В начале 20 века производители чугуна начали искать вероятные сферы применения доменного шлака – продукта, взятого вместе с чугуном в доменной печи в виде расплава. В 1908 году компания «Карнеги Стил» начала изучение вероятных областей применения доменного шлака.
В 1911 году в отчете компании «Карнеги Стил» — «Применение доменного шлака в производстве бетона» в первый раз обосновано говорилось о возможности применять доменный шлак в производстве бетона.
К 1917 году стало ясно, что шлак есть полезным продуктом, и что компаниям – производителям шлака стоит объединиться для более действенного продвижения нового продукта. В 1918 году в Соединенных Штатах была создана Национальная Шлаковая Ассоциация. В 1919 году в Соединенных Штатах существовало 14 компаний – производителей шлака, которым принадлежало 32 завода.
За все время существования человечества доменный шлак прошел путь от применения в дорожном постройке (в качестве агрегата) в Древнем Риме до полезного стройматериала с разнообразными сферами применения в наши дни.
на данный момент шлак находит широкое использование в строительной индустрии, включая: производство гранулированного доменного шлака, смешанного (многокомпонентного цемента), гидравлических закладок, монолитного и конструкционного бетона, асфальтобетона, гранулированного заполнителя, минеральной ваты, кровельного материала, стекла, проведения оструктуривания земли и большое количество другого.
описание и Определение шлака
Американское общество по опробованию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак как «неметаллический продукт, состоящий преимущественно из алюминатов и силикатов кальция, полученный вместе с чугуном в доменной печи в виде расплава».
При производстве чугуна в доменную печь загружают металлическую руду, флюсовый камень (известняк и/либо доломит) и кокс. Приобретаемая на выходе из печи продукция — расплавленный шлак и чугун.
Шлак состоит преимущественно из оксидов и кварца алюминия (от металлической руды) и магния и оксидов кальция (от флюсового камня).
Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, причем температура расплава может быть больше 1480?C (2700?F). Существует четыре главных метода обработки расплавленного шлака: охлаждение воздухом, стремительное охлаждение холодной водой (вспучивание шлака), помол и дробление.
При каждом из данных способов обработки получается неповторимый шлаковый материал, владеющий отличительными особенностями.
Химические особенности
Главные составляющие доменного шлака- кварц, оксиды алюминия, магния и кальция, на каковые приходится 95% всего состава шлака. Остальные 15% — марганец, серы и соединения железа и следовое количество вторых элементов. Но, направляться подчернуть, что главные оксиды, входящие в состав шлака не видятся в свободной форме.
В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в разные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит и др., каковые кроме этого существуют в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, эти элементы присутствуют в виде стекла. Состав шлаков варьируется в весьма узких пределах, потому, что все сырье, загружаемое в доменную печь, весьма шепетильно отбирается и смешивается.
* по большей части в виде сульфида кальция
Физические особенности
Физические характеристики шлака, такие как вес, размер частиц, структурные особенности и т.д. различаются в зависимости от способа обработки расплавленного шлака. Соответственно, конечное использование обработанного шлака кроме этого различается в зависимости от способа обработки.
Сейчас в Российской Федерации и других странах громадное внимание уделяется проблеме применения вторичных ресурсов.
Одним из самые перспективных направлений утилизации промышленных отходов есть применение их в производстве стройматериалов.
Металлургия занимает одно из ведущих мест среди вторых индустрии.
На главных технологических переделахпроизводства тёмных и цветных металлов образуются побочные продукты – отходы, химико-минералогический состав и физико-механические особенности которых разрешают вычислять их полезным сырьем для производства стройматериалов. Главная массаотходов металлургических процессов образуется в виде шлаков.
Шлаки – продукты высокотемпературного сотрудничества компонентов исходных материалов – горючего, руды, плавней и газовой среды.
Тяжело, пожалуй, отыскать второе сырье, которое владело бы таким множеством полезных качеств и наряду с этим так продолжительно пробивало бы путь к широкому применению в строительной индустрии, как шлак. Во многих районах страны из шлака выстроены многоэтажные дома, промышленные строения, возведены плотины и мосты, проложены ленты автострад.
Из обременительного отхода он делается признанным сырьем строительной индустрии.
Самая ранняя попытка применения доменного шлака относится к 1589 г., в то время, когда в Германии из него отливали пушечные ядра. В строительных работах шлак стали применять лишь в восемнадцатом веке. В Нижнем Тагиле из шлаковых расплавов начали отливать плиты для ступеней, брусчатку для дорог.
В Швеции литые шлаковые камни использовались вместо кирпича для кладки верхней части шахт доменных печей. В Российской Федерации и других государствах отвальный шлак применяли в качестве щебня при постройке дорог.
В последующие годы полезные особенности шлаков еще больше завлекают внимание практиков и учёных во всем мире к проблеме применения шлаков в строительных работах.
Для решения вопросов организации переработки шлаков, применения их, координации научных опытных работ и исследований, в Москве в 1933 г. была создана Всесоюзная контора по шлакопереработке.
Во многих государствах созданы организации и специальные институты, занимающиеся вопросами применения шлака в строительных работах, время от времени на базе металлургических фабрик: в Соединенных Штатах – Национальная шлаковая ассоциация, во Франции – Техническая ассоциация по использованию и изучению доменных шлаков, в Канаде — Национальная шлаковая ассоциация, В Англии – Английская ассоциация шлака.
Организация переработки шлаков в различных государствах неодинакова, что разъясняется своеобразными условиями каждой страны.
В Германии и Англии шлаковую продукцию, приобретают конкретно на металлургических фабриках, в других государствах шлак в жидком состоянии либо частично обработанный передают специальным фирмам и компаниям по производству стройматериалов.
Нужно отметить очень результативные действия Национальной шлаковой ассоциации США, к заслугам которой относится создание шлакоперерабатывающей индустрии. Шлак признан минеральным сырьевым материалом.
Переработка шлака по большей части осуществляется компаниями, свободными от металлургов, и лишь в немногих случаях металлургические компании перерабатывают шлак для собственных потребностей и реализовывают его [3].
В Соединенных Штатах, Англии, Германии, Франции воздушно охлаждаемые металлургические шлаки по большей части перерабатываются на щебень, используемый в качестве балласта при постройке железных дорог, и применяют как заполнитель при сооружении аэродромных автомобильных дорог и покрытий.
Асфальтобетонные покрытия с применением шлакового заполнителя характеризуется большой прочностью, устойчивостью к истиранию, громадным коэффициентом сцепления, отсутствием сдвиговых деформаций.
Вся продукция шлакопереработки экономически удачна. К примеру, 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.
Главным видом промышленной продукции, создаваемой на базе металлургических шлаков, есть шлакопортландцемент. В первый раз гранулированный шлак был применен как добавка при производстве цемента в Германии в 1892 г.
Шлакопортландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, приобретаемое совместным узким измельчением гранулированного шлака и портландцементного клинкера. Содержание шлака в шлакопортландцементе по ГОСТ 10178-85 должно составлять не меньше 21 и не более 60% массы цемента [5]. По американскому стандарту содержание шлака должно составлять от 25 до 65%, по британскому не больше 65%.
В Германии стандартизованы два вида шлакопортландцемента: железопортландцемент, содержащий не более 35% шлака, и доменный цемент с содержанием шлака от 31 до 85%. Во Франции выпускаются 4 вида шлакопортландцемента: железопортландцемент с 20–30% шлака, смешанный металлургический цемент с 50% шлака, доменный цемент с 70% шлака и шлако-клинкерный цемент, содержащий не меньше 80% шлака. Любой из этих видов цемента делится на две марки по прочности.
В Германии любой вид шлакопортландцемента имеет три марки по прочности, а в Англии и США – лишь одну марку, как и обычный портландцемент.
Шлакопортландцементы активно используются на данный момент во многих государствах для неспециализированных строительных работ, для гидротехнических сооружений и для сборных бетонных изделий (к примеру, цементные трубы). По прочности они не уступают портландцементу, но нуждаются в более тщательном уходе при повышенных и пониженных температурах.
Исторически сложилось так, что доменные гранулированные шлаки в Российской Федерации и некоторых европейских государствах употребляются в основном для производства вяжущих материалов, в особенности для производства шлакопортландцемента. В Соединенных Штатах и Японии они используются по большей части для производства заполнителя. Последнее направление разрешает вовлечь в строительный комплекс намного большее количество шлака, чем в производство из него вяжущих веществ.
Особенно действенно производство шлакового щебня при применении разработки придоменной переработки шлака. Наряду с этим употребляется та тепловая энергия, которая была аккумулирована шлаковым расплавом в ходе производства чугуна. Такая разработка разрешает достигнуть большую экономию топливно-энергетических ресурсов.
Сейчас отмечается рост шлаковых отвалов около металлургических фабрик России.
Одной из обстоятельств уменьшения применения доменных гранулированных шлаков цементной индустрией есть снижение спроса на шлакопортландцемент. В данной связи получает громадное значение расширение масштабов производства шлакового заполнителя, а также шлаковой пемзы, которая есть заменителем керамзита, и литого шлакового щебня для тяжелых бетонов.
Нужно выделить, что бетоны с заполнителем из доменных гранулированных шлаков отличаются рядом преимуществ перед классическими бетонами. Как было установлено в работах доменный шлак в составе портландцементного бетона делает функцию активного заполнителя, т.е. его поверхностный слой реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита.
Наряду с этим образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция, каковые создают очень прочную сообщение заполнителя с цементной матрицей, всецело исчезают капиллярные каналы, каковые в следствии усадки цементного камня образуются между ним и поверхностью заполнителя. Это ведет к большому увеличению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем если сравнивать с классическими составами в большинстве агрессивных сред, а также кроме того против для того чтобы сурового вида химической агрессии, как кислотная.
Помимо этого, благодаря отсутствию и специфической структуре микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны владеют отличительными физико-механическими чертями. Как раз этим обусловлено широкое использование бетонов на шлаковом заполнителе в Соединенных Штатах, Японии и других государствах.
В Российской Федерации шлаковый заполнитель употребляется относительно редко, исходя из этого имеются огромные резервы расширения производства бетонов на шлаковом заполнителе, что разрешит приостановить рост шлаковых отвалов в районах размещения металлургических фабрик России.
Статья предоставлена Академией Конъюнктуры Промышленных Рынков
Рандомные показатели записей:
- Шлифовка и полировка каменных полов (мрамор, гранит и пр.)
- Штучный паркет из массива. селекция паркета. укладка паркета. уход за паркетом
Процесс изготовление шлакоблоков/The process of manufacturing cinder blocks
Подборка наиболее релевантных статей:
-
Шлакопортландцемент: вяжущие на основе шлаков
описание и Определение шлака Химические особенности Физические особенности В начале 20 века производители чугуна начали искать вероятные сферы применения…
-
Вяжущие материалы: глина, известь, цемент, гипс
Назначение вяжущих матералов — связать в монолитное целое все компоненты будущего изделия либо конструкции. Различают два вида вяжущих материалов -…
-
В последнем десятилетии XX века применение сухих смесей при проведении строительно-отделочных и ремонтных работ наконец-то стало нормой и у нас….
-
Легкий керамзитобетон: свойства, применение, технология производства и состав керамзитобетона
Сырье для керамзитобетонных блоков Исходным сырьем для керамзитобетона помогает экологически чистый продукт – керамзит. Вспененная и обожженная глина…