V hutnictví , strusky jsou pevné vedlejší produkty vyplývající z tavení , rafinace , zpracování nebo tvarování kovů při vysoké teplotě. Jedná se o směsi různých oxidů, které se vznášejí na roztaveném kovu nebo se od něj oddělují, pokud se používají při vysoké teplotě.
Mají extrémně různorodé složení v závislosti na době, procesech a zpracovaných kovech. Ať už jde o extrémně znečišťující odpad nebo populární vedlejší produkty , metalurgická struska představuje zásadní ekologický a ekonomický podíl v těžební metalurgii.
V konkrétním případě metalurgie železa se struska s nízkým obsahem železa nazývá struska . Jedná se o objemově nejběžnější typ strusky.
Strusky neobsahující železo v metalurgii železa a feroslitin se nazývají „strusky“ . Jsou zdaleka nejběžnějším typem strusky. Jsou výsledkem chemických reakcí spojených s výrobou roztavených sloučenin železa, na kterých se vznášejí díky své nízké hustotě.
Nejběžnější moderní strusky pocházejí z výroby oceli z železné rudy bez fosforu ( vysoká pec nebo konverzní struska ) nebo z tavení šrotu v elektrické obloukové peci . S výjimkou výroby nerezových ocelí mají tyto ocelové strusky obvykle následující složení:
Typ strusky | FeO / Fe 2 O 3 | MnO | SiO 2 | Al 2 O 3 | CaO | MgO | P 2 O 5 | Cr 2 O 3 | S |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Vysoká pec | 0,1 - 0,5 | 33 - 39 | 9 - 13 | 39 - 42 | 6-9 | 1.2-1.4 | |||
Elektrická oblouková pec | 15 - 35 | <10 | 10 - 20 | <10 | 30 - 40 | <10 | <2 | <2 | <0,25 |
LD převodník | 15 - 35 | 3 - 10 | 9 - 13 | 0,5 - 3 | 42 - 52 | 1 - 8 | 1,5 - 4 | ~ 2 | ~ 0,25 |
Strusky z výroby nerezové oceli obsahují mezi 2,5 a 4,5% Cr 2 O 3. Byli považováni za znečišťující látky kvůli možné přítomnosti šestimocného chrómu , ale také olova a kadmia . V roce 2011 však vědci prokázali, že chrom obsažený ve strusce z průmyslu nerezové oceli je stabilní v oxidované formě (Cr 2 O 3, trojmocný), a proto není nebezpečný.
Tyto strusky jsou spojeny s historickými procesy výroby železa. Jsou užitečné pro archeologii, protože umožňují porozumět použitým technologiím a materiálům.
Jsou bohaté na železo a jsou směsí odpadní horniny, okují a oxidů vznikajících při rafinaci kovů . U fosforových rud se často nacházejí následující složení:
Typ strusky | FeO / Fe 2 O 3 | MnO | SiO 2 | Al 2 O 3 | CaO | MgO | P 2 O 5 | S | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Výroba přírodní oceli | Obecný případ | 60 | 4 | 26 | 3 | 2 | 1 - 4 | 0,1 | |
Bergamasque metoda (konec fúze) | 45 | 29 | 23 | 1 | 2 | 1 | |||
Bergamasque metoda (konec zrání) | 80 | 8 | 3.5 | 0,5 | 7 | 0,5 | |||
Tlustý kaluže | 70 | 5 | 16 | 1 | 0,7 | 4 | 0,3 |
Strusky pocházející z extrakční metalurgie mědi , která v zásadě sestává z tavení chalkopyritů a rafinačních kamínků , jsou kyselé strusky, zatímco ocelové strusky jsou zásadité. Jedná se o křemičitany železa:
Typ strusky | Cu | SiO 2 | Fe celkem | Fe 3 O 4 | CaO | MgO | Al 2 O 3 | S | ZnO |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Vysoká pec | 0,8 | 39 | 29 (FeO) | 19 | 12 | ||||
Flash tavicí pec | 1 - 3 | 31 - 34 | 36 - 43 | 4 - 16 | 0-5 | 0 - 1 | |||
Elektrická oblouková tavicí pec | <0,7 | 36 | 38 | NC | 2 | NC | |||
Tavící dozvuková pec | ~ 0,7 | 30 - 40 | 30 - 40 | ~ 3 | 0-10 | 4 | 5 | 1 | |
Převodník Peirce-Smith | 4 - 8 | 15-30 | 35 - 50 | 20 - 25 | 0-10 | 0-5 |
Extrakce niklu podle pyrometalurgické metod závisí na typu rudy: lateritového nebo pyritu . Laterity vytvářejí strusku s nízkým obsahem kyselin, protože jsou bohaté na hořčík . S pyrity se zachází jako s měděnými rudami, a proto vznikají strusky skládající se ze směsi železitých silikátů.
Typ strusky | Cu + Ni + Co | SiO 2 | Fe celkem | Fe 3 O 4 | FeO | MgO | CaO | Al 2 O 3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Flash tavicí pec (na pyrity ) | 1 - 5 | 38 - 41 | 28 - 34 | |||||
Elektrická oblouková pec (pro laterity ) | <1 | 40 - 55 | NC | 5 - 20 | 20 - 35 | 1 - 7 | 1 - 2 | |
Převodník Peirce-Smith | <5 | 18 - 26 | 48 - 55 | 16 - 32 |
Struska je někdy velmi zásaditá (v případě konvertorových strusek) a zbytková loužicí kapalina (výluh nebo perkolát) strusky je velmi zásaditá, která může dosáhnout pH 10. Pro exponované pracovníky se proto doporučuje odpovídající ochrana v závislosti na povaze práce (ochranné brýle, rukavice, hledí, ochranný oděv, lékařský dohled atd.). S výjimkou strusek jsou strusky obecně kyselé.
Krystalický volný oxid křemičitý způsobuje maligní pneumokoniózu (silikózu). Vysokoteplotní kalcinace křemeliny ji transformuje na velmi fibrogenní oxid křemičitý (tridymit a cristobalit). Silikáty kombinované s kovovými kationty jsou však biologicky méně reaktivní (s výjimkou azbestu a mastku) [Zdroj: Lauwerys, srov. výše]. Oxid křemičitý ve strusce je ve formě vápenných silikátů (struska) nebo železa (extrakce mědi a niklu).
Nebezpečnost strusky závisí hlavně na kovech, které obsahuje. V případě ocelové strusky je přítomnost těžkých kovů nebo někdy radionuklidů výjimečná. U strusky z těžby nebo rafinace neželezných kovů jsou rizika obecně mnohem větší.
Někdy se za přítomnosti síry a určitých bakterií může objevit fenomén silného soběstačného okyselení substrátu, jedná se o odvodnění kyselinou (nebo „odvodnění kyselého dolu“ v souvislosti s těžebními následky). Tento jev může být doprovázen změnou strusky s vyluhováním s významným uvolňováním toxických kovů, které pak mohou být rozptýleny v životním prostředí.
Tyto kovy prezentovat ve strusce nebo jiné nečistoty adsorbované na stejném strusky ( dioxiny , furany , atd.), Může znečišťovat ovzduší (emisí par při výrobě, pak prach blastů). Mohou také znečišťovat vodu a půdu ( prosakováním a desorpcí, zejména pokud je voda kyselá a spíše vlažná nebo horká). K těmto jevům může docházet i z takzvaného „stabilizovaného“ průmyslového odpadu .
Paradoxně určitá místa velmi znečištěné metalurgické strusky byly rozděleny a jsou chráněna pro vzácných druhů, které stíní (některé chráněné druhy , známé jako „ metallophytes “ nebo „metalloresist“ ), které je vhodné pro úsporu, protože přispívají - do určité rozsah - do fytostabilizace znečišťujících látek, které jsou v jejich přítomnosti méně pravděpodobné, že budou mobilizovány větrnou nebo vodní erozí .
Tak je tomu například v průmyslové pustině Mortagne-du-Nord v severní Francii, mimo jiné ve Francii z usinorské strusky jako test v Ústřední laboratoři v Ponts-et-Chausées (LCPC).
Různými metodami se snažíme lépe porozumět chování vyluhování odpadu nebo materiálů, abychom je mohli lépe stabilizovat nebo inertizovat , což by umožnilo snadnější opětovné použití.