سرباره
در دو دهه اخیر بحث بازیافت واستفاده مجدد از موادکم ارزش و باطله در صنایع مختلف مورد توجه زیادی قرار گرفته است چراکه با این کار علاوه بر حل مشکل زیست محیطی آن عامل ،به جنبه اقتصادی این مسئله نیز توجه می شود..چنانچه می دانیم درکارخانه ذوب آهن جهت جدایش آهن از سایر ناخالصی های موجود در سنگ معدنی آهن از موادی به عنوان کمک ذوب مانند آهک و... استفاده می شود .این مواد باسایر ناخالصی های موجود در سنگ معدنی آهن مانند سیلیکاتها،کلسیتها و اکسیدها و... در کوره واکنش داده و به صورتی ترکییی یکپارچه که به آن سرباره گفته می شود درآمده وبه خاطر چگالی پایین نسبت به آهن در بالای کوره تجمع می کنند و آهن مذاب نیز به خاطر وزن مخصوص بالاتر در قسمت تحتانی کوره جمع می گردد.در نهایت این دو ازدودریچه مختلف که در بالا وپایین کوره تعبیه شده است خارج می گردند.صنعت فولاد مقادیر بسیار زیادی سرباره تولید می کند.تنها سرباره تولیدی در قسمت کوره بلند 23/0تا1/0تن به ازای تولید هر تن فولاد است.این در حالی است که در سایر کوره های ذوب فلزشبیه قوس الکتریکی و... نیز سرباره داریم.سرباره ها می توانند قسمت زیادی از فضای کارخانه ذوب آهن را اشغال می کند که این نیز می تواند باعث ایجادیک سری مشکلات زیست محیطی از جمله ایجاد گرد وغبار در نواحی شهری گردد.مصارف سرباره ها تاکنون بسیار محدود بوده است .این مصارف شامل استفاده به عنوان لاشه در زیر سازی جاده ها و راه آهن ،ایجاد فرودگاهای صحرایی،ساخت آجر نسوزو...می باشد.البته تلاشهایی جهت استفاده بهینه از سرباره در کشورهای مختلف انجام گرفته است که همه این تلاشها به خاطر غیر اقتصادی و غیر عملی بودن بدون نتیجه باقی مانده است.
سرباره صنایع آهن و فولاد، زباله یا ماده‌ای ارزشمند؟
در فرآیند تولید آهن و فولاد، علاوه بر محصول اصلی، محصولات دیگری نیز تولید می‌گردند که محصولات جانبی (By-Product) نامیده می‌شوند. در صورت عدم توانایی صنایع فولادی در بازیابی و استفاده از این محصولات، با توجه به حجم تولید بالای آنها، این محصولات مشکلات زیادی را از نظر آلایندگی ایجاد می‌نمایند. از جمله محصولات فرعی تولید آهن و فولاد، سرباره، گردوغبار، لجن، ورق‌های پوسته شده و لایه‌های اکسیدی هستند که در میان این محصولات، سرباره به سبب میزان تولید بسیار بیشتر در مقایسه با سایر محصولات جانبی، توجه بیشتری را می‌طلبد:
تاریخچه
حدود 350 سال پیش از میلاد مسیح(ع) ارسطو ف یزیکدان یونانی ، از سرباره آهن‌سازی برای التیام جراحت‌ها استفاده نمود. در روم باستان نیز از دانه‌های سرباره برای راه‌سازی استفاده می‌کردند. از آن دوران به بعد کاربردهای دیگری نظیر ساخت موزاییک‌ها و گلوله‌های توپ هم برای سرباره ابداع گردید. با وجود این، با شروع قرن بیستم و توسعه فرایندهای نوین آهن و فولادسازی بود که استفاده تجاری از سرباره در ابعاد زیاد ، مرسوم شد. امروزه با کمک فرایندهای پیشرفته، از سرباره در بیشتر صنایع سازه ای چون راه‌سازی، سیمان، بلوک‌های ساختمانی سبک، سلختمان‌سازی، بتون‌های ساختمانی، بتون‌های آسفالتی، ماسه‌های خطوط راه‌آهن، پشم سنگ و صنایع شیشه استفاده می‌شود.
ترکیب سرباره
در صنایع آهن و فولادسازی، دو نوع سرباره وجود دارد: 1) سرباره کوره بلند (سرباره آهن خام) و 2) سرباره فولادسازی. برطبق تعریف جامعه آزمون و مواد آمریکا (American Society of Testing & Materials) ، سرباره کوره بلند، ترکیبی است غیرفلزی که دارای سیلیکاتها و آلومینوسیلیکات‌های کلسیم و سایر عناصر بازی است و در کوره بلند به همراه آهن به صورت مذاب تولید می‌شود. همچنین طبق تعریف این جا م عه، سرباره فولاد سازی، ترکیبی غیرفلزی است که دارای سیلیکات‌های کلسیم، فر یت‌های کلسیم و اکسیدهای آهن ، آلومینیوم ، منگنز، کلسیم و منیزیم است و به طور همزمان با فولاد تولید می‌شود.
با توجه به این تعریف‌ها مشخص می‌شود که این دو دسته سرباره، از لحاظ ترکیب شیمیایی اختلاف زیادی باهم دارند؛ سرباره کوره بلند بر خلاف سرباره فولادسازی که ترکیبات متنوعی دارد ، ترکیبی نسب تا ً یکنواخت دارد. این یکنواختی ترکیب سرباره کوره بلند، سبب ساده‌تر شدن کاربرد آن شده است. در مقابل، وجود ترکیباتی نظیر اکسید آهن در سرباره فولادسازی، استفاده گسترده از این محصول را به‌ویژه در صنایع سیمان محدود کرده است.
ویژگی‌های فیزیکی هر یک از این دو دسته ثابت نیست و خصوصیاتی نظیر وزن، انداز ه دانه، ویژگی‌های ساختاری و غیره، بر حسب نوع فرآیند تولید سرباره ، تغییر می‌کند.
سرباره کوره های ذوب فلز، در صورت آسیاب و آماده سازی، ضمن وارد کردن محلول Al2O3، به عنوان منبعی برای تامین آلومین، سیلیکا، آهک و اکسید منیزیم در بار شیشه محسوب می گردند. سرباره های خام، گرچه برای تولید پشم معدنی کاربرد قابل ملاحظه ای دارند به طور کلی از دو دیدگاه کیفیت شیمیایی و فیزیکی برای تولید شیشه مناسب نیستند. از این رو جنبه آماده سازی سرباره ها از اهمیت فراوانی برخوردار است و برای مصرف در ساخت شیشه ترکیب شیمیایی آن باید به شدت کنترل شود، حتی اگر مشخصات فیزیکی آنها (دانه بندی) یکنواخت باشد.
در ایالات متحده سرباره های کوره های ذوب فولاد و آهن، مصارف عمده ای را در شیشه پیدا کرده و سرباره های فسفاته نیز کاربرد محدودی یافته اند.
سرباره ها گستردگی بسیاری دارند و با توجه به تنوع صنعت و نوع مواد اولیه می توانند ترکیبات متفاوتی داشته باشند.
سرباره های ذوب آهن عموما" از سیلیس و کلسیم غنی باشند.
سرباره های ذوب مس عمدتا" حاوی آهن و سیلیس می باشند.
در کشوره های متعددی از سرباره ذوب آهن در ساخت شیشه سرامیک و کاشی کف و دیوار استفاده شده است.