كيف تساهم خبث الصلب في الاستفادة من النفايات الصلبة وتوليد الدخل وزيادة كفاءة الشركات؟

مع تزايد اهتمام الدولة بحماية البيئة، أصبح استخدام خبث الصلب، باعتباره نوعًا من النفايات الصلبة، موضوعًا بالغ الأهمية. تقدم هذه المقالة حلًا تقنيًا شاملًا لإعادة تدوير خبث الصلب. يجب أن تضمن تقنية المعالجة الجافة استخلاص المعادن بكفاءة من جهة، والاستخدام الأمثل لمخلفات النفايات من جهة أخرى. تُوضح المقالة الخطوات التالية لمعالجة خبث الصلب: التكسير الانتقائي، والفصل المغناطيسي، ودور مطحنة الأسطوانات عالية الضغط أحادية الدفع في الاستخدام الأمثل لخبث الصلب؛ إذ يُمكن استخدام هذه المعدات الجديدة أن تُقلل بشكل كبير من تكلفة تكسير خبث الصلب، مما يُحقق فوائد أكبر في استخدامه. وقد أتاح تعزيز الاستخدام الأمثل لخبث الصلب إمكانية تحقيق ذلك. ويتطلب نشر هذا المفهوم الشامل في الصناعة تضافر جهود شركات تصنيع الصلب، وخبراء معالجة المعادن، والباحثين، والتنفيذ الشامل للتطبيق، بالإضافة إلى جهود إدارات التسويق والترويج.

استخدامات خبث الصلب في البناء

١) يُستخدم خبث الصلب في إنتاج الأسمنت ومضافات الخرسانة. يحتوي خبث الصلب على معادن نشطة مثل سيليكات ثلاثي الكالسيوم (C3S) وسيليكات ثنائي الكالسيوم (C2S) وألومينات الحديد، والتي تتميز بخصائص التصلب الهيدروليكي، ما يتوافق مع خصائص الأسمنت. لذلك، يُمكن استخدامه كمادة خام ومضاف للأسمنت لإنتاج أسمنت خالٍ من الكلنكر أو أسمنت قليل الكلنكر. يتميز أسمنت خبث الصلب بخصائص ممتازة مثل مقاومة التآكل، وقوة الانحناء العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة الصقيع.

٢) يُستخدم خبث الصلب كبديل للحجر المكسر والركام الناعم. يتميز الحجر المكسر المصنوع من خبث الصلب بقوة عالية، وسطح خشن، ومقاومة جيدة للتآكل، ومتانة، وحجم كبير، وثبات جيد، وتماسك قوي مع الأسفلت. مقارنةً بالحجر المكسر العادي، فهو مقاوم للتشقق في درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام على نطاق واسع في ردم الطرق. كما يتميز خبث الصلب، عند استخدامه كطبقة رص للسكك الحديدية، بعدم تعارضه مع أعمال الاتصالات السلكية واللاسلكية في نظام السكك الحديدية، بالإضافة إلى موصليته الكهربائية الجيدة. ونظرًا لنفاذيته الجيدة للماء وقدرته على تصريف المياه، فإن مكوناته الأسمنتية تُساعده على التصلب إلى قطع كبيرة. كما يُعد خبث الصلب مناسبًا أيضًا لإنشاء الطرق في المستنقعات والشواطئ.

تتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا حاليًا لاستخدام خبث الصلب محليًا في طحنه إلى حجم أقل من 5 مم لاستخدامه كبديل لرمل النهر في مواد البناء، أو طحنه إلى مسحوق ناعم لاستخدامه كمادة مضافة للأسمنت. وقد أجرت شركة شاندونغ هواتي للتكنولوجيا المغناطيسية الكهربائية المحدودة بحثًا معمقًا حول الاستخدام الأمثل لخبث الصلب، حيث طبقت بشكل مبتكر مطحنة أسطوانية أحادية الدفع عالية الضغط لطحن خبث الصلب بدقة، مما حسّن تقنية معالجته وحقق فوائد اقتصادية جيدة. وقد تم تطبيق هذه التقنية بنجاح في شركة بانغانغ للتعدين وفي إحدى شركات خبث الصلب في ليانيونغانغ.

تتمثل عملية الإنتاج التقليدية لخبث الصلب فيما يلي:

1) يتم سحق القطع الكبيرة بواسطة كسارة فكية إلى -50، ويتم فصل الحديد المغناطيسي بواسطة بكرة مغناطيسية.

٢) اضبط حجم فصل المعدن على +٤٥ مم. يُستخدم الجزء المتبقي (٠-٤٥ مم) عادةً في بناء الطرق ومواد الردم. ولزيادة قيمته التطبيقية، يمكن تقسيم خبث الصلب إلى درجات مختلفة (٠-٤، ٤-٨، وغيرها). تتطلب هذه التقنية رأس مال أقل وتكاليف تشغيل منخفضة. مع ذلك، يتركز أكثر من ٥٠٪ من محتوى المعدن في الخبث في نطاق -١٠ مم، لذا ستؤدي هذه التقنية إلى فقدان معظم المعدن، ولكن سيزداد محتوى المعادن الثقيلة.

لذا، يُستخدم الطحن الرطب الناعم على نطاق واسع، خاصةً للخبث الناتج عن تصنيع الفولاذ عالي السبائك الذي يحتوي على عناصر عالية الجودة مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم، وغيرها. تشمل العمليات النموذجية التكسير والطحن الناعم على مرحلتين (مطحنة قضبان/مطحنة كرات). ولأن المعادن ذات الليونة يصعب طحنها، يُمكن فصل المعدن عن خبث الفولاذ عن طريق الغربلة أو التصنيف. عادةً ما تكون نعومة الجزء المعدني من الخبث أعلى من 95% وأقل من 0.2 مم. تتجاوز نسبة استخلاص المعدن في هذه العملية 95%، ويتراوح مردود مركز المعدن الناتج بين 90 و92%. من منظور فصل المعدن عن الخبث، يُمكن اعتبار هذه العملية الأفضل.

تتمثل العيوب الرئيسية لهذه العملية في أن خبث الصلب الناتج يكون عبارة عن معلق ناعم الحبيبات. ولأنها عملية رطبة، يصعب تطبيقها في مجال البناء. لذا، يُتخلص من معظم خبث الصلب المتبقي بعد فصل المعدن، ويعود ذلك غالبًا إلى ارتفاع تكلفة التجفيف الرطب والقيود القانونية المفروضة عالميًا. ويتطلب أي استخدام ذي قيمة أعلى طرقًا أخرى لمعالجة الحمأة الرطبة (كالتجفيف والتكثيف، إلخ).

عادةً ما يتعين الاختيار بين معدل استخلاص المعدن أو مدى توفر الخبث المتبقي. ويعتمد هذا الاختيار عادةً على قيمة المعدن المستخلص.

العمليات الشائعة في هذه المرحلة هي كما يلي:

يتم سحق القطع الكبيرة بواسطة كسارة فكية إلى -50، ويتم فصل الحديد المغناطيسي بواسطة بكرة مغناطيسية.

يتم تكسير خبث الصلب -50 بواسطة كسارة مطرقة أو كسارة مخروطية أو كسارة صدمية، ويتم غربلته من خلال غربال متعدد الطبقات، ويمكن استخدام المنتج ذو الحبيبات -20-10 كحصى، ويمكن استخدام المنتج ذو الحبيبات -10-1 كرمل ناعم.

الجدول الأول
تحليل حجم الجسيمات لـ 50 مم من المواد المغذية إلى الكسارة المطرقة

يتم طحن خبث الصلب ذو الحبيبات -10 في مطحنة كروية جافة إلى مسحوق ناعم بحجم -200 شبكة، ثم يتم استخدام فاصل مغناطيسي جاف للمسحوق الكهرومغناطيسي لإزالة الحديد كمادة مضافة للأسمنت.