14.604.21.0097

Разработка технологических основ получения композиционных флюсо-образующих добавок на основе отходов производства вторичного алюминия для полной комплексной переработки высококальциевых рафинировочных шлаков в шлаковый щебень и минеральные вяжущие вещества высокой гидравлической активности .
Результаты прикладного научного исследования будут использованы в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.

К настоящему времени накоплены значительные запасы техногенных отходов от производства вторичного алюминия и ежегодно они пополняются на объем более 60-80 тыс. т/год. Данные техногенные отходы нашли незначительное применение в сталеплавильном производстве для осуществления процессов рафинирования металла путем его раскисления металлическим алюминием, содержащимся в данных отходах, с одновременным снижением вязкости рафинировочного шлака, что позволяет заменить дорогостоящие товарный металлический алюминий и плавиковый шпат. Возможно также использование таких техногенных отходов в качестве утепляющих материалов при разливке слитков. Однако данное применение техногенных отходов не раскрывает их полный потенциал. Дело в том, что после раскисления металла в рафинировочном шлаке образуется значительное количество оксидов Al2O3 и его соединений с оксидом кальция, которые оказывают стабилизирующее воздействие на кристаллическую структуру шлаков внепечной обработки, предотвращая явление их саморассыпания. Но добавки данных отходов в количествах, что допустимы по технологии внепечной обработки стали, не позволяют получить эффект длительной стабилизации – шлаки рассыпаются через несколько дней после выплавки и непригодны для использования в качестве сырья для производства щебня и минеральных вяжущих веществ.
На момент начала исследований не было точных сведений о влиянии добавок на технологические свойства флюсов применительно к сталеплавильному переделу, на особенности фазового состава затвердевших шлаков. Все эти вопросы были изучены и найдены технические и технологические решения.

Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме и патентные исследования позволили обосновать выбор оптимального варианта направления исследований, методов и средств исследования.

Проведены исследования физической сущности процессов получения композиционных флюсо-образующих добавок для корректировки шлаков металлургических предприятий. Разработаны научно-технические основы получения композиционных флюсо-образующих добавок на основе отходов производства вторичного алюминия.

Разработаны технические, технологические решения в области получения композиционных флюсо-образующих добавок.

Разработана технологическая схемы получения композиционных флюсо-образующих добавок. Разработаны методы стабилизации шлаков.

Разработан лабораторный технологический регламент получения композиционных флюсо-образующих добавок на основе отходов производства вторичного алюминия.

Разработана методика определения пригодности сырья (в том числе специальных добавок) для получения  композиционных флюсо-образующих добавок.

Разработан лабораторный технологический регламент получения материалов (шлаковый щебень и минеральные вяжущие вещества)  на основе ковшевого шлака, стабилизированного композиционными флюсо-образующими добавками.

Разработана программа и методики исследовательских испытаний композиционных флюсо-образующих добавок.

Проведены  экспериментальные исследования композиционных флюсо-образующих добавок в соответствии с программой и методикам.

Разработана программа и методики исследовательских испытаний шлаков,  стабилизованных с использованием изготовленных композиционных флюсо-образующих добавок и полученных из них материалов (шлакового щебня и минеральных вяжущих веществ).

Проведены исследовательские испытания в соответствии с программой и методиками.

Проведены экспериментальные исследования использования шлакообразующих смесей в условиях действующих производств на ряде металлургических предприятий.

Разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме

Разработаны рекомендация и предложения по производству и применению композиционных флюсо-образующих добавок.

В результате выполнения проекта разработаны составы композиционных флюсо-образующих добавок,  обеспечивающих  полную комплексную переработку высококальциевых саморассыпающихся шлаков в шлаковый щебень и минеральные вяжущие вещества высокой гидравлической активности.

Разработанные флюсующие добавки могут производиться Индустриальным партнером целенаправленно и поставляться на металлургические предприятия, обеспечивая стабилизацию высококальциевых шлаков без изменения существующих технологических процессов рафинирования стали на металлургических предприятиях с последующей переработкой шлака на щебень, в существующих копровых цехах. Подобной технологии в мире сейчас нет, но предприятий, перерабатывающих алюминиевые отходы, много и в России, и зарубежном и они заинтересованы в полной экологически безопасной утилизации отходов с  получением товарных востребованных продуктов.

Результаты исследований защищены тремя заявками на патенты, получены приоритеты.

Разработанные флюсы могут использоваться в процессах внепечной обработки стали (при обработке стали на агрегатах «ковш-печь» и вакууматорах), а также в качестве утепляющих смесей со специально пониженной температурой плавления при разливке стали.

Обработанные данными флюсами сталеплавильные шлаки могут использоваться в качестве сырья при производстве щебня, соответствующего требованиям ГОСТ 5578-94 и ГОСТ 3344-83, и минеральных вяжущих веществ для получения цемента,  соответствующих требованиям ГОСТ 31108-2003.

Проведённые промышленные испытания разработанной флюсо-образующей добавки показали следующее:
• разработанная композиционная флюсо-образующая добавка может применяться на различных этапах производства стали и при любом способе выплавки и обработки стали, снижая агрессивность шлаков к футеровке агрегатов за счёт изменения химического и фазового состава шлаков;
• композиционная флюсо-образующая добавка обладает достаточной разжижающей способностью, чтобы являться полноценным заменителем плавикового шпата;
• содержащийся в композиционной флюсо-образующей добавке металлический алюминий проявляет хорошие раскисляющие свойства, что позволяет снижать расходы раскислителей и ферросплавов, тем самым снижая расходы на производство стали;
• опытные шлаки, отправленные в специализированную строительную лабораторию на проверку, являются подходящим сырьём для производства строительного щебня, а так же, в перспективе, гипсового связующего.