Михаил Васильев - Металлы и человек
Драгоценные шлаки
У доменной печи нет отходов. Все, что она дает, может быть полезно использовано. И если не используется, то только по нерадивости и бесхозяйственности.
Охлаждающая вода… Она уносит из стен доменной печи огромное количество тепла. Ее используют для отопления квартир, парников, снабжения бань и прачечных, для агротеплофикации — подземного полива теплой водой огородных культур, что в ряде случаев вдвое и втрое увеличивает урожаи.
Доменный газ… Более 5 млн. куб. м этого газа дает ежегодно домна. Правда, он не очень энергоемкое горючее — в каждом кубическом метре его содержится всего 850—1000 килокалорий, но и это вполне применимо в целом ряде случаев. Но прежде доменный газ надо очистить.
Есть много способов очистки доменного газа от увлеченной им из шихты пыли, содержание которой иногда достигает до 100 граммов в каждом кубическом метре газа. Обычно грубая первичная очистка производится в инерционных пылеуловителях, чаще называемых циклонами. Струям газа в них придают спиральное движение, заставляют быстро менять направление движения. И центробежная сила, возникающая при этом, выбрасывает частицы пыли из газового потока. Содержание пыли в газе, прошедшем эти аппараты, понижается до 2–5 граммов на кубический метр. Дальнейшая очистка осуществляется в скруберах, где газ течет между увлажненными поверхностями или вообще сквозь струи воды, на которых оседают частицы пыли. Сверхчистую очистку производят в электрофильтрах или дезинтеграторах. В электрофильтрах частицы пыли, попадая в сильное электрическое поле, заряжаются и осаждаются на одном из электродов. Дезинтеграторы очищают газ от пыли мощным потоком распыливаемых вентилятором брызг. Прошедший окончательную очистку газ содержит в себе не больше пыли, чем воздух в вашей комнате.
Вся отделившаяся в газоочистителях пыль используется на агломерационных фабриках.
Мы уже знакомы с использованием доменного газа. Это он спекает рудную пыль на агломерационных фабриках, нагревает кирпичную кладку воздухонагревателей — кауперов. Он работает и в коксовальных печах, производя сухую перегонку каменного угля. Но ему находится на металлургическом комбинате немало и другой работы. В смеси с коксовым газом он сгорает в мартеновских и нагревательных печах, приводит в движение газовые турбины воздуходувок и электрогенераторов и т. д.
Доменные шлаки… Мы назвали их в начале главы драгоценными, и это так и есть.
Бесчисленны применения бывшего отброса.
Шлак мы получаем уже в расплавленном виде. Это горная порода, подобная лаве. Из нее сразу же можно делать отливки — брусчатку для мощения дорог, кислотостойкие облицовочные плиты, трубы. И это почти даром, без всякой дополнительной затраты топлива, только подставить под струю шлака форму, а затем извлечь из нее отливку.
Из доменных шлаков можно изготовлять отличные цементы. Для этого надо шлак — его берут процентов 70–85 — размолоть вместе с цементным клинкером. Получаемый продукт имеет высокую стойкость против действия минерализационных вод и низкое тепловыделение при твердении. Он дешевле обычного цемента, а может применяться везде, где применяется обычный цемент: и в плотинах гидростанций, и в железобетонных стенах сборных домов. Это отличный строительный материал Один из тех материалов, в которых как раз особенно нуждается сейчас наша страна.
Немногие, наверное, из неспециалистов слышали о шлаковой вате. А между тем это отличный теплоизоляционный материал, выдерживающий нагрев до 600 градусов. Изготовление ее крайне несложно: струю шлака разбивают потоком воздуха, и он застывает тонкими и длинными спутанными нитями.
А шлакобетон, шлаковая пемза, щебень — все это тоже может быть получено из шлака.
Колыбелью стали называют иногда мартеновскую печь.
Но, увы, еще очень и очень во многих местах с приставкой «шлако» используют только слово «удаление». Шлаки выливают из доменной печи в ковши емкостью в 20–25 тонн и отвозят на свалку. Чтобы шлак размельчить, его выливают вместе со струей воды: стремительно остывая, он трескается на мелкие кусочки. И растут горы драгоценных шлаков рядом с некоторыми металлургическими комбинатами…
Вот что сказал о шлаках академик И. П. Бардин:
«Шлаки — это огненно-жидкий материал, искусственно получаемый при расплавлении металлических руд. Он подобен материалу, который сама природа „изготовляла“ в давние времена, извергая из недр земли огненные вулканические породы.
Шлаки — это вовсе не отход, как привыкли считать их в течение столетий и как „по инерции“ считают еще и сейчас консервативные и нерадивые хозяйственники.
Шлаки — это сотни миллионов рублей, это тысячи новых домов, это база для дальнейшего строительства!»
Во многих странах, например в Германской Демократической Республике, весь получаемый шлак сразу же направляется на расположенные рядом цементные заводы. И металлургические комбинаты выдают, помимо чугуна, почти такое же по весу количество лишь немногим менее важного, чем чугун, материала — цемента.
В нашей стране почти половина доменных шлаков — более 20 млн. тонн! — и поныне не используется.
…Если увидите, как электровоз или паровоз вывозит на свалку ковши со шлаком, знайте: вы явились свидетелем преступления.
Мы рассказали о судьбах всех продуктов, вырабатываемых в вулканических недрах доменной печи, кроме главного — чугуна.
Вот рабочие проделали первое крохотное отверстие в глиняной летке, и первая тонкая, раскаленная добела струйка расплавленного металла побежала через него. Вот она выросла в ручеек, а затем и в целый пышащий жаром поток. Он сбегает по литейной канавке прямо в ковш, привезенный паровозом.
Чугун идет!
Нет, давно уже не растекается чугун на наших передовых заводах по сделанным в земле канавкам в формы. Его сразу увозят в жидком виде на переделку в сталь.
Чугун идет!
Это новые комбайны и автомобили, рельсы железных дорог и перемахнувшие через реки пролеты мостов, каркасы фабричных цехов и тонкие часовые механизмы.
Чугун идет!
Но долог еще путь этого огненного потока до того совершенного изделия, которое будет служить человеку…
Превращение в сталь
Когда-то железо выплавляли в небольших горнах. Оно получалось мягким, почти не содержащим углерода. Закалялось оно обычно очень плохо.
Росли потребности в металле, росли и печи для их выплавки. Уже в середине XIII века нашей эры в Европе появились шахтные печи. В России их несколько позже назвали домницами. Это уже довольно высокие башни, в которых и осуществлялась выплавка металла.
И тогда-то произошло неожиданное. Металл, выплавляемый в таких домницах, оказался никуда не годным. Он не ковался, был хрупким. Его считали безнадежно испорченным. Это был чугун. В переводе с английского это слово означает «свинское железо». Да и по-русски чугунные отливки нередко называют чушками.
Значительно позже научились выплавлять из чугуна сталь.
Для неспециалиста чугун и сталь совершенно разные металлы. Действительно, чугун — это неуклюжие, громоздкие станины тяжелых станков, неповоротливые катки асфальтоукладчиков, черные сковороды и чугуны домашних хозяек, а сталь — это кружевные переплеты железнодорожных мостов, упругая пружина механизма наручных часов, звонкие буры и сверла, не боящиеся ударов молоты и зубила, вибрирующие от напряжения механизмы станков. Все, что делается из чугуна, можно сделать из стали, и будет не хуже, а лучше.
Поэтому большая часть чугуна идет на переделку в сталь. Суть этой переделки ясна: надо удалить из чугуна избыток углерода, снизить его содержание в металле с 4–5 процентов до долей процента. Но как это сделать? Как извлечь из толщи расплавленного чугуна таящиеся между молекулами железа молекулы углерода?
Это чаще всего осуществляется в мартеновских печах.
Мартеновская печь напоминает снаружи огромный железный ящик. Внутри он выложен огнеупорным кирпичом. Весь этот ящик, вмещающий 300, 350, а то и 500 тонн металла, нередко делают способным наклоняться, поворачиваясь на огромных опорах вокруг горизонтальной оси.
…Жарко в мартеновском цехе и зимой, когда на улице сорокаградусный мороз, и особенно летом, в тридцатиградусную жару. По чугунным плитам пола подходим к мартену. В крохотное окошечко через синее стеклышко заглядываем внутрь. Там под ударами воздушного вихря колышется добела раскаленная поверхность расплавленного вещества. По ней пробегает мелкая рябь волн. Нет, это мы видим не сталь, это — шлак.
А в соседнюю печь тем временем загружают шихту — стальной лом, чугун, флюсы, железную руду. Все эти добавки сложены в специальных корытах — так называемых мульдах. Умная большая машина подхватывает мульду длинным стальным хоботом и засовывает в пышащее жаром нутро мартена. Там она переворачивает ее и высыпает содержимое на под печи. Вынимает пустую мульду, забирает новую и т. д. Работает она удивительно ловко и быстро.
