Доменный шлак что это

Что такое шлак: виды, характеристики, применение в строительстве

Шлак – это вторичное сырье, отходы металлургической промышленности или зола от сжигания ископаемых горючих: углей всех видов, горючего сланца, жидкого топлива. В металлургии – то, что остаётся после выплавки металла из руды. Из шлаков чёрной металлургии получают заполнители для шлакобетонов, шлаковую пемзу, минеральные ваты. Отходы цветной металлургии делятся на передельные и отвальные шлаки.

Гранулированный, или граншлак, получается путём быстрого охлаждения водой горячего шлака в доменном или конвертерном процессе. Имея отличные вяжущие свойства, используется для производства цемента как активная минеральная добавка к нему.

Шлак нельзя рассматривать как простой наполнитель для приготовления бетонных растворов. Он, кроме этой своей функции, несёт ещё одну, которая с течением времени становится всё более важной – экологическую. Если учесть, сколько вредных примесей, от кислот и щелочей до канцерогенных соединений, есть в его составе, связывание его цементными смесями решает задачу его безопасной утилизации.

А при выплавке металла защищающая его шлаковая составляющая предохраняет расплав от воздействия продуктов горения.

Применение шлака в строительстве

В строительстве в основном применяется в качестве наполнителей бетонных смесей. Шлак – отходы металлургического производства, как более безопасные по сравнению отходов сгорания угля. Ведь в ископаемом угле (буром, каменном чёрном и антраците) обязательно присутствуют радионуклиды. Их доля в исходном материале невысока, но при сгорании их концентрация резко увеличивается, и в буром и каменном угле доходит до неприемлемых в санитарном отношении величин. Так что ни в бетон стен, ни при возведении бетонированных подвалов, ни для заливки стяжек такой шлак не годится, радиоактивный фон в таких помещениях может оказаться превышающим ПДН.

Гранулированный шлак, идущий в производство цементов с исключительными вяжущими свойствами, позволяет получать очень прочные на разрыв и раскол плиты перекрытий в многоэтажном строительстве. А граншлак с более крупными фракциями идёт в бетон в качестве заполнителя для получения прочных и лёгких строительных блоков, отличающихся от обычного кирпича износоустойчивостью, небольшим удельным весом, хорошими влаго- и теплоизоляционными свойствами.

Мелкофракционный граншлак (в т. ч. и пылевой) используется как сырьё для получения шлаковаты, а также для изготовления тротуарной плитки, бордюров и брусчатки. Его крошка добавляется в бетонные смеси для их упрочнения, а также для заполнения пустот при строительстве зданий с насыпными стенами.

Присутствие в таких шлаках кальциевых силикатов позволяет применять тонкий помол для смеси с цементом, что даёт такой же эффект при создании конструкций, как и у портландцемента. Применение таких присадок позволяет:

• создавать тяжёлые и особо прочные бетоны классов прочности В15-В30.

• Производить сухие строительные смеси

• Изготавливать плиты перекрытий, ригелей, колонн, бетонных панелей, балок и других предварительно напряжённых строительных конструкций.

• Строить погреба, фундаменты любой степени сложности, которые делаются методом бетонной заливки, осуществлять отливку плит перекрытия и заливку в скользящую опалубку при возведении стен.

Доменный шлак, щебень из него

Являясь отходом доменного производства, такой щебень часто на порядок дешевле крошки из камня, которую нужно добыть, раздробить с помощью сложных и дорогих механизмов, доставить до места приготовления бетонных смесей.

Щебень из доменного шлака в своей кристаллической структуре представлен более чем 20 минералами, среди которых воластонит (однокальциевый силикат), двух кальциевый силикат, мелилит. Наличие кальциевых силикатов и делает продукты переработки этого шлака желанной присадкой для тяжёлых сверхпрочных бетонов.

Преимущества и недостатки

При этом плотность щебня, получаемого из доменного шлака по ГОСТ 3344, выше гранитного, но выше и поглощение воды. Правда, ниже и морозостойкость. Что ограничивает его применение как основного заполнителя в климатических зонах с суровыми погодными условиями.

Предел прочности на сжатие может варьироваться от 62 МПа у пористого до 140 МПа у медеплавильного. Для сравнения, у гранита этот предел составляет 120 МПа. Но! Самый дешёвый («дешевле только даром») пористый материал очень ограничен в применении, а вот его медеплавильный аналог при прочности больше гранитного, по стоимости почти догоняет его.

Благодаря своей способности поглощать воду доменный шлак находит широкое применение в дорожном строительстве, в котором такая его особенность, как способность быстро высыхать и уплотняться под воздействием содержащихся в нём связывающих веществ, а также способность легко поддаваться трамбовке делает его применение более предпочтительным, чем щебня из гранита.

При транспортировке гранитный щебень перетирается в мелкую пылевую фракцию, негодную к применению, её приходится вымывать или как-то отсеивать. Шлаковая же пыль служит дополнительным связывающим при использовании, повышая сцепляемость и вязкость конечного продукта.

Разновидности шлака

Металлургические

Подразделяются на шлаки цветной и чёрной металлургии. К шлакам чёрной металлургии относятся:

Шлаки цветной металлургии: к ним относятся отходы медеплавильного, никелевого, свинцового и цинкового производства.

Фосфорные

Получаются как отходы производства фосфорных удобрений. Используются в производстве пемзы или минеральной ваты. В качестве присадки к цементам добавляют, только если бетонные изделия из такого цемента проходят стадию высокотемпературного пропаривания.

Зольные

Представляют собой остаток от сжигания твёрдого угля и горючих сланцев. В жилищном строительстве практического применения не находят из-за высокого содержания в них радионуклидов, но могут применяться при производстве тротуарной плитки или если применяются как наполнители для асфальтовых смесей, где возможное образования пыли будет связываться смолистыми фракциями. Имеет значение ещё и метод охлаждения этих шлаков сразу после их образования: если охлаждение происходило водой, то есть быстро, образуется стекловидная структура, которая более стойкая, чем микрозернистая, получаемая при медленном, естественном остывании.

Характеристики доменного шлака

Могут отличаться у разных производителей, что связано с особенностями технологических циклов выплавки чёрных металлов.

Разными будут составы как кальцитов, так и силикатов, железа и алюминия в конечном продукте. Условные обозначения шлака, который отправляется как продукт для переработки в строительную индустрию, в зависимости от места производства, выглядят так:

Приведённый химический состав может зависеть от поступившей на плавку руды, кокса и марки выплавляемого чугуна. От этих же показателей будет зависеть удельный вес шлака на выходе. Вес также зависит от способа его охлаждения – стекловидный, получаемый охлаждением водой, будет тяжелее и прочнее.

Источник

Доменные шлаки (свойства, состав, применение)

Общие свойства

Теплота плавления 360—450 Cal, удельный вес доменных шлаков около 2,8, объемный вес и теплопроводность приведены в табл. 1.

Состав доменных шлаков весьма изменчив; предельные количества составляющих доменных шлаков, получающихся при выплавке некоторых сортов чугуна, представлены в табл. 2.

В зависимости от преобладания в составе оснований, фосфорной и кремневой кислот, доменные шлаки бывают основными, фосфатными или силикатными. Наиболее часто доменный процесс дает именно силикатные шлаки.

Третья система дает соединения: ЗСаO·Аl₂O₃, плавящееся с разложением, 5СаO·ЗАl₂O₃, с температурой плавления 1380°, СаО·Аl₂O₃, с температурой плавления 1590° и ЗСаO·5Аl₂O₃, плавящееся с разложением.

Тройная система (фиг. 4) указанных компонентов дает два тройных соединения: CaO·Al₂O₃·2SiO₂ c температурой плавления 1550° и соединение 2CaO·Al₂O₃·SiO₂ с температурой плавления около 1600°.

Применение доменных шлаков

Применение доменных шлаков основано на использовании различных технически ценных свойств их, а именно: способности отливаться и давать весьма твердый материал, вытягиваться в расплавленном состоянии тонкими и по застывании упругими нитями, давать с известковым раствором затвердевающие цементные массы, образовывать с битуминозными веществами упругие и прочные настилки дорожных полотен, давать растениям усвояемую фосфорную кислоту и т. д. Разнообразие состава доменных шлаков благоприятствует возможности наиболее рационального выбора их в каждом отдельном случае. В табл. 4 сопоставлены применения доменных шлаков и главные требования на соответствующий доменный шлак.

А. Ю. Серк, руководствуясь германскими «Руководящими указаниями по производству и поставке доменных шлаков в качестве дорожных строительных материалов» (1928 г.), наметил следующие приемочные технические условия: 1) дорожный шлаковый материал должен отличаться равномерным плотным и мелкокристаллическим сложением; стекловатые куски не должны превышать по весу 5% от общего количества; 2) щебень должен иметь по возможности кубическую форму и острые грани, плоские куски отбрасывают; 3) гигроскопичность шлака д. б. не более 3% по весу; 4) явления распада в шлаковом щебне в общем недопустимы; количество распадающихся кусков во всяком случае не должно превышать 4%; 5) сопротивление сжатию, измеренное на вырезанных из шлака кубиках, должно составлять не менее 1200 кг/см 3 ; 6) вес 1 м 3 мелкого шлакового щебня при размере кусков от 3 до 6 см должен быть не менее 1250 кг.

Источник

Доменный шлак что это

Доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов

Производство цемента из доменных шлаков основано на том, что по своему химическому составу эти шлаки, в особенности основные (богатые окисью кальция), близки к составу обыкновенного портландцемента. Например, химический состав доменного шлака одного из наших металлургических заводов: СаО—50%, MgO—1,5%; SiO2—32%, Аl2О3—13% и т. д.

Химический состав доменного шлака

Он отличается от состава обыкновенного цемента меньшим содержанием СаО и большим содержанием SiO2, A12O3 и других окислов.
Эти окислы образуют в шлаке химические соединения: двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2 (обладает вяжущими свойствами), геленит 2СаО • SiO2 • А12О3 — инертное вещество и др.
В результате резкого охлаждения (грануляции) жидкого доменного шлака получается гранулированный шлак, который, кроме указанных соединений, входящих в состав кристаллической фазы, содержит алюмосиликатное стекло, обладающее химической активностью.

Барабанная установка для полусухой грануляции шлака: 1— шлаковозный ковш; 2 — приемная ванна; 3 — желоб; 4— вращающийся барабан; 5 — гранулированный шлак

Свойства гранулированного шлака

Гранулированный шлак обладает гидравлическими вяжущими свойствами. Они проявляются при действии на тонко измельченный шлак возбудителей твердения щелочных (известь, цементный клинкер) или сульфатных (сернокислый кальций и др.). Эти свойства шлака используются для производства шлаковых цементов посредством совместного размола гранулированного шлака с возбудителями твердения. Таким образом получают известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый цементы и шлакопорт-ландцемент. Кроме того, доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов.

Производство шлаковых цементов выгодно, так как оно основано на использовании очень дешевого сырья — отходов доменного производства — шлаков, получающихся в громадных количестав на металлгических заводах. Выход доменного шлака составляет в среднем 60% от веса выплавленного чугуна. Кроме того имеются огромные запасы старых отвальных шлаков, пользуемых для изготовления бетона в дорожном строительстве и др.

Получение доменных шлаков

Доменные шлаки получаются при выплавке чугуна в резултате сплавления глинистых и других примесей, входящих в состав руды и топлива, с известью, получаемой при обжиге известняка, вводимого в доменную печь.
В зависимости от состава шихты, применяемой при производстве чугуна, получают основной или кислый шлак.
Основным считается шлак, состав которого в процентах характеризуется модулем основности Мо, превышающим 1:
Мо= CaO+MgO разделить на SiO + Al2O3 > 1

У кислого шлака Мо 0,65), богатые глиноземом. Так называемый модуль активности шлака, выражающийся отношением % Al2O3 : % SiO2 должен быть у основных шлаков больше 0,17, а у кислых — больше 0,33.

Кроме того, в зависимости от сорта шлака содержание МпО должно быть не более 2—5%, а серы S

Источник

Шлак в строительстве: особенности, виды и использование

В металлургическом производстве, в результате сгорания топлива, углей и прочих присадок, образуется шлак – вторсырье, металлургические отходы. Сгорание и образование шлака происходит в процессе выплавки стали из железной руды. Получаемые отходы активно используются в строительстве, из них и с их применением изготавливают: шлакобетоны, пемзу шлаковую, минеральную вату и прочие утеплители. В свою очередь, отходы цветной металлургии разделяются на: передельные и отвальные шлаки.

Граншлак или гранулированный шлак образуется в момент быстрого снижения температуры, охлаждения раскаленного шлака в доменной печи и конвекторе. Такой материал обладает высокими вяжущими характеристиками и добавляется в цемент в виде минеральной добавки.

Граншлак это не просто присадка для бетонных растворов, он, помимо своих физических и химических свойств, имеет еще одну функцию – экологическую. Учитывая, какое количество разнообразных примесей, добавок, соединений имеется в его составе после выплавки, то использование его внутри бетонных конструкций, автоматически решает вопрос утилизации шлака.

В процессе разливки стали, имеющаяся на поверхности шлаковая пленка, защищает расплав от воздействия продуктов горения.

Шлак — использование в строительстве

Самое распространенное применение в строительной отрасли – наполнитель бетонных составов. Как отход металлургического производства, шлак более безопасный, чем те же отходы сгорания углей, потому что в углях, залегающих под землей, будь это бурый, каменный, антрацит, имеются в наличии радионуклиды.

Сгорая, концентрация этих веществ в дыме, резко возрастает, хотя в исходном состоянии их доля не так уж и велика, а в некоторых углях (бурый, каменный) концентрация приобретает недопустимые значения в санитарном плане. Получается, что в строительстве зданий и сооружений, жилых помещений, такой шлак не пригоден, потому что радиоактивный фон здания будет превышать предельно допустимые нормы.

В строительстве высотных зданий используются бетонные смеси из цементов с повышенными вяжущими свойствами, применяемый в них граншлак значительно улучшает прочностные характеристики конструкций (плит перекрытия). В кирпич, с повышенной износоустойчивостью, влаго- и теплоизоляционными качествами, добавляют граншлак с большей фракцией, из таких смесей получается прочные и легкие строительные материалы.

При производстве шлаковаты, тротуарной плитки, бордюров и брусчатки применяют мелкофракционный шлак (в том числе и пылевой). Такой шлак в готовом изделии отлично заполняет все имеющиеся пустоты и значительно упрочняет конструкцию. Часто применяется при возведении зданий с насыпными стенами.

Аналогичный эффекту от применения портландцемента, достигается эффект при добавлении в цемент шлаков, содержащих кальциевые силикаты, которые подвергают тонкому помолу для смешивания. Использование таких добавок дает:

Щебень из доменного шлака

Потому как граншлак это отход производства, то и цена на щебень из него в разы меньше цены на тот же гранитный щебень, который нужно добыть, доставить и раздробить с применением множества технологического оборудования. Щебень, полученный из доменного шлака, в своей кристаллической решетке имеет до 20 минералов (воластонит, мелилит, двухкальциевой силикат). Именно присутствие кальциевых силикатов и обуславливает необходимость применения продуктов, получаемых из этого шлака, при изготовлении тяжелых сверхпрочных бетонов.

Положительные и отрицательные стороны

Согласно ГОСТ 3344 плотность доменного щебня (из шлака) больше, чем у гранитного, но, в то же время, он более гигроскопичный, при этом, морозостойкие качества у него хуже и поэтому использование такого щебня ограничено в климатических зонах с преобладанием отрицательных температур. Различны значения предела прочности на сжатие, например у пористого шлака это 62 МПа, а у медеплавильного 140 МПа, для информации, у гранитного щебня этот показатель составляет 120 МПа. Важный момент – пористый очень дешевый, но в применении не везде допускается, а возможный аналог, медеплавильный по своим прочностным характеристикам находится с гранитным и по цене, практически, на одном уровне.

Обладая высоким показателем водопоглащения, доменный шлак уверенно занял свою нишу в такой отрасли как строительство дорог. Здесь его отличительная черта пришлась как нельзя лучше, ведь доменный шлак отлично утрамбовывается, быстро пропускает сквозь себя жидкость, по этим параметрам его применение более предпочтительно, чем гранитного.

Источник

Как получают и используют доменный шлак

Доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов

Производство цемента из доменных шлаков основано на том, что по своему химическому составу эти шлаки, в особенности основные (богатые окисью кальция), близки к составу обыкновенного портландцемента. Например, химический состав доменного шлака одного из наших металлургических заводов: СаО—50%, MgO—1,5%; SiO2—32%, Аl2О3—13% и т. д.

Химический состав доменного шлака

Он отличается от состава обыкновенного цемента меньшим содержанием СаО и большим содержанием SiO2, A12O3 и других окислов. Эти окислы образуют в шлаке химические соединения: двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2 (обладает вяжущими свойствами), геленит 2СаО • SiO2 • А12О3 — инертное вещество и др. В результате резкого охлаждения (грануляции) жидкого доменного шлака получается гранулированный шлак, который, кроме указанных соединений, входящих в состав кристаллической фазы, содержит алюмосиликатное стекло, обладающее химической активностью.

Барабанная установка для полусухой грануляции шлака: 1— шлаковозный ковш; 2 — приемная ванна; 3 — желоб; 4— вращающийся барабан; 5 — гранулированный шлак

Материалы для сухой засыпки

Материалы для сухой засыпки

Общие положения

Толщина слоя сухой засыпки напрямую зависит от характеристик имеющихся неровностей и размеров инженерных коммуникаций в случае их обустройства по полу. Средний показатель толщины держится на уровне 30-50 мм, но может составлять и более 60 мм. В данном случае засыпку придется усилить дополнительным слоем плит.

Слой сухой засыпки с среднем составляет 3-6 см

Для засыпки используются материалы с высокими показателями пористости, низким уровнем гигроскопичности, без склонности к усадке. Чаще всего применяется керамзит, но могут задействоваться и другие сыпучие материалы, с характеристиками которых вам предлагается ознакомиться далее.

Керамзит

Керамзит

Наиболее популярный материал для обустройства сухой засыпки. Представляет собой особым образом обожженные глиняные гранулы. Материал характеризуется небольшим весом и хорошей пористостью.

Для обустройства сухой засыпки используется керамзит фракции порядка 0,5 см. Гранулы большего диаметра применять нельзя – технология нарушится, в результате чего качество засыпки существенно упадет.

Допускается использование зерен разного размера, однако разница между ними должна быть минимально возможной. В противном случае мелкие гранулы спустя какое-то время начнут проседать между большими элементами, что пагубным образом отразится на качестве засыпки. В идеале нужно стремиться к абсолютной однородности гранул.

Сухая керамзитная засыпка

Не используйте для засыпки керамзит с примесями песка либо пыли – материал должен быть чистым. В случае использования «грязной» смеси, ваши полы очень скоро начнут скрипеть. Ввиду этого специалисты рекомендуют отдавать предпочтение рассыпным гранулам – при их покупке легче контролировать рассмотренный показатель.

Для засыпки лучше всего подходит легкий и пористый керамзит. Мешки с расфасованными гранулами хорошего качества также будут иметь небольшой вес.

Нельзя не отметить и рекомендованную толщину слоя засыпки – она должна составлять не меньше 30-40 мм.

Вермикулит

Вермикулит

Материал природного происхождения, имеет слоистую структуру. Для изготовления сухой засыпки из вермикулита, исходное сырье нагревают, в результате чего образуются палочки, внешне напоминающие червей.

Вермикулит

Ключевым преимуществом материала является легкий вес, что позволяет эффективно применять его в качестве засыпки для выравнивания пола. К примеру, 1 м3 вермикулита весит порядка 150-160 кг, что позволяет минимизировать нагрузки на перекрытие. Наряду с этим, вес такого же объема керамзита может достигать 600 кг.

Сухую стяжку можно делать исключительно из вспученного вермикулита. Простой материал для этого не подойдет по причине высокого водопоглощения.

Перлит

Перлит

Является материалом вулканического происхождения. Вспученная модификация перлита хорошо подходит для обустройства сухой стяжки. Засыпка изготавливается путем оказания на сырье воздействия температурой порядка 1000°С. В ходе такой обработки вулканическая порода лишается практически всей влаги. Также для засыпки применяется перлитовый песок.

Компэвит

Компэвит

Основной рассматриваемой засыпки являются керамзитные гранулы, имеющие размер до 4 мм и более уплотненную структуру по сравнению с простым керамзитом.

Засыпка не проседает и не деформируется. Материал характеризуется отличными показателями шумо- и теплоизоляции, что является большим преимуществом.

Свойства гранулированного шлака

Гранулированный шлак обладает гидравлическими вяжущими свойствами. Они проявляются при действии на тонко измельченный шлак возбудителей твердения щелочных (известь, цементный клинкер) или сульфатных (сернокислый кальций и др.). Эти свойства шлака используются для производства шлаковых цементов посредством совместного размола гранулированного шлака с возбудителями твердения. Таким образом получают известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый цементы и шлакопорт-ландцемент. Кроме того, доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов.

Производство шлаковых цементов выгодно, так как оно основано на использовании очень дешевого сырья — отходов доменного производства — шлаков, получающихся в громадных количестав на металлгических заводах. Выход доменного шлака составляет в среднем 60% от веса выплавленного чугуна. Кроме того имеются огромные запасы старых отвальных шлаков, пользуемых для изготовления бетона в дорожном строительстве и др.

Фундаментные блоки

Рассмотрим первым самый правильный вариант — фундаментные блоки.

Обозначается как ФБ – фундаментный блок, далее идет третья буква:

Различаются между собой шириной, самые ходовые-30 и 40 см, длинна – 2,4 м; высота – 0,6 м, — одинаковые.

Получение доменных шлаков

Доменные шлаки получаются при выплавке чугуна в резултате сплавления глинистых и других примесей, входящих в состав руды и топлива, с известью, получаемой при обжиге известняка, вводимого в доменную печь. В зависимости от состава шихты, применяемой при производстве чугуна, получают основной или кислый шлак. Основным считается шлак, состав которого в процентах характеризуется модулем основности Мо, превышающим 1: Мо= CaO+MgO разделить на SiO + Al2O3 > 1

У кислого шлака Мо

Гранулированные доменные шлаки

Доменные шлаки гранулируются т. е. превращаются в мелкие частицы при быстром охлаждении расплавленного шлака водой или водой и воздухом. Это придает им большую активность и облегчает помол.

Быстрое охлаждение шлакового расплава предотвращает или приостанавливает его кристаллизацию, сохраняя в шлаке ту внутреннюю энергию, которая выделилась бы в виде теплоты образования и кристаллизации химических соединений. Это повышает способность тонко размолотого гранулированного шлака затвердевать при затворении водой в присутствии возбудителей твердения. Для производства шлаковых цементов можно применять основные, а также кислые шлаки (при Мо >0,65), богатые глиноземом. Так называемый модуль активности шлака, выражающийся отношением % Al2O3 : % SiO2 должен быть у основных шлаков больше 0,17, а у кислых — больше 0,33.

Кроме того, в зависимости от сорта шлака содержание МпО должно быть не более 2—5%, а серы S

Источник