ЗОЛА

Золá представляет собой несгорающий остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании. Содержание золы в каменных и бурых углях находится в пределах примерно от 1 до 45% и более, в горючих сланцах — от 50 до 80%, в топливном торфе — от 2 до 30%, в дровах — от 0.5% до 2%, в растительном топливе др. видов — от 3 до 5%, в мазуте — чаще до 0,15%, но иногда выше. Верхний предел содержания минеральных примесей определяется технической возможностью и экономической целесообразностью использования данного ископаемого в качестве топлива.

Производство зольного вяжущего материала

Зольный вяжущий материал может найти широкое применение для изготовления строительных конструкций влажно-воздушного и гидротермального твердения. Данным материалом можно заменить цемент при производстве товарных бетонов, строительных растворов и готовых изделий, выпускаемых строительными комбинатами. Особенно целесообразно создавать такие комбинаты в непосредственной близости от ТЭЦ и ГРЭС.

Нефелиновый шлам

НЕФЕЛИНОВЫЙ ШЛАМ или белитовый шлам, - отход производства оксида алюминия из нефелинов, сиенитов и др. горных пород. Промытый белитовый шлам, содержащий в основном двукальциевый силикат и незначительное количество недовыщелоченной щелочи (примерно 1,4÷1,8 % по Na₂O) и глинозема Al₂O₃ (примерно 2,2÷2,9 %), фильтруется и отправляется потребителю.

Фазово-минералогический состав белитового шлама:

85-88 % - белит (β-2CaO ·SiO₂); суммарное содержание примесных фаз 12 – 15 %, в том числе 5 – 7 % Са(ОН)₂, СаСО₃, 2 % гидрокарбоалюмината, остальные примеси – гидроалюмосиликат натрия, нефелин, стекло.

Наличие в шламах минералов, обладающих гидравлической активностью (C₂S, C₂F и др.), и их гидратов предопределяет возможность получения из них вяжущих веществ при сушке, измельчении и введении активизаторов. Эти качества позволяют успешно использовать его как сырьевой компонент в производстве цемента, кирпича, бетонных блоков.

Основными направлениями применения шламов — побочных продуктов получения глинозема — являются изготовление бесклинкерных вяжущих, материалов на их основе, получение портландцемента и смешанных цементов.

Из шламовых вяжущих наиболее исследован нефелиновый цемент, полученный при разработке технологии полной комплексной переработки нефелиновых концентратов.

Нефелиновый цемент является продуктом совместного помола предварительно измельченных нефелинового шлама (80—85%), извести или другого активизатора, например портландцемента (15—20%) и гипса (4—7%).

Максимальный эффект достигается при совместном введении извести-пушонки и двуводного гипса. При этом известь является основной активизирующей добавкой, она повышает пластичность вяжущего, способствует равномерности изменения объема и увеличивает водостойкость, а гипс замедляет сроки схватывания и снижает водо-потребность. Повышение активности нефелинового шлама добавками извести и гипса объясняется химическим взаимодействием их с алюмосиликатом и алюминатом натрия, содержащимися в шламе. В результате этих реакций образуются нерастворимые в воде гидроалюминат, гидросульфоалюминат кальция и другие соединения.

Нефелиновый цемент является эффективным вяжущим для кладочных и штукатурных растворов, а также для бетонов нормального и особенно автоклавного твердения. По пластичности и времени схватывания растворы на нефелиновом цементе близки к известково-гипсовым. Особенностями бетонов на нефелиновом цементе являются низкая экзотермия, что важно учитывать при строительстве массивных сооружений, высокое сцепление со стальной арматурой после автоклавной обработки, повышенная стойкость в минерализованных водах.

Нефелиновый шлам в производстве силикатного кирпича и изделий из плотного силикатного бетона заменяет известь и может потребляться в больших количествах, так как удельный расход шлама составляет 900-1000 кг на 1 тыс. шт. кирпича.

Газобетон на нефелиновом цементе по основным физико-механическим характеристикам не уступает газобетону на портландцементе.

ШЛАКИ

Шлаки – это отходы образовавшиеся в условиях высоких температур, в результате физико-химических воздействия компонентов из исходных твёрдых материалов топлива, руды, плавней и газовой среды.

По происхождению шлаки классифицируются на:

- металлургические;

- топливные.

В зависимости от температурных условий и состава сырьевых материалов выделяют следующие процессы образования шлаков и зол:

1. При отсутствии расплава в результате твёрдофазовых реакций (пылевидные золы и шлаки в присутствии расплава). В результате взаимодействия расплава с твёрдыми фазами (большинство отходов при сжигании торфа, сланцев).

2. При полном расплавлении исходных сырьевых материалов. В таких условиях образуется большинство металлургических шлаков, топливных шлаков при удалении их в виде расплавов – фосфоритные шлаки.

К числу наиболее применяемых в промышленности относятся металлургические шлаки. Они классифицируются на:

- шлаки чёрной металлургии (доменные, сталеплавильные шлаки ферросплавы);

- шлаки цветной металлургии (медеплавильные, никелевые и другие).

Для удаления примесей содержащихся в руде в шихту вводят флюсы (известняки, доломиты, марганцевую руду). Чем больше в коксе серы, тем больше оксида кальция. Четыре оксида: оксид кальция, диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, составляют примерно 90 – 95 % валового состава шлака. Различные оксиды входящие в состав шлака по разному влияют на его свойства.

Оксид кальция. Составляет от 30 до 50 %. Он увеличивает гидравлическую активность шлаков и снижает вязкость расплава. Но если количество оксида кальция превышает 49-50 %, то шлаки рассыпаются из-за перехода β С₂S в γ С₂Sпри охлаждении.

Оксид алюминия. Составляет от 6 до 15 % и способствует высокой активности шлака.

Оксид магния. Содержится до 10 %. Он увеличивает гидравлическую активность шлаков, но при увеличении его содержания до 18 % может происходить неравномерность изменения объема цемента.

Диоксид кремния. Содержится до 28 %, является основным компонентом шлака и необходим для образования силикатных и алюминатных соединений. Если его количество повышается и превышает допустимое значение, то гидравлические свойства шлака резко ухудшаются, а вязкость расплава увеличивается.

Сера в шлаке присутствует в виде карбоната кальция, железа и марганца.

В зависимости от соотношения основных и кислых оксидов шлаки делятся на:

- основные;

- кислые.

К основным относятся шлаки с модулем основности более 1, кислым менее 1.