سرباره فولاد چیست؟

 

درباره سرباره فولاد بیشتر بدانیم

سرباره فولاد  یک محصول جانبی است که در فرآیند تولید فولاد به‌ وجود می‌آید. زمانی که سنگ‌ آهن و مواد افزودنی در کوره‌های فولادسازی ذوب می‌شوند، ناخالصی‌ها و ترکیبات اضافی از فلز جدا شده و به شکل یک ماده مذاب سبک‌تر روی سطح فولاد قرار می‌گیرند. این ماده پس از سرد شدن، به صورت جامد در می‌آید که به آن سرباره فولاد گفته می‌شود.

سرباره فولاد از ترکیبات معدنی مختلفی مانند اکسید کلسیم، سیلیس، اکسید آهن، منیزیم و آلومینا تشکیل شده است. همین ترکیبات باعث می‌شود که این ماده تنها یک پسماند ساده نباشد، بلکه ویژگی‌هایی مثل مقاومت بالا، دوام زیاد و قابلیت استفاده در صنایع مختلف را داشته باشد. به همین دلیل در بسیاری از کشورها سرباره فولاد به عنوان یک ماده ارزشمند صنعتی شناخته می‌شود.

این ماده معمولاً پس از تولید، تحت فرآیندهایی مثل خردایش، دانه‌بندی و جداسازی فلزات باقی‌مانده قرار می‌گیرد تا آماده مصرف شود. سرباره فولاد بسته به نوع کوره (مثل کوره قوس الکتریکی یا کنورتور) و مواد اولیه، می‌تواند کیفیت و ترکیب متفاوتی داشته باشد. به همین دلیل کاربردهای آن نیز متنوع است و در صنایع مختلف با استانداردهای مشخص استفاده می‌شود.

امروزه سرباره فولاد به‌طور گسترده در بخش‌هایی مانند راه‌سازی، تولید سیمان، ساخت بتن، کشاورزی و حتی تصفیه پساب‌های صنعتی به‌کار می‌رود. استفاده از سرباره علاوه بر کاهش هزینه‌ها، به حفظ منابع طبیعی و کاهش ضایعات صنعتی نیز کمک می‌کند و نقش مهمی در توسعه صنعت پایدار و اقتصاد چرخه‌ای دارد. (Steel Slag)

کاربرد سرباره فولاد چیست؟

سرباره‌هایی که پس از تولید شدن سرد می‌شوند، می‌توانند در فرآیندهایی همچون بتن سازی، فرآیند ساخت شیشه، فرآیند ساخت پشم سنگ، آبراهه، بلوک‌های ساختمانی و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار بگیرند. سرباره در این کاربرد می‌تواند در هر نوعی باشد. یعنی فرقی ندارد که ترکیبات شیمیایی موجود در این نوع از سرباره، چه ترکیباتی هستند. حال اگر شما به هنگام سرد شدن سرباره با پاشیدن آب بر روی آن، حجم آن را افزایش دهید، سرباره‌ای بلوری شکل خواهید داشت. از این نوع از سرباره‌ها در ساخت مواد اولیه‌ی مربوط به تولید شیشه، پر کننده‌های بتنی و ساخت سیمان بهره گرفته می‌شود.  

افزون بر این موارد، سرباره‌هایی که به سرباره‌ی فولاد سازی معروف هستند، به عنوان کود کشاورزی هم‌ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سرباره‌ها از آنجایی که ترکیبات فوق العاده‌ای دارند، می‌توانند بهترین انتخاب برای رشد دادن و بهبود نمو گیاهان باشند. همچنین در جهت تقویت رشد ماهی‌های پرورشی، رشد دادن مرجان‌های دریایی و مواردی از این قبیل نیز به صورت گسترده از  سرباره‌های فولاد سازی استفاده می‌شود.

مهمترین کاربرد های سرباره فولاد

اخیرا راه های زیادی برای استفاده از سرباره فولاد وجود دارد. به عنوان مثال، استحکام بالای سرباره فولاد، مقاومت در برابر سایش خوب و پایداری آن را به یک ماده موفق برای زیرساخت جاده تبدیل کرده است .

همچنین به دلیل شباهت شیمیایی آن به سیمان پرتلند، می توان از آن به عنوان ماده خام در تهیه سیمان استفاده کرد. همچنین به دلیل ویژگی های متخلخل و قلیایی آن می توان از آن برای تصفیه فاضلاب استفاده کرد.

علاوه بر این، سرباره فولاد حاوی کلسیم، فسفر و همچنین سایر عناصر سازگار با رشد گیاه است و می توان از آن برای تولید کود استفاده کرد.

همچنین در جهت تقویت رشد ماهی‌های پرورشی، رشد دادن مرجان‌های دریایی و مواردی از این قبیل نیز به صورت گسترده از  سرباره‌های فولاد سازی استفاده می‌شود.

 سرباره فولاد به دلیل مقدار زیادی اکسیدهای فلزی قلیایی مبتنی بر CaO ​​موجود در سرباره، پتانسیل زیادی برای جذب CO2 نشان می دهد. اگرچه روش های متعددی برای استفاده از منابع سرباره فولادی وجود دارد، اما در حال حاضر در مقیاس بزرگ استفاده نمی شود.

سرباره‌هایی که پس از تولید شدن سرد می‌شوند، می‌توانند در فرآیندهایی همچون بتن سازی، فرآیند ساخت شیشه، فرآیند ساخت پشم سنگ، آبراهه، بلوک‌های ساختمانی و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار بگیرند.

خواص فیزیکی سرباره

از نظر فیزیکی، سرباره بایستی دارای بافت شیشه‌ای باشد. در سیستم‌های امروزی با استفاده از آب‌پاشی با فشار بالا شرایطی را به‌وجود می‌آورند که حالت شیشه‌ای سرباره به حدود ۹۵ تا ۱۰۰ درصد برسد. حالت شیشه‌ای (بدون شکل) سرباره و ترکیب شیمیایی مناسب با آن از عوامل اصلی تعیین‌کنندهٔ خاصیت هیدرولیکی (تشکیل فعل و انفعال با آب) سرباره است. دلیل گیرش سربارهٔ شیشه‌ای وجود اکسیدهای آمورف (بی‌شکل) است که در شرایط و حالت بی‌نظم در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. به علاوه با بررسی میکروسکوپی سرباره‌ای که به آهستگی خنک می‌شود، به‌خوبی می‌توان کریستال‌های گلنایت یا ژهلنیت و آکرومانیت و غیره را مشاهده کرد. این در حالتی است که در سربارهٔ ریزدانه چنین کریستال‌هایی وجود خارجی ندارند.  

در سرباره شیشه‌ای، انرژی لازم برای کریستاله شدن ترکیبات فوق به‌ صورت نهایی ذخیره شده‌ است. پس می‌توان سربارهٔ شیشه‌ای را به‌عنوان ماده‌ای که دارای استعداد تشکیل پیوند هیدرولیکی است به‌شمار آورد. وزن مخصوص سربارهٔ کورهٔ ذوب‌آهن اصفهان ۲٫۷۵۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب و سطح مخصوص آن حدود ۲٬۲۰۰ سانتی‌متر مربع بر گرم است که البته سطح مخصوص به نحوهٔ آسیاب کردن بستگی دارد.

خواص شیمیایی سرباره

اجزای تشکیل دهنده سرباره به طور عمده آهک, سلیس و آلومین است و شباهت بسیاری به اجزای سیمان پرتلند دارد. ترکیب شیمیایی سرباره بستگی به ترکیب سنگ معدن همچنین ناخالصی های موجود در سنگ آهک اضافه شده به کوره دارد. لذا از نظر هدایت تولید آهن در کوره ذوب آهن بهتر است سنگ آهک دارای خلوص بالاتری باشد. به طور کلی سرباره ها تفاوت هایی در ترکیب شیمیایی خود دارند و درصد ترکیب اجزای اصلی به این صورت است.

SiO2…….28%-38%
Al2O3……8%-18%
CaO……..35%-45%
 

به علاوه سرباره ممکن است حاوی مقدار قابل توجهی منیزی در حدود 16 درصد و سولفید کلسیم در حدود ۹ درصد و اکسید منگنز,اکسید فرو و مقداری آهن فلزی و مقادیر جزیی قلیایی نیز باشد.در جدول زیر درصد ترکیبات شیمیایی کوره ذوب آهن اصفهان را که بلافاصله بعد از خروج از کوره بلند تجزیه گشته اند, نشان می دهد.