سرباره کوره بلند

سرباره کوره بلند محصول فرعی غیرفلزی است که طی فرآیند تولید آهن از کانه آهن و قراضه آهن بدست می‌آید. این سرباره به طور عمده حاوی سیلیکات‌ها، آلومینا سیلیکات‌ها و کلسیم – آلومینا – سیلیکات‌ها است. سرباره مذاب که عمده گوگرد موجود در مواد اولیه را جذب کرده، تقریبا 20% وزنی آهن تولیدی را تشکیل می‌دهد. شکل 1، نمای کلی مواد ورودی به کوره بلند و محصولات آن(آهن و سرباره) را نشان می‌دهد. همچنین ترکیب شیمیایی نمونه‌هایی از سرباره کوره بلند در جدول 2 آمده است.

شکل سرباره بر اساس روش مورد استفاده برای سرد کردن سرباره مذاب متفاوت است. این محصولات شامل سرباره خنک شده با هوا، سرباره فومی یا منبسط شده، سرباره گندله‌ای و سرباره دانه‌ای شکل است.

سرباره خنک شده با هوا

به دنبال خنک شدن سرباره مذاب تحت شرایط محیط و به طور آهسته، سرباره‌ای با ساختار بلوری و سخت تشکیل می‌شود. در مرحله بعد سرباره پس از خردایش سرند می‌شود. سرباره خرد شده گوشه‌دار، تقریبا مکعبی، دارای بافتی درشت همراه با سطوح متخلخل تا سطوحی صاف است. با این وجود با توجه به فرآیند تولید آهن، خواص فیزیکی سرباره کوره بلند متغیر است. به عنوان مثال برخی از سرباره‌ها دارای وزن واحد فشرده حدود 1940 kg/m³  هستند. البته با افزایش مقدار فلزات و آهن موجود در سرباره‌های تولید شده به سبب استفاده بیشتر از قراضه فلزی در کوره بلند، وزن واحد افزایش می‌یابد. علاوه بر این میزان جذب آب این سرباره به 6 درصد می‌رسد. علی‌رغم مقدار زیاد جذب آب، خشک کردن آن به راحتی صورت می‌گیرد. زیرا مقدار آب نفوذ کرده به خلل و خرج آن کم بوده و عمده آب در حفرات سطحی وارد شده است.

سرباره کوره بلند فومی یا منبسط شده

در فرآیند دیگر، برای خنک کردن سرباره مذاب کوره بلند از افزودن مقادیر کنترل شده آب، هوا یا بخار استفاده می‌شود. بنابراین با تسریع فرآیند سرد شدن، سرباره‌ای فومی یا منبسط شده و سبک تولید می‌شود. تفاوت این سرباره نسبت به سرباره خنک شده با هوا از نظر تخلخل تقریبا زیاد و چگای بالک کم آن است. به طوری که چگالی بالک این سرباره حدود 70 سرباره خنک شده با هوا است. معمولا وزن واحد فشرده در محدوده kg/m3  1040-800 قرار دارد. سرباره فومی خرد شده گوشه‌دار، تقریبا مکعبی و دارای بافتی درشت‌تر نسبت به سرباره خنک شده با هوا است.

سرباره گندله‌ای

در صورتی که سرباره مذاب درون استوانه چرخان توسط آب یا هوا کوئنچ شود، گندله تشکیل می‌گردد. این سرباره‌ها بیشتر شیشه‌ای بوده و لذا با کنترل نمودن فرآیند، گندله‌های تهیه شده می‌تواند ساختار بلوری پیدا کند و بنابراین در کاربرد به عنوان مصالح ساختمانی مناسب‌تر خواهند بود. با این وجود این سرباره بیشتر شیشه‌ای بوده و لذا در کاربردهای با خواص سیمان مفیدتر است. برخلاف سرباره‌های خنک شده با هوا و فومی، سرباره گندله‌ای بافت مسطح و شکل گرد دارد. در نتیجه تخلخل و جذب آب در سرباره خنک شده با هوا یا فومی بیشتر است. همچنین وزن واحد فشرده این سرباره حدود kg/m³ 840 است.

سرباره دانه‌ای

در صورت خنک کردن و انجماد سریع سرباره در آب، بلوری شدن بسیار کم اتفاق افتاده یا اصلا بلوری نمی‌شود و حالت سرباره شیشه‌ای است. لذا خرده‌هایی با اندازه ماسه تشکیل شده که تا حدودی مشابه مواد ترد (قابل خرد شدن – شکستنی) کلینکر سیمان است. ساختار فیزیکی و درجه بندی سرباره دانه‌ای به ترکیب شیمیایی، دمای لحظه کوئنج شدن در آب و نحوه تولید سرباره وابسته است. با خرد کردن و آسیای این سرباره به ذرات با ابعاد سیمان، خواص سیمان را یافته که به عنوان جایگزین یا افزودنی مناسب به سیمان پرتلند محسوب می‌شود. لذا با توجه به تولید سالیانه بسیار زیاد سرباره کوره بلند (مثلا حدود 5/15 میلیون تن در ایالات متحده) این جنبه کاربردی آهن اهمیت بالایی دارد.

تالیف: پ.ز