Комплексное использование металлургических шлаков в дорожном строительстве
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
?ромышленных зданий, облицовки слоистых панелей навесных стен зданий повышенной этажности.
Широкое применение в строительстве зданий и дорог находит также щебень из отвальных нераспадающихся шлаков. Получают такой щебень обычно прямо на шлаковых отвалах. Большие куски застывшего шлака разбивают до размеров 300-400 мм и в таком виде направляют на дро-бильно-сортировочную установку. Готовый щебень разных фракций (80-40; 40-20; 20-10; 10-5 мм) идет на строительные площадки или на заводы сборного железобетона.
Глава 2. Шлаки и их использование в строительной отрасли
В металлургической промышленности шлак - это многокомпонентный неметаллический расплав, покрывающий поверхность жидкого металла в ходе металлургических процессов: плавки сырья, обработки расплавленных промежуточных продуктов и рафинирования жидких расплавов. После завершения металлургических процессов шлак представляет собой затвердевшее камне- или стекловидное вещество - сплав оксидов переменного состава.
Шлаки в металлургическом производстве образуются в процессе восстановления руды и извлечения из нее пустой породы, коксовой золы и флюсов при их химическом взаимодействии с карбонатными породами.
Основные компоненты шлака: кислотные оксиды SiO2 и TiO2, основные оксиды CaO, FeO, MgO, а также нейтральные оксиды Al2O3, ZnO. В зависимости от преобладания тех или других оксидов, шлаки разделяются на основные и кислые.
Ниже представлена структура шлаков по видам производства:
Шлаки черной металлургии: доменные и сталелитейные
Наибольший интерес для строительной отрасли представляют доменные шлаки, получаемые в процессе производства чугуна:
Негранулированный доменный шлак получается при воздушном охлаждении шлака с последующим дроблением и грохочением. Используется преимущественно в дорожном строительстве в качестве щебня. Гидравлическими свойствами не обладает.
Гранулированный доменный шлак получается при выплавке чугуна путем резкого охлаждения на гранустановке. Используется преимущественно в качестве активной минеральной добавки в цемент.
Шлаковая пемза - литой шлак кислый. Требуется особый режим охлаждения. Вяжущими свойствами не обладает. Используется в качестве утеплителя, шумопоглотителя, в производстве легких бетонов и изделий из них.
Для получения одной тонны чугуна требуется в среднем 1,3 тонны железной руды, 0,75 тонны кокса, 0,25 тонны известняка и 4,0 тонны воздуха. После накопления в доменной печи достаточного количества чугуна открывается выпускное отверстие (примерно 5 раз в сутки) и металл выливается в емкости для транспортировки на следующий этап сталеплавильного производства. Расплавленный шлак сливается по желобу, находящемуся выше уровня расплавленного металла, примерно каждые 2 часа. Далее шлаки либо проходят стадию грануляции в специальных установках, либо поступают на организованные отвалы, где часть из них проходит переработку для последующей утилизации.
На крупных металлургических комбинатах - Магнитогорском, Орско-Халиловском (Носта), Челябинском (Мечел) - отвалы разделяются по видам и производствам - доменные, сталеплавильные шлаки и производственный мусор складируются раздельно. На некоторых предприятиях устраиваются общие отвалы, смешивая шлаки и мусор. В последние годы на ряде отвалов (Магнитогорск, Электросталь и др.) организована их разработка, включающая несколько стадий: грохочения, измельчения (преимущественно в каскадных мельницах) и магнитной сепарации. Продукт грохочения - шлаковый щебень, применяемый в дорожном строительстве и производстве шлакобетонных изделий. При этом возвращаются в хозяйственный оборот значительные территории. Так, в результате разработки шлакоотвала и переработки шлаков только в г. Электросталь освобождена территория около 50 тыс. м2.
При грануляции выходящий из печи шлак с температурой около 1500С сливается в гранустановку. Гранулы образуются путем распыления потока шлака водяными струями высокого давления. В нижней части гранулятора шлак охлаждается в водяных ванных, откуда он транспортером подается на склад. Грануляция шлака может осуществляться также путем формирования мелких окатышей в барабанах с воздушной продувкой или на дисках (тарелках) с водяным охлаждением. При получении гранул шлака по первому способу, с резким водяным охлаждением, предотвращается формирование инертных кристаллов, а образующаяся стекловидная фаза является скрытогидравлическим материалом, продукт измельчения которого обладает вяжущими свойствами. Значительное количество доменных печей используют устройства воздушного охлаждения шлаков. Такой материал вяжущими свойствами не обладает.
Основными качественными характеристиками доменных шлаков являются их основность, сопротивление измельчению, реакционная способность, химический состав и его стабильность. Плотность шлаков колеблется в пределах 2,7-3 г/см3, насыпная плотность - 1,3-1,5 г/см3. Гидравлические свойства доменного граншлака определяются по величине коэффициента качества (К), который в зависимости от содержания окиси магния определяется по формулам:
при содержании MgO больше 10%:
По сопротивлению измельчения доменные шлаки разделяются на легко-, средне- и трудно-разламываемые. За единицу сопротивления измельчения принят удельный расход электроэнергии при измельчении шлаков до определенной величины дисперсности, характеризуемой остатками на сите 00