Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fazy siarczkowe i siarczanowe w żużlach hutniczych

Jonczy I., Kamińska M., Bilewska K.

Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska

|

2018

|

Vol. 20, nr 1

1--10

EN

Metallurgical slags are characterized by a varied and rich phase composition, which undergoes transformations under the influence of landfill waste disposal. The aim of the research was to check if, despite the long-term slags storage on the dumps and the impact of external factors on them, the sulfide phases are still present in their phase composition. The conducted tests confirmed the presence of sulphide phases in the analysed slags. In the Zn-Pb slags, the presence of iron sulphide with a chemical composition similar to pyrrhotite FeS and zinc sulphide – sphalerite ZnS were found. In the martensite slags calcium sulphide – oldhamite CaS and manganese sulphide – alabandin MnS (characteristic sulphides for steel wastes) were found. Sulphides create fine precipitation, most often surrounded by glaze, which forms an insulating layer for them. As the glaze devitrification, the sulphides are oxidized and sulphates are formed. Their presence can affect the acidification of the environment.

PL

Żużle hutnicze charakteryzują się zróżnicowanym i bogatym składem fazowym, który pod wpływem składowania odpadów na zwałowiskach ulega przeobrażeniom. Celem badań było sprawdzenie, czy pomimo długoletniego składowania żużli na zwałowiskach i oddziaływania na nie czynników zewnętrznych, fazy siarczkowe nadal są obecne w ich składzie fazowym. Przeprowadzone badania potwierdziły obecność w analizowanych żużlach faz siarczkowych. W żużlach Zn-Pb stwierdzono obecność siarczku żelaza o składzie chemicznym zbliżonym do pirotynu FeS oraz siarczku cynku – sfalerytu ZnS. W żużlach martenowskich występują charakterystyczne dla odpadów stalowniczych: siarczek wapnia – oldhamit CaS oraz siarczek manganu – alabandyn MnS. Siarczki tworzą drobne wytrącenia, najczęściej w otoczeniu szkliwa, które stanowi dla nich otoczkę izolującą. W miarę postępującego procesu dewitryfikacji szkliwa siarczki ulegają utlenieniu, tworzą się siarczany, których obecność może wpływać na zakwaszenie środowiska.

2

Środowiskowe skutki stosowania żużla hutniczego jako składnika kruszyw

Adamczyk Z., Grzesik B., Harat A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2017

|

Z. 23 (173)

9-15

PL

Do sztucznych mieszanek kruszyw najczęściej wykorzystuje się odpady z przemysłu wydobywczego (np. odpady pochodzące z górnictwa węgla kamiennego), energetycznego (popioły lotne, żużle) i hutniczego - żużle, a także zużyte wyroby magezjowo-chromitowe. Kruszywa wytwarzane z dodatkiem żużli stalowniczych często ulegają pęcznieniu, co wynika z występowania w nich faz, ulegających rozkładowi w wodzie i krystalizacji faz wtórnych. Zjawisko to może stwarzać potencjalne, lokalne, źródło zanieczyszczeń wód podziemnych, bowiem jony Ta, V, Mo i Cr mogą być wymywane ze szkliwa i srebrodolskitu wchodzących w skład żużli hutniczych, zaś Cr(VI) z zużytych wyrobów magnezjowo-chromitowych.

EN

Synthetic components of aggregate mixtures usually contains waste from mining (eg. waste from coal mines), energetics (fly ash, slag), metallurgy - slags and wastes from magnesia-chromite products. Aggregates produced with the addition of steel slags often swell, which is a consequence of phases presence in aggregates composition and the process of their decomposition in water and crystallize secondary phases. This phenomenon may cause a potential local groundwater pollution because Ta, V, Mo and Cr ions may be leaching from glass and srebrodolskite (components of metallurgical slags,) and Cr(VI) from magnesia-chromite wastes.

3

Problematyka utrzymania obiektów historycznych wykonanych z materiałów nietypowych

Dankowski M.

Materiały Budowlane

|

2017

|

nr 11

62--64

PL

W artykule zwrócono uwagę na konieczność zabezpieczenia i zachowania dla potomności budynków wykonanych w przeszłości z materiałów, których obecnie w budownictwie już od dawna się nie stosuje. Opisano przekłady budowli z terenu Polski Zachodniej, do wzniesienia których wykorzystywano od stuleci bloczki z rudy darniowej oraz bloczki z żużli odlewniczych.

EN

In this paper were described the necessity of safeguard the buildings which were made in the past of materials, which already in the building are not use. Were described the examples of structures in the West part of Poland which were made of building units of meadow ore and metallurgical slag.

4

Processing and utilization of metallurgical slags

Pribulova A., Futas P., Baricova D.

Production Engineering Archives

|

2016

|

Vol. 11, No. 2

2--5

EN

Metallurgy and foundry industry create a huge amount of slags that are by-products by production of pig iron, steel and cast iron. Slags are produced in a very large amount in pyrometallurgical processes, and are huge sources of waste if not properly recycled and utilized. With rapid growth of industrialization, the available land for land-filling of large quantity of metallurgical slags is reducing all over the world and disposal cost becomes increasingly higher. Metallurgical slags from different metallurgical processes are treated and utilized in different ways based on the different slag characteristics. The most economic and efficient option for reducing the metallurgical waste is through recycling, which is a significant contribution to saving natural resources and reducing CO2 emissions characteristic of slags and their treatment and utilization are given in the paper. Slags from pig iron and steel production are used most frequently in building industry. From experiments using blast furnace slag and granulated blast furnace slag as grave an water glass as binder follows that the best results – the best values of compression strength and tensile strength were reached by using of 18% of water glass as solidification activating agent. according to cubic compression strength, mixture from 50% blast furnace gravel, 50% granulated blast furnace slag and 18% water glass falls into C35/45 class of concretes. This concrete also fulfils strength requirements for road concrete, it even exceeds them considerably and therefore it could find an application in construction of road communications or in production of concrete slabs.

5

Fazy wtórne na zwałowiskach odpadów hutniczych

Jonczy I., Chwedorowicz B.

Ekologia i Technika

|

2016

|

R. 24, nr 1

22--26

PL

W artykule scharakteryzowano fazy wtórne: węglanowe, siarczanowe oraz wodorotlenki krystalizujące w zwałowiskach żużli stalowniczych oraz żużli po przeróbce rud Zn-Pb. W wyniku długoletniego składowania w zwałowiskach zachodzi szereg procesów wietrzenia fizycznego związanego z mechanicznym rozkruszaniem odpadów oraz wietrzenia chemicznego, którego jednym z efektów jest m.in. krystalizacja faz wtórnych. Makroskopowo, fazy wtórne tworzą zazwyczaj drobnokrystaliczny nalot pokrywający powierzchnię żużli. Badania mikroskopowe oraz metodą dyfrakcji rentgenowskiej wykazały obecność wśród nich: kalcytu, gipsu, barytu oraz goethytu. Fazy te charakteryzują się różnorodnością form morfologicznych, jak również zróżnicowanym składem chemicznym, odnotowano m.in. podstawienia ołowiu, cynku i arsenu w barycie. Obecność faz wtórnych może doprowadzić do zmian pH środowiska glebowego w otoczeniu zwałowisk. W żużlach, znaczna zawartość węglanów sprzyja zachowaniu ich właściwości alkalicznych, natomiast jony siarczanowe wpływają na zakwaszenie środowiska i wzmożoną migrację metali.

EN

The secondary phases: carbonates, sulfates and hydroxides crystallized in steelmaking slags dumps as also in dumps of slags after zinc and lead production were characterized in this article. In the dumps, as a result of long-term storage, there are a number of physical weathering processes associated with mechanical crushing of wastes as also chemical weathering processes, one of whose effects include crystallization of secondary phases. Macroscopically, secondary phases usually form a finecrystalline deposit covering the surface of the slags. Microscopic studies and X-ray diffraction analysis showed the presence among them of calcite, gypsum, barite and goethite. These phases are characterized by a variety of morphological forms, as well as the diverse chemical composition, for example in barite some substitutions of lead, zinc and arsenic were noted. The presence of secondary phases may lead to changes of pH of soil surrounding the dumps. In the slags, a significant content of the carbonates conducive to maintaining their alkali properties, whereas sulfates ions influence on the acidification of the environment and increased migration of metals.

6

Metale ciężkie w silnie zwietrzałych żużlach stalowniczych oraz żużlach po przeróbce rud Zn-Pb

Jonczy I.

Ekologia i Technika

|

2015

|

R. 23, nr 1

39--42

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę wybranych metali ciężkich występujących w silnie zwietrzałych żużlach stalowniczych oraz żużlach po przeróbce rud Zn-Pb. Dokonano tego w oparciu o analizę właściwości geochemicznych metali, analizę ich zawartości w badanych żużlach oraz sposobu ich powiązania ze składnikami żużli. Na tej podstawie stwierdzono, że pomimo długoletniego składowania żużli na zwałowiskach, metale nadal są obecne w ich składzie. Proces ich powolnego uwalniania i migracji do środowiska zaznacza się szczególnie w odniesieniu do żużli Zn-Pb, czemu sprzyja obecność w ich składzie chemicznym siarki. W żużlach stalowniczych znaczna koncentracja wapnia wpływa na zachowanie właściwości alkalicznych przez żużle, co hamuje proces uwalniania metali. Istotnym zagadnieniem jest sposób występowania metali w żużlach. Najłatwiej migrują metale ciężkie ze szkliwa, które jest jednym z najbardziej podatnych składników odpadów na procesy wietrzenia. Najtrudniej uwalnianie metali zachodzi z faz krzemianowych, w których tworzą one podstawienia w strukturach wewnętrznych.

EN

Characteristics of selected heavy metals present in the highly weathered steelmaking slag and slag after zinc and lead production was presented in the article. It was done by analysis of geochemical properties of metals, analysis of their content in the studied slags and their relationships with the components of the slags. On this basis, it was found that despite the long storage of slags on dumps, metals are still present in their chemical composition. Processes of slow releases and migration of heavy metals are especially expected in relation to the Zn-Pb slags, what is facilitated by the presence of sulfur in their chemical composition. In steelmaking slags a significant concentrations of calcium affects the behavior of the slags alkaline properties, what inhibits the process of metals release. An important issue is form of metals occurrence in the slags. The easiest migration of heavy metals is from glaze, which is one of the most vulnerable waste components to weathering processes. The hardest release of metals takes place from silicate phase, in which they form substitution in the internal structures.

7

Żużle po produkcji żelaza, cynku i ołowiu w świetle badań mineralogicznych

Jonczy I.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 3

52--56

PL

Na tle krótkiej charakterystyki rozwoju górnictwa i hutnictwa rudnego na Górnym Śląsku, scharakteryzowano żużle hutnicze po produkcji żelaza, cynku i ołowiu. Szczególną uwagę poświęcono ich specyficznym składnikom fazowym, których skład chemiczny, z uwagi na liczne domieszki w strukturze wewnętrznej, jest zmienny i na ogół bogatszy od składu chemicznego odpowiadającym im minerałom skał naturalnych.

EN

This paper presents the characteristics of metallurgical slags as by-products of iron, zinc and lead production in the light of a short description of ore mining and metallurgy in the Upper Silesia, Poland. Particular attention was paid to the slag’s specific phase components which chemical composition, regarding the numerous admixtures in the internal structure, is floating and, in general, more abounding than the chemical composition of its counterparts –natural rock minerals.

8

Phase composition of metallurgical slag studied by Mössbauer spectroscopy

Jonczy I., Stanek J.

Nukleonika

|

2013

|

Vol. 58, No. 1

127-131

EN

The iron bearing phase composition of metallurgical slag currently produced in a tub, converter and electrical furnaces were determined from the Mössbauer spectra and compared with the composition of the slag stored for decades on the dump.

9

Promieniotwórczość naturalna cementów portlandzkich

Rubin J. A.

Magazyn Autostrady

|

2013

|

Nr 10

34--37

PL

W artykule zaprezentowano i omówiono wyniki badań własnych autora nad promieniotwórczością naturalną cementów i odpadów przemysłowych stosowanych w produkcji cementów powszechnego użytku w Polsce (popioły lotne, żużle hutnicze, pył krzemionkowy itd.).

EN

In the paper, the results of the author’s own researches were presented and discussed concerning natural radioactivity of cement and industrial waste material used in Poland (fly ashes, metallurgical slag’s, silica dust, etc.).

10

Charakterystyka składu chemicznego żużli konwertorowych i wielkopiecowych

Jonczy I., Lata L.

Górnictwo i Geologia

|

2013

|

T. 8, z. 4

51--61

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę składu chemicznego żużli konwertorowych i wielkopiecowych składowanych na zwałowisku w Dąbrowie Górniczej. Badania przeprowadzono m.in. na podstawie analizy spektralnej, mikroskopii skaningowej oraz rentgenowskiej analizy spektralnej w mikroobszarach. Opierając się na uzyskanych wynikach, wykazano zróżnicowanie składu chemicznego żużli, jak również zmienność składu chemicznego poszczególnych faz tworzących żużle.

EN

Characteristic of chemical composition of converter slags and blast furnace slags, which have been stored on the dump in Dąbrowa Górnicza, was presented. Studies were carried out based on among others: spectral analysis, scanning microscopy and X-ray spectral analysis in microareas; on the basis of the obtained results differences of the chemical composition of slags, as well as variability of the chemical composition of individual phases of slags, were shown.

11

Formy występowania wybranych metali w żużlach hutniczych na tle ich właściwości geochemicznych

Jonczy I.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2012

|

T. 28, z. 1

63-75

PL

Badania składu chemicznego żużli hutniczych pochodzących zarówno z bieżącej produkcji, jak i składowanych przez wiele lat na zwałowiskach wykazały, że są one bardzo zróżnicowane. Żużle zawierają znaczne ilości metali, w tym metali ciężkich, obok pierwiastków z grupy niemetali i lantanowców. W artykule na podstawie badań mineralogiczno-chemicznych żużli stalowniczych oraz żużli po produkcji stali i rud Zn-Pb, scharakteryzowano formy występowania i powiązania ze składnikami fazowymi wybranych metali: żelaza, manganu, cynku, ołowiu i in. Stwierdzono, że metale w żużlach hutniczych mogą występować w postaci drobnych kropli nie oddzielonych od żużla w procesie hutniczym, tworzyć skupienia polimetaliczne, własne fazy (zwłaszcza tlenkowe) oraz ukrywać się w strukturach faz krzemianowych. Znaczna ilość metali jest rozproszona w szkliwie i substancji amorficznej. Prowadzone badania dostarczają informacji na temat występowania metali w żużlach hutniczych, co jest szczególnie istotne podczas wykonywania prac związanych z gospodarczym wykorzystaniem żużli. Dotyczy to zwłaszcza coraz częściej podejmowanych prób pozyskiwania pierwiastków z żużli hutniczych. Działania te determinują konieczność analizy składu chemicznego i fazowego żużli, gdyż mogą stanowić ważną wskazówkę np. przy opracowywaniu odpowiedniej technologii odzysku pierwiastków.

EN

Research of metallurgical slags chemical composition, originating both from current production as well as gathered in dumping grounds formany years, show that they are very diversified. Slags contain substantial amounts of metals, including heavy metals, apart from elements from groups of non-metals and lanthanoids. In the article occurrence forms and relations with phase components of selected metals (iron, manganese, zinc, lead and others) on the basis of mineralogical and chemical research on slags after steel and ore Zn-Pb production were characterized. It was stated that metals may occur in metallurgical slags as fine drops not separated from slag during a metallurgical process, may form polymetallic aggregates, their own phases (especially oxide ones) and hide in structures of silicate phases. A considerable amount of metals is dissipated in glaze and amorphous substance. The conducted research delivers information on the occurrence of metals in metallurgical slags, which is extremely important during work connected with economic exploitation of slags. It especially refers to increasing attempts of acquiring elements from metallurgical slags. These activities determine the necessity of analyzing chemical and phase composition of slags because they may be an important indication, for instance while working on a proper technology of elements recovery.

12

Badania morfologii składników fazowych żużli stalowniczych przy wykorzystaniu mikroskopii skaningowej

Jonczy I.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 452

87--100

PL

Badania mineralogiczne żużli stalowniczych dostarczają informacji na temat faz powstających w piecu hutniczym. Ich skład chemiczny często jest bogatszy od ich naturalnych odpowiedników, tworzą one zróżnicowane formy będące wynikiem zmienności warunków krystalizacji ze stopu żużlowego. Wpływa to na tempo wzrostu kryształów i ich wykształcenie; ta sama faza krystaliczna może tworzyć odmienne formy morfologiczne, których charakterystykę umożliwiły badania przy wykorzystaniu mikroskopii skaningowej. Wytrącenia metaliczne oraz fazy tlenkowe metali (np. wüstyt, manganosyt) tworzą formy kuliste. Wśród tlenków jednym z charakterystycznych składników żużli jest roztwór stały FeO-MgO-MnO, tworzący formy szkieletowe. Różnorodność form morfologicznych wykazuje hematyt: tworząc naskorupienia, tabliczki oraz płytki ułożone w promieniste skupienia. Pokroje oktaedryczne zaobserwowano dla sporadycznie pojawiającego się korundu. Wśród krzemianów wyróżniono tabliczki akermanitu oraz krzemiany dwuwapniowe (larnit, bredigit) o zróżnicowanym pokroju: źle wykształconych tabliczek, ziaren, wydłużonych kryształów. Składniki wtórnie krystalizujące w porach żużli składowanych na zwałowiskach reprezentowane są przez gips wykształcony w postaci igiełek oraz form włóknistych, a także kalcyt o pokroju romboedrów lub kulistych wytrąceń. Tak znaczna ilość mineralnych składników fazowych oraz różnorodność ich form morfologicznych świadczy o bogatym i złożonym składzie fazowym żużli hutniczych, który zmienia się wraz z rodzajem wsadu hutniczego oraz dodatkami i topnikami zastosowanymi w procesie hutniczym.

EN

Mineralogical research on iron slags provides information on the phases that come into being in metallurgical furnaces. Their chemical composition is often richer than that of their natural counterparts; they create diverse forms resulting from the variability of crystallization conditions of a slag alloy. It influences the growth and formation of crystals; the same crystal phase may create different morphological forms. Their characteristics were enabled by the research using scanning microscopy. Metallic precipitations and metal oxide phases (wustite, manganosite) create spherical forms. One of the characteristic components of slags among oxides is the solid solution FeO-MgO-MnO, which crystallizes in the skeletal forms. Hematite shows a variety of forms: crust, plates and strips laid in radiant aggregates. Octahedral habits were observed in corundum, which appears sporadically. Among silicates, there were akermanite plates and two-calcium silicates (larnite, bredigite) with a varied habit: poorly formed plates, grains and elongated crystals. The components that crystallize secondarily in pores of the slags stored at dumping grounds are represented by crystallizing gypsum in the needles and fibrous forms, as well as by calcite with the habit of rhombohedrons or spherical precipitations. Such a substantial amount of phase components and the variety of their morphological forms are a proof of the rich and complex phase composition of metallurgical slags, which changes with the type of metallurgical feed as well as additions and fluxes used in the metallurgical process.

13

Badania nad procesem sekwestracji CO2 w złożach mineralnych z wykorzystaniem żużli metalurgicznych

Różański P., Pogorzałek J., Stecko J., Zdonek B., Niesler M., Spiewok W.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2011

|

T. 63, nr 1

55-59

PL

Celem pracy było zbadanie możliwości wykorzystania żużli metalurgicznych do sekwestracji CO2. Wykonano przegląd literatury na temat sekwestracji CO2, ze szczególnym uwzględnieniem sekwestracji mineralnej z wykorzystaniem żużli stalowniczych. Przeprowadzono eksperymenty w skali laboratoryjnej, na podstawie których dokonano wstępnej oceny zdolności wiązania CO2 przez żużel stalowniczy, oraz opracowano program dalszych badań. Stwierdzono, że w wyniku przedmuchiwania technicznie czystym CO2, zawiesiny wodnej żużla z procesu pozapiecowej obróbki ciekłej stali niskostopowej, w procesie sekwestracji wzięło udział około 16% CaO zawartego w żużlu. Do sporządzenia zawiesiny użyto frakcji żużla o granulacji <125 žm. Proces prowadzono przy temperaturze zawiesiny 70oC, w czasie 90 minut.

EN

The purpose of the work was to investigate the possibility of using metallurgical slags for CO2 sequestration. The literature on CO2 sequestration, with particular consideration given to mineral sequestration using steelmaking slag, was reviewed. The experiments on a laboratory scale were carried out and based on them the initial assessment of the ability to bond CO2 by steelmaking slag was made and programme for further investigations was developed. It was found that as a result of using technically pure CO2 to blow out water suspension of the slag from the secondary treatment of liquid low-alloy steel approx. 16% of CaO contained in slag took part in the sequestration process. For preparation of the suspension the slag fraction with granulation of <125 žm was used. The process was carried out at the suspension temperature of 70oC for 90 minutes.

14

Charakterystyka mineralogiczno-chemiczna szkliw z żużli hutniczych

Jonczy I.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2011

|

T. 27, z. 1

155-163

PL

Żużle hutnicze coraz częściej są obiektem zainteresowania pod kątem możliwości ich wykorzystania, zwłaszcza jako materiału do produkcji różnego rodzaju kruszyw. W związku z tym konieczne jest dokładne poznanie tego materiału nie tylko z uwagi na jego właściwości techniczne, ale także ze względu na skład mineralogiczno-chemiczny, który może dostarczyć wielu cennych informacji podczas gospodarczego wykorzystania żużli. Jednym z głównych składników żużli hutniczych - obok skupień metalicznych, faz krzemianowych i tlenkowych - jest szkliwo. Na podstawie badań przeprowadzonych na próbkach żużli po hutnictwie stali oraz rud Zn-Pb pobranych z wybranych zwałowisk na terenie Górnego Śląska, przedstawiono kolejne etapy procesu dewitryfikacji szkliwa; od jego izotropowych fragmentów o gładkiej powierzchni do szkliwa przeobrażonego, silnie spękanego o brązowo-czerwonym zabarwieniu. Spękania często wypełnione są drobnym nalotem tlenkowych faz metali wydzielających się ze szkliwa w trakcie jego dewitryfikacji. Na podstawie analizy w mikroobszarach ustalono skład chemiczny szkliwa, który jest zmienny i zależny od rodzaju żużli, z jakimi związane jest szkliwo. Dominują w nim: Si, Al, Fe oraz Ca i Mg. Szkliwo odpadów stalowniczych zawiera ponadto domieszki Mn, P, S, natomiast w szkliwie z żużli po hutnictwie rud Zn-Pb stwierdzono obecność metali ciężkich: As, Cd, Cu, Mn, Ni, Pb, Ti i Zn, a także alkaliów, fosforu i siarki.

EN

Metallurgical slag is often treated as a material which could be used in the waste management, especially for production different kinds of aggregate. So it is necessary to know that material not only considering technical properties, but also its mineral and chemical composition. Such researches could deliver many valuable information during the waste utilization. Researches were made for samples of the metallurgical slag after steel and Zn-Pb production. Samples were taken from chosen dumps localized in the Upper Silesian District. Beside metallic aggregates, silicate and oxide phases, glaze is one of the main component of the metallurgical slag. The following stages of the glaze devitrification were presented; from not transformed and isotropic glaze pieces to the strong weathered glaze. Transformed glaze is red or brown with the cracks on the surface. Cracks are often filled by the metals oxides, which can be liberated during the glaze devitrification. On the base of researches executed using the electron microprobe the chemical glaze composition was presented. The chemical composition of the glaze is variable what is connected with the kind of the metallurgical slag. The following main elements were distinguished in the metallurgical slag: Si, Al, Fe, Ca and Mg. Slag after steel production contains also Mn, P, S and the slag after Zn-Pb production contains: As, Cd, Cu, Mn, Ni, Pb, Ti, Zn, Na, K, P and S.

15

Density and surface tension of slag in copper metallurgy

Łabaj J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 5

268-273

EN

The surface phenomena are playing particular role in processes of melting, casting and refining of metals. Among others, there exist such as nucleation of non-metallic inclusions, their growth and removal from liquid metal, removal of gas inclusions and careful filling of ingot mould or casting mould with liquid metal [1]. The surface properties of liquid metal oxides, sulphides or chlorides constituting components of the slag are considerably less examined than those of metals. The reason is much more complex composition of slags. A surface tension of acid metallurgical slag is usually maintained at the level of 300 to 400 mN m-1 while for the basic slag it is 500 to 600 mN m-1 [2, 3]. Interfacial tension of metal-slag system depends on the character of interaction between these phases, from chemical composition of phases, their structure and temperature. The value of interfacial tension of metal-slag system is lower than that of metal or slag alone. In examinations of liquid metallurgical slag, a very small range of application can find the methods used in research in low temperatures. Transfer of these methods to temperatures over 1273 K would require meeting of a number of requirements connected with achieving the high temperature, as well as with selection of materials featuring the heat-resistance and creepresistance [4-6]. However, the essential elements of measuring system are those exposed to contact with liquid slag. Using of unsuitable materials can lead to deviations of measuring system parameters, and thus to deform the results of measurements. In the literature can be found some sporadic data related with measurements of physical-chemical properties, i.e. the surface tension or density of metallurgical slag; mostly these data are connected with narrow range of oxide systems, binary, - trinomial or quaternary. The knowledge of basic physical properties of copper metallurgy slags is essential to proper operation of technological process. These properties depend from the chemical and phase composition of slags. The chemical and phase composition in turn depends on the minerals and raw materials used in manufacturing process; method of their preparation and copper smelting process. The Polish cupriferous minerals are specific and their smelting methods are unique; the slags forming in smelting process of copper matte, converter shop of copper matte and the fire refining of copper are not yet systematically examined. There is also lack of the full data concerning slags from the flash smelting process. The main components of slag from copper smelting processes are the oxides of: calcium, silicon, iron, aluminium and magnesium. Beside of oxides there appear also the compounds of sulphur (sulphides and sulphates), selenium, lead, antimony, arsenic and bismuth. Liquid copper slags are very chemically aggressive; they react both with metals as with ceramic materials. Thus the selection of materials for examinations would require some preliminary tests on their corrosivity. The fact, that the data concerning the density and surface tension of liquid slags from Polish copper metallurgy are fragmentary only is due to the technical difficulties in examinations, caused by the lack of materials with sufficient resistance.

PL

Zjawiska powierzchniowe odgrywają szczególną rolę w procesach wytapiania, odlewania i rafinacji metali. Zaliczają się do nich: zarodkowanie wtrąceń niemetalicznych, ich wzrost i usuwanie z ciekłego metalu, usuwanie zanieczyszczeń gazowych i dokładne wypełnianie wlewnicy lub formy ciekłym metalem [1]. Własności powierzchniowe ciekłych tlenków, siarczków lub chlorków metali będących składnikami żużla są w znacznie mniejszym stopniu zbadane niż metali. Podyktowane jest to bardziej złożoną budową żużli. Napięcie powierzchniowe dla kwaśnych żużli stalowniczych kształtuje się na poziomie od 300 do 400 mN m-1, a żużli zasadowych od 500 do 600 mN m-1 [2, 3]. Napięcie międzyfazowe układu metal-żużel jest uzależnione od charakteru oddziaływania pomiędzy tymi fazami i zależy od składu chemicznego faz, ich struktury i temperatury. Wartość napięcia międzyfazowego metal-żużel jest niższa niż wartość napięcia powierzchniowego metalu czy żużla. W badaniach ciekłych żużli metalurgicznych w bardzo ograniczonym zakresie mogą znaleźć zastosowanie metody stosowane w badaniach przy niskich temperaturach. Przeniesienie tych metod na temperatury powyżej 1273 K wymaga spełnienia szeregu wymogów związanych z uzyskaniem wysokiej temperatury, jak również z doborem materiałów charakteryzujących się żaroodpornością i żarowytrzymałością [4-6]. Jednak najważniejsze elementy układu pomiarowego to części posiadające bezpośredni kontakt z ciekłym żużlem. Zastosowanie nieodpowiednich materiałów może powodować zmianę parametrów układu pomiarowego, a więc bezpośrednio wpływać na wyniki pomiarów. W literaturze można spotkać nieliczne dane dotyczące pomiarów własności fizykochemicznych tj. napięcie powierzchniowe czy gęstość ciekłych żużli metalurgicznych, w głównej mierze dane te dotyczą wąskiego zakresu układów tlenkowych - dwu-, trój- lub czteroskładnikowych. Znajomość podstawowych własności fizycznych żużli hutnictwa miedzi jest bardzo ważna dla prawidłowego prowadzenia procesu technologicznego. Na własności te wpływa skład chemiczny i fazowy żużli. O składzie chemicznym i fazowym, z kolei decydują minerały i surowce użyte w procesie wytwarzania: sposób ich przygotowania oraz metody wytapiania miedzi. Polskie minerały miedzionośne są specyficzne, jak również sposoby wytapiania miedzi są oryginalne, a żużle powstające w procesach wytapiania kamienia miedziowego, konwertorowania kamienia miedziowego, rafinacji ogniowej miedzi nie są systematycznie zbadane. Brak jest również pełnych danych o żużlach z procesu zawiesinowego. Podstawowym składnikiem żużli z procesów otrzymywania miedzi są tlenki: wapnia, krzemu, żelaza, glinu i magnezu. Poza tlenkami występują również związki siarki (siarczki i siarczany), selenu, ołowiu, antymonu, arsenu i bizmutu. Ciekłe żużle miedziowe są bardzo agresywne chemicznie, reagują zarówno z metalami jak i materiałami ceramicznymi. Dobór materiałów do eksperymentowania wymaga wstępnych badań korozyjności tych materiałów. To, że dane dotyczące gęstości i napięcia powierzchniowego ciekłych żużli z polskiego hutnictwa miedzi są fragmentaryczne tłumaczy się trudnościami doświadczalnymi, spowodowanymi brakiem materiałów odpornych na ich działanie.

16

Badanie zjawiska pienienia żużla w procesie zawiesinowego wytopu miedzi

Donizak J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 8

472-482

PL

Przedstawiono badania eksperymentalne zjawiska pienienia się żużla w procesie zawiesinowego wytopu miedzi. Badania wykazały dużą skłonność żużla zawiesinowego do spieniania się. Oszacowano wartość wskaźnika trwałości piany żużlowej dzięki skojarzeniu wyników badań eksperymentalnych i modelu matematycznego pienienia się żużla. Zaproponowany model matematyczny może służyć do przewidywania dynamiki zjawiska pienienia w piecu zawiesinowym.

EN

The laboratory experiments and mathematical model of slag foaming phenomenon in the flash direct-to-copper smelting process has been presented. The foam stability index value has been estimated. The experiments showed that the flash smelting slag characterizes high foaming propensity. Proposed mathematical model can be used for the prediction of foaming dynamics in the flash smelter.

17

Petrographical and mineralogical characteristics of the metallurgical slag from the Dörschl furnace (Głogów Foundry, Poland)

Muszer A.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2006

|

Vol. 40

89-98

EN

Lead metallurgical slag from the Dörschl furnace resembles magmatic rocks with respect to the mineral composition and petrographic structure. The majority of mineral phases in lead metallurgical slag are not 'stoichiometric' chemical compounds present in natural conditions. The slag studied contains Cu and Cu+Fe sulfides, i.e. cubanite, covellite, bornite and chalcopyrite. The most Cu-rich phase in the lead metallurgical slag is cubanite (16 - 20 % wt.). Cu is present also in the form of inclusions of metallic copper in silicates. Zinc is mostly present in the form of sulfides (sphalerite) and silicates (willemite). Iron occurs mainly as metallic iron of various composition, magnetite, phayalite and pyrrhotite. Magnetite forms tiny inclusions in silicates of phayalite type and in rhombic pyroxenes. Lead is mostly present in the form of Pb alloys with Ag, Cu, Zn. Arsenic present in the slag was captured by the crystallizing metallic iron and incorporated in its crystal lattice. The slag contains also a minor quantity of metallic silver and molybdenite. The knowledge of mineral phases composed of non-ferrous metals, i.e. Zn, Cu and Pb may facilitate the design of methods for their recovery. Thus a waste product that is arduous to the environment and deposited on a heap may become a valuable anthropogenic source of these metals.

PL

Głównym celem niniejszych badań było scharakteryzowanie kruszców i związków metali w żużlach pochodzących z pieca „Dörschla” z huty miedzi „Głogów” oraz określenie, w jakich formach krystalograficznych gromadzą się najważniejsze pierwiastki przechodzące podczas wytopu ołowiu. Znajomość faz mineralnych złożonych z metali kolorowych, tj. Pb, Zn, Cu może przyczynić się do opracowania łatwego sposobu ich odzysku i zminimalizowania negatywnego skutku oddziaływania ich na środowisko, a tym samym obniżenia kosztów jego składowania. W próbce żużla poołowiowego stwierdzono obecność: żelaza metalicznego, kubanitu, kowelinu, bornitu, chalkopirytu, miedzi metalicznej, sfalerytu-willemitu, stopów Pb, magnetytu (+ hematytu), pirotynu, kuprytu oraz śladowe ilości srebra met. i molibdenitu. Dominującym składnikiem przeźroczystym jest fajalit (Fe2SiO4), krzemiany oraz stop krzemianowy (szkliwo). Większość kruszców o budowie tabliczkowej lub łuseczkowej (kowelin, kubanit) są silnie przerośnięte strukturalnie z innymi siarczkami miedzi lub krzemianami zgodnie z powierzchniami krystalizacyjnymi lub prostopadle do nich. Głównym nośnikiem Cu w żużlach poołowiowych jest kubanit w którym ilość miedzi waha się w zakresie od 16 do 20 % wag. Ponadto Cu gromadzi się w formie miedzi metalicznej w postaci wrostków w krzemianach. Cynk zgromadzony jest głównie w formie siarczkowej (sfaleryt) i krzemianowej (willemit). Żelazo koncentruje się głównie w żelazie metalicznym o różnym składzie, magnetycie, fajalicie oraz pirotynie. Magnetyt obecny jest w formie drobnych wrostków w krzemianach typu fajalit i w piroksenach rombowych. Głównym nośnikiem Pb są stopy ołowiu z domieszkami Ag, Cu, Zn. Arsen obecny w żużlu został przechwycony przez krystalizujące żelazo metaliczne i w budowany w sieć krystaliczną. Żużle poołowiowe, uciążliwe dla środowiska a obecnie składowane na hałdzie, stać się mogą cennym złożem antropogenicznym.

18

Wpływ podsadzania żużlami pohutniczymi wyrobisk górniczych OKS "Łężkowice"

Bezkorowajny A.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2003

|

R. 42, nr 5

75-79

PL

Złoże soli kamiennej w Łężkowicach eksploatowane było w latach 1968 -1988. Obecnie kopalnia znajduje się w stanie likwidacji. W czasie trwania eksploatacji otworowej, naruszono naturalne warunki hydrogeologiczne na obszarze pola otworowego i w jego otoczeniu. Zasoleniu uległy wody powierzchniowe i gruntowe oraz rzeka Raba, wytworzyła się niecka osiadań oraz powstawały zapadliska powierzchniowe. Od roku 1988 (koniec eksploatacji) prowadzono tylko prace zabezpieczające do końca roku 1997. W roku 1998 po kilkuletniej przerwie rozpoczęto intensywne podsadzanie komór poeksploatacyjnych. W drugiej połowie 1999 roku wprowadzono do podsadzania zespołu komór 127-134, znajdujących się w obrębie Otworowej Kopalni Soli "Łężkowice", żużle z hałdy Huty im. T. Sendzimira. Wiosną 2001 roku zaprzestano stosowania tego materiału. Nadal stosuje się do podsadzania materiały pochodzenia naturalnego. Skutki podsadzania żużlami z hałdy Huty im. T. Sendzimira obserwowane w wodach gruntowych są przedstawione poniżej. W referacie zebrano i przedstawiono wyniki badań prowadzonych w obrębie wód złożowych, czwartorzędowych i powierzchniowych, prowadzonych w okresie od zastosowania materiału do dziś.

EN

The rock salt deposit at Łężkowice was exploited in the years 1968-1988. Currently the mine is in liquidation. During the exploitation of the solution salt mine natural hydrological conditions in the well field and within its vicinity were violated. Salinity of surface, ground waters and the Raba River significantly increased a subsiding trough and surface collapse holes were formed. Since 1988 (the end of exploitation) till the end of 1997 only conservation works were carried on. In 1998, after several years break, intensive backfilling of the post-exploitation excavations was started. In the second half of 1999 metallurgical slag from the waste ground of the T. Sendzimir Steel Plant was introduced as a backfilling material in the group of excavations 127-134, which were located in the area of the Solution Salt Mine. In spring 2001 the application of that material was ceased. Since then only natural materials have been used for backfilling. The effects of the backfilling with slags from the waste grounds of the T. Sendzimir Steel Plant on ground waters are presented below. The paper presents the results of investigations of the Quaternary and surface waters in the range of the deposit, which have been carried out since the time when the material was introduced until today.

19

Zawartości metali ciężkich w wierzchniej warstwie gruntu i roślinności składowiska żużla hutniczego ZGH "Orzeł Biały" w Piekarach Śląskich

Ferdyn M., Strzyszcz Z.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2002

|

Vol. 28, no. 3

121-131

PL

Celem badań było określenie, czy znaczna ilość metali ciężkich znajdujących się w gruncie składowiska żużla huty cynku i ołowiu w Piekarach Śląskich, wpływa na ich zawartość w liściach drzew. Materiał tworzący zwałowisko stanowi podłoże życia i rozwoju roślin, spełniając funkcję utworu glebowego. Istniejąca roślinność to rezultat sukcesji naturalnej. Stanowi ją roślinność ruderalna, a także trawy jedno- i wieloletnie, krzewy i drzewa. Dominującymi gatunkami drzew są brzozy i wierzby, a także topole i sosna zwyczajna. Określono wartości pH i przewodnictwa gruntu oraz zawartości niektórych metali ciężkich (Pb, Zn, Cd, Cu, Ni) w próbach gruntu i materiale roślinnym (liście i szpilki). W gruncie obserwuje się podwyższoną zawartość kadmu, ołowiu i miedzi, a niską cynku. W badanym materiale roślinnym stwierdzono nadmierną zawartość metali ciężkich, zwłaszcza ołowiu i kadmu. Kumulacja tych metali uzależniona jest od gatunku roślin, ale także odzwierciedla ich obecność w gruncie. Zauważono, że im wyższa zawartość pierwiastków śladowych w gruncie, tym wyższy stopień ich akumulacji w liściach i szpilkach (próby S(1) i S(2), T(1) i T(20). Wyjątek stanowi tu brzoza omszona, ale w tym przypadku zadecydował prawdopodobnie kwaśny odczyn. Przy wartości pH większej od 6,8 zmniejsza się mobilność metali ciężkich oraz przyswajanie przez rośliny. Przy wartości pH podłoża poniżej 7 rośliny akumulują więcej mikroskładników.

EN

The aim of the study was to estimate the influence of metallurgical slag on heavy metal concentration in tree species. The research included pH-reaction and conductivity of slag samples, heavy metal content (Pb, Zn, Cd, Cu, Ni) in slag, needles and leaves samples. The waste material is covered by vegetation and fulfils a soil function. The vegetation is self-sending. The plant cover being a result of natural succession consists of weeds, grasses, perennials, bushes and trees. Dominant tree species are birches and willows as well as poplar and pine. In slag samples are observed the raised concentration of cadmium, lead and copper. The low content of zinc is surprising. In tree material observed excessive heavy metal concentration especially lead and cadmium. Their accumulation is undoubtedly depended on tree species, but in this case heavy metal content in plant samples is a result of their presence in slag material. The higher heavy metal content in slag results the higher concentration in needles and leaves (probes S(1) and S(2), T(1) and T(2)). Exception to this rule is the birch - probe Bi, but in this case the pH is crucial. In samples with pH over 6.8 heavy metal mobility, their solubility and phytoavailability decrease. pH below 7 results in higher trace element uptake in plants

20

Activities of constituents in metallurgical slags on the basis of Margules equations

Jowsa J., Derda W.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 2

169-180

EN

Complex thermodynamic calculations are contemporarily performed using specialist computer software. An integral part of such systems are databases with thermochemical data. The computer system TERMO, developed at the Chair of Extraction and Recycling of Metals of the Technical University of Czestochowa. comprises an extensive database containing thermochemical data for substances useful in metallurgy, including those for slag solutions. The database contains among other things, data and parameters for such models of the thermodynamic description of slags, as Gaye’s model and the regular solutions model. These models are used for the calculations of equilibrium states in heterogeneous systems. It has been found based on the experience gained that these models are characterized in certain cases by a little accurate description of the activities of constituents, which is particularly true for systems with highly diverse interactions in acid slags. Therefore, a proposal is put forward in this study to represent deviations from ideality (in binary and ternary slag solutions) using Mar gules polynomials, as against results obtained using the regular solutions model. The Margules model relies on using the expansion of the polynomial of constituent concentrations (up to a specific degree) for the description of the excess free enthalpy of solution, on the assumption that the expression for GE reaches the value of zero when the mole fractions of the constituents of that solution are equal to unity. The form of the Margules polynomial should constitute an optimum of the precision of description and the level of its complexity. For the description of the excess free enthalpy of the binary solution, a fourth-degree polynomial of the following form was employed: [wzory] For the performed calculations fitting the parameters W… a uniform reference state was adopted for the activities of particular solution constituents - in the form of a pure liquid constituent. The calculations concerned the following binary systems: CaO-SiO2. SiO2-MnO, CaO-FeO and FeO-SiO2, a result of which the parameters W…. and their temperature relationships were obtained. Moreover, relationships describing the excess free enthalpies of constituents in the ternary slag FeO-SiO2-CaO were determined. It has been found on the basis of the analysis carried out that IV-order polynomials can be used for the description of binary and multi-constituent slag solutions more successfully than regular solution models either in their classical formulation or as corrected by S. Ban-ya. The method of proceeding for obtaining the parameters of the model based on Margules polynomials, as presented in this article: will be a basis for the development of a new and alternative variant of thermochemical database for the computer system aiding the caculations of equilibrium states in heterogeneous systems.

PL

Współcześnie złożone obliczenia termodynamiczne przeprowadza się przy użyciu specjalistycznego oprogramowania komputerowego. Integralną częścią takich systemów są bazy danych termochemicznych. Opracowany w Katedrze Ekstrakcji i Recyrkulacji Metali Politechniki Częstochowskiej komputerowy system TERMO zawiera obszerną bazę danych termochemicznych substancji przydatnych w metalurgii, w tym dla roztworów żużlowych. Między innymi zawarte są w bazie dane i parametry dla takich modeli opisu termodynamicznego żużli, jak model Gaye’a i model roztworów regularnych. Modele te są używane do obliczeń stanów równowagi w układach heterofazowych. W wyniku zebranych doświadczeń stwierdzono, że te modele w niektórych przypadkach charakteryzują się mało dokładnym opisem aktywności składników, szczególnie dla układów o silnie zróżnicowanych oddziaływaniach w żużlach kwaśnych. Dlatego w niniejszym opracowaniu poddano propozycję odwzorowania (w roztworach żużlowych dwu i trójskładnikowych) odstępstw od idealności za pomocą wielomianów Margulesa, w porównaniu z wynikami uzyskiwanymi za pomocą modelu roztworów regularnych. Model Margulesa polega na wykorzystaniu do opisu nadmiarowej entalpii swobodnej roztworu rozwinięcia (do określonego stopnia) wielomianu stężeń składników przy założeniu, że wyrażenie dla GE osiąga wartość zero, gdy ułamki molowe składników tego roztworu równają się jedności. Postać wielomianu Margulesa powinna stanowić optimum precyzji opisu i stopnia jego złożoności. Dla opisu nadmiarowej entalpii swobodnej roztworu dwuskładnikowego zastosowano wielomian czwartego stopnia (four degree - four suffix) o następującej postaci [wzór]. Dla przeprowadzonych obliczeń dopasowujących parametry W… przyjęto jednolity stan odniesienia dla aktywności poszczególnych składników roztworu w postaci czystego ciekłego składnika. Obliczenia dotyczyły następujących układów podwójnych: CaO-SiO2, SiO2-MnO, CaO-FeO i FeO-SiO2, w wyniku których otrzymano parametry W… oraz ich zależności temperaturowe. Ponadto określono zależności opisu nadmiarowych entalpii swobodnych składników w żużlu trójskładnikowym FeO-SiO2-CaO. Na podstawie przeprowadzonej analizy okazało się, że wielomiany IV-rzędu mogą być z lepszym skutkiem stosowane do opisu roztworów dwu- i wieloskładnikowych żużli, niż modele roztworów regularnych w ujęciu klasycznym lub poprawionym przez S. Ban-ya.