Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Использование саморассыпающихся электросталеплавильных шлаков при производстве силикатных бетонов

Обеспечение полного комплексного и рационального использования минерального сырья на всех стадиях его добычи и переработки, создание на базе существующих предприятий безотходных и малоотходных технологических систем – одна из важнейших экономических и экологических задач, решение которой позволит не только повысить эффективность производства, но и снизить загрязнение почвы, водного и воздушного бассейнов. В настоящее время одним из наиболее крупнотоннажных отходов промышленности являются металлургические шлаки. Из общего количества получаемого шлака используется менее 50% - остальное идет в отвалы [1 - 3]. При этом в 90-х годах перерабатывалось до 70% образующихся доменных шлаков, около 40% - шлаков ферросплавного производства, и только около 10% - сталеплавильных шлаков [1]. В настоящее время объемы используемых шлаков сократились в ряде случаев в несколько раз. В то время как в зарубежных странах с развитой металлургией перерабатываются все доменные шлаки и значительная часть сталеплавильных [4-5].

Основным препятствием на пути эффективного использования сталеплавильных шлаков является непостоянство химического и минералогического состава, нестабильность формирующейся структуры и, следовательно, колебания свойств выпускаемой шлаковой продукции. Кроме того, повышенное содержание включений металла затрудняет их дальнейшую переработку и использование. Особую сложность для последующей переработки и использования представляют металлургические шлаки, склонные к силикатному распаду. Последний связан с полиморфным превращением двухкальциевого силиката из b- в g-модификацию и сопровождается увеличением объема кристаллической решетки на 10-12%, созданием значительных внутренних напряжений и повышением удельной поверхности материала до 170-390 м2/кг. Используемая в настоящее время в ОАО Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК) гидравлическая технология охлаждения шлака, включающая орошение слоя шлака водой, приводит к понижению свободной энергии кристалла за счет взаимной компенсации полей напряжений структурных дефектов, образовавшихся при силикатном распаде. Дезактивация, стабилизация структуры всех шлаковых минералов отрицательно сказывается на их гидравлической активности при автоклавировании в составе силикатных бетонов. Это приводит к снижению прочностных характеристик и неравномерности изменения объема получаемых образцов силикатного композита.

В связи с этим в БелГТАСМ для ОЭМК была разработана воздушно-сухая технология переработки, позволяющая обеспечить относительную стабильность свойств получаемой шлаковой продукции [6]. Она обеспечивает требуемое для производства ряда строительных материалов содержание металлического железа, минимальные эксплуатационные затраты. Кроме того, воздушные условия охлаждения способствуют сохранению неустойчивой напряженной структуры, сформировавшейся на стадии силикатного распада, всех минералов шлака. Кристаллические фазы шлака в том числе и периклаз находятся в метастабильном, химически активном состоянии, гидратируются в условиях автоклавной обработки в более короткие сроки, не вызывая линейные расширения образцов силикатного бетона.

Сравнительные испытания шлаков, полученных по гидравлической и воздушно-сухой технологиям, показали достаточную эффективность последней. Несмотря на положительные результаты ряда испытаний, имелись сомнения – не приведут ли возможные колебания химического состава шлаков воздушного охлаждения к резкому снижению качества выпускаемой продукции? С этой целью в процессе промышленных испытаний экспериментальной установки получения шлака по воздушно-сухой технологии на шлаковом участке копрового цеха ОЭМК в различные сроки были отобраны пробы шлака с различным химическим составом (см. табл. 1) и модулем основности Мo от 1, 77 до 1,99.

По результатам рентгенофазового анализа минералогический состав шлаков характеризуется наличием g-C2S, ферритов кальция типа CaFe2O4, кальций-магниевых силикатов, вюстита, периклаза, шпинели состава MgOAl2O3 и Ca(OH)2 .

1 2 3 4 5 6