Systematization and selection of ecologically significant characteristics and indicators of metallurgical slags to the knowledge base of specialized GIS

Authors

  • В.Є. Колесник Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • Ю.В. Бучавий Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • К.В. Лясов Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/64.122

Keywords:

resource potential of metallurgical slags; ecological danger of slags for the environment; characteristics and indicators of slags; knowledge base of specialized GIS

Abstract

Purpose. The justification of environmentally significant indicators for information knowledge base of specialized GIS the formation to control and management of metallurgical slag waste. The research methodology provided for the scientific substantiation of the selection of certain ecologically significant characteristics and indicators of metallurgical slags on the basis of systematization and generalization of known data on their properties, as well as analysis of the values of certain indicators or ranges of their possible changes necessary to determine the resource potential of the slags and their environmental hazard. Research results. The concept of control and management of slag waste based on the corresponding specialized GIS is proposed. In its knowledge base, indicators and characteristics of steelmaking, cupola and the most massive – blast furnace metallurgical slag were selected. The resource potential of slags is envisaged to be assessed by the volume of their accumulation and the possibility of utilization or use in certain industries, and the environmental hazard – by chemical composition. Scientific novelty is as follows: - when determining the resource potential of slags, its mass in the dump is recommended to be determined by their volume obtained by GIS tools, taking into account the density of the slag material, on average – 2850 kg/m3 ± 5%. - the process of emission of iron and manganese into distilled water reaches a relative level of 0.95 already at the end of the first day and is maintained at the beginning of the third, after which it turns into a decreasing sigmoid curve, reaches an asymptote maximum value, after about a tenth day, and then changes little; the emission of vanadium and titanium in an aggressive solution has the form of an exponential. - the granulometric composition of slags, determines the volumes of its storage through the effect on the bulk density, it is proposed to characterize the minimum and maximum size of particles or lumps for waste slag – 1.6 mm and 250 mm, and for granulated blast-furnace slag and silicomanganese slag with an average median size of granules – 1.31 ± 0.15 mm and 1.54 ± 0.2 mm, respectively. Practical value. Specific values or ranges of possible changes in indicators of slags resource potential, as well as their environmental hazard to the environment by factors that, in aggregate, determine the migration of pollutants from the slag into waste water, have been determined, soil filtration, and emissions into the atmosphere.

References

1. Большаков, В. И., Калиниченко, Н. В., & Щербак, С. А. (2009). Возможности использования отходов промышленности при изготовлении строительных. Строительство, материаловедение, машиностроение. Сер. Стародубовские чтения сб. науч. тр. ПГАСА, 48 (3), 255-260.

2. Устойчивость и активность шлаков. Вторичные строительные материалы. Технологии строительных материалов из отходов разборки зданий и металлургии (2009). http://s-center.ru/2009/06/ustojchivost-i-aktivnost-shlakov

3 Украинский опыт использования металлургических шлаков . Материал по практическому применению шлака . (2012). https://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=7535

4. Саричева, Л.В. (2003). Комп’ютерний еколого-соціально-економічний моніторинг регіонів. Математичне забезпечення: Монографія . Дніпропетровськ: Національний гірничий університет.

5. Колесник, В.Є.,& Павличенко А.В. (2016). Методологія експертного оцінювання рівня екологічної небезпеки функціонування та ліквідації вугільних шахт. Міжвідомчий зб. наук. праць. Геотехнічна механіка, 127 , 141-150.

6. Колесник, В.Є., & Павличенко, А.В. (2017) Методологічний підхід до комплексної оцінки рівня екологічної небезпеки, обумовленого багаторічною експлуатацією та ліквідацією вугільних шахт. Зб. наук праць V І Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю (Екологія-2017) , Вінниця: ВНТУ.

7. Колесник, В.Є., & Павличенко, А.В. (2017) Методи оцінки екологічної небезпеки експлуатації і ліквідації вугільних шахт та напрями і засоби її зниження. Монографія . Дніпро: Літограф.

8. Щербак, С. А., Калиниченко, Н. В., & Єлісєєва, М. О. (2010). Загальна характеристика металургійних шлаків. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, 2 (3), 23–28.

9. Дворкин, Л. И., & Дворкин,О. Л.(2007). Строительные материалы из отходов промышленности: учебно- справочное пособие .Ростов н/Д.: Феникс.

10. Щербак,С. А. (2000). Научные основы управления структурой строительных материалов на основе металлургических шлаков . (Д исс. д-ра техн. наук: 05.23.05 ). Днепропетровск.

11. Баталин, Б.С. (2003) Вред и польза шлаковых отвалов http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/NATURE/10_03/DRECK.HTM

12. Баталин,Б.С., Беляева,И.В., & Макарова Л.Е. (1996). О взаимосвязи между фазовым составом феррованадиевого самораспадающегося шлака и его вяжущими свойствами. Журн. прикл. химии, 69 (1),162-164.

13.Большаков,В. И.,Борисовский,В. З.,& ГлуховскийВ. Д.(1999). Металлургические шлаки в строительстве: для научных работников, инженеров и студентов высших технических учебных заведений . Днепропетровск.

14 Большаков, В. І., Бондаренко, Г. М., & Головко, А. І. (2006) Напрямки і перспективи використання відходів металургійної, гірничорудної та хімічної промисловості в будівництві . Дніпропетровськ: Gaudeamus.

15. Пугин, К.Г., Вайсман, Я.И., Волков, Г.Н., & Мальцев, А.В. (18.01.2021). Оценка негативного воздействия на окружающую среду строительных материалов содержащих отходы черной металлургии. Современные проблемы науки и образования, 2. http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=5990

16. Щербак, С. А., Елисеева, М. А., & Калиниченко, Н. В. (2009). Характеристика шлаков и их активация. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури ПДАБА, 11 , 4–8.

17. Спильник,Н. В. (2013). Доменные граншлаки как источник загрязнения почвы. Ежемесячный научно - практический журнал « Апробация », 4 (7), 20-22.

Published

2020-01-01

Issue

Section

Статті