Заповнювачі із золошлакових відходів

Зольний випалений гравій. Сировиною для виробництва випаленого зольного гравію є золи теплоелектростанцій. У вигляді зв’язуючих добавок застосовують СДБ - сульфітно-дріжджову бражку і глину.

Зола для виготовлення такого заповнювача, повинна відповідати наступним умовам: вміст невипаленого палива - не більше 6%; вміст Fe₂О₃ - не більше 6%; вміст (СаО + MgO) - не більше 8%.

Глина, яку використовують як добавку до золи, в кількості від 10 до 20 мас.% повинна відповідати наступним вимогам: вогнетривкість не більше 1320°С; відношення (SiО₂+Al₂О₃)/(Fe₂О₃+RO+R₂О) від 3,5 до 10; число пластичності - не менше 7.

Технологія випаленого гравію передбачає сушіння і помел золи, потім її обкатування в кульки-гранули діаметром біля 16 мм. Для здійснення грануляції та забезпечення достатньої міцності гранул, золу змочують водним розчином ЛСТ або додають глину Потім гранули підсушують і випалюють у коротких обертових печах прямоструминної дії; їх подають одразу у високотемпературну зону печі з температурою біля 1200°С.

Зольний гравій представлений гранулами кулькоподібної форми розміром від 5 до 40 мм. Поверхня гранул оплавлена і має бурий або сталевий колір, а структура їх може бути пористою. Насипна густина зольного гравію - 300...800 кг/м³. Границя міцності при стискуванні у циліндрі приблизно відповідає вимогам до керамзитового гравію тієї ж насипної густини - 0,5...10 МПа. Вміст розколотих зерен не більше 5%, втрата маси після 15 циклів поперемінного заморожування і відтавання - не більше 10%, при прожарюванні - не більше 5%; водопоглинання - 3...13%.

Заповнювачі на основі золи ТЕС в суміші з глинами одержують також і в протиструминних обертових печах за технологією, що прийнята у виробництві керамзиту, і тоді його називають глинозольним керамзитом (витрати золи - від 10 до 80 мас.%, а глини - від 20 до 90 мас.%)

Безвипалювальний зольний гравій (БЗГ) - гранули кулькоподібної форми, одержані шляхом грануляції зволоженої сухої золи від спалення бурого, кам’яного вугілля чи антрациту з в’яжучою речовиною і наступним твердненням в умовах тепловологої обробки автоклавування чи на повітрі.

Для виробництва безвипалювального зольного гравія застосовуються золи ТЕС з електрофільтрів і циклонів, а також попередньо висушені відвальні золи і золошлакові суміші гідровидалення.

Вимоги до золи: вміст залишкового вуглецю для зол від спалення кам’яного вугілля і антрациту - не більше 25%, для зол від спалення бурого вугілля - не більше 5%. Вміст вільного оксиду кальцію - не більше 10%. Вміст сульфідної сірки - не більше 1%, загальний вміст сірки в перерахунку на SО₃ - не більше 5%.

Вологість золи або золошлакової суміші, що подається з відвалів на склад цеху з виробництва безвипалювального зольного гравію, не повинна перевищувати 3%, а питома поверхня золи повинна бути не менше 250 м²/кг.

При виробництві безвипалювального зольного гравію застосовуються портландцемент, вапно, гіпсові і гіпсоцементнопуцоланові в’яжучі.

Однією з технологій виробництва ГЗГ передбачено помел сировинної суміші (що складається з золи або золо шлакової суміші з портландцементом у кількості 10...20 %), зволоження шихти і одержання гранул в грануляторах з наступною термічною обробкою (підігріванням з частковим підсушуванням) та короткочасним пропарюванням гранул у камері протягом 4-х годин при температурі 90...95°С. При необхідності до суміші вводять добавки-прискорювачі твердіння.

Портландцемент обумовлює міцність гранул не тільки за рахунок власного тверднення, але й активізує та стимулює проявлення в'яжучих властивостей при гідратації золи та шлаку. Під час термообробки відбувається активація алюмосилікатних компонентів золи та їх хімічна взаємодія з гідроксидом кальцію з утворенням гідросилікатів та гідроалюмінатів кальцію змінного складу, а також гідросульфоалюмінатів кальцію. Технологічна схема виготовлення заповнювача складається із таких етапів: підготовка і помел сировинної суміші, приготування добавок-прискорювачів твердіння, рівномірне зволоження сировинної суміші, грануляція, підігрівання сирцевих гранул та їх підсушування, тепловоловологісна обробка, розсівання гранул за фракціями.

Насипна густина такого гравію - 700...950 кг/м³, міцність при стискуванні у циліндрі - 0,6...0,8 МПа, що забезпечує можливість транспортування і складування готового продукту. Міцність заповнювача продовжує зростати при повільному твердненні і досягає 5...6 МПа на 28-му добу.

З метою підвищення міцності гранул у початкові строки (після першої доби тверднення у нормальних умовах міцність; може сягати 1...2 МПа) та прискорення тверднення при тепловологій обробці використовують добавки-прискорювачі; тверднення типу сірчанокислого натрію Na₂S0₄, нітрит-; нітрат-хлорид кальцію та інших солей неорганічних кислот, що вводять з водою при гідратації в кількості 1...3% від маси; в'яжучої речовини.

Фізико-механічні характеристики безвипалювального зольного гравію, що визначають у віці 28 діб нормального тверднення, повинні відповідати таким показникам: міцність при стискуванні у циліндрі - 3...6 МПа; об'єм міжзернових пустот - 32...45%; істинна густина - 2,3...2,8 г/см³; густина зерен - 1,3...1,8 г/см³; водопоглинання -17...25%; коефіцієнт розм'якшення - 0,8...1; морозостійкість - втрати маси після 15 циклів поперемінного заморожування і відтавання - 0,5... 10%; втрата маси при кип'ятінні - 0%; стійкість проти силікатного розпаду, що оцінюється втратою маси, - 0%.

Залежно від насипної густини безвипалювальний зольний гравій розділяють за такими марками: 700, 800, 900, 1000.