Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Вяжущие из кислых кремнеземистых гранулированных шлаков

Вяжущие из кислых кремнеземистых гранулированных шлаков

19.12.2017

Гранулированные кремнеземистые шлаки являются отходом многих производств. Среди них основное значение имеют шлаки цветной металлургии, ваграночные и шлаки от сжигания некоторых видов топлива в топках с жидким шлакоудалением. В связи с этим процессы твердения вяжущих из указанных шлаков рассматриваются на примере наиболее типичных проб:

никелевого шлака комбината Южуралникель, полученного при переработке силикатных никелевых руд и представляющего разновидность I-3-A кислых кремнеземистых шлаков с низким содержанием FeO; ваграночного шлака завода им. Лихачева — разновидность I-3-Б сверхкислых кремнеземистых шлаков с пониженным содержанием FeO и увеличенным содержанием Al2O2 и медеплавильного шлака Карабашского завода — разновидность I-З-Б сверхкислых кремнеземистых шлаков с максимальным содержанием FeO.

Результаты испытания образцов шлаковых вяжущих после пропаривания и автоклавной обработки приведены на рис. 22, а на рис. 23 показаны термограммы образцов шлаковых вяжущих.
В нейтральной среде при нормальном давлении (в интервале температур 20—100°С) шлаковое стекло стабильно и шлаковые вяжущие без активизаторов не твердеют. В условиях автоклавной обработки без активизаторов твердеет только наиболее основной (модуль основности 0,6) никелевый шлак комбината Южуралникель. При микроскопическом исследовании было установлено, что при запаривании на периферии частиц стекла шлака комбината Южуралникель образуется весьма небольшое количество гелевидных продуктов гидратации, несколько выделяющихся пониженным светопреломлением.

Введение гидрата окиси кальция приводит к заметной активизации шлакового стекла, большей в условиях автоклавной обработки. При этом значение прочности при сжатии определяется химическим составом стекла: при повышении содержания CaO+FMgO и глинозема прочность увеличивается. Для никелевого шлака оптимальные результаты дает небольшая добавка извести — 5—15%. Железистые шлаки (от выплавки меди, свинца, цинка, ваграночные и топливные) требуют введения 20% этого активизатора. Применение щелочной активизации в условиях пропаривания при 90—95° С приводит к интенсивному гидролизу стекла. Под микроскопом видно, что на периферии зерен шлакового стекла появляется кайма бесцветного полупрозрачного гелевидного вещества, включающая мелкие кристаллические выделения двух типов — лапчатые анизотропные со светопреломлением около 1,56, относящиеся к гидрату окиси кальция, и удлиненные анизотропные с прямым погасанием и несколько большим светопреломлением. Толщина каймы новообразований увеличивается с повышением содержания окиси кальция в вяжущем. Запаренные образцы содержали большее количество новообразований, представленных преимущественно гелевидными (субмикрокристаллическими) фазами.

Среди кристаллических фаз во всех образцах появились изотропные зернышки гидрогранатов размером 1—3 мк со средним светопреломлением 1,64—1,65. Максимальное количество их характерно для глиноземистых шлаков завода им. Лихачева и комбината Южуралникель, минимальное — для карабашского шлака. Кристаллики гидросиликата кальция C2SH(A) присутствуют во всех образцах.

При автоклавной обработке гидрат окиси кальция усваивается полностью.

На рис. 23 показаны термограммы известково-шлаковых образцов: пропаренных (кривые 1 и 3) и запаренных (кривые 2, 4 и 5). Все термограммы имеют четкую эндотермическую петлю с максимумом при температуре180—220° С, отражающую процесс удаления слабосвязанной (гигроскопической и адсорбционной) воды.
В интервале 250—450° С происходит рекристаллизация гелевидного вещества, присутствующего в большем количестве (судя по величине эффекта) в образцах автоклавного твердения. На фоне этого большого экзотермического эффекта виден малый эндотермический эффект дегидратации гидросиликата C2SH(A) при 480—489° С. На всех термограммах виден эндотермический эффект диссоциации кальцита (809—853°С), а на кривых пропаренных образцов (и запаренных на карабашском шлаке) — также эффект обезвоживания гидрата окиси кальция (521—533°С). Экзотермические пики при температурах 584—594, 676—680, 795—797 и 843—867° С обусловлены кристаллизацией фаялита, пироксенов и анортита за счет неизмененного шлакового стекла.

Сопоставление данных термического анализа и оптических характеристик кристаллических фаз приводит к выводу, что новообразования, возникающие при известковой активизации шлаков, представлены гидросиликатом кальция CaSH(A) — анизотропная фаза, и гидрогранатами — изотропные округлые кристаллики. Отсутствие на термограммах характерного для гидрогранатов эндотермического эффекта, в интервале 350—400° С вполне понятно, так как в этом интервале температур выделяется тепло при рекристаллизации гелевидных компонентов, компенсирующее поглощение тепла за счет дегидратации гидрогранатов. Автоклавная обработка способствует более быстрому и полному прохождению реакций взаимодействия между шлаком и известью с возникновением преимущественно гелевидных новообразований. Высокая цементирующая способность таких фаз обусловливает большую прочность запаренных образцов (150—225 кГ/см2).

Известково-гипсовая активизация не способствует существенному ускорению гидролиза шлакового стекла, что объясняется сравнительно низким содержанием глинозема в шлаках. Некоторый прирост прочности отмечен только для вяжущих автоклавного твердения на шлаке завода им. Лихачева с 14,94% глинозема. Состав новообразований в известково-шлаковых вяжущих при введении гипса почти не изменяется, лишь в вяжущем на шлаке комбината Южуралникель снижается содержание гидрогранатов.

Дополнительное введение молотого кварцевого песка полезно при запаривании шлакового вяжущего, так как приводит к повышению концентрации кремнезема в межзерновом пространстве и в связи с этим к увеличению содержания гелевидного цементирующего вещества. В условиях пропаривания в камерах при нормальном давлении кварц практически нерастворим и не влияет на ход процессов твердения вяжущих. При введении 20% тонкоизмельченного кварцевого песка в вяжущее на основе никелевых и медеплавильных шлаков достигается повышение прочностных показателей образцов автоклавного твердения на 50—100 кГ/см2. Прочность же вяжущих на ваграночном шлаке, содержащем большее количество кремнезема (48,56%), не изменяется. Термограмма вяжущего из карабашского шлака с молотым кварцевым песком (рис. 23, кривая 6) содержит четкий экзотермический эффект с максимумом при температуре 831° С, отражающий присутствие низкоосновного гидросиликата кальция CSH(B). Одновременное увеличение интенсивности экзотермии в интервале температур 200—450° С также свидетельствует о заметном возрастании содержания субмикрокристаллических фаз, что и приводит к повышению прочности образцов.

Исследования показывают пригодность любых гранулированных шлаков, независимо от их состава и происхождения, для изготовления вяжущих веществ автоклавного твердения. Прочность образцов из вяжущих оптимального состава, зависящая от основности, содержания глинозема и кремнезема в шлаке, колеблется от 200—250 до 500—600 кГ/см2. При этом максимальные цифры относятся к основным глиноземистым шлакам, а минимальные — к кислым низкоглиноземистым шлакам цветной металлургии (полиметаллическим и медеплавильным).

Для использования в условиях пропаривания при нормальном давлении пригодны главным образом рассмотренные ранее шлаки разновидностей I-I-A, I-I-Б и I-2. Кремнеземистые гранулированные шлаки, как кислые (разновидность 1-3), так и основные (разновидность I-1-B), позволяют получать лишь бесклин-керные вяжущие с пониженной прочностью (от 100 до 150 кГ/см2 при сжатии), пригодные для ограниченной номенклатуры изделий. Поэтому может быть рекомендовано использование в условиях пропаривания малоклинкерных вяжущих из кремнеземистых шлаков с 10—15% портландцементного клинкера и 3—5% двуводного гипса, позволяющих получить прочность при сжатии (в тесте) непосредственно после пропаривания от 150 до 250 кГ/см2 с последующим возрастанием к 28-суточному возрасту до 200—300 кГ/см2.