Направления использования шлаков

Высококальциевые шлаки целенаправлено направлять на грануляцию. На базе гранулированных шлаков можно получать разные виды качественных цементов.

Из нераспадающихся доменных шлаков, наименее богатых окисью кальция, следует изготавливать шлаковую пемзу, литой щебень, литые изделия и шлаковую вату. Эти же изделия можно изготавливать из шлаков, склонных к силикатному распаду, но тогда потребуются дополнительные расходы на особые технологические приемы, предотвращающие распад шлаков.

Главные мартеновские резко охлажденные шлаки владеют завышенной хим активностью и, так же как доменные гранулированные, могут быть применены в производстве цементов. Кислые шлаки применимы также для производства шлаковой пемзы, литого щебня и шлаковой ваты.

Кислые сталеплавильные шлаки, благодаря содержанию огромного количества закиси железа, окисей марганца, магния, кремнезема, отличаются от доменных шлаков способностью расплавляться при более низких температурах. Закристаллизованные кислые шлаки, а именно ваграночные, владеют завышенной стойкостью в щелочных и кислых средах, также при больших температурах. Это позволяет использовать их в качестве наполнителей в кислотостойких и жаростойких бетонах.

Гранулированные кислые шлаки мартеновского и ваграночного производства целенаправлено использовать для получения шлакопортландцемента и других видов шлаковых цементов, используемых в бетонных конструкциях, подверженных брутальным воздействиям других брутальных сред.

Основной потребитель шлаков - цементная индустрия, использующая раз в год 20-23 млн. т. гранулированного продукта. Наличие сокрытой термический энергии при неупорядоченной структуре стекла присваивает резко охлажденным шлакам высшую хим активность, т.е. рвение при подходящих критериях окончить начатое формирование структуры. Эта сокрытая энергия стекловидных шлаков проявляется в его вяжущих свойствах. Молотый высококальциевый гранулированный (стекловидный) шлак при содействии с водой способен твердеть, образуя крепкий камень, подобно цементам. Процессы твердения могут протекать при 18-200С, но более активно идут при завышенной температуре и в присутствии активизаторов - извести, гипса и т.п. Близость хим состава доменных гранулированных шлаков к хим составу портландцемента и стекловидное состояние, придающее им дополнительную хим активность, предназначили внедрение таких шлаков приемущественно при производстве шлако-портландцемента в качестве добавки к клинкеру и при изготовлении бесклинкерных шлаковых цементов.

 

Разработка производства гранулированного шлака не сложна и заключается в резком охлаждении водянистого расплавленного шлака водой либо прохладным воздухом. Подвергать грануляции можно любые шлаки. Этот процесс шлакоемкий, т.е. из 1 т шлакового расплава выходит 2-2,5 кубометров гранулированных шлаков. Целесообразнее всего резко охлаждать шлаки, богатые окисью кальция (доменные, мартеновские). Это предутверждает силикатный распад, а стекловидная структура с неупорядоченными хим элементами обладает вяжущими качествами.

 

Гранулированные шлаки, являясь продуктами высокотемпературных процессов, несут внутри себя большой припас термический и хим энергии, что делает их высокореакционными субстанциями, способными при маленький дополнительной переработке преобразовываться в качественные цементы. Более действенным, дешевеньким является шлаковый цемент. Создание этого цемента нетрудно и не просит специального оборудования. Разработка его производства сводится в главном к подсушке гранулированного шлака, дозированию составляющих и помолу их в мельницах разного типа. Тонкость помола должна быть выше чем у обыденных цементов (удельная поверхность 3000-5000 см2/г). Для активизации гранулированных шлаков к ним добавляют обыденную известь: для цементов из главных доменных и мартеновских шлаков в количестве 10%, из кислых шлаков цветной металлургии, ваграночного производства - 15-20%.

 

Другим принципиальным направлением в использовании гранулированных шлаков является применение их в производстве шлакопортландцемента. Введение шлака в состав цемента в количестве 30-50% не понижает марочной прочности портландцемента. Более того, применяя активные стекловидные шлаки, фабрики изготовляют быстротвердеющие шлакопортландцементы с завышенной прочностью - до 600 кг/см2.

 

Шлакопортландцементы находят самое обширное применение в строительной практике. Особо важную роль они играют в строительстве мощных гидротехнических сооружений. Дело в том, что при твердении цемент с добавкой шлаков выделяет в 1,5-2 раза меньше тепла, чем без добавки, что предназначает завышенную трещиностойкость бетонных массивов. Изготавливают шлакопортланцементы методом совместного помола в шаровых трубных мельницах портландцементного клинкера и гранулированного шлака, количество которого находится в зависимости от марки шлакопортландцемента.

 

Гранулированные шлаки употребляют также для производства шлакощелочных цементов, которые представляют собой гидравлические вяжущие вещества, получаемые методом узкого помола гранулированного шлака вместе с малогигроскопичным щелочным компонентом либо затворением молотого шлака смесями соединений щелочных металлов: натрия, лития либо калия. Щелочные составляющие вводятся в количестве 5-15% от массы шлака в пересчете на сухое вещество, в виде соединений щелочных металлов, дающих в аква смесях щелочную реакцию. Шлакощелочные цементы имеют несколько разновидностей, зависимо от состава их алюмосиликатной составляющей: бездобавочный цемент, цемент с добавками эффузивной либо интрузивной горной породы, глинистых минералов, подгоревших пород, щелоче- и кремнийсодержащих веществ и др. Крепкость таких цементов меняется в границах 60-180 МПа. Активность шлакощелочных цементов с добавками эффузивных пород колеблется в границах 40-100 МПа и находится в зависимости от их состава. Добавки кислого состава (перлитов, липаритов) и среднего (андезиты) увеличивают активность, а добавки главных пород (базальты, диабазы) несколько понижают ее либо оставляют в тех же границах. Введение добавок позволяет поменять до 50% шлака. Они увеличивают морозостойкость до 1000 циклов и поболее, стойкость к воздействию разных коррозионных сред. Шлаковая пемза (термозит) представляет собой ячеистый материал, получаемый в итоге вспучивания расплавленного шлака при резвом его охлаждении. Вспучивание шлака осуществляется на особых машинах центробежным методом на каскадных лотках либо в бассейнах.

Из 1 т шлака можно получить 1,5-2 кубометра шлаковой пемзы. Для вспучивания могут быть применены любые шлаки, но наилучшие результаты дают кислые, богатые кремнеземом и глиноземом. Шлаки не должны проявлять склонность к распаду и содержать больше 1,5-2,5% серы. Показателями высочайшего свойства шлаковой пемзы являются маленькие замкнутые поры, умеренно распределенные по всей массе, крепкость ячеистой массы и низкая средняя плотность. Но дробленая пемза имеет открытую пористую поверхность, что при изготовлении бетона наращивает водопотребность массы и расход цемента. Это несколько понижает эффективность внедрения шлаковой пемзы по сопоставлению с керамзитом. Насыпная масса термозита составляет 300-1100 кг/м3 зависимо от размеров кусков и степени вспучивания. Щебень из термозита является неплохим заполнителем для получения легких термозитобетонов. При заливке расплавленного шлака в особые формы можно получать изделия различного профиля и конфигурации. Шлаковая вата и изделия из нее. Шлаковая вата самый легкий минеральный материал. Один кубический метр ее весит от 70 до 250 кг. Шлаковая вата обладает - биостойкость, температуростойкость (600-7000С), маленький коэффициент теплопроводимости (0,038-0,055 вт/м*град), высочайшие звукоизоляционные характеристики.

При температуре 1200-14000С шлаковый расплав, вытекая через летку вагранки, раздувается струей пара в волокно и уносится в камеру осаждения, где падает на сетку

транспортера. Но шлаковую вату целенаправлено использовать не "в сыром виде", а в виде изделий. Потому в камере осаждения через форсунку распыляют разные связки (битумные эмульсии, фенолформальдегидные смолы и др.). Благодаря этим связкам волокно в камере осаждения представляет собой уже пропитанный шлаковый ковер, который подвергается предстоящей термический обработке. Пройдя эту обработку, ковер охлаждается, и разрезается на отдельные кусочки, направляемые в особые формообразующие либо прессующие машины, из которых выходят готовые шлаковые изделия. Из шлаковой ваты изготавливают войлок, жесткие маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты, рулонные водоизоляционные материалы и почти все другое. Изделия с завышенной жесткостью можно получать, применяя жидкое стекло, бентонитовую глину, трепел. Полужесткие изделия получают пропиткой ваты битумом больших марок, фенольными и формальдегидными смолами. Шлаковатные изделия используются для термоизоляции жарких и прохладных поверхностей, трубопроводов, для утепления стенок и покрытий жилых и промышленных построек; для шумоизоляции в зданиях с завышенным шумом. Сырьем для получения шлакоситалловых изделий являются кислые шлаки либо любые другие шлаки, не склонные к силикатному распаду. В огненно водянистый шлак, поступающий с металлургического предприятия, вводят добавки, корректирующие его состав, и модификаторы - вещества, катализирующие кристаллизацию шлаков (обычно TiO2, CaF2 и P2O5). Модификаторы в мелкозернистом состоянии ограниченно растворяются в массе стекла, и потому они служат центрами кристаллизации. Дальше формуют изделия из расплава шлака с добавками. Принципиальным элементом в формовании изделия является выбор правильного режима теплообработки. Шлакоситалловые изделия характеризуются высочайшими физико-техническими качествами, они владеют высочайшей износоустойчивостью, прочностью, хим стойкостью, отлично сопротивляются атмосферным воздействиям, не владеют токсичностью. Средняя плотность шлакоситаллов - 2500-2650 кг/м3, крепкость на сжатие 500-600 МПа, а на извив - 90-120 МПа, рабочая температура - до 7500С, температура размягчения - до 9500С. Шлакоситаллы могут быть получены хоть какого цвета, а по долговечности соперничать с базальтами и гранитами. Сочетание физических и механических параметров шлакоситаллов обусловливает возможность их широкого использования в строительстве: для полов промышленных и штатских построек, декоративной и защитной облицовки внешних и внутренних стенок, перегородок, цоколей, футеровки строй конструкций, подверженных хим злости либо абразивному износу, кровельных покрытий отапливаемых и неотапливаемых промышленных построек, облицовки слоистых панелей подвесных стенок построек завышенной этажности. Обширное применение в строительстве построек и дорог находит также щебень из отвальных нераспадающихся шлаков. Получают таковой щебень обычно прямо на шлаковых отвалах. Огромные кусочки застывшего шлака разбивают до размеров 300-400 мм и в таком виде направляют на дробильно-сортировочную установку. Готовый щебень различных фракций (80-40; 40-20; 20-10; 10-5 мм) идет на строй площадки либо на фабрики сборного железобетона.

 

Шлаки медной и никелевой плавок, которые мы будем рассматривать сначала из шлаков цветной металлургии, обычно, по прочностным чертам, теплофизическим свойствам, коэффициенту износостойкости, кислотостойкости существенно превосходят подобные характеристики доменных шлаков.

С внедрением вяжущего из шлаков цветной металлургии при автоклавном твердении можно получать бетоны. По физико-химическим свойствам бетоны автоклавного твердения на вяжущих из гранулированных шлаков цветной металлургии не достаточно чем отличаются от автоклавных бетонов на клинкерных цементах и могут быть использованы при изготовлении бетонных и железобетонных изделий фактически всей номенклатуры.

Переработка шлаков цветной металлургии на песок и щебень после извлечения ценных металлов представляется более хорошим методом решения трудности их утилизации, так как потребность в песке и щебне (гравии) очень велика и исчисляется сотками тыщ и миллионами кубических метров.

Области внедрения топливной золы и шлаков так же многочисленны. Кусковой шлак употребляют как заполнитель для бетона в дорожном строительстве, для теплоизоляционных засыпок; золу-унос — в качестве гидравлической добавки к цементу (10— 15 %), как компонент цементной сырьевой консистенции (главные золы); в качестве кремнеземистого компонента — при производстве автоклавного и безавтоклавного газобетона, легких плотных и поризированных керамзитобетонов; для производства искусственных наполнителей (аглопоритного и зольного гравия, золокерамзита); как отощающую и выгорающую добавку в производстве глиняного кирпича; в качестве кремнеземного компонента при производстве силикатного кирпича. Золошлаковые консистенции находят применение в производстве местных вяжущих компонент типа известково-зольных, цементно-зольных.

Создатель:

Аналитический портал хим индустрии и промышленности пластиков

NEWCHEMISTRY – аналитический портал, посвященный прогрессу в промышленных хим разработках, также промышленности пластиков.

Тел .: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: reklama@newchemistry.ru
www: www.newchemistry.ru