UNIVERSITATEA „AUREL VLAICU” DIN ARADFACULTATEA DE INGINERIE ALIMENTARĂ, TURISM ŞI

PROTECŢIA MEDIULUISPECIALIZAREA: I.S.B.E.

Zgura de Oţelărie

Îndrumător:Hălmagean Lucian

Student:

Constantin PaulAn IV, I.S.B.E.

ARAD2011

Zgura de Oţelărie

Oţelul se obţine din fontă prin tratament chimic, pe baza unui proces care constă din îndepărtarea carbonului, a sulfului, azotului oxigenului, fosforului din fontă şi introducerea elementelor de aliere (feroaliajele). Fonta se topeşte împreună cu fier vechi, minereu de fier, feroaliaje şi fondanţi (carbonat de calciu, dolomită) în convertizoare cu oxigen sau în cuptoare electrice. Carbonatul se oxidează la monoxid de carbon care reduce oxizii de fier, iar impurităţile se separă în formă oxidată în zgură. Zgurile de oţelărie clasificate după procedeul de obţinere a oţelului sunt de două tipuri: zgurile de convertizor cu oxigen (BOS) şi zgurile de cuptor cu arc electric (EAF).

Compoziţia oxidică şi mineralogică:

Zgura de oţelărie are compoziţia oxidică medie prezentată în tabelele 1 şi 2.Tabelul 1. Compoziţia oxidică a zgurii SIDEX comparativ cu cea din ţările U.E.

Component, % ' CaO*} FeO SiO2; MnO MgO F205 Al2ChSIDEX 40 21 13 7 4 1 1

UE 35-56 8,0-23,9 5,1-22,0 1,8-2,1 0,9-6,4 0,1-8,1 0,7-6,3

Tabelul 2. Compoziţia chimică, % a zgurilor de oţelărie.

Tip de zgură de oţelărie

CaO SiO2 A17O3 MgO MnO F2O5 FetotCaO liber

BOS cu puţin MgO 45-55 12-18 < 3 <3 <5 <2 14-20 <10BOS cu mult MgO 42-50 12-15 <3 5-8 . <5 <2 15-20 <10EAF cu puţm MgO 30-40 12-17 4-7 4-8 <6 <1,5 18-28 <3EÂF cu mult MgO 25-35 10-15 4-7 8-15 <6 <1,5 20-29 <3

Compuşi minerali principali ai zgurilor de oţelărie depind de procedeul de obţinere, când poate rezulta zguri pe bază de silicat dicalcic sau zgură pe bază de silicofosfat de calciu. Fazele mineralogice principale sunt silicatul dicalcic, feritul dicalcic şi wustitul (tabelul 3).

Tabelul 3. Compuşi mineralogiei în zgurile de oţelărie.

Zgura pe bază de silicaţi de calciu Zgura pe bază de fosfaţi de calciu

2CaO.SiO2: - silicat dicalcic

2CaO.Fe2O3 - ferit dicalcic

FeO - wustit

(Ca, Fe)O - calciowustit

CaOliber - calce liberă

MgOliber - magnezie liberă

Silicofosfat de calciu (soluţie solidă de 2

CaO.SiO2 şi 3CaO.P2O5)

3CaO.P2O5; 4CaO.P2O5;

2CaO,Fe2O3

FeO

CaO

Conţinutul de calce liberă şi magnezie liberă este foarte important pentru că el determină stabilitatea volumului zgurii în sisteme de întărire hidraulică.

Proprietăţi tehnice. Domenii de utilizare

Proprietăţile tehnice ale zgurilor, comparativ cu cele ale agregatelor naturale pentru infrastructuri rutiere, sunt prezentate în tabelul 4. Printr-o procesare adecvată, zgura de oţelărie se poate utiliza ca agregat şi pentru betoane de rezistenţă şi durabilitate. Criteriu decisiv pentru aplicaţii la lucrări de betoane în construcţii, îl constituie stabilitatea volumului. S-a demonstrat că pentru anumite aplicaţii nu se impun restricţii asupra stabilităţii volumului, ca de exemplu: drumuri nepavate, terenuri de parcare şi diguri. Dimpotrivă, utilizarea zgurii în structuri de stabilizare rutiere necesită limitarea conţinutului de calce liberă. Zgurile cu calce liberă sub 7% pot fi utilizate în straturi neliate, iar cele cu calce liberă sub 4% pot fi utilizate pentru îmbrăcăminţi bituminoase rutiere.

Tabelul 4. Proprietăţile tehnice de oţelărie, comparativ cu ale bazaltului şi granitului.

CaracteristicaTipul de agregat din:

zgură BOS zgură EAF bazalt granitDensitatea aparentă, g/cm3 3,1-3,7 3,2-3,8 2,8-3,1 2,6-2,8

Rezistenţa la impact, sortul 8-12 % 10-26 10-26 9-20 12-27Absorţia apei % 0,2-1,0 0,2-1,0 <0,5 0,3-1,2.

Gelivitatea, particule < 5 mm % < 1,0 < 1,0 < 1,0 ' 0,8-2,0Rezistenţa la compresiune. MPa > 100 > .100 > 250 > 120

Zgura de convertizor poate fi utilizată în industria cimentului ca o materie care permite reducerea temperaturii de clincherizare. În Europa, SUA, Japonia, zgurile de oţelărie sunt, în mod curent folosite în industria cimentului şi a betonului, în proporţie de până la 85'%.

În Europa principalele domenii de aplicare sunt: 42% construcţii civile; 17% reciclare în metalurgie; 16% ca fertilizant şi 10% ca material de umplutură în lucrări de pământ. În Germania se reutilizează aproximativ 70%, din care, 66% pentru construcţii civile şi 4% se reciclează în metalurgie. În Japonia, un nivel de valorificare, peste 85%, include: construcţii civile 44%, reciclare în metalurgie 15%, material de umplutură - 11%, strat de bază drumuri - 10%, industria cimentului - 6% etc.

În ţara noastră s-au efectuat cercetări în scopul valorificării zgurii de oţelărie deferizate pentru betoane simple, Bc 3,5; Bc 10, în condiţiile unor încercări preliminare (ÎNCERC PROCEMA S.A.).

Datorită instabilităţii volumice (prin caracterul expansiv), agregatele din zgura de oţelărie se utilizează în construcţii nestructurale, dar printr-o procesare şi selecţie adecvată este posibilă ş realizarea de betoane rutiere.