - С. 84-86.

15. Гамей, А. И. Схемы переработки металлургических шлаков / А. И. Гамей, В. В. Наукин, Н. В. Сухинова // Сталь. - 2007. - № 2. - С. 144-145.

16. Чижевский, В. Б. Глубокая переработка сталеплавильных шлаков / В. Б. Чижевский, О. П. Шавакулева, Е. Ю. Дегодя, Н. А. Мудрых. // Сталь. -2014. - №4. - С. 124-126.

17. Шакуров, А. Г. Результаты разработки технологии и оборудования для переработки и стабилизации шлакового расплава в товарный продукт / А. Г. Шакуров, Я. Ш. Школьник, В. В. Журавлев, В. М. Паршин, А. Д. Чертов, В. Н. Ковалев, О. В. Федотов, Д. В. Морозов. // Бюллетень научно-технической и экономической информации. Черная металлургия. - 2014. - № 2. - С.82-86.

18. Данилов, Е. В. Современная технология утилизации сталеплавильных шлаков / Е. В. Данилов // Металлург. - 2003. - № 6. - С. 38.

19. Флайшандерл, А. ZEWA - Новый процесс утилизации металлургических отходов / А. Флайшандерл, У. Геннари, А. Ллие // Сталь. -2004. - № 12. - С. 118-123.

20. Школьник, Я.Ш. Новая технология и оборудование для переработки шлаковых расплавов / Я. Ш. Школьник, А. Г. Шакуров, М. З. Мандель // Металлург. - 2011. - № 10. - С. 58-60

21. Паршин, В. М. Технология и оборудование для переработки и стабилизации жидких сталеплавильных шлаков в кондиционный наполнитель для дорожного строительства / В. М. Паршин, А. Д. Чертов, А. Г. Шакуров, В.Н. Ковалев, О. В. Федотов, Д. В. Морозов. // Экология и промышленность. -2013. - № 3. - С. 94-99.

22. Гудим, Ю. А. Эффективные способы утилизации отходов металлургического производства Урала / Ю. А. Гудим // Экология и промышленность России. - 2008. - С. 4-8.

23. Сорокин, Ю. В. Переработка шлаков ЭСПЦ в опытной установке барабанного типа с шаровой насадкой / Ю. В. Сорокин, Б. Л. Демин, Л. А. Смирнов // Сталь. - 2012. - №3. - С. 70-73.

24. Демин, Б. Л. Перспективы применения установок барабанного типа для переработки металлургических / Б. Л. Демин, Ю. В. Сорокин, Е. Е. Щербаков, А. А. Дерлин // Металлург. - 2015. - № 11. - С. 31-33.

25. Шакуров, А. Г. Комплексная переработка жидких сталеплавильных шлаков с восстановлением железа и получением качественной товарной продукции / А. Г. Шакуров, В. В. Журавлев, В. М. Паршин, Я. Ш. Школьник, А. Д. Чертов // Сталь. - 2014. - № 2. - С. 75-80.

26. Егиазарьян, Д. К. Анализ рафинировочных свойств и вязкости шлаков внепечной обработки стали: сб. тр. 72 международной науч. -техн. конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» / Д. К. Егиазарьян, А. Н. Шаманов, О. Ю. Шешуков, И. В.

Некрасов, А. А. Метелкин, Л. А. Овчинникова // Магнитогорск. - 2014. - Т. 1 -С. 180-185

27. Уфимцев, В. М. Шлаки в составе бетона: новые возможности / Уфимцев, Л. А. Коробейников // Технологии бетонов. - 2014 . - №6 . - С. 50-53

28. Клачков, А. А. Передовые технологии эксплуатации футеровки электросталеплавильной печи на примере ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод» / А. А. Клачков, В. О. Красильников, М. В. Зуев, Е. Г. Житлухин, Л. В. Зубаков, А. А. Головня, И. М. Яо // Новые огнеупоры. - 2012. - № 3. - С. 99104.

29. Аксенова, В. В. Исследование равновесия системы «шлак-металл» перед выпуском из ДСП-160 / В. В. Аксенова, В. М. Сафонов // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство Материалы Тринадцатой Всероссийской научно-практической конференции, с международным участием (23-25 ноября 2016 г., г. Старый Оскол). - 2016. - Т. II. - C. 15-18

30. Леонтьев, Л. И. Технологические особенности переработки сталеплавильных шлаков в строительные материалы и изделия / Л. И. Леонтьев, О. Ю. Шешуков, В. С. Цепелев, М. А. Михеенков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян. Строительные материалы. - 2014. - №10. - С. 70-73.

31. Skaf, M. EAF slag in asphalt mixes: A brief review of its possible re-use / M. Skaf, M. J. Manso, A. Aragon, J. A. Fuente-Alonso // Resources, Conservation and Recycling. - 2017. - V. 120. - P. 176-185.

32. Chesner, W. H. User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction / W. H. Chesner, R. J. Collins, M. MacKay // No. FHWA-RD-97-148. U.S.Department of Transportation. Federal Highway Administration. -1998.

33. Motz, H. Products of steel slags: An opportunity to save natural resources / H. Motz, J. Geiseler // Waste Management. - 2001. - V. 21. - I. 3. - P. 285-293.

34. Rohde, L. Electric Arc Furnace Steel Slag: Base Material for Low-Volume Roads / L. Rohde, W. P. Nu~nez, J. A. Ceratti // Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. - 2003. - V. 2. - P. 201-207

35. Behiry, A. E. Evaluation of steel slag and crushed limestone mixtures assubbase material in flexible pavement / A. E. Behiry // Ain Shams Engineering Journal. - 2013. - V. 4. - P. 43-53

36. Stroup-Gardiner, M. Recycled Materials and Byproducts in Highway Applications - Slag Byproducts / M. Stroup-Gardiner, T. Wattenberg-Komas. NCHRP Synthesis Report: 2013. - V. 5.

37. Emery, J.J. Steel Slag utilization in asphalt mixes / J. J. Emery. -Canadian Technical Asphalt Association Proceedings, National Slag Association: 1984.

38. Ali, N.A. The use of steel slag in asphaltic concrete / N. A. Ali, J. S. Chan, T. Papagiannakis, E. G. Theriault, A. T. Bergan // Effects of Aggregates and Mineral Fillers on Asphalt Mixture Performance, ed. R. Meininger (West Conshohocken, PA: ASTM International): 1992. - P. 3-18.

39. Baverman, C. Serial batch tests performed on municipal solid waste incineration bottom ash and electric arc furnace slag, in combination with computer modelling / C. Baverman, A. Sapiej, L. Moreno, I. Neretnieks // Waste Management

- 1997. - V. 15. - P. 55-71.

40. Manso, J. M. Electric arc furnace slag in concrete / J. M. Manso, J. J. Gonzalez, J. A. Polanco // Journal of Materials in Civil Engineering. - 2004. - № 16.

- I .4. - P. 639-645.

41. Maslehuddin, M. Comparison of properties of steel slag and crushed limestone aggregate concretes / M. Maslehuddin, A. M. Sharif, M. Shameem, M. Ibrahim, M. S. Barry // Construction and building materials. - 2003. - V. 17. - P. 105-112.

42. Pellegrino, C. Mechanical and durability characteristics of concrete containing EAF slag as aggregate / C. Pellegrino, V. Gaddo // Cement and Concrete Composites. - 2009. - V. 31. - P. 663-671.

43. Etxeberria, M. Properties of concrete using metallurgical industrial byproducts as aggregates / M. Etxeberria, C. Pacheco, J. M. Meneses, I. Berridi // Construction and building materials. - 2010. - V. 24. - P. 1594-1600.

44. Faleschini, F. High performance concrete with electric arc furnace slag as aggregate: mechanical and durability properties / F. Faleschini, A. M. Fernández-Ruíz, M. A. Zanini, K. Brunelli, C. Pellegrino, E. Hernández-Montes // Construction and building materials. - 2015. - V. 101. - P. 113-121.

45. Monosi, S. Electric arc furnace slag as natural aggregate replacement in concrete production / S. Monosi, M. L. Ruello, D. Sani // Cement and Concrete Composites. - 2016. - V. 66. - P. 66-72.

46. Santamaría, A. Self-compacting concrete incorporating electric arc-furnace steelmaking slag as aggregate / A. Santamaría, A. Orbe, M. M. Losa~nez, M. Skaf, V. Ortega-Lopez, J. J. González // Materials & Design. - 2017. - V. 115. - P. 179-193.

47. Manso, J. M. Durability of concrete made with EAF slag as aggregate / J. M. Manso, J. A. Polanco, M. Losanez, J. J. Gonzales // Cement and Concrete Composites. - 2006. - V. 28. - P. 528-34.

48. Papayianni, I. Production of high-strength concrete using high volume of industrial by-products / I. Papayianni, E. Anastasiou // Construction and building materials. - 2010. - V. 24. - P. 1412-1417.

49. Huaiwei, Z. An overview for the utilization of wastes from stainless steel industries / Z. Huawei, H. Xin // Resources, Conservation and Recycling. - 2011. -V. 55. - P. 745-754.

50. Abu-Eishah, S. Performance of concrete mixtures made with electric arc furnace (EAF) steel slag aggregate produced in the Arabian Gulfregion / S. Abu-

Eishah, A. El-dieb, M. Bedir// Construction and building materials. - 2012. - V. 34.

- P. 249-256.

51. Pellegrino, C. Properties of concretes with black/oxidizing electric arc furnace slag aggregate / C. Pellegrino, P. Cavagnis, F. Faleschini, K. Brunelli // Cement and Concrete Composites. - 2013. - V. 37. - P. 232-240.

52. Sheen, Y. N. Properties of green concrete containing stainless steel oxidizing slag resource materials / Y. N. Sheen, H. Y. Wang, T. H. Sun // Construction and building materials. - 2014. - V. 50. - P. 22-27.

53. Adegoloye, G. Concrete made of EAF slag and AOD slag aggregates from stainless steel process: mechanical properties and durability / G. Adegoloye, A.-L. Beaucour, S. Ortola, A. Noumowe // Construction and building materials. - 2015.

- V. 76. - P. 313-321.

54. You, K.S. Characterization of electric arc furnace slag as construction material / K. S. You, N. I. Um, G. C. Han, J. W. Ahn // TMS Fall Extraction and Processing Division: Sohn International Symposium, San Diego, CA. - 2006. - P. 417-420.

55. Yokoyama, S. Applicability of carbonated electric arc furnace slag to mortar / S. Yokoyama, R. Arisawa, M. N. N. Hisyamudin, K. Murakami, A. Maegawa, M. Izaki // Journal of Physics: Conference Series. - 2012. - V. 352.

56. Kuo, W.T. Electric arc furnace oxidizing slag mortar with volume stability for rapid detection / W. T. Kuo, C. Y. Shu, Y. W. Han // Construction and building materials. - 2014. - V. 53. - P. 635-641.

57. Santamaría, A. The use of steelmaking slags and fly ash in structural mortars / A. Santamaría, E. Rojí, M. Skaf, I. Marcos, J. J. González // Construction and building materials. - 2016. - V. 106. - P. 364-373.

58. Formoso, A. Use of blast furnace and steelwork slags as fertilizer Brussels / A. Formoso // 5th. EC Conference RTD on Industrial Technologies. -1994. - P. 71-72.

59. Bird, S.C. Investigations on phosphorus recovery and reuse as soil amendment from electric arc furnace slag filters / S. C. Bird, A. Drizo // Journal of Environmental Science and Health Part A. - 2009. - V. 44. - I. 13. - P. 1476-1483.

60. Radic, S. Effect of electric arc furnace slag on growth and physiology of maize (Zea mays L.) / S. Radic, H. Crnojevic, D. Sandev, S. Jelic, Z. Sedlar, K. Glavas, B. Pevalek-Kozlina // Acta Biologica Hungarica. - 2013. - V. 64. - P. 490499.

61. Weber, D. Upgrading constructed wetlands phosphorus reduction from a dairy effluent using electric arc furnace steel slag filters / D. Weber, A. Drizo, E. Twohig, S. Bird, D. Ross // Water Science & Technology. - 2007. - V. 56. - I. 3. -P. 135-143.

62. Gahan, C. S. Comparative study on different steel slags as neutralizing agent in bioleaching / C. S. Gahan, M. L. Cunha, A. Sandstrom // Hydrometallurgy. -2009. - V. 95. - P. 190-197.

63. Haynes, R. J. Use of industrial wastes as media in constructed wetlands and filter beds - Prospects for removal of phosphate and metals from wastewater streams / J. R. Haynes // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. - 2015. - V. 45. - P. 1041-1103.

64. Kourounis, S. Properties and hydration of blended cements with steelmaking slag / S. Kourounis, S. Tsivilis, P. E. Tsakiridis, G. D. Papadimitriou, Z. Tsibouki // Cement and Concrete Composites. - 2007. - V. 37. - P. 815-822.

65. Tsakiridis, P.E. Utilization of steel slag for Portland cement clinker production / P. E. Tsakiridisa, G. D. Papadimitrioua, S. Tsivilisb, C. Koroneosc // Journal of Hazardous Materials. - 2008. - V. 152. - P. 805-811.

66. Song, Q. Effect of blast furnace slag and steel slag on cement strength, pore structure and autoclave expansion / Q. Song, B. Shen, Z. Zhou // Advanced Materials Research. - 2011. - V. 168-170. - P. 17-20.

67. Noureldin, A.S. Evaluation of Surface Mixtures of Steel Slag and Asphalt / A. S. Noureldin, R. S. McDaniel // Transportation Research Record. - 1990. - V. 1269. - P. 133-149.

68. Stock, A.F. Skidding characteristics of pavement surfaces incorporating steel slag aggregates / A. F. Stock, Colin M. Ibberson, I. F. Taylor // Transportation Research Record. - 1996. - V. 1545. - I. 1 - P. 35-40.

69. Collins, R.J. Recycling and use of waste materials and by-products in highway construction: A synthesis of highway practice. Final report / Collins R. J., Ciesielski S. K., Mason L. S. // Nat'L Academy Press. - 1994. - V. 19. - P. 9.

70. Pasetto, M. Electric Arc Furnace Steel Slags in High Performance Asphalt Mixes: A Laboratory Characterization / M. Pasetto, N. Baldo // TMS fall extraction and processing division: Sohn's international symposium. - 2006. - V. 5. - P. 443450

71. Pasetto, M. Mix design and performance analysis of asphalt concretes with electric arc furnace slag / M. Pasetto, N. Baldo // Construction and building materials. - 2011. - V. 25. - P. 3458-3468.

72. Behnood, A. Experimental investigation of stone matrix asphalt mixtures containing steel slag / A. Benhood, M. Ameri // Scientia Iranica. - 2012. - V. 19. - P. 1214-1219.

73. Liapis, I. Use of electric arc furnace slag in thin skid resistant surfacing / I. Liapis, S. Likoydis // Procedia - Social and Behavioral Science. - 2012. - V. 48. -P. 907-918.

74. Hainin, M. R. Laboratory evaluation on steel slag as aggregate replacement in stone mastic asphalt mixtures / M. R. Hainin, G. Rusbintardjo, M. A. Abdul Aziz, N. I. Yusoff // Jurnal Teknologi. - 2013. - V. 65. - P. 13-19.

75. Hesami, S. Laboratory investigation of moisture susceptibility of warmmix asphalt mixtures containing steel slag aggregates / S. Hesami, M. Ameri, H. Goli, A. Akbari // International Journal of Pavement Engineering. - 2014. - V. 16. -P. 745-759.

76. Li, C. Investigation of performance of porous open graded steel slag asphalt mixture / C. Li, X. Xiang, X. Zhou / Journal of Building Materials. - 2015. -V. 18. - P. 168-171.

77. Sarkar, R. Utilization of steel melting electric arc furnace slag for development of vitreous ceramic tile / R. Sarkar, N. Singh, S. K. Das // Bulletin of Materials Science. - 2010. - V. 33. - P. 293-298.

78. Chukwudi, B.C. Characterization of sintered ceramic tiles produced from steel slag / B. C. Chukwudi, P. O. Ademusuru, B. A. Okorie // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. - 2012. - V. 11. - P. 863-868.

79. Teo, P.-T. Recycling of Malaysia's electric arc furnace (EAF) slag waste into heavy-duty green ceramic tile / P.-T.Teo, A. A. Seman, P. Basu, Nurulakmal, M. Sharif // Waste Management. - 2014. - V. 34. - I. 12. - P. 2697-2708.

80. Basu, P. Alternative iron making technologies - an environmental impact analysis / P. Basu // Clean technologies for metallurgical industries. - 2002. - P. 194202.

81. Бигеев,В. А. Сравнение одностадийного жидкофазного и двухстадийного способов переработки пылей и шламов с помощью математического моделирования / В. А. Бигеев, А. В. Пантелеев, А. А. Черняев // Теория и технология металлургического производства. - 2011. - № 11. - С. 78-83.

82. Шатохин, И. М. Современная жидкофазная переработка сталеплавильных шлаков и шламов / И. М. Шатохин, В. А. Бигеев, А. Л. Кузьмин, О. Б. Боброва, А. В. Писчаскина // V Международная конференция-школа по химической технологии хт'16. Сборник тезисов докладов сателлитной конференции ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии: в 3-х томах. - 2016. - С. 351-352.

83. Шатохин, И. М. Новый способ переработки техногенных отходов металлургического производства / И. М. Шатохин, А. Л. Кузьмин, Л. А.

Смрнов, Л. И. Леонтьев, В. А. Бигеев, И. Р. Манашев // Металлург. - 2017. - № 7. - С. 19-24.

84. Шатохин, И. М. Технология комплексной переработки отходов металлургического производства путем жидкофазного восстановления / И. М. Шатохин, А. Л. Кузьмин, Л. А. Смрнов, В. А. Бигеев, И. Р. Манашев // Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований. Уральский рынок лома, промышленных и коммунальных отходов. Труды Конгресса с международным участием и Конференции молодых ученых, V Форума. - 2017. - С. 219-222.

85. Панишев, Н. В. Утилизация отходов металлургического производства черных металлов / Н. В. Панишев, В. А. Бигеев, М. В. Потапова, И. В. Макарова, Т. О. Гаврилова. - Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (Магнитогорск): 2018. - 69 с.

86. Бигеев, В. А. Возможности использования мелкодисперсных, железосодержащих отходов металлургии / В. А. Бигеев, Д. С. Сергеев, Ю. А. Колесников // Литейные процессы. - 2014. - № 13. - С. 35-39.

87. Бигеев, В.А. Математическое моделирование твердофазного восстановления пылей и шламов / В. А. Бигеев, А. В. Пантелеев, А. А. Черняев // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - 2011. -№ 1 (69). - С. 132-135.

88. Шатохин, И. М. Технология разделения продуктов комплексной переработки металлургических шлаков и шламов с использованием магнитной сепарации / И. М. Шатохин, В. А. Бигеев, А. Л. Кузьмин, А. А. Черняев, Н. М. Амангельдиев, Н. С. Зупаров // Теория и технология металлургического производства. - 2016. - № 1 (18). - С. 66-69.

89. Бигеев, В.А., Черняев А.А., Пантелеев А.В. Исследование двухстадийного способа переработки пылей и шламов с помощью математических моделей / В. А. Бигеев, А. А. Черняев, А. В. Пантелеев //

Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2014. - №3. - С. 48-52.

90. Дильдин А. Н. Утилизация шлаков сталеплавильного производства /

A. Н. Дильдин, В. И. Чуманов, Т. А. Бендера // Вестник ЮУрГУ. Сер. "Металлургия". - 2007. - Вып. 8. - № 13(85). - С. 15-16.

91. Дильдин, А.Н. Комплексное использование отходов сталеплавильного производства / А. Н. Дильдин, В. И. Чуманов, И. В. Чуманов // Металлург. - 2010. - № 11. - С. 42-44.

92. Дильдин, А. Н. Твердофазное восстановление отходов сталеплавильного производства / А. Н. Дильдин, В. И. Чуманов, И. В. Чуманов,

B. Е. Еремяшев // Металлург. - 2012. - № 2. - С. 36-40.

93. Дильдин, А. Н. Особенности технологии утилизации отходов сталеплавильного производства / А. Н. Дильдин, Р. Р. Гарифулин // Наука ЮУрГУ. Секции технических наук: материалы 66-й науч. конф./отв. за вып.

C.Д. Ваулин; Юж.-Урал. гос. ун-т.-Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. -2014. - 1764 с.

94. Дильдин А. Н. Об использовании отвальных шлаков Златоустовского металлургического завода / А. Н. Дильдин, И. В. Чуманов, В. Е. Еремяшев, Д. А. Жеребцов // Электрометаллургия. - 2015. - №4. - С. 28-33.

95. Дильдин, А. Н. Жидкофазное восстановление отходов сталеплавильного производства / А. Н. Дильдин, В. Е. Еремяшев, В. В Пономаренко // Наука ЮУрГУ. Секции технических наук : материалы 67-й науч. конф. / отв. за вып. С. Д. Ваулин; Юж.-Урал. гос. ун-т.- Челябинск : Издательский центр ЮУрГУ. - 2015. - С. 1339-1341. - Библиогр.: с. 1341.

96. Дильдин, А Н. Жидкофазное восстановление отходов сталеплавильного производства / А. Н. Дильдин, И. В. Чуманов, В. И. Чуманов // Металлург. - 2015. - №11. - С. 34-48.

97. Чуманов, И. В. Разработка технологии пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства / И. В. Чуманов, А. Н.

Дильдин, Е. А. Трофимов // Наука ЮУрГУ. Секции технических наук : материалы 67-й науч. конф. / отв. за вып. С. Д. Ваулин; Юж.-Урал. гос. ун-т.-Челябинск : Издательский центр ЮУрГУ. - 2015. - С. 1337-1338. - Библиогр.: с. 1338 (7 назв.).

98. Маршалов, О. В. К вопросу определения лимитирующей стадии при комплексной переработке сталеплавильных шлаков / Маршалов О. В., Чуманов И. В. //V Международная конференция-школа по химической технологии, сборник тезисов докладов сателлитной конференции XX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии: в 3х томах. - 2016. - С. 271-273.

99. Чуманов, В. И. Пирометаллургическое восстановление компонентов шлака со шлаковых отвалов сталеплавильного производства / В. И. Чуманов, А. Н. Дильдин, Е. А. Трофимов // V Международная конференция-школа по химической технологии. - 2016. - С. 345-347.

100. Дильдин, А. Н. Жидкофазное восстановление металлургических шлаков с использованием индукционного нагрева / А. Н Дильдин, И. В Чуманов // Электрометаллургия. - 2017. - № 2. - С. 26-30.

101. Сычев, М. М. Алит и белит в портландцементном клинкере и процессы легирования / М. М. Сычев, В. И. Корнеев, Н.Ф. Федоров. - под ред. Н.А. Торопова. - Л., 1965. - 152 с.

102. Дюдкин, Д. А. Производство стали на агрегате печь-ковш : монография / Д. А. Дюдкин, С. Ю. Бать, С. Е. Гринберг, С. Н Маринцев. -Донецк, Юго-Восток Лтд, 2003. - 300 с.

103. Iacobescu, R. I. A secondary alumina source for the stabilization of CaO-SiO-MgO slags / R. I. Iacobescu, P. Pontikes , A. Malfliet, , L. Machiels, H. Epstein, P. T. Jones, B. Blanpain // Proceedings of the 3rd International Slag Valorisation Symposium. - 2013. - P. 311-314.

104. Шешуков, О. Ю. Вопросы утилизации рафинировочных шлаков сталеплавильного производства: монография / О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, А. А. Метелкин, О. И. Шевченко.

- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина": 2017. - 208 с.

105. Егиазарьян, Д. К. Разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии обработки стали на агрегате «ковш-печь» на основе анализа физико-химически и электрических характеристик шлака: автореф. дис. ... канд. тех. наук. МГТУ им. Г.И. Носова. - Магнитогорск. - 2016. - 213 с.

106. Pontikes, Y. Options to Prevent Dicalcium Silicate-Driven Disintegration of Stainless Steel Slags / Y. Pontikes, P.T. Jones, D. Geysen, B. Blanpain // Archives Of Metallurgy And Materials. - 2010. - V. 55. - I. 4. - P. 1169-1172.

107. Демин, Б. Л. Технические решения по переработке самораспадающихся шлаков / Б. Л. Демин // Черная металлургия: Бюллетень научно-технической информации. - 2012. - № 12. - C. 63-70.

108. Грабеклис, А. А. Новое в технологии кристаллохимической стабилизации шлаков производства рафинированного феррохрома / А. А. Грабеклис, Б. Л. Демин, С. Н. Кайракбаев, Ж. Б. Мусабеков, О. Б. Каванов // Сталь. - 2010. - № 5. - С. 78-83

109. Демин, Б.Л. Переработка ферросплавных шлаков / Б. Л. Демин, А. А. Грабеклис, Ю. В. Сорокин // Тр. научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР» Екатеринбург: УрО РАН. - 2011.

110. Демин, Б.Л. Разработка и опробование технологии кристаллохимической стабилизации самораспадющихся сталеплавильных шлаков от установки ковш-печь в условиях северского трубного завода / Б. Л. Демин, Ю. В. Сорокин, Е. Н. Щербаков // Сб. тр. XIII Междунар. конгресса сталеплавильщиков. Москва, Полевской. - 2014.

111. Демин, Б.Л. Опробование технологии кристаллохимической стабилизации самораспадающихся сталеплавильных шлаков / Б. Л. Демин, Ю.

В. Сорокин, Р. Я. Шарафутдинов, А. В. Мурзин, А. М. Жилин // Сталь. - 2014. -№6. - С. 102-105.

112. Сорокин, Ю.В. Стабилизация самораспадающихся шлаков / Ю. В. Сорокин, Б. Л. Демин, В. М. Чижикова, И. А. Ролдугин, А. С. Лавров // Сталь. -2015. - № 11. - С. 52-56.

113. Сорокин, Ю.В. Эффективность рециклинга шлаков от установок печь-ковш в электропечах. Термическая стабилизация рафинировочных самораспадающихся шлаков УКП в установках роторного типа / Ю. В. Сорокин, Б. Л. Демин, Е. Н. Щербаков, Л. А. Смирнов // Труды международного конгресса «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов» Техноген - 2017. -Екатеринбург. - 2017.

114. Демин Б. Л. Термическая стабилизация рафинировочоных самораспадающихся шлаков УКП в установках роторного типа / Б. Л. Демин, Ю. В. Сорокин, Е. Н. Щербаков, Л. А. Смирнов // Труды международного конгресса «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов» Техноген - 2017. - Екатеринбург. - 2017.

115. Menad, N. Recovery of high grade iron compounds from LD slag by enhanced magnetic separation techniques / N. Menad, N. Kanari, M. Save // International Journal of Mineral Processing. - 2014. - V. 126. - P. 1-9.

116. Shen, H. An overview of recovery of metals from slags / H. Shen, E. Forssberg // Waste Management. - 2002. - V. 23. - P. 933-949.

117. Adolfsson, D. Cementitious phases in ladle slag / D. Adolfsson, F. Engstrom, R. Robinson, B. Bjorkman // Steel Research International. - 2011. - V. 82. - I. 4. - P. 398-403.

118. Shi, C. Characteristics and cementitious properties of ladle slag fines from steel production / C. Shi // Cement and Concrete Research. - 2002. - V. 32. - I. 3. -P. 459-462.

119. Akin Altun, I. Study on steel furnace slags with high MgO as additive in Portland cement / I. Akin Altun, I. Yilmaz // Cement and Concrete Research. - 2002.

- V. 32. - I. 8. - P. 1247-1249.

120. Papayianni, I. Effect of granulometry on cementitious properties of ladle furnace slag / I. Papayianni, E. Anastasiou // Cement and Concrete Composites. -2012. - V. 34 - I. 3. - P. 400-407.

121. Polanco, J. A. Strength and durability of concrete made with electric steelmaking slag / J. A. Polanco, J. M. Manso, J. Setién, J. J. González // ACI Materials Journal. - 2011. - V. 108. - I. 2. - P. 196-203.

122. Anagnostopoulos, N. Mechanical characteristics of self-compacting concretes with different filler materials, exposed to elevated temperatures / N. Anagnostopoulos, K. K. Sideris, A. Georgiadis // Materials and Structures. - 2009. -V. 42. - I. 10. - P. 1393-1405.

123. Montenegro, J. M. Ladle furnace slag in the construction of embankments: expansive behavior / J. M. Montenegro, M. Celemín-Matachana, J. Cañizal, J. Setién // Journal of Materials in Civil Engineering. - 2013. - V. 25. - I. 8.

- P. 972-979.

124. Anastasiou, E. K. Behavior of self compacting concrete containing ladle furnace slag and steel fiber reinforcement / E. K. Anastasiou, I. Papayianni, M. Papachristoforou // Materials & Design. - 2014. - V. 59. - P. 454-460.

125. Skaf, M. Ladle furnace slag in asphalt mixes / M. Skaf, V. Ortega-López, J.A. Fuente-Alonso A. Santamaría, J.M. Manso // Construction and Building Materials. - 2016. - V. 122. - P. 488-495.

126. Леонтьев, Л. И. Технологические особенности переработки сталеплавильных шлаков в строительные материалы и изделия / Л. И. Леонтьев, О. Ю. Шешуков, В. С. Цепелев, М. А. Михеенков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян // Строительные материалы. - 2014. - № 10. - С. 70-73

127. Леонтьев, Л.И., Технологические особенности переработки шлаков ДСП и АКП в строительные материалы и опыт утилизации рафинировочного

шлака в ОАО «СТЗ» / Л. И. Леонтьев, О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, А. И. Степанов, М. В. Зуев, И. А. Степанов // Сталь. - 2014. - № 6. - С. 106-109.

128. Шешуков, О.Ю. Перспективные способы переработки шлаков ДСП и АКП и опыт утилизации рафинировочного шлака / О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, М. В. Зуев, И. А. Степанов, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян // Сборник трудов XIII международного конгресса сталеплавильщиков. Межрегиональная общественная организация "Ассоциация сталеплавильщиков", ОАО "Трубная Металлургическая Компания. - 2014. -С.450-454.

129. Artioli, G. Cement hydration: the role of adsorption and crystal growth / G. Artioli, J. W. Bullard // Crystal Research and Technology. - 2013. - V. 48. - I. 10. - P. 903-918.

130. Бутт, Ю. М. Технология цемента и других вяжущих материалов: учебник / Ю. М. Бутт. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Стройиздат, 1976. - 407 с.

131. Бутт, Ю. М. Портландцемент (минералогический и гранулометрический составы, процессы модифицирования и гидратации) / Ю. М. Бутт, В. В. Тимашев. - М. : Стройиздат, 1974. - 328 с.

132. Егиазарьян, Д.К. Анализ рафинировочных свойств и вязкости шлаков внепечной обработки стали / Д. К. Егиазарьян, О. Ю. Шешуков, А. Н. Шаманов, И. В. Некрасов, А. А. Метелкин, Л. А. Овчинникова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова (Магнитогорск). -2014. - С. 180-185.

133. Уфимцев, В.М. Шлаки в составе бетона: новые возможности / В. М. Уфимцев, Л. А. Коробейников // Технологии бетонов. - 2013. - № 1. - С.46-49.

134. Абдрахманов, Р. И. Повышение стойкости и снижение удельных расходов огнеупорных изделий в электросталеплавильном цехе ОАО «ММК» / Р. И. Абдрахманов, А. Ю. Игонин, И. Р. Шайгулин, Н. А. Босякова, Э. В. Степанова // Черные металлы. - 2013. - №6. - С. 66-71.

135. Аксенова, В. В. Исследование равновесия системы «шлак-металл» перед выпуском из ДСП-160 / В. В. Аксенова, В. М. Сафонов // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Материалы Тринадцатой Всероссийской научно-практической конференции, с международным участием. - 2016. - Т. 1. - С. 15-18.

136. M. Allibert, H. Gaye. Slag Atlas. 2-nd edition. — Dusseldorf: Stahleisen, 1995. - 634 З.

137. Новиков, В. К. Полимерная природа расплавленных шлаков : монография / В. К. Новиков, В. Н. Невидимов - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. - 62 с.

138. Френкель, Я. И. Кинетическая теория жидкостей : монография / Я. И. Френкель - Л. : Наука, 1975. - 487 с.

139. Ito, K. Study on the foaming of CaO-SiO-FeO slags: Part II. Dimensional analysis and foaming in iron and steelmaking processes / K. Ito, R. J. Fruehan // Metallurgical transactions. - 1989. - V. 20B. - I. 4. - P. 515-521.

140. Wright, S. Viscosity of a CaO-MgO-AhOs-SiO2 Melt Containing Spinel Particles at 1646 K / S. Wright, L. Zhang, S. Sun, S. Jahanshahi // Metallurgical and Materials Transactions. - 2000. - V. 31B. - I. 1. - P. 97-104.

141. Seong-Ho, S. Viscosity of Highly Basic Slags / S. Seong-Ho, J. Sung-Mo, L. Yuong-Seok, M. Dong-Joon // ISIJ International. - 2007. - V. 47. - № 8. - P. 1090-1096.

142. Wu, L. The Effect of Solid Particles on Liquid Viscosity / L. Wu , M. Ek, M. Song, D. Sichen // Steel research international. - 2011. - V. 82, I. 4. - P. 388-397.

143. Шешуков, О. Ю. Изучение вяжущих свойств сталеплавильных шлаков / О. Ю. Шешуков, И. В. Некрасов, М. А. Михеенков, Д. К. Егиазарьян, Л. А. Овчинникова, Д. А. Лобанов, А. П. Крылов // В сборнике «Современные проблемы электрометаллургии стали Материалы XVI Международной конференции», в 2-х частях. - 2015. - С.66-69.

144. Лобанов, Д. А., Егиазарьян Д. К., Шешуков О. Ю. Разработка технологических основ стабилизации шлаков АКП и повышения их рафинирующих свойств / Д. А. Лобанов, Д. К. Егиазарьян, О. Ю. Шешуков // В сборнике: «V Информационная школа молодого ученого Всероссийская междисциплинарная молодежная конференция с международным участием, сборник научных трудов» - 2015. - С. 325-332.

145. Михеенков, М. А. Изучение влияния фазового состава рафинировочного шлака на стойкость футеровки агрегата "ковш-печь" / М. А. Михеенков, О. Ю. Шешуков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, Л. А. Овчинникова, Д. А. Лобанов, Л. А. Маршук // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - 2015. - С.168-171.

146. Михеенков, М. А. Придание сталеплавильным шлакам свойств минеральных вяжущих веществ / М. А. Михеенков, О. Ю. Шешуков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, Д. А. Лобанов // Сталь. - 2016. - № 2. - С. 66-69.

147. Шешуков, О. Ю. Технологические особенности комплексной переработки шлаков сталеплавильной отрасли в товарные продукты / О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, Д. А. Лобанов, Л. А. Овчинникова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - 2017. - Т. 1. - С. 87-90.

148. Шешуков, О. Ю. Снижение нагрузки на окружающую среду за счет придания шлакам черной металлургии свойств минеральных вяжущих веществ / О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, Д. А. Лобанов / В сборнике: Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований. Уральский рынок лома, промышленных и коммунальных отходов Труды Конгресса с международным участием и Конференции молодых ученых, V Форума. Редакционная коллегия: Л.И. Леонтьев, Е.Н. Селиванов, Рецензент: Н.В. Мушников. - 2017. - С. 157159.

149. Шешуков, О. Ю. Стабилизация рафинировочных шлаков путем корректировки их фазового состава и придание им свойств минеральных вяжущих веществ / О. Ю. Шешуков, И. В, Некрасов, М. А. Михеенков, Д. К, Егиазарьян, Д. А. Лобанов // Новые Огнеупоры. - 2017. - № 6. - С. 45-52.

150. Шешуков, О. Ю. Физико-химические основы переработки железосодержащих техногенных отходов и некондиционных руд / О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, Д. А. Лобанов // Физико-химические основы металлургических процессов. Сборник материалов. Федеральное агентство научных организаций Российская Академия наук, Российский фонд фундаментальных исследований, Научный совет РАН по металлургии и металловедению, Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН. - 2017. - С. 32.

151. Шешуков, О. Ю. Физико-химические основы переработки железосодержащих техногенных отходов и некондиционных руд / О. Ю. Шешуков, М. А. Михеенков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, Д. А. Лобанов // Физико-химические основы металлургических процессов Сборник трудов Международной научной конференции, посвященной 115-летию со дня рождения академика А.М. Самарина. - 2017. - С. 26.

152. Михеенков, М. А. Шлаковые техногенные образования как материал для получения силикатных товарных продуктов и чугуна / М. А. Михеенков, О. Ю. Шешуков, Д. А. Лобанов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2018. - Т.6. - №. 1. - С. 46-51.

153. Лобанов, Д. А. Особенности формирования шлаков черной металлургии и возможные пути улучшения технологии металлургического передела и комплексной переработки шлаков / Д. А. Лобанов, М. А. Михеенков, О. Ю. Шешуков, И. В. Некрасов, Д. К. Егиазарьян, Л. А. Овчинникова, А. А. Метёлкин // XV Международный конгресс сталеплавильщиков. Сборник трудов, к 100-летию Национального

исследовательского технологического университета «МИСиС» и 380-летию российской металлургии. - 2018. - С. 462-467.

154. Sheshukov, O. Yu. The opportunity of silicate product manufacturing with simultaneous pig iron reduction from slag technogenic formations / O. Yu. Sheshukov, M. A. Mikheenkov, D. A. Lobanov, I. V. Nekrasov, D. K. Egiazaryan // AIP Conference Proceedings 4. Сер. "Physics, Technologies and Innovation, PTI 2017: Proceedings of the IV International Young Researchers' Conference" - 2017. -С. 020090.

155. Sheshukov, O. Yu. Stabilization of Refining Slag by Adjusting Its Phase Composition and Giving It the Properties of Mineral Binders / O. Yu. Sheshukov, M. A. Mikheenkov, I. V. Nekrasov, D. K. Egiazaryan, D. A. Lobanov // Refractories and Industrial Ceramics. - 2017. - Т. 58. - № 3. - P. 324-330.

156. Mikheenkov, M. A. Reduction of environmental pressure by giving cementing material properties to the ferrous slags / M. A. Mikheenkov, O. Yu. Sheshukov, D. A. Lobanov // Technogen Conference Proceedings International Conference with Elements of School for Young Scientists on Recycling and Utilization of Technogenic Formations. - 2017. - P. 65-69.

157. Sheshukov, O. Yu. Chemical stabilization features of ladle furnace slag in ferrous metallurgy / O. Yu. Sheshukov, M. A. Mikheenkov, D. K. Egiazaryan, L. A. Ovchinnikova, D. A. Lobanov // Technogen Conference Proceedings International Conference with Elements of School for Young Scientists on Recycling and Utilization of Technogenic Formations. - 2017. - P. 59-64

158. Sheshukov, O. Yu. Chemical Stabilization Features of Ladle Furnace Slag in Ferrous Metallurgy / O. Yu. Sheshukov, M. A. Mikheenkov, D. K. Egiazaryan, L. A. Ovchinnikova, D. A. Lobanov // KnE Materials Science. Technogen. - 2017. - P. 59-64

159. Sheshukov, O. Yu. Correction of the metallurgical slag phase composition in the process of reduction roasting / O. Yu. Sheshukov, M. A. Mikheenkov, I. V.

Nekrasov, D. K. Egiazaryan, D. A. Lobanov // Book of Abstracts of the 16th IUPAC High Temperature Material Chemistry Conference (HTMC-XVI). - 2018. - P. 183.

160. Mikheenkov, M. A. Slag technogenic formations as a material for the production of silicate products and pig iron / M. A. Mikheenkov, O. Yu. Sheshukov, D. A. Lobanov // Solid State Phenomena. - 2018. - Т. 284 SSP. - P. 1119-1126.

161. Пат. 2722946 Российская Федерация Шихта для производства железорудного материала / Темников В. В., Калимулина Е. Г., Зажигаев П. А., Миронов К.В., Шешуков О. Ю., Михеенков М. А., Метелкин А. А., Лобанов Д. А., Баранов Е. С., Мамонов А. Л., Савельев М. В., Форшев А.А; заявители и патентообладатели АО «ЕВРАЗ НТМК» (RU), ФГАОУ ВО УрФУ (RU). -2019127852, заявл. от 04.09.2019; опубл. 05.06.2020.

162. Штенгельмейер, С.В. Электромагнитный вибрационный вискозиметр / С. В. Штенгельмейер // Заводская лаборатория - 1964. - № 2. - С 238-239.

163. Дуговая сталеплавильная печь // Википедия - свободная энциклопедия. 2007. 30 окт. URL: https ://ru.wikipedia. org/wiki/ Дуговая_сталеплавильная_печь (дата обращения (11.11.2019).

164. Камдали, У. Расчет энергии химических реакций в системе «электродуговая печь-печь ковш» /У. Камдали, М. Тунк // Металлург. - 2016. -№7 - С. 29-35.

165. Гасик, М.И. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов / М.И. Гасик, Н.П. Лякишев // М.: С-П Интернет инжиниринг, 2000. - 764 с.

166. Гладких, В. А. Проектирование и оборудование электросталеплавильных и ферросплавных цехов / В. А. Гладких, М. И. Гасик, А. Н. Овчарук, Ю. С. Пройдак // Учебник для вузов. - 2-е изд., доп. и уточнен. -Днепропетровск: Системные технологии, 2009. - 736 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Пример расчета вязкости и рафинировочных свойств шлаков для моделирования общего состава АКП и ДСП шлаков

Химический состав шлака для расчета представлен в таблице А.1. Таблица А.1 - Химический состав исследуемого шлака, масс.%

АЬОз БеО МпО МвО СаО Б1О2

18,60 0,00 0,00 5,00 52,82 17,57

Температура обработки 1550 Т.

А.1. Определение мольных долей оксидов

Определение мольных долей оксидов производится по следующей формуле:

/М-

(А.1)

где, N1 - мольная доля 1-го компонента;

%1 - массовый процент 1-го компонента,%; М! - молекулярная масса 1-го компонента, а.е.м.

Результаты расчетов приведены в таблице А.2. Таблица А.2 - Мольные доли компонентов шлака

АЪОз БеО МпО МвО СаО Б1О2

0,111 0,000 0,000 0,075 0,637 0,177

А.2. Расчет средней константы полимеризации при заданной температуре

Расчет средней константы полимеризации при заданной температуре производится по следующей формуле:

(А.2)

где, Кп - средняя константа полимеризации;

N - мольная доля д-го комплексообразующего оксида; N - мольная доля ]-го некомплексообразующего оксида; Кп, н - константа полимеризации бинарного расплава оксидов ^ (табл. А.3).

Таблица А.3 - Температуры и теплоты плавления оксидов, тепловой эффект реакции полимеризации в системе оксид-оксид комплексообразователь в бинарных расплавах при 1873 К

1пкп =Е;=1

Оксид Показатели

Тпл, К АНплав5 Дж/моль ДНполим, Дж/моль Кп ...-Б1О2 Кп ...- М2О3 Кп ...- Бе2О3 Кп ...-Р2О5

СаО 2888 79549 76200 0,0016 0,0081 0,012 0,002

МвО 3098 77456 76200 0,025 0,055 0,045 0,025

МпО 2148 54368 13200 0,19 0,3 0,14 0,19

БеО 1651 33980 13200 1 1 0,28 0,8

1п К

N

сао

П МзЮ2+НА,20а ' \мСа0+НМп0+КМе0+ЫРе0 ' 1П Кп'Са0 +

N

мпо

^сао+^мпо+^мцо+^Рео

I11 ^аМпО-ЯО, +

N

Ре О

^сао+^мпэ+^мдо+^рео

К[ие0-5ШЕ +

N

мёо

^сао+^нпо+^мцо+^Рео

^мпо

4 сао

1п К 1п К

П.СаО А120а + нСа0+ММп0+ММе0+КРе0

ЗЮ2+МД|203

1п К

,___

П.МпО-А12Оа "Г м , X, ,ы .„

2 3 Мса0+Ммп0+Мм£0+Г,ре0

+

N

м§о

2 3 "сао ™мп0™М£0

111К

П.М§0-5]02

1п Кп 1п 0,19 +

0,177

0.637

0,177+0,111 \0.63 7+0.000 + 0.07 5 +0,0 00 0,000

1п 1 +

1п 0,0016 +

0,075

0.000

0,637+0,000+0,075 + 0,000 0,111 / 0,637

0,578+0,000 + 0,075+0,000 0,000

0,177 + 0,111 \0.637+0,000 + 0,075 + 0,000 0,000

1п 0,0081 +

0,637 + 0,000+0,075 + 0,000

1п 0,025) +

1110,3 +

0,63 7+0,000 + 0,075 + 0,000

0,63 7 + 0,000+0,075 + 0,000

111 1 +

0,075

0,637 + 0,000+0,075 + 0,000

1п 0,055) = -5,55783672

А.3. Расчёт степени полимеризации при заданной температуре

Степень полимеризации рассчитывается по следующей формуле:

77 «-С1-3*1злр+2-«*1зар) Кп

(А.3)

где, а - степень полимеризации;

- сумма мольных долей оксидов кремния, алюминия, железа трехвалентного;

N - мольная доля д-го комплексообразующего оксида.

Для определения степени полимеризации а уравнение (А.3) необходимо привести к уравнению вида:

Л ■ - З- о.-С = 0 (А.4)

Подставив значения получим: С = (0,177 + 0,111) ■ 0,0038571 = 0,00111169

Решая уравнение (А.4) найдем два корня а1 = -0,24694229 и а2 = 0,00782483. Действительным является а2 = а = 0,00782483.

По уравнению (А.5) находим долю свободных анионов кислорода.

(А.5)

А.4. Расчет катионных долей компонентов шлака

Расчет катионных долей компонентов шлака проводится по следующей формуле:

(А.6)

где, К - катионная доля 1-го компонента; П - количество молей 1-го компонента.

(А.7)

Результаты расчетов приведены в таблице А.4. Таблица А.4 - Катионные доли элементов шлака

Ре2+ Мп2+ Мв2+ Са2+

0,000 0,000 0,106 0,894

А.5. Расчет активностей базовых оксидов шлака

Для примера приводим расчет активностей оксидов магния:

1п ам§0 = 1п(К0г- ■ Мм§г+) + ЫСа0 ■ 1н

МпО

1п

1п

КП,М(зС>-А12ОЛ А12иа кп,сао-А12оа/

КП,МЁО~5]ОЛ 3'°2 ^П,МЁ0-А1г03\

КДИО-5Йа/ \КЦ,РеО-А1гОа /

п,са0-3]02

.и

КП,М(з0-3102\ 3'0;: _ /"КП,М§0-А1203 \

Д.МП0-5]02 МА12Оа

[ЩПО-А|2Оа )

1-а

РеО

1па„во =1п(0,3284- 0,106)+ 0,894 1п

(Г,са0+Г}мп0+Г'мЁ0+Г'ре0)

0,177 ... ч 0,1111

1п

/0,02 5 У0,177 /0,055\ V 0,19 / I 0.3 /

1-0,00782483 (0,637+0,000+0,111+0,ООО)2

0,111'

+ 0,000 ■ 1п = -2,487408

/0.025 Г"' /0,055 А \0,0016/ \0.008l/ ^0,025|°Д77 ^0.055 ^

(А.8) + 0,000-

0,1111

Результаты расчетов активностей базовых оксидов шлака представлены в таблице А.5.

Таблица А.5 - Активности базовых оксидов шлака

агео ампо амgо аCaO

0,0000 0,0000 0,0831 0,2649

А.6. Определение количества твердой фазы шлака

Для определения гетерогенности расплава необходимо сравнить полученные активности базовых оксидов с активностями насыщения этих оксидов (анас), которые рассчитываются по формуле (А.9).

(А.9)

где, амео нас - активность насыщения оксида;

АНплМеО - теплота плавления оксида, Дж/моль; ТплМеО - температура плавления оксида, К; Т - температура расплава, К;

Я - универсальная газовая постоянная, Я=8.3144621 м2 кг с-2 К-1 Моль-1.

79549

'плСаО

1п а,

Тп.п Сар)

СаО

1773 2 988/

= -2,082207

Я 8.3144621

Результаты расчетов активностей насыщения базовых оксидов шлака приведены в таблице А.6.

Таблица А.6 - Активности насыщения базовых оксидов шлака

аFeOнас аMnOнас аMgOнас аСаОнас

1,3411 0,6394 0,1055 0,1247

Сравнивая активности насыщения и активности базовых оксидов видно, что в шлаке присутствует незначительное количество оксидов магния и

кальция. Значит, расплав гомогенен по этим двум оксидам. Вследствие этого, можно сделать вывод о том, что значения химического состава шлака соответствуют химическому составу жидкой фазы шлака.

А.7. Расчет вязкости жидкой фазы шлака

Находим из уравнения (А. 10) средний размер комплексного аниона (!):

Расчет вязкости жидкой фазы шлака проводим по формулам (А.11) и

(А. 12):

где, Ал - средний по расплаву предэкспоненциальный множитель, (Па-с)-Ю; - средняя по расплаву энергия активации, Дж/моль; К - средний по расплаву коэффициент пропорциональности; X. X - мольные доли q-го и ]-го оксидов;

\ А . и . л . ' - предэкспоненциальный множитель, энергия активации, коэффициент пропорциональности для системы оксидов ^ (табл. А.7).

где, ^ж. фазы - вязкость жидкой фазы шлака, Па-с.

Для всех трех параметров АП,Е1-РКГ| уравнение (А.11) раскрывается

идентично, подстановкой соответственно Aл, Eл,

Таблица А.10 - Предэкспоненциальный множитель, энергия активации, коэффициент пропорциональности для бинарных систем

Система Кп Еп, Дж/моль Ап, (Па-с) -10

СаО-8Ю2 2,6 187500 -13

МвО-8Ю2 2,6 160000 -13

МпО-БЮ2 3,75 58700 -6

БеО^Ю^ 3 61000 -6,5

СаО-А12О3 2 120400 -6

М^-АШв 2 160000 -6

МПО-А12О3 3,75 58700 -7

БеО-АШв 4 63000 -5,5

X 0.177

к=-

11 0.177 + 0.111 0,075

■ь

0.000

000+0.000 + 0,075 + 0.63 7

0.637

■ -6,5 +

0,000 + 0,000 + 0,075 + 0,637

Г о,ооо

I

-13 +

0,000

0,000+0,000 + 0.075 + 0.637 0.111

-6 +

0,000+0,000 + 0,075 + 0.637 0,637

-5,5 +

0,000 + 0,000 + 0,075+0.637 0.000

-13

+

0,000+0,000 + 0,075 + 0.637

-7 +

0,177 + 0,111

0,075

0,000+0,000 + 0,075 + 0,573

-6 +

0,000+0,000+0,075+0,637

6

= -10,31385

~ 0,177

ь., =-

П1 0,177+0,111 0,075