Комплексное использование металлургических шлаков в дорожном строительстве
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
8 и удельной поверхностью. Шлаки, как правило, измельчаются труднее, чем цементный клинкер, и при совместном помоле шлака и клинкера гидравлический потенциал шлака раскрывается не в полной мере. Поэтому предпочтительно производить раздельный помол шлака и клинкера и использовать молотый шлак как компонент цемента или как товар для других целей. Эффективность использования шлака в производстве цемента определяется его реакционной способностью, которая зависит от состава и содержания стекловидной фазы. На практике предприятие обязано контролировать химический состав сырья и шлака, и при необходимости отбраковывать некондиционный продукт или получать заданный химический состав шлака и физические характеристики, отвечающие требованиям потребителя.
Сталелитейные шлаки в металлургическом производстве образуются в процессе рафинирования стали от вредных примесей и защищают металл от окисления газовой средой. Отличительной особенностью сталелитейных шлаков является более высокие по сравнению с доменными шлаками колебания химического состава и значительное до 24% содержание железа, в том числе до 16% металлического в виде корольков и скрапа. Сталелитейные шлаки характеризуются высоким модулем основности, при охлаждении практически полностью кристаллизируются и в них почти полностью отсутствует стекловидная фаза. Из-за наличия металла эти шлаки не гранулируются, а сливаются на шлаковые дворы или в отвалы, где медленно остывают и в последующем дробятся и измельчаются в мельницах самоизмельчения (по сухому или мокрому способу) или в трубных шаровых мельницах.
Классифицируются сталелитейные шлаки по видам производства стали на мартеновские, конвертерные и электросталеплавильные, а также по периодам плавки - первичные и конечные. Наибольшее количество образуется мартеновских шлаков, удельный выход которых составляет 180 кг/т стали. Удельный выход конвертерных шлаков составляет ?150 кг/т стали. От мартеновских шлаков они отличаются повышенным содержанием оксидов кальция, магния и железа, и более высокой основностью. Конвертерные шлаки меньше различаются между собой по химсоставу и удельному выходу. Электросталеплавильные шлаки по химическому составу сходны с мартеновскими и отличаются, как правило, более высоким содержанием оксидов кальция и низкой концентрацией оксидов железа.
Всего около 60% сталеплавильных шлаков составляют шлаки мартеновского производства, 32% - шлаки конвертерного производства, 8% - электросталеплавильного и других видов производств.
Основные направления использования сталеплавильных шлаков: дорожное строительство, наполнители в асфальтобетон и бетон, в сельском хозяйстве для раскисления почв, а также в качестве железосодержащего материала для вторичной переплавки в доменных печах.
Шлаки цветной металлургии
Из шлаков цветной металлургии для строительства и производства строительных материалов представляют интерес медеплавильные и никелевые шлаки. Отвальные медеплавильные шлаки имеют черный цвет. Они не подвержены распаду. Средняя плотность шлаков составляет 3300-3800 кгм3, водопоглощение 0,1-0,6%, предел прочности при сжатии 120-300 МПа. Никелевые шлаки обладают такими же высокими показателями физико-механических свойств, как и медные. По химическому составу они относятся к кислым. Никелевые гранулированные шлаки, несмотря на наличие стекловидной фазы, практически не обладают гидравлической активностью.
При переплавке алюминиевых сплавов получают алюминиевые (вторичные) шлаки. Химический состав их следующий: KCl - 38-59%, NaCl - 11,4-34,1%, CaCl2 - 3,0-4,2%, MgO - 2,0-7,2%, Al2O3 - 6,5-12,6%, SiO2 - 1,8-3,5%. Водорастворимые соединения в шлаке составляют 75-85% массы. При длительном нахождении шлаков в воде или на отрытых площадках водорастворимые соединения выщелачиваются, после чего шлаки можно использовать в качестве сырья для производства сульфоалюминатного клинкера, расширяющихся добавок в бетон и т.п.
Шлаки цветной металлургии применяют пока в небольшом количестве при производстве цемента, а также при получении минеральной ваты и литых изделий. Потенциально шлаки цветной металлургии являются перспективной базой различных строительных материалов. Их выход в 10-25 раз превышает выход цветных металлов.
Шлаки химической промышленности
Электротермофосфорные гранулированные шлаки представляют собой отходы производства фосфора методом электротермической возгонки. Получаются быстрым охлаждением силикатного расплава, образующегося в электропечах при плавке шихты из фосфорной руды, кварцита и кокса. При выпуске 1 тонны фосфора получается 10-14 тонн огенножидкого шлака. Структура шлаков представлена стекловидной фазой (до 98%) метасиликатного состава. Кристаллическая фаза - преимущественно псевдоволластонит. Колебания химического состава основных оксидов составляют: CaO - 44,7-50,0%, SiO2 - 34,0-45,0%, Al2O3 - 1,07-3,29%, MgO - 0,91-4,38%, P2O5 - до 2,5%, NaF - до 3%. В гранулированном виде содержится 95-98% стекловидной фазы.
Ресурсы и утилизация шлаков
Для промышленности строительных материалов наибольший интерес представляют доменные шлаки. Извлечение из руды оксидов кремния, алюминия и других вредных примесей происходит в результате высокотемпературных твердо- и жидкофазовых реакций с специально приготовленным известняком, при этом образуются минералы CaOSiO2, CaOAl2O3, 2CaOSiO2. Эти и другие минералы являются промежуточными фазами при производстве цемента. Обладая при определенных условиях (грануляция) вяжущими свойствами, такой шлак может быть с высо