Opis projektu

Podczas metalurgicznego procesu wytwarzania surówki i stali powstają znaczne ilości żużla. Żużle wielkopiecowe praktycznie w całości są utylizowane, natomiast żużle stalownicze, ze względu na swój skład chemiczny, w ograniczonym stopniu. Gromadzone są one na hałdach, co stwarza określone problemy ekologiczne. Obecnie w Polsce jak i w innych krajach nie ma ekonomicznej metody utylizacji żużli stalowniczych. Pomimo wielu prac badawczo naukowych w tym zakresie problemu nie udało się zadowalająco rozwiązać. Wstępne badania utylizacji żużli stalowniczych poprzez ich redukcję przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych w Zakładzie Metalurgii Stopów Żelaza AGH. Otrzymane wyniki pozwalają na bardzo wstępne określenie warunków procesu w zależności od przeznaczenia otrzymywanej fazy niemetalicznej. Konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań. Możliwy zakres modyfikacji składu jest bardzo szeroki, a modyfikacja może być prowadzona różnymi metodami. Kompleksowe przeprowadzenie badań modyfikacji składu otrzymywanej fazy oraz prowadzenia procesu w zależności od zakresu, w jakim będzie modyfikowany skład chemiczny i mineralogiczny nie było możliwe ze względu na szczupłość środków finansowych. Badania możliwości utylizacji żużli stalowniczych metodą redukcji prowadzone są od szeregu lat przez kilka ośrodków w świecie, głównie pod kątem wykorzystania zmodyfikowanej fazy niemetalicznej jako klinkieru portlandzkiego. Wykorzystania otrzymywanej fazy jako nawozu wapienno-magnezowego lub żużla syntetycznego nie brano pod uwagę. Nie przeprowadzono też badań składu mineralogicznego i możliwości jego modyfikacji. Własności klinkieru portlandzkiego zależą głównie od składu mineralogicznego, a skład chemiczny nie ma decydującego znaczenia. Stąd prowadzone badania nie umożliwiają wdrożenia wyników do praktyki przemysłowej.

Kontynuacja badań w warunkach laboratoryjnych w Zakładzie Metalurgii Stopów Żelaza AGH pozwoli na określenie warunków prowadzenia procesu redukcji żużli stalowniczych w elektrycznym piecu łukowym oraz zakresu i sposobu modyfikacji składu chemicznego i mineralogicznego otrzymywanej fazy niemetalicznej w zależności od przewidywanego jej wykorzystania. Prowadzenie proponowanych badań laboratoryjnych wymaga jednak doposażenia aparaturowego w laboratorium badawczym. Analiza i opracowanie wyników badań umożliwi zaproponowanie wytycznych dla przemysłowej technologii utylizacji żużli stalowniczych. W czasie badań przewiduje się wykonanie około 200 wytopów w laboratoryjnym jednoelektrodowym piecu łukowym. W kolejnych wytopach będą zmieniane parametry procesu (dodatek materiałów modyfikujących skład chemiczny wsadu, temperatura, parametry prądowe łuku, czas redukcji, rodzaj i ilość reduktora) tak, aby można było dobrać wartości najkorzystniejsze, zależnie od przeznaczenia uzyskiwanej fazy niemetalicznej (klinkier portlandzki, nawóz wapienno-magnezowy dla rolnictwa, żużel syntetyczny dla przemysłu metalurgicznego). Od zastosowanych parametrów procesu zależy stopień redukcji oraz skład chemiczny i mineralogiczny uzyskiwanej fazy niemetalicznej. Zastosowanie wynikających z proponowanych badań wytycznych powinno umożliwiać zagospodarowanie zarówno istniejących hałd żużlowych jak i żużla z bieżącej produkcji oraz powtórne wykorzystanie niekorzystnych ekologicznie materiałów.