Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
- 10 TERMIKUS GYÁRTÁSFOLYAMATOKBÓL SZÁRMAZÓ HULLADÉKOK
- 10 02 vas- és acéliparból származó hulladékok
- 10 02 02 kezeletlen salak
A vaskohászatban a nagyolvasztómű után a következő technológiai egység az acélmű. Az acélműi salak az acélgyártás mellékterméke. Az acélgyártás során nyersvasból és acélhulladékból salakképző-, frissítő-, dezoxidáló- és ötvözőanyagok hozzáadásával folyékony acélt gyártanak.
A Dunaferr Zrt. acélművében konverteres acélgyértést alkalamznak. A konverterben a nagyolvasztóból származó, karbonban dús nyersvasból oxigén-fúvatással kiégetik a nem kívánatos és adott körülmények között oxidációra képes elemeket. A konverteres acélgyártás jellegzetessége, hogy nincs szükség külső tüzelőanyag bevitelre, mert a metallurgiai folyamatokhoz szükséges hőmennyiséget a nyersvas (és az acélhulladék) karbon-, szilícium-, mangán- és foszfortartalmának oxidációjából származó hő, a nyersvas fizikai hőtartalma és a salakképződés hőtartalma adja. A salak kialakításához égetett meszet, salakfolyósítóként folypátot adagolnak. A mész mennyiségét a nyersvas szilíciumtartalma, a salak bázicitása, a mész összetétele és szemnagysága határozza meg.
Forrás és bővebb információ: http://www.dunaferr.hu/01-vallalati/konverter.pdf
Az acélművekben keletkező salak összetétele a felhasznált anyagoktól, az eljárás típusától és a hatékonyságától függ. A keletkezett salak összetétele a mész-, szilikát-, foszfát- és vastartalomban különbözik.
- Egyéb szervetlen vegyi anyagok
- kálcium
- Egyéb szervetlen vegyi anyagok
- szilícium
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- alumínium
- Egyéb szervetlen vegyi anyagok
- magnézium
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- vas
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- mangán
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- mangán
- Egyéb szervetlen vegyi anyagok
- kén
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- titán
- Egyéb szervetlen vegyi anyagok
- bárium
- Radioaktív anyagok
- uránium
- Radioaktív anyagok
- tórium
A salak fő komponense a CaO, azonban nem önálló fázisként, hanem vegyületek formájában. A salakokra átlagosan jellemző ásványtani vegyületek: dikálciumszilikát (2CaO·SiO2), trikalciumszilikát (3CaO·SiO2), dikalciumferrit (2CaO·Fe2O3), wüstit ((Ca, Fe, Mg, Mn)O; kalciumoxid (CaOszabad), periklas (MgOszabad).
A konverter salak átlagos összetétele_: CaO (48-54%), SiO2 (11-18%), Al2O3 (1-4%), MgO (1-4%), Fe (14-19%), Mn (1-4%).
Forrás: http://www.kfki.hu/anyagokvilaga/tartalom/2011/1/markus.pdf Accessed 2012.08.24.
A salak hasznos elemtartalma: Ca, Mg, Si, Fe bekerülhet a talaj szervetlen strukturális alkotóelemeibe, beépülhet oxidokban, hidroxidokba és agyagásványokba, a víz, a levegő, a többi talajösszetevő, valamint a biológiai rendszer hatására. A tápanyagként hasznosítható elemeket a növények és más élőlények felveszik, beépítik szervezetükbe.
Maxinális szemcsemérete 30 mm.
A pH 11 .s 13 között változik.
Itt látható eredményeket, a Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék munkatársai mérték.
A Dunaferrnél képződő nyersvasgyártási salak legnagyobb részét a cementgyártás területén használják fel. Továbbá vízépítésben, a területek feltöltésére, védművek, gátak nem meder oldali részének építésére is kiválóan alkalmasak. A lebányászott területek, bányagödrök, rekultivációra szoruló területetek tereprendezési betöltési célokra, az építészet számos területén illetve az alkalmazhatósági területek közül az útépítés az a terület, ami a legnagyobb mennyiségű felhasználási lehetőséget kínálja.
Az M6 autópálya töltésébe mintegy 1,5 millió tonna salakot használtak fel 2005-ben. Cementipar, építőipar, útépítés területén további potenciális felhasználók találhatóak ezen az oldalon: http://www.ferromark.hu/05-szolgaltatas/salak.htm.
Veszélyessége: összes fém- és nyomelemtartalom; a salak csurgalék bázikussága (pH 11-13), mállás miatti finom frakció kiporzása, bázikussága és nagy vezetőképessége miatt erősen korrodál, ezért támfalak, gátak, útalapok szerkezetében korrodálja a fémcsöveket, fémstruktúrákat (1); útalapba építve karbonizálhat (1), megköti a CO2-ot a levegőből, CaCO3 és MgCO3 képződik, ami eltömíti az út lefolyóit. A villamos ívkemence salakjának báriumtartalma vízoldható formában lehet jelen (2). Radioaktív elemeket tartalmazhat (3). Ref. (1) Yildirim et al(2009) Use of Steel Slag in Subgrade Applications. Publ. FHWA/IN/JTRP-2009/32. Joint Transp Rrch Progr, Indiana Dept of Transp and Purdue Univ doi: 10.5703/1288284314275; (2) Márkus R. (2009) Acélgyártási salakok környezetbarát hasznosítási lehetőségeinek.. Doktori ért. (PhD), Miskolci Egy, Műszaki Anyagt Kar,(3) M.N. Salagean, A.I. Pantelica,et al (1999) Neutron activ. analysis of some building mater, Czech. J. Phys. 49 (S1) 355–358
Ca, Mg, Si, Fe és más elemtartalom (1). Lúgossága miatt savas talajok (2) csurgalékok, bányavíz semlegesítésére. Referencia: (1) Wang X, Cai QS (2006) Steel slag as an iron fertilizer for corn growth and soil improvement in a pot experiment. Pedosphere 16:519–524; (2) L. Zhuo; H. Li; et al (2012) Co-remediation of cadmium-polluted soil using stainless steel slag and ammonium humate, Environ Sci Pollut Res, DOI 10.1007/s11356-012-0790-7
Ca, Mg, Si, Fe és más elemtartalom miatt tápanyagpótlásra, például vashiányos mezőgazdasági talaj esetén
(1). Az acélsalakból kioldódott szervetlen foszfor, vas és szilicium serkenti a tengeri fitoplankton (diatomák) növekedését (2). Referencia: (1) Wang X, Cai QS (2006) Steel slag as an iron fertilizer for corn growth and soil improvement in a pot experiment. Pedosphere 16:519–524 (2) T. Yamamoto (2003) Release of phosphorus and silicon from steelmaking slag and their effects on growth of natural phytoplankton assemblages, Tetsu To Hagane Journal of the Iron and Steel Institute of Japan
Ca, Mg, Si, Fe, P elemtartalom
Mivel jó a puzzolános aktivitása, ami azt jelenti hogy víz hatására a cementhez hasonlóan köt és szilárdul.
(1). A konverter salak 'pihentetési' időszaka után adalékanyagokkal (cement, erőműi pernye) használható fizikai stabilizálásra (2). Referenciák: (1) Huiting Shen, E. Forssberg (2003) An overview of recovery of metals from slags, Waste Management 23, 933–949; (2) Altun I.A.; Yilmaz I.(2002) Study on steel furnace slags with MgO additive in Portland cement, Cement and Concrete Research, Vol. 32, No.8, pp. 1247-1249.
Alkalmas lehet, mivel jó szorpciós kapacitással (nagy fajlagos felület) rendelkezik.
Huiting Shen, E. Forssberg (2003) An overview of recovery of metals from slags, Waste Management 23, 933–949
Porozitás, nagy fajlagos felszín, jó adszorpciós képesség. Adszorbeálja és kicsapja a fémoxidokat a salak felületén.
(Forrás: Kim DH, Shin MC, Choia HD, et al(2008) Removal mechanisms of copper using steel-making slag: adsorption and precipitation. Desalination 223:283–289)
Salakpernye felhasználása útépítéshez is alkalmas, az elmúlt évtizedekben folyamatosan épültek alsóbbrendű utak ebből az anyagból, elsősorban Komárom-Esztergom megyében. Az M6 autópálya töltésébe mintegy 1,5 millió tonna salakot használtak fel 2005-ben. Forrás: http://www.ferromark.hu/05-szolgaltatas/salak.htm
Hasznosításnál szükséges aprítani, mivel a vegyes szemcseméret frakció több szennyező anyagot tartalmaz, mint az apró frakció, illetve az elemek olyan kémiai állapotban vannak, amely esetlegesen nem teszi lehetővé a mélyebb rétegekbe a vándorlást és a feldúsulást.
A fémek mobilizálódása kockázatot jelenthet, de a mérések alapján a salakhányóban a kúpok felszíne felöl a mélyebb rétegek felé csökkent a koncentráció, ami arra utal, hogy az elemek vertikális vándorlása nem jellemző, illetve lassú.
A salak radioaktivitasa is kockázatot jelenthet.
Forrás: Márkus R. (2009) Acélgyártási salakok környezetbarát hasznosítási lehetőségeinek.. Doktori ért. (PhD), Miskolci Egy, Műszaki Anyagt Kar