Сейчас в шлаковых отвалах, занимающих огромные площади земельных угодий, накоплены миллиарды тонн шлаков черной и цветной металлургии, что ухудшает экологическую обстановку. Удельный выход только сталеплавильного шлака составляет в среднем от 150 до 200 кг/т стали, что соответствует ежегодному увеличению шлаковых отвалов в масштабах всей планеты на 200-300 млн тонн.
Содержание в сталеплавильных шлаках 8-12% остаточного металлического железа и от 15 до 40% его оксидов делает шлак ценным сырьем для комплексной переработки с максимальным извлечением ценных компонентов и восстановлением железа из оксидов.
Производство продукции (щебень, клинкер, цемент) из сталеплавильных шлаков - сложная, многостадийная и дорогостоящая операция, так как требуется длительное (до 1 года) вылеживание шлака в отвалах для завершения процессов гидратации, затем дробление, рассев по фракциям, магнитная сепарация и прочее. При этом большое количество корольков металла и оксиды железа безвозвратно утрачиваются. А объем переработки шлака ничтожно мал из-за малой рентабельности и проблем со сбытом из-за низкого качества получаемой продукции.
Очевидно, что уже накопленные отвалы необходимо продолжать перерабатывать даже по существующим затратным технологиям. Однако, по нашему убеждению, логичнее остановить их накопление, а затем и окончательно исключить из технологической цепочки сталеварения вывоз шлаков в отвалы. В свое время специалисты Уральского института металлов создали технологию переработки жидких сталеплавильных шлаков и получили патент. Однако в РФ технология не прижилась и в 1996 году лицензию продали комбинату "Баостил" (КНР). Несмотря на имеющиеся недостатки, китайцам удалось реализовать конструкцию агрегата в ряд стран Юго-Восточной Азии, Индию, Бразилию и пр.
И вот используя уже созданный в России принцип колосникового барабана с шаровой насадкой и существенно его усовершенствовав, ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина" в содружестве с Объединенной металлургической компанией и компанией "Энерготерм-система" выполнили государственный заказ минобрнауки и в короткие сроки создали новую технологию переработки жидких сталеплавильных шлаков и оборудование по ее реализации. В 2012 г. проведены комплексные опытно-промышленные испытания с госприемкой технологии и оборудования, и уже в ї квартале следующего года на промплощадке литейно-прокатного комплекса "ОМК-Сталь" (г. Выкса Нижегородской обл.) планируется пуск в постоянную эксплуатацию первого в РФ участка переработки жидких рафинировочных (распадающихся) шлаков.
Промышленное внедрение технологии обеспечит снижение себестоимости стали на 65-88 руб./т. при использовании этого вида шлаков в режиме рециклинга в собственном производстве. При этом расчетный срок окупаемости проекта составит менее 1 года.
Разработанный процесс и агрегат для переработки жидких шлаков выгодно отличаются по конструктивным особенностям оборудования и качеству получаемой готовой продукции (фракционный состав, прочность, влажность) от всех реализуемых в настоящее время. Полученный на установке щебень из окислительных печных шлаков не требует вылеживания в отвалах и, в отличие от китайского, дает наиболее ценную товарную фракцию в 5-40 мм с низкой влажностью - до 3%. При этом остатки металла в ковше не требуется "отсекать", а можно успешно перерабатывать в том же агрегате во фракцию до 100 мм, удобную для транспортировки и использования в режиме рециклинга в собственном производстве.
Однако, по нашему мнению, даже такая перспективная технология не исчерпывает всех возможностей по извлечению выгоды от переработки сталеплавильных шлаков. Как было отмечено выше, содержание оксидов железа в шлаке сопоставимо с уровнем их содержания в бедных природных рудах. При этом шлак, в отличие от железной руды, уже находится в расплавленном состоянии, и "добыча" из него железа путем восстановления оксидов на порядок энергетически эффективнее, чем из твердых материалов. Такая технология позволит в РФ дополнительно извлекать из сталеплавильных шлаков до 1,8 млн тонн особо чистого железа (без вредных примесей цветных металлов), при этом кондиционный щебень необходимой прочности можно получать после предварительного извлечения 90% железа (7-10% оксидов железа необходимо оставить в шлаке для обеспечения прочностных свойств товарного щебня). В качестве дополнительных теплоносителей могут использоваться отходы дешевых углей, а также твердые бытовые отходы (ТБО). В отличие от мусоросжигательных заводов использование ТБО в этом случае не сопровождается сопутствующими экологическими проблемами, так как их сжигание происходит при температурах 1400-1600[ о]С без образования фуллеренов и диоксинов.
Сейчас ряд промышленных предприятий уже выразили готовность разделить коммерческие риски и софинансировать проект разработки перспективной технологии и оборудования для извлечения железа из оксидов в шлаке в рамках федеральных целевых программ РФ. Решение этой проблемы, кстати, корреспондируется и с созданием государственного фонда переработки отходов, закон о котором должен быть доработан и принят до 1 мая 2014 г.