4.3.3. Технологія шлакової пемзи, зольного гравію, порис-тих заповнювачів з гранульованих металургійних шлаків і з органічної сировини. Заповнювачі для різних видів бетонів.

Головним напрямком ресурсозбереження у виробництві заповнювачів для бетонів є утилізація вторинних ресурсів - відходів виробництва: зол, шлаків, золошлакових сумішей від спалювання бурого вугілля, антрациту, горючих сланців, що застовуються як добавки до бетонів та у виробництві пористих заповнювачів. Золу-винесення у бетонах застосовують за трьома напрямками: 1) в якості добавки до цементу; 2) замість частки піску; 3) як активний мікронаповнювач, що суттєво впливає на структуру і властивості бетону.

Сировина для виробництва штучних пористих заповнювачів: паливні золи і шлаки, некондиційні продукти вуглевидобутку і вуглезбагачення, металургійні шлаки.

Паливні золи і шлаки - відходи ТЕС і котельних установок, що утворюються при спалювані антрациту, кам’яного вугілля, горючих сланців і торфу. Вони класифікуються за зерновим складом на золу-винесення, шлак і золошлакову суміш і за модулем основності: основні М_о>0,9, кислі: М_о=0,6...0,9 і надкислі: М_о<0,6. За дисперсністю золи поділяються на тонкодисперсні (S=200...400 м²/кг) і грубодисперсні (S<200 м²/кг).

Зола - тонкодисперсний матеріал у вигляді частинок, розміром 5 - 100 мкм, що утворюється із мінеральної частини палива при його спалюванні й перехоплюється електрофільтрами з димових газів. Інтегральною характеристикою хімічного складу зол є модуль основності (М_о), який визначається співвідношенням основних оксидів до кислих: М_о=(СаО+МgO)/(SіО₂+А1₂О₃+Fе₂О₃).

Шлаки - це агреговані і сплавлені частинки золи розміром 0,15...30 мкм, що утворюються внаслідок злипання розм’якшених частинок і накопичуються у шлаковому бункері під топкою або в результаті охолодження мінеральної частини палива.

Золошлакова суміш - механічна суміш пилоподібної золи-винесення і шлакових фракцій.

Відходи вуглевидобутку і вуглезбагачення, переробки вугілля, відходи підготовчих робіт у шахтах, розкривні породи - ця сировина має значний вміст палива (5...25%), низьку пластичність, неоднорідність хімічного і мінералогічного складу із шкідливою домішкою – сіркою у вигляді сульфатних і сульфідних сполук.

Металургійні шлаки - штучні силікатні матеріали, які утворюються під час плавлення чорних і кольорових металів із руди і спалювання твердого палива. Вільне руйнування кусків шлаку називається розпадом і є основним показником, за яким визначають придатність застосування шлаку в будівництві. Марганцевий розпад виникає в результаті гідролізу сульфіду марганцю з утворенням гідроксиду марганцю, що супроводжується збільшенням об’єму на 24% або сульфіду заліза з утворенням гідрату оксиду заліза, що супроводжується збільшенням об’єму на 36%.

Доменні шлаки - побічний продукт виплавляння чавуну із залізних руд у доменних печах; шлаковий розплав з температурою біля 1400°С виливають із домни у шлакові ковші, звідти він надходить на переробку. Залежно від. швидкості охолодження шлаки поділяють на повільно і швидко охолоджені.

Сталеплавильні шлаки поділяються на мартенівські, конвертерні, ваграночні і електросталеплавильні. Мартенівські шлаки - побічний продукт переплавлення чавуну чи брухту на сталь і являє собою кусковий матеріал кристалічної структури. Основні шлаки після зберігання у відвалах декілька років внаслідок вапняного розпаду розпадаються на куски. Конвертерні шлаки - суміш кусків темно-сірого кольору різної будови і різної стійкості проти силікатного розпаду. Фізико-механічні властивості кусків шлаку: середня густина 3100...3300 кг/м³, водопоглинання 0,5...2%, морозостійкістю вище 100 циклів, міцність при стиску 80...100 МПа. Ваграночні шлаки характеризуються низькою основністю (М_о=0,15...0,8) і відрізняються наявністю склоподібної фази алюмосилікатного складу з малим вмістом кристалічної фази. Електросталеплавильні шлаки є основними і здатні до силікатного розпаду внаслідок підвищеної кількості двокальцієвого силікату (до 50%) в їх складі. Кусковий шлак має щільну текстуру, середню густину 3200...3400 кг/м³, міцність при стиску 60...130 МПа.

Шлаки кольорової металургії залежно від видів металів, що виплавляються, поділяють на мідеплавильні, нікелеві, свинцеві і цинкові шлаки. Вони містять 30...45% SiO₂, 14...47% FеО і 5...23% СаО. Мідеплавильні шлаки - побічний продукт при виплавці міді з руди, не схильні до розпаду. Середня густина шлаку 3300...3800 кг/м³, водопоглинання - 0,1...0,6%, міцність при стиску - 120...300 МПа. Нікелеві шлаки є відходами шахтного плавлення окислених нікелевих руд. Їх хімічний склад: оксиди кремнію 33...42%, заліза 18...22%, кальцію 12...16%, алюмінію 5...16% і магнію 5...11%.

Фосфорні шлаки - побічний продукт виробництва фосфорних добрив, представлений кусками кристалічної будови, не схильними до розпаду. Середня густина 2900 кг/м³, міцність при стиску - більше 150 МПа.

Паливні шлаки - залишки від спалення твердого палива: кам’яного вугілля, коксу, бурого вугілля з істинною густиною - 2,5 г/см³, середньою густиною - 650...1100 кг/м³, водопоглинанням 40%.