Доменные шлаки

Железная руда ___________ примеси + топливо с примесями. В процессе плавления металлов надо удалять эти примеси. Для этого вводятся добавки (флюсы) или плавни (известняк).

СаСО₃ при температуре 1400…1500⁰С взаимодействует с примесями, образуя легкоплавкие соединения (шлаковый расплав). К. п., плотность этого состава меньше плотности металла. После этого сплав аккуратно сливают в ванну с холодной водой, образуются гранулированные шлаки.

Модуль основности:

(в числителе – основные шлаки, в знаменателе – кислые)

Основные шлаки обладают вяжущими свойствами.

Свойства золо-шлаковых отходов

1. дисперсность золы: УП (удельная поверхность) 1300…2800 см/м³ – гидроудаление; до 5000 см/м³ – пневмоудаление (кв.нес. 700 см²/гр)

2. плотность истинная 200…2500 кг/м³; насыпная плотность 700…900 кг/м³

3. водопотребность 40…60 %.

Характеристика шлака:

• фракционный состав 200 мкм – 50 мм;

• плотность 2800…3300 кг/м³;

• насыпная плотность 1100…1300 кг/м³;

• водопотребность 26…30 %.

Термические свойства золы:

Зола обладает плавкостью и делится на три группы:

1. легкоплавкие (температура меньше 1250⁰С)

2. среднеплавкие (1300⁰С)

3. тугоплавкие (больше 1300⁰С).

1 и 2 золы способны вспучиваться, что позволяет получить на этих отходах легкие материалы с насыпной плотностью ≈800 кг/м³ и прочностью R=5…7 МПа. (Искусственный пористый заполнитель).

Для 3 вспучиваемость зол не характерна.

Производство строительных материалов на основе золошлаковых отходов

ЗШО

Вяжущие в-ва

(п/ц и его разновидности, смеш известковое вяжущее)

Ячеистые бетоны

(кремнеземистый наполнитель)

Легкие бетоны

(искусственный заполнитель)

Тяжелый бетон

Производство вяжущих веществ используется в производстве П/Ц с минеральными добавками до 20 % (вводятся при помоле). Зольные и шлаковые цементы относятся к группе пуццолановых, в которых золы и шлаки добавляются (25…40 %). Если используются гранулированные доменные шлаки, то шлака можно добавлять до 80 % - в известково зольных и известково шлаковых. Золу используют и в качестве глинистого компонента в производстве П/Ц (сухой способ производства).

Введение шлаковых отходов в виде добавки в П/Ц:

1. повышает его водо- и коррозионную стойкость за счет большего связывания Ca(OH)₂ + SiO_{2 AHT} + H₂O → CSH (гидросиликат кальция);

2. понижает экзотермию при твердении, поэтому пригодны для монолитного производства и гидротехнического строительства;

3. экономия дорогостоящего энергоемкого клинкера.

Экономический эффект оценивается 25…45 руб на 1 т золы, за год – 1,5 млн руб.

Извествоко-смешенное вяжущее

ИСВ – вяжущее, получаемое совместным помолом негашеной извести, золы (шлака) и гипсового камня (не более 5 %).

СаО + З-Ш + Г.К. (5 %)

50:45 (ГОСТ доменных гранулированных шлаков)

25:75 (ТЭС) → есть свободный СаО до 40 %

Полученные вяжущие вещества – вяжущие медленного твердения, поэтому на прочностные свойства большое влияния оказывает ТВО. При пропаривании при температуре 100⁰С, давлении 1 атм., можно получать изделия с прочностью до 15 МПа через 12 часов, а при запаривании (температура до 200⁰С, давление 8…16 атм – автоклав.) прочность до 35 МПа через 12 часов.

Используются различные приемы термообработки и, варьируя температурой и продолжительностью ее воздействия на известково-золошлаковое вяжущее, можно получать изделия не уступающие цементам.

Себестоимость 1 т ИЗШВ в 1,5  ЗШПЦ и в 2,5 раза  чистого П/Ц.