Przygotowanie Powierzchni

Rys. 2. Wielkość zużycia (tys. ton) podstawowych śrutów stosowanych w obróbce strumieniowo-ściernej w Europie w 2015 roku oraz prognozy na 2023 rok [2]:
1 – elektrokorundy, 
2 – węglik krzemu, 
3 – śrut staliwny kanciasty, 
4 – śrut staliwny okrągły, 5 – mikrokulki szklane, 
6 – węglan sodu, 
7 – granulat kukurydziany, 8 – staurolit, 
9 – żużel paleniskowy, 
10 – żużel pomiedziowy, 
11 – piasek kwarcowy, 
12 – granat. 

Tabela 1. Roczne zużycie w tys. ton ścierniw w obróbce strumieniowo-ściernej w USA [3].
 

Procesy powstawania żużli

Powstawanie żużli hutniczych jest najczęściej procesem dwuetapowym. W pierwszym etapie otrzymuje się półprodukt metalu (surówka żelaza, niklu, kamień miedziowy itp.) i żużel. W drugim etapie następuje oczyszczenie metalu z domieszek i uzyskanie czystego metalu (stal, miedź blister itp.), w którym powstaje również żużel jako produkt odpadowy.

W hutnictwie żelaza najbardziej rozpowszechnione są dwa typy żużli:

• żużle wielkopiecowe (ang. blast furnace slag) powstające przy produkcji surówki,
• żużle konwertorowe/stalownicze (ang. converter slag) powstające w trakcie wytapiania stali.

W składzie chemicznym żużli wielkopiecowych podstawowymi tlenkami są: SiO2, CaO i Fe2O3, zaś żużli konwertorowych dominującymi tlenkami są: CaO i Fe2O3 [4].
Żużel pomiedziowy (ang. cooper slag) jest produktem ubocznym powstającym w procesie pirotechnicznego przerobu koncentratów miedzi. Koncentrat miedzi jest przerabiany albo w piecach szybowych, albo w piecach zawiesinowych [5]. Współcześnie większość pieców szybowych zastąpionych zostało piecami zawiesinowymi. Spośród wielu technologii pirotechnicznych otrzymywania miedzi w piecu zawiesinowym największe zastosowanie ma proces zawiesinowy OUTOKUPU. Ten proces jest stosowany między innymi w Hucie Miedzi w Głogowie. Jest to proces dwuetapowy, w którym produktem końcowym jest miedź blister i żużel pomiedziowy zawierający 0,3-0,6% miedzi. Podstawowymi składnikami żużli pomiedziowych są: SiO2, CaO, Al2O3 i MgO.

Powstające w piecach hutniczych ciekłe żużle, jako lżejsze od metalu, gromadzą się w dolnej części pieca powyżej warstwy ciekłego metalu. Co pewien czas metal i żużel są odprowadzane z pieca przez odpowiednie otwory spustowe. Ciekły żużel spuszczany jest do kadzi i wywożony na hałdę lub poddawany jest procesowi granulacji. Surowcem do otrzymywania ścierniw żużlowych są głównie żużle granulowane.
Produkcja energii elektrycznej i cieplnej na świecie jest w znacznym stopniu oparta na termicznym przekształcaniu stałych paliw kopalnych. W Polsce tym podstawowym paliwem jest węgiel kamienny i brunatny. Węgiel kamienny energetyczny stosowany do produkcji energii elektrycznej i cieplnej zawiera od 10 do 30% popiołu [6]. Obecność popiołu w węglu powoduje, że procesowi przetwarzania węgla na energię towarzyszy powstawanie bardzo dużej ilości odpadów stałych, nazywanych ogólnie ubocznymi produktami spalania (rys. 3). Przedmiotem zainteresowania obróbki strumieniowo-ściernej są żużle określane jako żużle paleniskowe (ang. coal slag). Chociaż powstaje ich znacznie mniej niż na przykład popiołów lotnych, to i tak są to bardzo duże ilości wynoszące kilka milionów ton rocznie. Żużel powstaje w paleniskach kotłów i, w zależności od konstrukcji kotła, może mieć postać stałą lub płynną. Z punktu widzenia otrzymania odpowiedniego ścierniwa żużlowego korzystne jest posiadanie żużla paleniskowego w stanie płynnym. Umożliwia to przeprowadzenie procesu jego granulowania. Skład chemiczny żużli paleniskowych jest bardzo zróżnicowany, bo jest on pochodną jakości spalanego węgla oraz parametrów procesu spalania. Podstawowymi składnikami żużli paleniskowych są: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO.