CC BY
22
УДК 338.2+669.162 аок 10.12958/1817-3772-2020-2(60)-181-186
I. М. Кочешкова,
ОКСЮ 0000-0003-2605-8350, е-шаИ: kocheshkova@nas.gov.ua, irmyko@gmail.com,
1нститут економ1ки промисловост1 НАН Украгни, м. Кигв
ЗАРУБ1ЖНИЙ ДОСВ1Д УТВОРЕННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ ДОМЕННИХ ШЛАК1В
Висок! темпи розвитку матерiального виробництва, прискорення науково-технiчного прогресу обумовлюють все бшьш iнтенсивне використання природних ресурсiв. Унаслвдок постойного зростан-ня взаeмодii мiж суспiльством i природою довкiлля стае все бшьш синтетичним, а його природна структура вступае в конфлшт з продуктивними силами й громадським споживанням. Проблему ефективного використання сировини i, зокрема, перехiд на без-вiдходну технологiю слiд розглядати з точки зору усунення протирiч мiж економiчним зростанням (необхiднiстю все бшьшого залучення ресурсiв у ви-робництво) i «продуктивною можливютю» довкшля (виснаження запасiв, зниження якост мшеральних ресурсiв, порушення екологiчного балансу). Вирь шення цих протирiч ймовiрно не тшьки при рацю-нальному i комплексному використаннi видобутих ресурсiв, але й вiдходiв виробництва.
Найбiльша кшькють небезпечних вiдходiв утворюеться на прничо-збагачувальних комбiнатах та металургiйних тдприемствах. Ввдходи металур-гiйних пiдприемств забруднюють довкшля пилом, шшдливими газами й спчними водами. Домни, ста-леплавильнi та коксовi печi тощо дають чимало небезпечних вiдходiв. Наприклад, по ПРАТ «Марiу-польський металургiйний комбшат iменi Iллiча», який входить до десятки основних забруднювачiв довкшля, тшьки гранульованих доменних шлаков за 2019 р. було утворено 2228999 т, утитзовано ж всього 84500 т, передано для утилiзацii 439836,85 т. Загальний обсяг цих шлашв, накопичених протягом експлуатацii, у спещально вадведених мiсцях чи об'ектах становить 17492394,42 т [1, с. 218]. На цьому ж тдприемстш за 2019 р. було зiбрано вiд ви-робнишв доменних шлаков (не гранульованих) рядо-вих для дорожнього будiвництва 1620228,56 т, вида-лено 1620228,56 т. Загальний обсяг цих шлашв, накопичених протягом експлуатацл, у спещально ввд-ведених мiсцях чи об'ектах становить 1864450,791 т [там само, с. 226].
Безумовно, важливим напрямом охорони довкшля в металургii е впровадження безвiдходних технологiй та технологiй комплексного використання сировини з метою збагачення руд, рацюналь-ноi повноти вилучення основних i супутнiх елемен-■пв, утилiзацii вiдходiв виробництв без заподiяння шкоди довкшлю. В Украiнi щ проблеми мають особливе значення внаслвдок масового викорис-
тання старих ресурсо- та енерговисоковитратних технологiй, неякiсноi сировини. Тому вивчення за-рубiжного досвщу щодо утворення та використання доменних шлашв не втрачае свое1' актуальности, бо наразi проблема управлiння ввдходами повинна ви-рiшуватися на основi iерархii:
головний прiоритет вiддаеться можливост уникнути утворення вiдходiв;
якщо вони утворюються, то необхадно праг-нути до 1х мiнiмiзацii;
можливiсть вторинного рециклiнгу вiдходiв або вiдповiдноi переробки первинних вiдходiв;
поховання вiдходiв, як вже не можуть бути ви-користанi.
Рециклiнг вiдходiв передбачае не тшьки мож-ливiсть 1'х повернення до виробництва основно' продукций але i переробку або продаж защкавленим споживачам.
Утворення шлакiв е одним з найважливших процесiв, що протшають в доменнiй печi i визнача-ють и роботу, бо вони е одним з найбшьш щнних вторинних матерiальних ресурсiв. Доменний шлак використовуеться для виробництва гранульованого шлаку (бшьше 50%), щебеню (17%), пемзи (3%), шлаковати з розплаву, також в невеликому обсязi виробляють високоглиноземний клiнкер i лит ви-роби.
Гранулящя - це процес переробки шлакового розплаву в оскловаш гранули, за допомогою рiзкого охолодження водою, парою, повгтрям або iншим газом, вона може проводитися у плавильного агрегап або на центральнiй установщ з транспортуванням шлаку до них в чашах. Способи грануляцп дозволя-ють при порiвняно невеликих каттальних витратах забезпечити швидку переробку значних кшькостей шлакiв.
Притчна грануляцiя дае можливють локалiзу-вати i знешкодити парогазовi викиди, забезпечити повну переробку шлашв у рiдкому виглядi. Залежно вiд витрат води розрiзняють три види грануляцп: мокра, суха i натвсуха. В основному, отримали розвиток воднi способи грануляцii. В даний час найбшьш практичне застосування мають пдрожолоб-ний i барабанний способи. Гiдрожелобний спосiб грануляцп полягае в дробленш розплаву обмеже-ною кшьшстю води, що подаеться тд великим тис-ком на жолоб, куди зливаеться розплав з ковша. Зне-воднення граншлака вiдбуваеться на склад^ облад-
наному грейферним краном. Вода, яка стшае, надхо-дить до ввдспйника, а звiдти перекачуеться до сис-теми оборотного водопостачання. Але, в той же час пдрожолобна гранулящя не забезпечуе нормальних екологiчних вимог (затоплення i обводнення прилегло! територп, наявнiсть шшдливих парогазових викидiв). Тому доцiльним було б впровадження технологи, яку застосовують у Франщ!, Бельгп та Нь меччинi. З приймального жолоба струмшь шлаку надходить до закрито! камери, в переднiй частинi яко! встановлена гiдронасадка. З камери шлак надходить в нижнш жолоб, де тддаеться додатковiй об-робщ водою та яка транспортуе готову продукцто до басейну. Дно басейну виконано у виглядi ре-шгтки, тд якою насипано фiльтруючий шар з гравто рiзноl крупностi. Опора фшьтруючого шару мае отвори для стоку води. Забивания гравiйного фшьт-ра не вiдбуваеться за рахунок того, що через нього перюдично знизу вгору крiзь отвори для стоку води продувають повiтря. При цьому зливну магiстраль перекривають, а басейн заповнюють водою. Змiст суспензп в очищенiй водi становить близько 3,5 мг/л, що в значнш мiрi спрощуе експлуатацiю системи оборотного водопостачання.
На заводах Японп поширено спосiб грапуляци, розроблений фiрмами «Раза трейдинг» i «Ншпон Кока». Шлак, що випускаеться з печi надходить до пдрожолобу, куди подаеться вода на гранулящю. Шлаководна пульпа накопичуеться в приймальному бункерi, звiдки насосом перекачуеться до збезвод-нювальних резервуарiв, що представляють собою бункери з кошчною нижньою частиною, стiнки й дно яких перфорованi. Фiльтрацiя здшснюеться через шар гранульованого шлаку. Вода тсля фшьтра-цЦ знову подаеться на гранулящю. Над прийомним бункером встановлено парасольку з витяжною трубою для видалення пара. Насоси мають високу зно-состшшсть, !х окремi частини легко замiнюються. Установки не вимагають великих площ, забезпечу-ють переробку всiх титв шлаков, а також локалiза-цто та вiдведення токсично! парогазово! сушшг
У Нiмеччинi аналогiчний спосiб грануляцп розроблено фiрмою «АЮ-Штальбау» i «Естель НВ Хеш-Хооговенс», вiн застосовуеться на багатьох до-менних печах. Його особливютю е охолодження води в градирш перед подачею на гранулящю, що сприяе пiдвищенню щiльностi та зниженню волого-ст гранульованого шлаку.
У Францл на заводi фiрми «Юзiнор» (м. Дюнкерк) шлак гранулюють в гiдрожолобi, а пот!м пульпу насосами транспортують на ввдстань 50 м до басейну з фшьтруючим дном. З басейнiв гранульо-ваний шлак вивантажують грейферним краном.
Гранулящя шлаку на заводi фiрми «Аугуст Тiссен-Хютте» в Швельгене (Шмеччина) вiдрiзия-еться тим, що пульпа передаеться до басейну з фшьтруючим шаром самопливом по закритих жолобах. Таких басейшв емнiстю по 1000 м3 - шiсть. Фшьт-руючий шар площею 200 м2 i товщиною 0,7 м скла-
даеться з кшькох шарiв гравто рiзно! крупности Вщ-фiльтрована вода проходить через градирню i знову подаеться до системи оборотного водопостачання. Передбачено очищення фшьтруючого шару шляхом продувки повгтрям. З басейну шлак грейферним краном перевантажують до бункеру або на склад. Волопсть гранульованого шлаку 8-12%.
У Чехи (м. Кладно) розроблено систему грануляцп, при якш пульпа тангенщально вводиться до циклонного вщдшювача. Гранулят, що виходить з конусно! частини вщдшювача через регулюючий затвор, надходить на вiбращйний конвеер, де оста-точно зневоднюеться i стрiчковим конвеером подаеться до вiдваитажувального бункеру. Ввдокремлена вода видаляеться по кольцевому колектору в обо-ротний цикл. Установка займае невелику площу, проста й дешева в експлуатацп. Однак !! продуктив-нiсть невелика.
Фiрмами «Сiдшар» (Бельгiя) i «Поль Вюрт» (Люксембург) спiльно розроблено компактну систему ШВА для безперервного гранулювання шлаку з «динамiчним» фiльтруваниям води за допомогою горизонтального барабана-фшьтра. Жужшьний роз-плав гранулюеться водою. Шлакова пульпа стiкае в приймальний бункер, зввдки рiвномiрно подаеться в ШВА-фшьтр, який е обертовим фiльтрованим барабаном, обтягнутим дрiбною дротяною аткою [2].
Зарубiжний досвiд показуе, що в металургп е значнi резерви зниження утворення вiдходiв. В се-редньому питоме утворення твердих вiдходiв на одиницю продукцi! на металургшних пiдприемствах розвинених кра!н в даний час в 1,5-3 рази нижче, нiж в Укра!нi. Утилiзацiя твердих вiдходiв на п1дприем-ствах повного металургшного циклу в Нiмеччинi досягла 95-99%, в Швещ! - 93, в Японл - 97-99%. В останш роки зарубiжнi металургiйнi тдприемства взяли курс на стовiдсоткове оборотне використання вiдходiв, що утворюються [3].
Тим бшьше, що протягом останнього десяти-рiччя було докладено значних зусиль для бiльш якiс-но! обробки шлакiв, щоб вони вщповвдали жорстким екологiчним нормам СС. Ключовою метою в цьому процесi е зниження залишкового вмiсту металiв до рiвня, що буде менше шж визначенi законодавством пороговi значення. Враховуючи хiмiчний склад шлакiв i !х мiнералогiю, п1сля вiдповiдно! обробки !х можна буде використовувати як сировину. Прик-лади промислового виробництва «очищених» та «iнженерних» шлаков нового поколшня вже е. Це «шлаки 2.0», яш слiд розглядати вже не як ввдходи, а, скорiше, як побiчнi продукти промислового ви-робництва [4]. В окремих кра!нах, наприклад, Нi-меччинi металургiйнi шлаки з категорп вiдходiв переведено до розряду побiчних продуктiв виробництва на законодавчому рiвнi.
Шлаки в основному застосовуються в: дорож-нiй галузi - при будiвниuт'вi дорiг, сшьському гос-подарствi - для вапнування грунтiв, металургi! - як залiзовмiсний матерiал для вторинно! переплавки в
доменних печах. Доменш шлаки дiляться на ввд-вальн (основний напрям використання - дорожне будiвництво) та гранульованi, якi можна викорис-тати для виготовлення цементу та/або бетону й бу-дiвельних матерiалiв. Доменш шлаки США високо магнезiальнi (до 16% MgO) i малопридатнi для ви-робництва. Шлаки у Франци та Кита! низько основ-нi i не схильш до силiкатного розпаду. В Англи, Че-xi! частина шлакiв мае високу основшсть i використання !х обмежено. Особливо успiшно перероб-ляють i використовують шлаки доменного вироб-ництва. Основним напрямком шлакопереробки в США, Англи, Франци, Угорщини е виробництво щебеню з повгтряно-охолодженого шлаку в траншеях безпосередньо у доменних печей або за !х межами. Щебiнь отримують повiльним охолодженням шлаку. Щебiнь з доменних шлашв використовують для вах видiв покриття, основ i шдстилаючих шарiв дорожнього покриття. Нульову фракщю застосову-ють для отримання монолгтних шлакобетонних основ i покриття [5].
Основним споживачем доменних шлашв е це-ментна промисловiсть. Свропейськими нормами до-зволяеться вводити в портландцемент до 35% доменного гранульованого шлаку, а в шлакопортланд-цемент - до 80%. Введення доменних шлашв в си-ровинну сумш збiльшуе продуктивнiсть печей i знижуе витрати палива на 15%, а собiвартiсть - на 25-30%. Крiм того, шлак як активна добавка значно покращуе ряд будiвельно-теxнiчниx властивостей цементу [6].
Портландцемент широко використовуеться в дорожньому будiвництвi. Наприклад, для моста ко-ролеви Слизавети II (Англия), який було введено до експлуатацл у 1991 р., було використано 40 тис. м3 доменних шлашв, Його довжина 812 м, для бетону було використано сумш портландцементу та 70% молотого гранульованого доменного шлаку. Там же, в Англи, у 1996 р. було введено до експлуатаци дру-гий Севернський мiст, на будiвництво якого було використано 60 тис. м3 доменних шлашв, його довжина 5 км. Використовувався бетон на основi портландцементу та доменних шлашв, в залежносп ввд виду конструкци частка доменних шлакiв колива-лася вiд 20 до 70%.
В останш роки став вироблятися геополiмер-ний цемент, наприклад, у Нвдерландах iз золи ТЕС та доменних шлашв фiрма SQUARE виробляе такий цемент, який за результатами проведених дослвд-жень нi в чому не поступаеться звичайному цементу. Так, у 2014 р. в Австрали аеропорт та злгтно-посадкова смуга були побудованi з геополiмерного цементу на основi золи ТЕС та доменних шлашв. На будiвництво було витрачено 100 тис. т такого бетону. За рахунок використання ще! технологи ви-киди СО2 було скорочено на 6,6 тис. т. Там же, в Австрали, 330 тис. т геополiмерного бетону було використано на 33 балки, що формують шдлогу будiвлi 1нституту глобальних змiн Унiверситету Квшс-
ленда. Наразi у Свдне! було зроблено тестове покриття з геополiмерного бетону на одшй з дiлянок дороги. Там встановлено датчики, яш контролюють стан бетону. Якщо досвiд буде вдалим, то геополь мерний бетон будуть ширше застосувати для дорожнього покриття.
За 2018 р. рiвень використання доменних шлашв без врахування iмпорту коливався ввд 104% в Япони до 116% у Австрали та Новш Зеланди, в той же час в Укра!ш вiн становив всього 48% [7].
У всьому свiти активно продають i покупають доменш шлаки. Найбшьшим експортером шлакiв е Iндiя, частка яко! у загальному обсязi за 2018 р. ста-новила 19,7%, найбiльшим iмпортером у тому ж рощ була ОАЕ iз часткою у 19,1% вiд загального iм-порту [там само]. В Укра!ш цi обсяги не настшьки значущi, але, тем не менше за 2019 р. компанiя Recycling Solutions збшьшила обсяги продажiв золо-шлакових матерiалiв i металургiйниx шлашв на 22%, за рш вона продала 1,49 млн м3 побiчниx продуктов з вiдвалiв до США, Китаю, Япони, Польщi, Шмеччини, Туреччини й Сiнгапуру [8]. У свт е досвiд отримання: шлаково! пемзи при обробцi шлакового роз-плаву обмеженою кiлькiстю води, повгтря або !х су-мiшi, що приводить до його спучування. В результат! процесу утворюеться поризований кристалiч-ний продукт;
мiнеральноi вати, яка е волокнистим матерь алом, отриманим iз силiкатного розплаву металур-гiйниx шлакiв. Мiнеральна вата виготовляеться з рiдкиx шлакiв (ванний споаб) або переплавки твердого кускового шлаку (ваграночний спосiб). Най-бшьш ефективним е ванний спосiб, що дозволяе ви-користовувати рiдкий розплав шлаку. Даний спосiб приводить до економи палива.
Численнi експерименти показали, що доменш шлаки не поступаються звичайним вапняним добри-вам, а в деяких вiдношенняx перевершують !х. Го-ловним компонентом цих шлашв е вапно, яке мiцно пов'язано в силшатних з'еднаннях, що перешкоджае швидкому його вимиванню, яке спостер^аеться при застосуваннi звичайних вапняних добрив, тдвищу-ючи тим самим абсорбцшну здатнiсть грунту.
З доменних шлашв виробляють лит^ вироби: брукiвку для дорожнього будiвництва, шлаковi i ме-талошлаковi труби, плити й деталi трубопроводiв.
Також з гранульованого шлаку можна отри-мати шлакоситал. До шихти вводять доменний граншлак, кварцовий пiсок i нуклiатори, оксиди i сульфiди хрому, титану, марганцю, цинку й залiза. Шихта плавиться у ваннш печi безперервно! дii, а отримана скломаса надходить на переробку.
Маючи велику твердiсть i мщшсть, доменнi шлаки дають хороший матерiал для виробництва штучного будiвельного i мостильного каменю. По твердости цей штучний камiнь не поступаеться гра-нiту. Найбiльше його використовують в Англи, де вш йде на мостовi i як масиви для тдводних споруд.
З доменних шлашв виробляють емалi, глазурi й полив для глиняних i металевих виробiв, штучне до-рогоцiнне камiния (наприклад, на Уралi шлiфують рiзнi ввдповвдш за текстурою i кольором шлаки).
Шлаковi води, що мiстять розчинеи сполуки Сульфуру, можуть застосуватися для лшування у водолiкарнях. Використания граиуляцшно! шлако-во! води для лiкувальних цiлей було частково вирь шено в СРСР (наприклад, у 1936 р. з'явилася така шлаколшарня в Донецьку (тодi - Сталiно), розташо-вана вона була поруч з металурпйним заводом, там
же була безкоштовна й вiдкрита для Bcix бажаючих водолiкарня пiд вiдкритим небом) i Нiмеччинi ще в 30-ii роки минулого сторiччя. У робот [9] пропону-еться спосiб використання гранулящйно! шлаково! води, який мае ютотш еколого-економiчними переваги i в разi впровадження Mir би перетворити Марь уполь в Мацесту Донецького регiону.
Розрахунки фахiвцiв GMK Center тдтверджу-ють iснуючий в Укрш'ш потенцiал щодо використання та експорту шлакiв (див. рисунок).
Потенциал Украины по использованию и экспорту шлаков, млн т
11,5
факт 2018
п GMK Источник данных: Recycling Solutions расчеты ГМК Центра
утилизировано
106,9%
4,9 утилизировано
Щ 45,5% If^----—
0,9 Прочее
0,9 Забутовка 0,1 Экспорт
1,0 Строительство дорог
2,1 Цементные заводы
0,9 Прочее
1,4 Экспорт
0,9 Забутовка
5,1 Строительство дорог
3,3 Цементные заводы
Потенциал
Рисунок. Потенщал Украши щодо використання та експорту шла^в [7]
Зарубiжний досвщ та розрахунки фахiвцiв CBiA4HTb, що в Укра1ш е не тальки значш резерви щодо зниження утворення доменних шлашв, але й необхiднiсть в комплексшй ix переробцi за новими теxнологiями i3 застосуванням новiтнього устатку-вання, що зробить перспективним переробку доменних шлашв як з економiчноi, так i з еколопчно].' точки зору.
Л1тература
1. Еколог1чний паспорт Донецько! областi. 2019 рiк. URL: http://ecology.donoda.gov.ua/wp-content/ uplo ads/ 2020/07/ЕКОПАСПОРТ-НА-САЙТ_2019_-1.pdf. 2. Рябова Т.В. Новые технические решения по охране окружающей среды в черной металлургии. Черметин-формация. Новости черной металлургии за рубежом. 2002. № 2. С.104-105. 3. Reuter M., Xiao Y., Boin U. Recycling and environmental issues of metallurgical slags and salt fluxes. VII International Conference on Molten Slags Fluxes and Salts, The South African Institute of Mining and Metallurgy. URL: http://www.saimm.co.za/ Conferences/Slags2004/050_Reuter.pdf. 4. Отримання корисп: як европейщ заробляють на шлаках. URL:
https://gmk.center/ua/posts/otrimannya-koristi-yak-ievro pejci-zaroblyajut-na-shlakah/. 5. Рекус И.Г., Шори-на О.С. Основы экологии и рационального природопользования. Москва: Изд-во МГУП, 2001. 146 с. 6. Доменные шлаки могут заменить дорогой цемент. Приазовский рабочий. 2016. 30 декабря (№153 (20297)). URL: http://pr.ua/news.php?new=27431. 7. Глущенко А. Международный опыт использования металлургических шлаков. URL: https://www.facebook.com/watch/?v =43 4955067166222. 8. Recycling Solutions у 2019 рощ наростила продажi шлаюв на 22%. URL: https: //gmk. center/ua/news/recycling-solutions-u-2019-roci-narostila-prodazhi-shlakiv-na-22/. 9. Кравченко В.П., Шапиро-Никитин Д.Е. Грануляционная шлаковая вода в бальнеологии. URL: http://www.kpi.kharkov.ua/archive/Con ferences/Литье.Металлургия/2017/Грануляционная шлаковая вода в бальнеологии.pdf.
References
1. Ekolohichnyi pasport Donetskoi oblasti. 2019 rik. [Ecological passport of Donetsk region. 2019 year]. Retrieved from http://ecology.donoda.gov.ua/wp-content/
uploads/2020/07/EK0nACn0PT-HA-CAHT_2019_-1. pdf [in Ukrainian].
2. Ryabova T.V. (2002). Novye tekhnicheskie reshe-niia po okhrane okruzhaiushchei sredy v chernoi metallur-gii [New technical solutions for environmental protection in ferrous metallurgy]. Chermetinformatsiia. Novosti chernoi metallurgii za rubezhom - Chermetinformation. Ferrous metallurgy news abroad, 2, рр. 104-105 [in Russian].
3. Reuter M., Xiao Y., Boin U. Recycling and environmental issues of metallurgical slags and salt fluxes. VII International Conference on Molten Slags Fluxes and Salts, The South African Institute of Mining and Metallurgy. saimm.co.za. Retrieved from http: //www.saimm. co.za/Conferences/Slags2004/050_ Reuter.pdf.
4. Otrymannia korysti: yak yevropeytsi zaroblyaiut na shlakakh [Benefits: how Europeans make money on slag]. Retrieved from https://gmk.center/ua/posts/otriman nya-koristi-yak-ievropejci-zaroblyajut-na-shlakah/ [in Ukrainian].
5. Rekus I.G., Shorina O.S. (2001). Osnovy ekologii i ratsionalnogo prirodopolzovaniia [Fundamentals of ecology and environmental management]. Moscow, MGUP, 2001. 146 р. [in Russian].
6. Domennye shlaki mogut zamenit dorogoi tsement. [Blast furnace slags can replace expensive cement]. (2016). Priazovskii rabochii, №153 (20297), December 30. Retrieved from http://pr.ua/news.php?new=27431 [in Russian].
7. Glushchenko A. Mezhdunarodnyi opyt ispolzova-niia metallurgicheskikh shlakov [International experience in the use of metallurgical slags]. facebook.com. Retrieved from https://www.facebook.com/watch/?v=4349550671 66222 [in Russian].
8. Recycling Solutions u 2019 rotsi narostyla prodazhi shlakiv na 22% [Recycling Solutions in 2019 year increased sales of slag by 22%]. gmk.center. Retrieved from https://gmk.center/ua/news/recycling-solutions-u-20 19-roci-narostila-prodazhi-shlakiv-na-22/ [in Ukrainian].
9. Kravchenko V.P., Shapiro-Nikitin D.Ye. Granu-lyatsionnaia shlakovaia voda v balneologii [Granulation slag water in balneology]. kpi.kharkov.ua. Retrieved from http://www.kpi.kharkov.ua/archive/ConferencesAnrnbe. Металлургия/2017/Грануляционная шлаковая вода в бальнeологии.pdf [in Russian].
Кочешкова I. М. Зарубiжний досв1д утворення та використання доменних шлакчв
Проблему ефективного використання сировини i, зокрема, перехвд на безвщходну технологш слщ розглядати з точки зору усунення протирiч MÍm еконо-мiчним зростанням (нeобхiднiстю все бшьшого залу-чення рeсурсiв у виробництво) i «продуктивною мож-ливютю» довшлля (виснаження запасiв, зниження якостi мшеральних рeсурсiв, порушення eкологiчного балансу). Виршення цих протирiч ймовiрно не тшьки при рацiональному i комплексному використанш ви-добутих рeсурсiв, але й вiдходiв виробництва.
В мeталургiйнiй галузi Украши цi проблеми ма-ють особливе значения внаслвдок масового викорис-тання старих ресурсо- та енерговисоковитратних тех-нологш, нeякiсноi сировини.
Зарубiжний досвщ показуе, що в металурги е значш резерви зниження утворення вiдxодiв. В серед-ньому питоме утворення твердих вiдxодiв на одиницю продукци на металургiйниx пiдприемстваx розвинених кра!н в даний час в 1,5-3 рази нижче, н1ж в Украшг
Утворення шлакiв е одним з найважливших про-цесiв, що протшають в доменнiй печi i визначають Г! роботу, бо вони е одним з найбшьш цiнниx вторинних матерiальниx ресурсiв. В останнi роки зарубiжнi мета-лургiйнi пiдприемства взяли курс на стовщсоткове оборотне використання вiдxодiв, що утворюються. Тим бшьше, що протягом останнього десятирiччя було докладено значних зусиль для бшьш якiсноi обробки шлакiв, щоб вони вщповщали суворим екологiчним нормам СС, тому !х слiд розглядати вже не як вщходи, а, скорше, як побiчнi продукти промислового вироб-ництва.
Шлаки в основному застосовуються в: дорожнш галузi - при будiвництвi дорiг, сiльському господар-ствi - для вапнування грунтiв, металурги - як залiзов-мiсний матерiал для вторинно! переплавки в доменних печах. Основним споживачем доменних шлакiв е це-ментна промисловiсть. Свропейськими нормами до-зволяеться вводити в портландцемент до 35% доменного гранульованого шлаку, а в шлакопортландце-мент - до 80%. Введення доменних шлашв в сиро-винну сумiш зб№шуе продуктивнiсть печей i знижуе витрати палива на 15%, а собiвартiсть - на 25-30%. Крiм того, шлак як активна добавка значно покращуе ряд будiвельно-теxнiчниx властивостей цементу.
Зарубiжний досвiд та розрахунки фаxiвцiв свщ-чать, що в УкраМ е не тiльки значнi резерви щодо зниження утворення доменних шлашв, але й необхщшсть в комплекснш !х переробцi за новими технолопями iз застосуванням новiтнього устаткування, що зробить перспективним переробку доменних шлашв як з еко-номiчноI, так i з еколопчно! точки зору.
Ключовi слова: доменш шлаки, зарубiжний до-свiд, використання, металургшш пiдприемства, вiд-ходи.
Kocheshkova I. International Experience in Generated and Use of Blast Furnace Slag
We should regard an issue of efficient use of feedstock and, in particular, a transition to waste-free technology from the perspective of adjusting differences between economic growth (more resources in production required) and "productive capacity" of the environment (depletion of mineral resources, lowering of resources quality, disruption of environment balance). It is possible to adjust these differences not only by using resources rationally and comprehensively but also by processing generated industrial waste.
In the Ukrainian metallurgical industry, these issues are very important because of the abundant practice of use of out-of-date resource and energy-intensive technologies and feedstock of poor quality.
International experience shows that the metallurgical industry has rich potential in reducing generated waste. On average specific solid waste generation for a unit of product in the metallurgical industry in developed countries is 1.5-3 times lower than in Ukraine.
One of the important processes of blast-furnace performance is the generation of slag; slag is one of the most valuable secondary materials. Recently international metallurgical enterprises started implementing a hundred percent recycling of use industrial waste. Moreover, for the past decade there were a lot of efforts made to process slag so to meet strict EU environmental requirements, hence we can regard it not as waste but as an industrial by-product.
We use slag mainly in the road sector - for road construction, agriculture - for liming of soils, metal industry - as an iron-containing substance for secondary melting in blast furnaces. The cement industry is the main consumer of blast furnace slag. EU regulations allow up to 35% of granulated blast furnace slag in Portland cement and up to 80% in Portland blast-furnace cement. The addition of blast furnace slag into the mixture increases the performance of blast furnaces and reduces fuel consumption by 15% and prime cost by 25-30 %. Apart from that the slag as an additive considerably improves several construction and technical peculiarities of cement.
International experience and expert assessments say that Ukraine has not only huge potential in reducing blast furnace slag generation but also a need for its comprehensive processing with up-to-date technologies and state-of-the-art equipment that can bring an economic and environmental advantage.
Keywords: blast furnace slag; international experience; use; metallurgical enterprises; waste.
Кочешкова И. Н. Зарубежный опыт образования и использования доменных шлаков
Проблему эффективного использования сырья и, в частности, переход на безотходную технологию следует рассматривать с точки зрения устранения противоречий между экономическим ростом (необходимостью все большего привлечения ресурсов в производство) и «продуктивной возможностью» окружающей среды (истощение запасов, снижение качества минеральных ресурсов, нарушение экологического баланса). Решение этих противоречий возможно не только при рациональном и комплексном использовании добытых ресурсов, но и отходов производства.
В металлургической отрасли Украины эти проблемы имеют особое значение вследствие массового использования старых ресурсо- и энерговысокозатрат-ных технологий, некачественного сырья.
Зарубежный опыт показывает, что в металлургии имеются значительные резервы снижения образования отходов. В среднем удельное образование твердых отходов на единицу продукции на металлургических предприятиях развитых стран в настоящее время в 1,53 раза ниже, чем в Украине.
Образование шлаков является одним из важнейших процессов, протекающих в доменной печи и определяющих ее работу, потому что они являются одним из наиболее ценных вторичных материальных ресурсов. В последние годы зарубежные металлургические предприятия взяли курс на стопроцентное обратимое использования образующихся отходов. Тем более, что в течение последнего десятилетия были приложены значительные усилия для более качественной обработки шлаков, чтобы они соответствовали строгим экологическим нормам ЕС, поэтому их следует рассматривать уже не как отходы, а, скорее, как побочные продукты промышленного производства.
Шлаки в основном применяются в: дорожной отрасли - при строительстве дорог, сельском хозяйстве -для известкования почв, металлургии - как железосодержащий материал для вторичной переплавки в доменных печах. Основным потребителем доменных шлаков является цементная промышленность. Европейскими нормами разрешается вводить в портландцемент до 35% доменного гранулированного шлака, а в шлакопортландцемент - до 80%. Введение доменных шлаков в сырьевую смесь увеличивает производительность печей и снижает расход топлива на 15%, а себестоимость - на 25-30%. Кроме того, шлак как активная добавка значительно улучшает ряд строительно-технических свойств цемента.
Зарубежный опыт и расчеты специалистов свидетельствует, что в Украине есть не только значительные резервы по снижению образования доменных шлаков, но и необходимость в комплексной их переработке по новым технологиям с применением новейшего оборудования, что сделает перспективным переработку доменных шлаков как с экономической, так и с экологической точки зрения.
Ключевые слова: доменные шлаки, зарубежный опыт, использование, металлургические предприятия, отходы.
Стаття надшшла до редакцл 05.06.2020
Прийнято до друку 11.06.2020
