144431 (727666), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В последние годы наблюдается рост шлаковых отвалов вокруг металлургических заводов России. Одной из причин уменьшения использования доменных гранулированных шлаков цементной промышленностью является падение спроса на шлакопортландцемент. В этой связи приобретает большое значение расширение масштабов производства шлакового заполнителя, в том числе шлаковой пемзы, которая является заменителем керамзита, а также литого шлакового щебня для тяжелых бетонов.
Необходимо подчеркнуть, что бетоны с заполнителем из доменных гранулированных шлаков отличаются рядом преимуществ перед традиционными бетонами. Как было установлено доменный шлак в составе портландцементного бетона выполняет функцию активного заполнителя, т.е. его поверхностный слой реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита. При этом образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция, которые создают чрезвычайно прочную связь заполнителя с цементной матрицей, полностью исчезают капиллярные каналы, которые в результате усадки цементного камня образуются между ним и поверхностью заполнителя. Это приводит к значительному повышению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем по сравнению с традиционными составами в большинстве агрессивных сред, в том числе даже против такого грозного вида химической агрессии, как кислотная. Кроме того, благодаря специфической структуре и отсутствию микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны обладают отличительными физико-механическими характеристиками. Именно этим обусловлено широкое применение бетонов на шлаковом заполнителе в США, Японии и других странах.
В России шлаковый заполнитель используется сравнительно редко, поэтому имеются огромные резервы расширения производства бетонов на шлаковом заполнителе, что позволит приостановить рост шлаковых отвалов в районах расположения металлургических заводов России.
8. Применение шлаков при производстве других строительных материалов. Шлаки от сжигания углей
Среди промышленных отходов одно из первых мест по объемам занимают золы и шлаки от сжигания твердых видов топлива (уголь разных видов, горючие сланцы, торф) на тепловых электрических станциях. Огромные количества золы и шлака скопились в отвалах, занимающих ценные земельные угодья. Содержание золошлаковых отвалов требует значительных затрат. В то же время золы и шлаки тепловых электрических станций можно эффективно использовать в производстве различных строительных материалов, что подтверждается многочисленными научными исследованиями и практическим опытом.
Область их применения весьма широка: строительство зданий и сооружений, теплоизоляция в холодильной промышленности, теплозвукоизоляция в судостроении, самолетостроении и других отраслях, где требуется легкий, теплоизоляционный, негорючий материал.
9. Классификация шлаков от сжигания углей
По содержанию влаги и других включений:
1. Сухая зола-уноса, получаемая из циклонов и электрофильтров. Эта абсолютно сухая зола, чистая, без посторонних включений. По фракционному составу в сухой золе доля более крупных фракций, размерами около 1 мм, больше чем в золе, образующейся в электрофильтрах или уловителях мокрой очистки.
2. Шлаки, образующиеся после чистки печей обжига угля, представляющие крупные комки, глыбы в виде стекловидной массы, не содержащей влагу.
3. Шлам золы уноса образуется после мокрой очистки, как правило, последней стадии пылеулавливания и хранится в шламонакопителях. Шлам золы представляет собой водную суспензию тонкодисперсной золы-уноса.
4. Зола и шлаки, увлажненные атмосферными осадками, находящиеся в золоотвалах. Как правило, золоотвалы становятся одновременно местом захоронения твердых бытовых отходов населенных пунктов и промышленных предприятий.
По химическому составу:
Химический состав золы-уноса и шлаков значительно отличается по химическому, минералогическому и фазовому составу:
-
В зависимости от места добычи углей. Зольность углей из разных шахт даже одного угольного бассейна всегда отличается.
-
От способа улавливания и хранения. Химический и фракционный состав сухой золы-уноса отличается по этапам очистки (циклоны, электрофильтры, мокрое пылеулавливание).
10. Применение золошлаковых отходов
Наибольший интерес вызывают технологии применения золо-шлаковых отходов в следующих производствах:
-
в производстве портландцемента (как активные кремнеземистые добавки) в количестве 10-15 процентов, в производстве пуццолановых портландцементов марок 300-400 – до 30-40 процентов (золопортландцемент);
-
при изготовлении строительных растворов – как активная добавка в количестве 10-30 процентов от массы цемента, при использовании в строительных растворах портландцемента высоких марок (400-500) применение пылевидной золы может сократить его расход до 30 процентов;
-
в качестве активного микронаполнителя в тяжелых бетонах, что позволяет снизить расход цемента от 6-10 процентов в бетонах нормального твердения до 12-25 процентов в пропариваемых;
-
в производстве силикатного кирпича;
-
в жаростойких бетонах – в качестве наполнителя вместо шамотного порошка, что существенно снижает себестоимость таких бетонов;
-
при изготовлении зольного и аглопоритового гравия;
-
в производстве мелкозернистого аэрированного золобетона и изделий на его основе, в качестве мелкой фракции легких бетонов на пористых заполнителях плотной и поризованной структуры;
-
в качестве сырьевых материалов для дорожной промышленности;
-
использование золошлаковых отходов с повышенным содержанием частиц несгоревшего топлива в производстве глиняного кирпича, что не только улучшает его качество, но и снижает расход технологического топлива на обжиг.
Одни из главных утилизаторов топливных зол и шлаков – строители дорог. Наблюдения за опытными участками дорог, построенными в разное время в нашей стране и за рубежом, подтверждают возможность использования золы во всех слоях оснований дорожных одежд для любой транспортной нагрузки. Дорожные одежды с использованием зол и шлаков имеют достаточную прочность, морозостойкость, долговечность. Стабилизированные с помощью цемента и золы материалы продолжают увеличивать свою прочность с течением времени.
Мировой и отечественный опыт показывает перспективность использования золошлаковых смесей для вертикальной планировки городских территорий, осваиваемых для нового строительства. По санитарно-гигиеническим характеристикам и физико-химическим показателям в ряде случаев золошлаковые отходы могут служить полноценной заменой традиционному материалу отсыпки – речному песку.
Экономический эффект от использования в планировке ЗШО будет заключаться в экономии песка, отказе от строительства новых золоотвалов и, соответственно, в экономии капитальных вложений.
11. Шлаки черной и цветной металлургии
Также широко используются шлаки цветной и черной металлургии. Из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии и никелевых и медеплавильных шлаков цветной металлургии получают шлаковый щебень и песок, который используется в качестве заполнителей для тяжелых, мелкозернистых, жаростойких бетонов и для засыпок, а также для дорожного строительства.
12. Шлаковая пемза
Шлаковая пемза представляет собой пористую массу, полученную в результате поризации расплавленных шлаков. Раздрабливая шлаковую пемзу на куски определенной величины, получают пористый щебень и песок, называемые термозитом. Для производства шлаковой пемзы используют огненно-жидкие шлаки цветной и черной металлургии, поэтому и производство шлаковой пемзы возможно в районах металлургической промышленности.
13. Процесс производства шлаковой пемзы
Сущность изготовления шлаковой пемзы состоит в том, что расплавленный шлак с температурой около 1300°С обрабатывается холодной водой. Благодаря мгновенному испарению воды и связанному с этим быстрому остыванию шлака вязкость последнего возрастает. Пузырьки пара не могут преодолеть пластически вязкое состояние расплава, застревают в нем и вспучивают его. В результате образуется легкий пористый материал, напоминающий природную пемзу.
Шлаковая пемза состоит из мелкокристаллических шлаковых новообразований, некоторого количества стекла и пор размером от 0,04 до 4,5 мм. Стенки, разделяющие между собой поры, по толщине составляют 0,01—2 мм. Объемная масса пористого шлакового песка не должна превышать 1200 кг/м3. Величина предела прочности при сжатии колеблется от 4 до 20 кг/м2. Шлаковую пемзу в зависимости от объемно-насыпной массы делят на марки 400—600 и 800 и 1000.
Для получения шлаковой пемзы используют расплавы доменных шлаков, не склонных к распаду. Иногда, чтобы предотвратить силикатный распад шлака, в расплав вводят стабилизаторы, затрудняющие полиморфные превращения двухкальциевого силиката. В качестве стабилизаторов используют фосфорит или апатитовый концентрат (0,2—0,3%).
Шлаковую пемзу получают водоструйным, гидроэкранным, бассейновым и брызгально-траншейным способами.
Бассейный способ получения шлаковой пемзы состоит в том, что расплав шлака сливают в стационарную или опрокидную ванну с перфорированным непрерывно увлажняемым днищем. Благодаря этому вода интенсивно испаряется при соприкосновении с расплавом и поризует его. В опрокидном бассейне вспучивание и охлаждение длится примерно около 15 мин. Образовавшуюся шлаковую пемзу извлекают из бассейна, выдерживают 24—36 ч и затем дробят и рассеивают на грохотах на отдельные фракции.
По струйному способу расплав шлака струей сливают в лоток. Падающую струю шлака разбивают на мелкие гранулы, перпендикулярно направленными к ней сильными струями паровоздушной смеси. Этими же струями гранулы шлака вовлекаются в камеру смешения, где вспучиваются и смешиваются между собой, а затем с большой скоростью выбрасываются на экран. Ударяясь о него, гранулы слипаются в куски, которые при поступлении в приемное устройство увеличиваются в размерах.
Брызгально-траншейный способ характеризуется тем, что расплавленный шлак сливается в специальные почти с вертикально отвесными стенами траншеи глубиной 3,5—4,5 м, длиной от 100 до 350 м, шириной 15—20 м. Вдоль стен траншей по верхнему краю их проложены водоводные трубы с брызгалами.
Во время слива шлака в траншею струя его пронизывается сильными струйками воды из брызгал. В результате этого шлак вспучивается и падает на дно траншеи. В траншее он продолжает поризоваться еще около 2 ч. После затвердения поверхности шлака в траншее его обильно поливают водой. По остывании шлаковую пемзу дробят и рассеивают на фракции.
14. Применение шлаковой пемзы
Шлаковую пемзу применяют в качестве пористого заполнителя конструкционных, кострукционно- и теплоизоляционных легких бетонов.
Шлаковая пемза М 750... 900 может также использоваться при получении высокопрочных бетонов для различных несущих конструкций. Однако необходимо иметь в виду возможность коррозии стальной арматуры в шлакопемзобетоне из-за содержания в шлаке серы, при производстве предварительно напряженных конструкций, особенно с проволочной арматурой, стойкость арматуры в шлакопемзобетоне должна быть установлена специальным исследованием.
Заключение
В конце работы мы можем сделать вывод о том, что возможность применения шлаков в строительной индустрии очень велика, а также о том, что шлаки являются не только загрязняющим грузом, но и весьма полезным сырьем. При применении, которого меняются свойства привычных строительных материалов, как в положительную так и в отрицательную сторону.
Так, например, при рассмотрении основных свойств шлако-портландцемента мы можем увидеть, что вследствие пониженного тепловыделения при твердении и малой усадки шлакопортландцемента его можно весьма эффективно применять для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений.
Но в силу пониженной морозостойкости шлакопортландцемента его нельзя применять для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию.
Также можно сказать, что некоторые шлаки весьма экономичны, по сравнению с некоторыми природными сырьевыми материалами, так например, шлаковый щебень в 1,5-2 раза дешевле природного и требует в 4,5 раза меньше удельных капитальных вложений. Шлаковая пемза в 3 раза дешевле керамзита и требует в 1,5 раза меньше удельных капитальных вложений. И таких примеров большое количество.
Также мы подробно познакомились с практическим применением золошлаковых отходов. И выяснили, что в настоящее время основное количество золы используется в строительной индустрии, а именно, в производстве цемента, кирпича, изделий из ячеистого бетона, шлакоблоков, легких заполнителей, рубероида, керамзита, в строительстве дамб золошлакоотвалов, строительстве и ремонте дорог. Применение зол и шлаков ТЭС в качестве строительных материалов является наиболее масштабным направлением и может решить проблему дефицита стройматериалов в регионах Российской Федерации. За счет использования ЗШМ экономится до 30% цемента и более половины природных заполнителей, снижается теплопроводность бетонов, снижается масса зданий и сооружений.
Мы рассмотрели шлаки шлаки цветной и черной металлургии. Выяснили, что что к щебню и песку из шлаков цветной и черной металлургии для бетонов и для строительства дорог применяются разные стандарты и технические требования. Познакомились с применением шлаков цветной и черной металлургии, а именно с производством шлаковой пемзы. Изучили основные способы ее получения и применения.
Множество технологий применения шлаков находятся на стадии развития, поэтому для инженеров строительной индустрии имеется большое поле для деятельности.
Библиографический список
-
М.Ю. Бутт «»
-
В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. «Строительные материалы. Материаловедение и технология.» Москва. 2002 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
