Struska

Kusy strusky Struska je hrubozrnný materiál černého zabarvení s ostrými hranami a skelným leskem. Vzniká spontánně při vulkanické činnosti nebo jako vedlejší produkt mnoha termických a spalovacích průmyslových procesů. Strusky pocházející z lidské činnosti můžeme rozdělit na metalurgické, vznikající při tavení a rafinaci kovů, a strusky jako produkt spalování pevných paliv či odpadů.

Metalurgické strusky

Vrchlice, zbytky dolování rud včetně stříbra a jejich zpracování V metalurgii vznikají strusky při zpracování roztavených tekutých kovů. +more Nekovové složky vsázky (okuje, korozní produkty, znečistěniny ap. ), produkty vzniklé při metalurgických reakcích v tavenině, stržené částečky z vyzdívek ap. vyplouvají na povrch kovové lázně a vytvářejí více nebo méně souvislou vrstvu na povrchu taveniny.

V metalurgii mají však strusky ještě další důležitou funkci. Na volbě optimálního struskotvorného režimu závisí nejen úspěch metalurgického pochodu, ale také náklady výroby. +more Zpracování tekutých kovů je značně komplexní termodynamický proces, který se odehrává v systému tavenina-struska-atmosféra. Tyto tři složky se vzájemně ovlivňují a dochází zde k výměně iontů na fázových rozhraních. Ke splnění této úlohy musí strusky vykazovat zcela určité a pro každý metalurgický pochod specifické vlastnosti. Nejdůležitější je dobrá tavitelnost za používaných teplot, chemická aktivita, schopnost absorbovat nežádoucí látky z taveniny, měrná hmotnost musí odpovídat daným podmínkám atd.

Vlastnosti strusek jsou proto v hutích velice bedlivě sledovány a kontrolovány. Vlastnosti jako specifická hmotnost, viskozita roztavené strusky, povrchové napětí nebo napětí na fázovém rozhraní a elektrická vodivost strusek patří mezi další důležité parametry, které musí být respektovány. +more Dalším důležitým parametrem je bazicita strusek. Bazicita představuje poměr mezi kyselými a zásaditými složkami strusky - (CaO+MgO)/SiO2 .

Ternární diagram typické strusky

Základní informace o vlastnostech strusek lze odečíst z rovnovážných diagramů strusek. Jedná se zde většinou o tří - nebo vícesložkové diagramy. +more (Příklad viz obr. ) Metalurgické strusky sestávají hlavně z kovových oxidů jako oxid křemičitý, silikáty, oxidy železa, oxid vápenatý atd. Před odléváním musí být struska z povrchu taveniny pečlivě odstraněna - stažena. Zbytky strusek mohou zhoršovat kvalitu vyráběných ingotů a odlitků jako nekovové vměstky především zhoršením mechanických vlastností výrobků.

Mnohé strusky, zejména strusky ocelářské, slévárenské a strusky z výroby neželezných kovů obsahují sloučeniny kovů, které mohou být metalurgicky recyklovány. Tyto strusky se potom dále zpracovávají, například některé slévárenské strusky obsahují až 60% železa, které je možno magneticky separovat. +more Recyklování strusek tvoří významnou ekonomickou oblast hutní výroby. V roce 2003 bylo v USA vyrobeno více než 20 milionů tun strusek.

Strusky obsahující vodou rozpustné chemické sloučeniny jako například odsiřovací strusky obsahující CaS nebo sloučeniny těžkých kovů musejí být deponovány na zvláště k tomuto účelu určených vodotěsných skládkách.

Železo a ocel

Osek, okres Rokycany

Vysokopecní strusky

Vysokopecní strusky musejí vykazovat takové chemické složení, které umožňuje, aby popel z koksu a hlušina železné rudy mohly opustit vysokou pec jako kompaktní tavenina. K tomuto účelu jsou do vsázky přidávány struskotvorné přísady jako vápenec, kazivec, křemen apod.

Typické složení vysokopecní strusky v %

Vysokopecní struska je po výstupu z pece granulována ve vodě na struskový granulát nebo struskovou vlnu. Granulát má dobré hydraulické vlastnosti a je přidáván do cementu nebo slouží k výrobě struskových tvárnic.

Ocelářské strusky

Strusky při zpracování oceli se významně podílejí na metalurgických pochodech a jejich složení musí být vždy přizpůsobeno používanému procesu. Jejich chemické složení se mění v závislosti na principu metalurgického pochodu. +more Jiné jsou strusky pro odkysličení, pro odsíření, odfosfoření atd. Odfosfořovací struska z Thomasova konvertoru je používána pro svůj vysoký obsah fosfátů na výrobu hnojiv - tzv. Thomasovy moučky. Ocelářské strusky jsou většinou basické s basicitou 2-4.

Slévárenské strusky

odvalu Lihovarská v Ostravě

Struska indukčních elektrických pecí

Elektrické indukční pece slouží v podstatě pouze k přetavování a struska zde má převážně jen funkci ochraňovat tekutý kov před oxidací. Během tavení vzniká malé množství strusky opalem vyzdívky a z nečistot ulpělých na vsázkovém materiálu. +more Tato struska se po natavení vsázky odstraní a nahradí skelnou ochrannou struskou.

Struska v elektrických obloukových pecích

V závislosti na chemickém charakteru vyzdívky pece se pracuje buď s kyselou struskou, nebo struskou zásaditou. V kyselých struskách převládá složka SiO2, v zásaditých struskách potom CaO.

Odsiřovací strusky

Odsíření taveniny se provádí přídavkem karbidu vápníku CaC2 nebo směsí vápna a kazivce (CaF2). Vzniklé strusky obsahují vodou rozpustné sloučeniny síry a v případě použití karbidu vápníku jeho aktivní zbytky. +more Strusky musejí být proto skladovány na zvláštních vodotěsných skládkách.

Strusky modifikace tvárné litiny hořčíkem

Tyto strusky obsahují převážně MgO a SiO2. Jejich chemické složení je závislé na použité technologii modifikace taveniny. +more Při použití předslitin mají strusky kyselý charakter, basicita pod 1. Při modifikaci kovovým hořčíkem leží basicita mezi 1,5 a 3. Tyto strusky mohou obsahovat také MgS a až 60% železa.

Neželezné kovy

Při výrobě a přetavování neželezných kovů je hlavní problém naplynění tavenin a jejich odplynění. Zde se používají velice různorodé přísady do kovu samotného a strusky mají spíše ochranný charakter. +more Základní strusky obsahují SiO2, CaO a FeO. Tyto strusky obsahují v mnoha případech větší koncentrace kovů a jsou proto recyklovány a tyto kovy se z nich separují a dále zpracovávají.

Strusky při spalování pevných paliv

Spalováním pevných paliv v tepelných elektrárnách a spalovnách odpadů vzniká jako zbytkový produkt popel. Aby se zamezilo vytváření struskového kamene ve spalovacím prostoru, jsou tato topeniště zpravidla teplotně řízena tak, aby byl popel roztaven a mohl být odveden jako tavenina. +more Takto vzniklá struska je potom vedena do vodou chlazených komor, kde se granuluje. Granulovaná struska je podobně jako strusky metalurgické používána při stavbě silnic a na výrobu tvárnic. V některých provozech bývají proto k palivu přidávány struskotvorné přísady, které usnadňují tavení strusky.

Vulkanická struska

Sopečnou strusku tvoří pórovité fragmenty pyroklastického materiálu bazaltového až andezitového složení, které jsou vyvrhovány z jícnu během explozivní erupce. Jednotlivé částice mají převážně velikost lapilli a jejich pórovitá struktura je dána množstvím unikajících vulkanických plynů v okamžiku jejich formování. +more Barva strusky je typicky tmavě šedá až černá, což je dáno poměrně velkým obsahem železa. Struska nejčastěji vzniká v průběhu strombolských erupcí a je základním stavebním materiálem sypaných kuželů.

Rhyolitovým ekvivalentem sopečné strusky je pemza.

Odkazy

Reference

Literatura

Píšek, Plešinger: Slévárenství 1 - SNTL 1974 * Myslivec: Fyzikálně chemické základy ocelářství - SNTL 1971

Externí odkazy

Kategorie:Metalurgie