|
| |
  |
Перейти на главную Журналы 4.2. Материалы с применением фосфорных шлаков Возможности применения шлаков электротермического производства фосфора в производстве строительных материалов не менее широкие, чем металлургических и топливных. Наличие примесей соединений фосфора и фтора, более высокое содержание кремнезема и меньшее глинозема определяют некоторые особенности использования этого вида отходов. Вяжущие материалы. Большинство фосфорных шлаков применяется в цементной промышленности. Фосфорный шлак соответствует требованиям, предъявляемым к активным минеральным добавкам искусственного происхождения. Сравнительно низкое содержание AI2O3 обусловливает меньшую гидравлическую активность фосфорных шлаков по сравнению с доменными. В нормальных температурных условиях шлак электротермофосфорного производства не обладает вяжущими свойствами, также незначительна его прочность в условиях пропаривания. Однако фосфорные шлаки хорошо активизируются щелочными возбудителями, в связи с чем их используют в производстве шлакощелочных вяжущих. Установлена возможность комплексной активизации тонкомолотого электротермофосфорного шлака небольшими добавками извести (0,5- 3,0%), хлористыми, сернокислыми и углекислыми солями щелочных и щелочно-земельных металлов. Марки безобжиговых солешлаковых вяжущих при обработке: тепловлажностной - М200-М500, автоклавной - МЗОО-М900. Для них характерна повышенная сульфатостойкость, применение их вместо цемента возможно лишь при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций без изменений существующих технологий с тепловлажностной обработкой в пропарочных камерах и автоклавах. же антраценовое масло и пек - компоненты дорожного дегтя. В процессе отстаивания каменноугольной смолы в хранилищах образуются фусы - отходы, содержащие смолистые вещества (50-80%), угольную и коксовую пыль, железистые и другие соединения. В процессе очистки серной кислотой бензольной фракции каменноугольной смолы образуется так называемая кислая смолка, представляющая собой черную вязкую массу с плотностью 1,28-1,3 г/см. К отходам коксохимического производства относятся также кубовые остатки ректификации сырого бензола и некоторые другие продукты. Крупнотоннажные отходы образуются в процессе переработки нефти в виде кислых гудронов, нефтяных шламов, отработанных масел и др. Использование безобжигового солешлакового вяжущего позволяет совместить технологию производства вяжущего и бесцементных бетонов в одном комплексе. При этом упрощается процесс производства вяжущих, который сводится к сушке и помолу гранулированного электротермофосфорного шлака совместно с добавкой извести-кипелки до удельной поверхности 2800-3500 см7г. Так как все виды применяемых солей являются водорастворимыми, то введение их в бетонную смесь осуществляется с водой затворения. Одной из областей применения безобжигового солешлакового вяжущего может служить производство на его основе легкобетонных панелей из бетонов классов В3,5-В10 и конструкционных керамзи-тобетонных изделий из бетонов классов В15-В25. Морозостойкость керамзитобетона классов В3,5-В10 составляет более 35 циклов, классов В15-В25 - более 50. Прочность сцепления керамзитобетона с арматурой на солешла-ковом вяжущем составляет 3,06-4,14 МПа, что соответствует показателям сцепления цементного керамзитобетона с арматурой. Химический состав фосфорных шлаков позволяет частично или полностью заменить ими глинистый компонент в производстве портландцементного клинкера. При добавке 3-5% шлака возможно загустевание сырьевого шлама и снижение его текучести в результате коагуляции. При увеличении дозировки до 8-10% шлам вновь приобретает удовлетворительную растекаемость. Фосфорные шлаки, содержащие до 3% Р2О5, фтора 1-2% и оксидов марганца 1 - 1,5%, являются комплексными минерализаторами и легирующими добавками, ускоряющими обжиг и положительно влияющими на активность портландцементного клинкера. Оксид фосфора содействует росту активности клинкера при содержании его не более 0,3%, а при большем - нормальный процесс клинкерообразо-вания нарушается и качество цемента снижается. Для получения в клинкере 0,2-0,3% Р2О5 количество фосфорных шлаков в сырьевой смеси должно составлять 8-10%. Отмечено, что при таком количестве шлака декарбонизация сырьевой смеси начинается при более низкой температуре и идет интенсивнее, а температура спекания снижается на 100-150 °С. Это обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг и повышение производительности печей на 3-6%. Одновременно существенно повышается гидравлическая активность клинкера (на 5-10 МПа в 28-суточном возрасте). Легирующее действие фосфорных шлаков объясняется изменением свойств клинкерных минералов при образовании их твердых растворов, содержащих Р2О5. Изменение тонкой структуры клинкера приводит к снижению микротвердости минералов фосфорсодержащего клинкера, что, в свою очередь, снижает удельный расход электроэнергии на помол цемента. Благодаря повышенному содержанию кремнезема, фосфорные шлаки могут заменять в сырьевой смеси кремнеземистые добавки, применяемые при выпуске сульфатостойкого портландцемента. Коэффициент сульфатостойкости и прочностные показатели цемента при твердении в сульфатных растворах возрастают на 10-15%. При содержании фосфорных шлаков в сырьевых смесях более 10% резко повышается силикатный модуль и обжиг клинкера затрудняется, несмотря на минерализующее действие фтористых соединений. Увеличение в цементе количества оксида фосфора более 1,5% замедляет сроки схватывания. Цемент с повышенным содержанием Р2О5 характеризуется меньшей теплотой гидратации в раннем возрасте, чем цемент с такой же минералогией, но изготовленный на обычном клинкере. В более позднем возрасте эта разница сглаживается. Фосфорные шлаки также эффективны в качестве активной минеральной добавки при измельчении клинкера. Их вводят в портландцемент и шлакопортландцемент в том же количестве, что и гранулированные доменные шлаки. При этом содержание в них Si02 должно составлять не менее 38%, (СаО + MgO) - не менее 43 и Р2О5 - не более 2,5%. В отличие от доменных, фосфорные шлаки представлены в основном стекловидной фазой псевдоволластонитового состава, что удлиняет формирование структуры шлакопортландцемента. Схватывание фосфорно-шлакового цемента замедляется по мере возрастания содержания в нем шлака. Прочностные показатели этого вида шлакопортландцемента в ранние сроки ниже, чем обычного, особенно при высоком содержании фосфорных шлаков. Однако в возрасте 3-5 мес прочность фосфорно-шлакового цемента становится выше, чем цемента на основе доменных шлаков. Как и другие виды шлакопортландцемента, фосфорно-шлаковый интенсивно твердеет при тепловлажностной обработке, особенно при высоких температурах. Характерной особенностью фосфорно-шлаковых цементов является высокая сульфатостойкость, обеспечиваемая низким содержанием в шлаках глинозема и уменьшением щелочности среды в результате связывания гидроксида кальция со шлаковым стеклом. Материалы из фосфорно-шлаковых расплавов. Из фосфорно-шлаковых расплавов можно получать шлаковую пемзу, вату и литые изделия. Шлаковую пемзу получают по обычной технологии без изменения состава фосфорных шлаков. Она имеет насыпную плотность 600-800 кг/м и стекловидную мелкопористую структуру Фосфорно-шлаковая вата характеризуется длинными тонкими волокнами и средней плотностью 80-200 кг/м. Фосфорно-шлаковые расплавы могут перерабатываться в литой щебень по траншейной технологии, применяемой на металлургических предприятиях. Технологическая цепь состоит из электротермической печи, литейных траншей и дробильно-сортировочного узла. Промышленная установка для получения литого щебня состоит из отделения наполнения расплавом шлаковозных ковшей, литейных 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 |
