ما هو الخبث؟
يُطلق على الخبث اسم خبث الأفران العالية المحبب بالكامل (GGBFs)، وهو منتج ثانوي تنتجه مصانع صهر المعادن. بالإضافة إلى خام الحديد والوقود (فحم الكوك)، يجب أيضًا خلط الحجر الجيري والدولوميت المناسب لخفض درجة حرارة الصهر في عملية الصهر.
يتم صهر أكسيد الكالسيوم في الحجر الجيري، وأكسيد المغنسيوم في الدولوميت، ومعادن النفايات في خام الحديد، والرماد في فحم الكوك في الفرن العالي لإنتاج مصهور يحتوي على السيليكات والألومينات.
الخبث
يتم تفريغ المنصهر العائم على سطح الحديد المنصهر من الميناء. بعد أن يتم إخماده بالهواء والماء، فإنه يشكل الجسيمات الحبيبية (GGBFs).
الخبث المفرغ له حجم كبير. ويختلف باختلاف درجة الخام وطريقة الصهر. على سبيل المثال، عند إنتاج 1 طن من الحديد الخام، يتم تفريغ 1 إلى 1.2 طن من الخبث من خام الحديد الهزيل، ولكن يتم تفريغ 0.25 طن فقط من الخبث من خام الحديد عالي الجودة.
ومع تحسين تكنولوجيا الإثراء والصهر الحديثة، انخفضت كمية الخبث المنتجة من كل طن من الحديد الخام بشكل كبير.
يختلف تكوين وخصائص الخبث في ظل عمليات الصهر والمواد الخام المختلفة. وهناك طريقتان رئيسيتان لتصنيف الخبث.
تصنيف الخبث
بأنواع الحديد الخام المنصهر
- الخبث المصبوب: هو الخبث الذي يخرج أثناء عملية الصهر والصب.
- خبث صناعة الصلب: خبث يتم تفريغه عند صهر الحديد الخام لصناعة الصلب.
- الخبث الخاص: الخبث الذي يتم تفريغه عند صهر الحديد الخام مع مكونات معدنية أخرى.
بأساسية الخبث
تسمى نسبة الأكاسيد الأساسية والأكاسيد الحمضية للخبث بأساسية خبث الفرن العالي ("B" باختصار)، B%=(CaO%+MgO%)/(SiO%+Al 2 O 3 %) ).
وفقا للأساسية، يمكن تقسيم الخبث إلى ثلاثة أنواع:
- الخبث القلوي: ب> 1.
- الخبث المحايد: B=1.
- الخبث الحمضي: ب<1.
هذه هي طريقة التصنيف الأكثر استخدامًا لخبث الأفران العالية. تعكس نسبة الأساسية بشكل حدسي العلاقة بين تكوين الأكاسيد الأساسية والأكاسيد الحمضية في الخبث.
تكوين الخبث
تكوين الخبث
المكونات الكيميائية الرئيسية في الخبث هي SiO 2 ، Al 2 O 3 ، CaO، MgO، MnO، FeO، S، إلخ. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض الخبث أيضًا على آثار TiO 2 ، V 2 O 5 ، Na 2 O، BaO، P 2 O 5 , Cr 2 O 3 , إلخ. تمثل كمية CaO وSiO 2 وAl 2 O 3 أكثر من 90% من إجمالي الخبث.
| أنواع الخبث | الخبث المشترك | خبث الحديد والمنغنيز | خبث الفاناديوم | |
| التركيب الكيميائي ٪ | تساو | 31-50 | 28-47 | 20-30 |
| سيو 2 | 31-44 | 22-35 | 19-32 | |
| آل 2 أو 3 | 6-18 | 7-22 | 13-17 | |
| أهداب الشوق | 1-16 | 1-9 | 7-9 | |
| منو | 0.05-2.6 | 3-24 | 0.3-1.2 | |
| الحديد O | 0.2-1.5 | 1.2-1.7 | 1.2-1.9 | |
| س | 0.2-2 | 0.17-2 | 0.2-0.9 | |
| تيو 2 | - | - | 6-31 | |
| الخامس 2 او 5 | - | - | 0.06-1 | |
التطبيق الشامل للخبث
الاسمنت الخبث
عملية إنتاج الأسمنت الخبث
1. أسمنت بورتلاند الخبث
يتكون أسمنت خبث البورتلاند (PSC) من كلنكر الأسمنت البورتلاندي، وخبث الأفران العالية المحبب، و3% إلى 5% من الجبس.
عند طحن خبث الأسمنت ، فإن كمية خبث الفرن العالي يمكن أن تمثل 20% إلى 85% من إجمالي وزن الأسمنت، وهو أمر مفيد جدًا لتحسين الجودة وتقليل تكلفة إنتاج الأسمنت.
بالمقارنة مع الأسمنت العادي، فإن PSC يتميز بالخصائص التالية:
أولا، لديه مقاومة قوية للانحلال والتآكل، لذلك يمكن استخدامه في الحفاظ على المياه، والموانئ البحرية، والمشاريع تحت الأرض.
ومع ذلك، فإن مقاومة التآكل للأسمنت الخبث هي أسوأ من مقاومة الأسمنت العادي في الماء الحمضي والمياه المالحة المغنيسيوم.
ثانيًا، PSC لديه حرارة تميه أقل، وهو مناسب لصب الخرسانة ذات الحجم الكبير.
ثالثًا، مع مقاومة أقوى للحرارة، فإنه يؤدي أداءً أفضل من الأسمنت العادي في ورش العمل ذات درجات الحرارة العالية وأساسات الأفران العالية.
2. أسمنت خبث الجبس
أسمنت خبث الجبس عبارة عن مادة أسمنتية هيدروليكية يتم الحصول عليها عن طريق خلط وطحن الخبث الجاف والجبس أو PSC أو الجير بنسبة معينة.
في صياغة الأسمنت الخبث الجبس، خبث الفرن العالي هو المادة الخام الرئيسية، وهو ما يمثل حوالي 80٪ من إجمالي المكونات.
يتميز أسمنت خبث الجبس هذا بتكلفة منخفضة ومقاومة جيدة لهجوم الكبريتات والنفاذية، وهو مناسب للبناء الهيدروليكي وتصنيع العديد من الكتل الجاهزة.
3. الاسمنت الخبث الجير
أسمنت خبث الجير عبارة عن مادة أسمنتية هيدروليكية يتم الحصول عليها عن طريق خلط وتحبيب الخبث الجاف والجير الحي والجبس الطبيعي بنسبة مناسبة.
تتم إضافة كمية الجير بشكل عام حوالي 10٪ إلى 30٪. إنه يلعب دور تحفيز المكونات النشطة في الخبث لإنتاج ألومينات الكالسيوم المائية وسيليكات الكالسيوم المائية.
يمكن استخدام أسمنت خبث الجير في العديد من المنتجات الأولية للخرسانة المعالجة بالبخار والخرسانة غير المسلحة في الماء وتحت الأرض أو الرصيف وملاط البناء الصناعي والمدني.
الطوب الخبث
عملية إنتاج الطوب الخبث
يتم تصنيع الطوب الخبث عن طريق الخلط والري والطحن والضغط على الخبث والحجر الجيري. في عملية إنتاج الطوب الخبث، يكون حجم جسيمات الخبث عمومًا أصغر من 8 مم، وتكون درجة حرارة البخار المحقونة في الفرن حوالي 80 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية، ووقت الصيانة حوالي 12 ساعة.
يتميز الطوب المصنوع من 87% إلى 92% من حبيبات خبث الأفران العالية، و5% إلى 8% من الأسمنت، و3% إلى 5% من الماء بصلابة عالية يمكن أن تصل إلى 10 ميجا باسكال، والتي يمكن استخدامها في المباني المشتركة. بناء المنازل وتحت الأرض.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصنيع الطوب ذو الصلابة العالية عن طريق خلط 40% من مسحوق الخبث و60% من خبث الفرن العالي المحبب والمعالجة المعقمة لمدة 6 ساعات تقريبًا تحت ضغط البخار من 1.0 ميجا باسكال إلى 1.1 ميجا باسكال.
يتمتع الطوب الخبث بالمزايا التالية مقارنة بالطوب التقليدي:
الطوب الخبث
1 مصدر واسع للمواد الخام وتكلفة منخفضة.
الرماد المتطاير والخبث والرمل ومسحوق الحجر هي المواد الخام الرئيسية. ويمكن أخذ المواد محلياً، وهو ما يتميز بنسبة استخدام عالية، وتكلفة منخفضة، وربح مرتفع.
2 عملية بسيطة وسهلة التشغيل
يتم بلمرة المواد مثل الخبث والرماد المتطاير والرمل بواسطة عامل تصنيع الغاز وعامل التسليح، ومن ثم يتم تشكيلها بسهولة بواسطة معدات خاصة.
3 متطلبات منخفضة لظروف الإنتاج.
يمكن استخدام السقيفة الصناعية البسيطة كمصنع، ويمكن تخزين المنتجات في الهواء الطلق بدون مستودع.
4 استثمار صغير وطريقة إنتاج مرنة.
يمكن أن يبدأ العمل باستثمار صغير وحجم صغير. ويمكن إنتاجه على مصنع ثابت أو يمكن إنتاجه على موقع متحرك.
خبث الخرسانة
1. الخرسانة الخبث الرطبة والمكسرة
يتم تصنيع الخرسانة الرطبة والأرضية من الخبث باعتباره المادة الخام الرئيسية. طريقة الإنتاج هي طحن الخبث والمنشطات (الماء والأسمنت والجير والجبس) وخلطها مع الركام الخشن.
| غرض | نسبة الخلط لدرجات مختلفة من الخرسانة٪ | |||
| م15 | م20 | م30 | م40 | |
| يبني | — | — | لا يزيد عن 15 | لا يزيد عن 20 |
| جير | 5-10 | 5-10 | لا يزيد عن 15 | لا يزيد عن 5 |
| جبس | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 0.3 |
| ماء | 17-20 | 16-18 | 15-17 | 15-17 |
| نسبة الماء إلى الأسمنت | 0.5-0.6 | 0.45-0.55 | 0.35-0.45 | 0.35-0.4 |
| الطين: الخبث | 1:1-1:1.2 | 1:0.75-1:1 | 1:0.75-1:1 | 1:0.5-1:1 |
2. الخرسانة والخبث والحصى
تشبه عملية إنتاج الخرسانة الخبث والحصى الخرسانة العادية، لكن استهلاك المياه أعلى قليلاً. يتم قياس الماء المضاف عمومًا بوزن الخبث، وهو ما يمثل حوالي 1% أو 2% من إجمالي وزن الخبث.
بشكل عام، عندما تكون قوة الخرسانة المحضرة بالخبث والحصى هي نفس قوة الخرسانة المحضرة بالركام الطبيعي، يمكن توفير كمية الخرسانة بنسبة 20٪.
تتمتع الخرسانة الخبث والحصى بالمزايا التالية:
- يمكنها تحسين مقاومة الخرسانة لمياه البحر بشكل فعال، ومناسبة بشكل خاص لهندسة مياه البحر.
- يمكن أن يقلل بشكل كبير من حرارة تميه الخرسانة، وهو مناسب لتحضير الخرسانة ذات الحجم الكبير.
- يمكن أن يمنع التفاعل القلوي الكلي ويحسن متانة الخرسانة.
- يمكن أن يزيد بشكل كبير من قوة الخرسانة.
- يمكنه تحسين كثافة الخرسانة وتحسين نفاذية الخرسانة.
- يمكن أن تقلل من تكلفة الخرسانة.
هندسة الطرق الصابورة الخبث
يتمتع الخبث والحصى بخصائص هيدروليكية يمكن استخدامها عند بناء الطرق السريعة.
يحتوي حجر الخبث المسحوق على العديد من الثقوب الصغيرة، والتي تتميز بأداء انعكاس منتشر جيد ومعامل احتكاك كبير.
كما أنها تتمتع بمقاومة أعلى للحرارة من الحجر المسحوق العادي وهي أكثر ملاءمة لمدرج المطار.
خبث القطن
يتكون قطن الخبث بشكل أساسي من الخبث الذي يتميز بخصائص الحفاظ على الحرارة والصوت والعزل البارد. يتم عرض التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية في الجداول التالية.
التركيب الكيميائي للقطن الخبث
| عنصر | سيو 2 | آل 2 0 3 | تساو | أهداب الشوق | س |
| محتوى/٪ | 32-42 | 8-13 | 32-43 | 5-10 | 0.1-0.2 |
الخصائص الفيزيائية للقطن الخبث
| الموصلية الحرارية /W·m -1 ·k -1 | درجة حرارة التلبيد / ℃ | الكثافة/جم·سم -3 | كثافة الألياف/ميكرومتر | نطاق درجة الحرارة المطبق/درجة مئوية |
| 0.033-0.041 | 780-820 | 0.13-0.15 | 4-6 | -200-800 |
هناك طريقتان لإنتاج القطن الخبث: طريقة النفخ وطريقة الطرد المركزي. طريقة النفخ: يتم نفخ المواد الخام المنصهرة والمتدفقة عن طريق رش البخار أو الهواء المضغوط لإنتاج القطن.
طريقة الطرد المركزي: يتم إذابة المادة الخام في الفرن وسقوطها على القرص الدوار لإنتاج قطن الخبث.
المادة الخام الرئيسية لقطن الخبث هي خبث الأفران العالية، وهو ما يمثل حوالي 80٪ إلى 90٪. وغيرها من المواد مثل الدولوميت والفلوريت وغيرها مثل الطوب الأحمر والحصى وغيرها. ووقود إنتاج قطن الخبث هو فحم الكوك.
عملية الحقن لإنتاج خبث القطن
يمكن استخدام قطن الخبث في العزل الحراري وامتصاص الصوت ومقاومة الحرائق.
المنتجات النهائية التي يتم معالجتها تشمل منتجات العزل الحراري (اللوح، اللباد، والأنبوب)، منتجات امتصاص الصوت (اللوح، اللباد، الشريط، والحزام)، ومنتجات مقاومة الحريق (اللوح والألياف).
يستخدم صوف الخبث على نطاق واسع في قطاعات المعادن والآلات والبناء والكيمياء والنقل.
خبث الزجاج والسيراميك
السيراميك الزجاجي هو نوع جديد من المواد غير العضوية التي تم تطويرها في العقود الأخيرة. يمكن استخدام الصخور والأحجار المختلفة كمواد خام للسيراميك الزجاجي، وهي غنية للغاية. ويمكن أيضًا استخدام خبث الفرن العالي لإنتاج خبث الزجاج والسيراميك.
يتكون خبث الزجاج والسيراميك من 62%-78% من خبث الأفران العالية، و22%-38% من السيليكا أو غيرها من الخبث المعدني غير الحديدي.
يتكون خبث الزجاج والسيراميك بشكل رئيسي من العناصر الكيميائية التالية:
| العناصر الكيميائية | سيو 2 | آل 2 0 3 | تساو | أهداب الشوق | نا 2 0 | عامل النواة |
| حَجم | 40%-70% | 5%-15% | 15%-35% | 2%-12% | 2%-12% | 5%-10% |
تعتبر منتجات السيراميك والزجاج الخبث أصعب من الفولاذ عالي الكربون وأخف وزنًا من الألومنيوم. خواصه الميكانيكية أفضل من الزجاج العادي، ومقاومته للتآكل أفضل من مقاومة الحجر المصبوب. إنه يتمتع بثبات حراري جيد، وأداء العزل الكهربائي قريب من أداء البورسلين عالي التردد.
يتم استخدام السيراميك والزجاج الخبث في الطبقة المضادة للتآكل لمعدات الحاويات المختلفة في الصناعات المعدنية والصناعات الكيماوية والفحم والآلات والقطاعات الصناعية الأخرى.
عملية إنتاج السيراميك الزجاجي
خبث السيليكون الكالسيوم المغنيسيوم الأسمدة
سماد مغنيسيوم الكالسيوم والسيليكون الخبث مصنوع من خبث الفرن العالي، رماد الفرن العمودي، بقايا النفايات، وبقايا السيليكون. يتم صهر المواد المذكورة أعلاه عند درجات حرارة عالية في الفرن العالي أو الفرن الكهربائي. المنتج النهائي رخيص الثمن وغني بالتركيب.
عملية إنتاج الأسمدة الخبث
في الوقت الحاضر، تنتج فرنسا ولوكسمبورغ سماد المغنيسيوم والكالسيوم والسيليكون من خلال الجمع بين خصائص خام الحديد وطرق صناعة الصلب الخاصة بهما. كما تستخدم اليابان وكوريا الشمالية الخبث لصنع سماد السيليكون.
خاتمة
لدى Slag العديد من التطبيقات الأخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدام الخبث لإنتاج الطوب النفاذ والحجر المقلد والحجر الاصطناعي.
إن خصائص منتجات الخبث مثل القوة، ومقاومة الماء، ومقاومة الحريق، وعزل الصوت، ومقاومة التآكل، ومقاومة الصدمات، وغيرها تجعلها أيضًا ذات آفاق أوسع في السوق.
