Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов

Оглавление

 

Введение

1. Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов

2. История развития вопроса о применении шлаков

3. Доменные гранулированные шлаки

4. Грануляция доменных шлаков

5. Шлакопортландцемент

6. Процесс получения шлакопортландцемента

7. Применение шлакопортландцемента

8. Применение шлаков при производстве других строительных материалов. Шлаки от сжигания углей

9. Классификация шлаков от сжигания углей

10. Применение золошлаковых отходов

11. Шлаки черной и цветной металлургии

12. Шлаковая пемза

13. Процесс производства шлаковой пемзы

14. Применение шлаковой пемзы

15. Заключение

Библиографический список

 

Введение

 

Целью данной работы является рассмотрение вопросов о возможности использования техногенных побочных продуктов промышленности как сырья для производства строительных материалов.

Основное внимание уделяется рассмотрению гранулированных доменных шлаков процесс их производства и возможности их применения в шлакопортландцементе, изучаются свойства ШПЦ и отличительные признаки от обычного портландцемента. А также применение шлако-портландцемента в строительной индустрии.

Также затрагивается вопрос о классификации и использовании шлаков от сгорания углей на ТЭС, рассматривается применение строительных материалов, произведенных на основе этих шлаков.

Изучается возможность использования шлаков черной и цветной металлургии. Основное внимание в этом разделе уделяется производству шлаковой пемзы, изучению технологии ее производства, основных свойств и применении.

В конце работы подводится определенный итог по возможностям применения различных шлаков в производстве строительных материалов.

Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов

 

Шлаки – продукты высокотемпературного взаимодействия компонентов исходных материалов – топлива, руды, плавней и газовой среды. Это сырье имеет множество ценных качеств и при этом очень долго пробивало путь к широкому применению в строительной промышленности. Во многих районах страны из шлака построены многоэтажные дома, промышленные здания, возведены мосты и плотины, проложены ленты автострад. Из обременительного отхода он становится признанным сырьем строительной промышленности.

 

Доменные гранулированные шлаки

 

Доменные гранулированные шлаки – основной вид сырья при производстве шлаковых цементов. Их получают в качестве побочного продукта при выплавке чугуна из железной руды в доменной печи. Так же как и чугун их выпускают из печи в расплавленном состоянии, причем на 1 т чугуна получается 0,6 – 0,7 т шлака.

Основные составляющие доменного шлака - кварц, оксиды алюминия, кальция и магния, на которые приходится 90% всего состава шлака. Остальные 10% - марганец, соединения железа и серы и следовое количество других элементов. Однако, следует отметить, что основные оксиды, входящие в состав шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в различные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит, которые также существуют в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, данные элементы присутствуют в виде стекла. Химический состав шлаков варьируется в очень узких пределах, поскольку все сырье, загружаемое в доменную печь, очень тщательно отбирается и смешивается.

 

Грануляция доменных шлаков

 

Грануляция доменного шлака осуществляется путем быстрого охлаждения шлакового расплава с применением (либо без) механического раздробления еще жидкого или полузатвердевшего шлака. Цель грануляции не только превратить доменной шлак в мелкозернистый материал, что облегчает его дальнейшую переработку, но и значительно повысить гидравлическую активность - это важнейшее свойство шлака как компонента шлаковых цементов и как добавки к портландцементу. Для грануляции доменных шлаков применяют различные по своему устройству грануляционные установки; в зависимости от влажности получаемого продукта их подразделяют на установки для мокрой и полусухой грануляции.

При мокрой грануляции загруженный в шлаковозные ковши расплавленный шлак подается к наполненному водой железобетонному бассейну и сливается в него по желобам. Бассейн разделен на отдельные секции, что позволяет одновременно загружать одну секцию и выгружать гранулированные шлак из другой. Гранулированный шлак выгружается из бассейнов грейферными кранами, подающими его в открытые металлические железнодорожные вагоны, в которых шлак отправляется на склад или к потребителю.

Содержание влаги в гранулированном шлаке тем выше, чем меньше его объемный вес, т. е. чем больше пориста структура его зерен. Поры в затвердевших зернах гранулированного шлака образуются под воздействием газов, которые растворены в жидком шлаке и с понижением температуры расплава выделяются из него при охлаждении. При этом шлаковый расплав охлаждается и затвердевает настолько быстро, что выделившиеся из него газы не успевают вырваться наружу; они остаются в затвердевшем шлаке в виде мелких пузыриков и делают пористыми зерна гранулированного шлака. Пористость, а следовательно, и влажность гранулированного шлака зависят также от условий охлаждения жидкого шлака в процессе грануляции, т. е. от примененного способа грануляции.

Так, шлак полусухой грануляции, получаемый при механическом дроблении и отбрасывании в воздух предварительно охлажденного, но еще не затвердевшего шлака, приобретает более плотную структуру и имеет примерно в 1,5 раза больший объемный вес по сравнению со шлаком мокрой грануляции, полученным из того же жидкого шлака. Влажность шлака мокрой грануляции колеблется в пределах 15-35% (редко 10%), шлака полусухой грануляции 5-10%; насыпной объемный вес того и другого шлака соответственно 400-1000 и 600-1300 кг/м. Чем выше температура доменной плавки, тем более легким получается гранулированный шлак.

Установки мокрой грануляции производят большую часть гранулированного шлака, однако вследствие большой влажности и малого объемного веса получаемого при этом шлака такой способ грануляции имеет ряд недостатков:

1) Большой расход топлива на сушку шлака перед его помолом (до 80 кг условного топлива на тонну сухого шлака);

2) Низкая производительность шлакосушильного оборудования;

3) Непроизводительные перевозки железнодорожным транспортом воды, содержащейся в шлаке, а также недоиспользование подъемной силы вагонов при загрузке их легковесным шлаком;

4) Смерзаемость мокрогранулированного шлака в железнодорожных вагонах, а также бункерах и на открытых складах в зимнее время, что влечет за собой длительные сверхнормативные простои вагонов и большие затраты ручного труда при выгрузке смерзшегося шлака на цементных заводах.

Доменные гранулированные шлаки в России и некоторых европейских странах используются преимущественно для производства вяжущих материалов, особенно для производства шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент

 

Шлакопортландцемент - вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или путем тщательного смешения тех же, но раздельно измельченных компонентов. Предпочтительнее применять клинкер алитово-алюминатный (с высоким коэффициентом насыщения и с увеличенным количеством трехкальциевого алюмината).

Содержание свободной извести может быть несколько выше обычного, и в этом случае не возникает опасности неравномерного изменения объема цемента, так как шлаковый компонент химически связывает известь. При наличии дешевых глиноземосодержащих материалов их добавляют в сырьевую смесь с целью повышения содержания С3А в клинкере. Необходимо, чтобы содержание ангидрида серной кислоты в цементе согласно стандарту не превышало 3,5%, а окиси магния в исходном клинкере - 5%. Количество доменного гранулированного шлака в шлакопортландцементе должно составлять не менее 30 и не более 70% от веса цемента.

Часть шлака (не более 15% от веса цемента) может быть заменена активной минеральной добавкой.

Гидравлическая активность применяемого гранулированного шлака оказывает существенное влияние на качество шлакопортландцемента. Она тем выше, чем выше основность шлака и чем больше содержится в нем окиси алюминия. При осуществлении производственного контроля на заводах гидравлическую активность определяют физико-механическими испытаниями образцов шлакопортландцемента при различном содержании в нем данного шлака в различные сроки твердения.

 

Шлаковая пемза

 

Шлаковая пемза представляет собой пористую массу, полученную в результате поризации расплавленных шлаков. Раздрабливая шлаковую пемзу на куски определенной величины, получают пористый щебень и песок, называемые термозитом. Для производства шлаковой пемзы используют огненно-жидкие шлаки цветной и черной металлургии, поэтому и производство шлаковой пемзы возможно в районах металлургической промышленности.

 

Применение шлаковой пемзы

 

Шлаковую пемзу применяют в качестве пористого заполнителя конструкционных, кострукционно- и теплоизоляционных легких бетонов.

Шлаковая пемза М 750... 900 может также использоваться при получении высокопрочных бетонов для различных несущих конструкций. Однако необходимо иметь в виду возможность коррозии стальной арматуры в шлакопемзобетоне из-за содержания в шлаке серы, при производстве предварительно напряженных конструкций, особенно с проволочной арматурой, стойкость арматуры в шлакопемзобетоне должна быть установлена специальным исследованием.

 

Заключение

 

В конце работы мы можем сделать вывод о том, что возможность применения шлаков в строительной индустрии очень велика, а также о том, что шлаки являются не только загрязняющим грузом, но и весьма полезным сырьем. При применении, которого меняются свойства привычных строительных материалов, как в положительную так и в отрицательную сторону.

Так, например, при рассмотрении основных свойств шлако-портландцемента мы можем увидеть, что вследствие пониженного тепловыделения при твердении и малой усадки шлакопортландцемента его можно весьма эффективно применять для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений.

Но в силу пониженной морозостойкости шлакопортландцемента его нельзя применять для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию.

Также можно сказать, что некоторые шлаки весьма экономичны, по сравнению с некоторыми природными сырьевыми материалами, так например, 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. И таких примеров большое количество.

Также мы подробно познакомились с практическим применением золошлаковых отходов. И выяснили, что в настоящее время основное количество золы используется в строительной индустрии, а именно, в производстве цемента, кирпича, изделий из ячеистого бетона, шлакоблоков, легких заполнителей, рубероида, керамзита, в строительстве дамб золошлакоотвалов, строительстве и ремонте дорог. Применение зол и шлаков ТЭС в качестве строительных материалов является наиболее масштабным направлением и может решить проблему дефицита стройматериалов в регионах Российской Федерации. За счет использования ЗШМ экономится до 30% цемента и более половины природных заполнителей, снижается теплопроводность бетонов, снижается масса зданий и сооружений.

Мы рассмотрели шлаки шлаки цветной и черной металлургии. Выяснили, что что к щебню и песку из шлаков цветной и черной металлургии для бетонов и для строительства дорог применяются разные стандарты и технические требования. Познакомились с применением шлаков цветной и черной металлургии, а именно с производством шлаковой пемзы. Изучили основные способы ее получения и применения.

Множество технологий применения шлаков находятся на стадии развития, поэтому для инженеров строительной индустрии имеется большое поле для деятельности.

Библиографический список

1. М.Ю. Бутт «»

2. В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. «Строительные материалы. Материаловедение и технология.» Москва. 2002 г.

Оглавление

 

Введение

1. Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов

2. История развития вопроса о применении шлаков

3. Доменные гранулированные шлаки

4. Грануляция доменных шлаков

5. Шлакопортландцемент

6. Процесс получения шлакопортландцемента

7. Применение шлакопортландцемента

8. Применение шлаков при производстве других строительных материалов. Шлаки от сжигания углей

9. Классификация шлаков от сжигания углей

10. Применение золошлаковых отходов

11. Шлаки черной и цветной металлургии

12. Шлаковая пемза

13. Процесс производства шлаковой пемзы

14. Применение шлаковой пемзы

15. Заключение

Библиографический список

 

Введение

 

Целью данной работы является рассмотрение вопросов о возможности использования техногенных побочных продуктов промышленности как сырья для производства строительных материалов.

Основное внимание уделяется рассмотрению гранулированных доменных шлаков процесс их производства и возможности их применения в шлакопортландцементе, изучаются свойства ШПЦ и отличительные признаки от обычного портландцемента. А также применение шлако-портландцемента в строительной индустрии.

Также затрагивается вопрос о классификации и использовании шлаков от сгорания углей на ТЭС, рассматривается применение строительных материалов, произведенных на основе этих шлаков.

Изучается возможность использования шлаков черной и цветной металлургии. Основное внимание в этом разделе уделяется производству шлаковой пемзы, изучению технологии ее производства, основных свойств и применении.

В конце работы подводится определенный итог по возможностям применения различных шлаков в производстве строительных материалов.

Техногенные побочные продукты промышленности как сырьё для производства стройматериалов

 

Шлаки – продукты высокотемпературного взаимодействия компонентов исходных материалов – топлива, руды, плавней и газовой среды. Это сырье имеет множество ценных качеств и при этом очень долго пробивало путь к широкому применению в строительной промышленности. Во многих районах страны из шлака построены многоэтажные дома, промышленные здания, возведены мосты и плотины, проложены ленты автострад. Из обременительного отхода он становится признанным сырьем строительной промышленности.