سرباره و کاربرد های آن

سرباره و کاربرد های آن :  سرباره محصولی غیر طبیعی و مصنوعی است و از صنعت متالورژی می باشد که به هنگام تولید آهن در کوره های آهن گدازی سرباره مذاب به وجود می آید که پس از سرد کردن آن در مصارف گوناگون به کار می رود که اعم از سیمان های سرباره ای ، پشم سریاره، مواد نسوز،  بالاست راه آهن، مصالح زیرسازی جاده، مصالح سنگی آسفالت، بتن و ... می باشد.

روش های سرد کردن سرباره : ماده مذاب سرباره که به دلیل سبک تر بودن بالاتر از آهن مذاب قرار می گیرند باید از کوره خارج شوند تا به صورت مصالح دانه ای درآید. برای سرد کردن سرباره از دو روش استفاده می شود. سرباره از طریق هوا خنک می شود و یا از راه اسپری آب دمای سرباره کاهش پیدا میکند و هنگام بازیابی ، معمولاً با یک لودر انتهایی ، سرباره به راحتی با حداکثر اندازه مناسب 300 میلی متر شکسته و سپس به مواد ریز درجه بندی می شود

سرد کردن در هوا که به آهستگی انجام می گیرد 

در این روش به دلیل داشتن شرایط و زمان کافی برای سرد کردن,سرباره به آهستگی سرد می شود و به شکل بلوری سخت و بسته می شود. سرباره تولید شده در این روش را برای ساخت بالاست راه آهن , مصالح زیر سازی جاده ها , مصالح آسفالت و بتن مورد استفاده قرار می دهند. در استاندارد BS 1047 مشخصات سرد کردن تفاله به سه شکل عنوان شده است.

•  در ظروف کوچک ملاقه مانندکه در این صورت به آن سرباره گلوله ای یا slag ball می گویند.
• درچاله, کانال و قالب های بزرگ که در اینصورت به آن سرباره چاله ای با Pit slag می گویند.
•  به صورت کپه ای با انباشته روی زمین یا Bank slag

سرد کردن سریع سرباره توسط آب

در این روش سرباره مذاب را سریعا در استخرهای آب سرد خالی می کنند و در همین حال به کمک جریان شدید آب، آن را به صورت دانه ای در میاورند. روش جدیدی که جهت سرد کردن سرباره در کشور کانادا توسعه یافته است، روش گلوله کردن یا حبه ای است. در این روش سرباره گداخته و مذاب را با فشار آب در میان استوانه ای چرخان با سرعت 300 دور در دقیقه در هوا سرد می کنند. مقدار مصرف آب برای هر تن سرباره یک متر مکعب و رطوبت باقی مانده 10 درصد است. در این روش، سرباره به صورت گلوله ای به اندازه صفر تا پانزده میلیمتر بدست می آید. گلوله های بین صفر تا پانزده میلیمتر به صورت کلوخه، متخلخل و کریستالی اند که مصرف آن برای بتن سبک مناسب اند و دانه های کوچکتر از چهار میلیمتر که درصد زیادی از ساختمان آنها به صورت شیشه ای است در تولید سیمان های سرباره ای کاربرد دارند. روش سرد کردن در کوره ذوب آهن اصفهان نیز به وسیله فشار آب و به طور سریع انجام می گیرد. این روش، سرباره مذاب را تبدیل به سرباره دانه ای با اندازه دانه ها از صفر تا پنج میلیمتر می نماید.

خواص فیزیکی سرباره

از نظر فیزیکی، سرباره بایستی دارای بافت شیشه ای باشد. در سیستم های امروزی با استفاده از آب پاشی با فشار بالا شرایطی را به وجود می آورند که حالت شیشه ای سرباره به حدود 95 تا 100 درصد برسد. حالت شیشه ای (بدون شکل) سرباره و ترکیب شیمیایی مناسب با آن از عوامل اصلی تعیین کننده خاصیت هیدرولیکی (تشکیل فعل و انفعال با آب) سرباره است. دلیل گیرش سرباره شیشه ای وجود اکسیدهای آمورف (بی شکل) است که در شرایط و حالت بی نظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند. به علاوه بر بررسی میکروسکوپی سرباره ای که به آهستگی خنک می شوند، به خوبی می توان کریستال های گلنایت یا ژهلنیت و آکرومانیت و غیره را مشاهده کرد. این در حالتی است که در سرباره ریزدانه چنین کریستال هایی وجود خارجی ندارند.  

در سرباره شیشه ای، انرژی لازم برای کریستاله شدن ترکیبات فوق به صورت نهایی ذخیره شده است. لذا می توان سرباره شیشه ای را به عنوان ماده ای که دارای استعداد تشکیل پیوند هیدرولیکی است به شمار آورد. وزن مخصوص سرباره کوره ذوب آهن ۴۹۷ گرم بر سانتیمتر مکعب و سطح مخصوص آن حدود ۲۲۳۳ سانتیمتر مربع بر گرم  است که البته سطح مخصوص به نحوه آسیاب کردن بستگی دارد.

خواص شیمیایی سرباره

اجزای تشکیل دهنده سرباره به طور عمده آهک, سلیس و آلومین است و شباهت بسیاری به اجزای سیمان پرتلند دارد. ترکیب شیمیایی سرباره بستگی به ترکیب سنگ معدن همچنین ناخالصی های موجود در سنگ آهک اضافه شده به کوره دارد. لذا از نظر هدایت تولید آهن در کوره ذوب آهن بهتر است سنگ آهک دارای خلوص بالاتری باشد. به طور کلی سرباره ها تفاوت هایی در ترکیب شیمیایی خود دارند و درصد ترکیب اجزای اصلی به این صورت است.
SiO2…….28%-38%
Al2O3……8%-18%
CaO……..35%-45%
به علاوه سرباره ممکن است حاوی مقدار قابل توجهی منیزی در حدود 16 درصد و سولفید کلسیم در حدود ۹ درصد و اکسید منگنز,اکسید فرو و مقداری آهن فلزی و مقادیر جزیی قلیایی نیز باشد.در جدول زیر درصد ترکیبات شیمیایی کوره ذوب آهن اصفهان را که بلافاصله بعد از خروج از کوره بلند تجزیه گشته اند, نشان می دهد.

پشم سرباره