Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




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


26.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Вяжущие из фаялитово-пироксеновых шлаков

Вяжущие из фаялитово-пироксеновых шлаков

19.12.2017

В разновидность II-5-B кислых кристаллических шлаков входят близкие по составу и свойствам отвальные шлаки цветной металлургии, ваграночные и некоторые специальные шлаки. Все они слагаются преимущественно инертными минералами группы пироксенов и очень слабо активным фаялитом — ортосиликатом железа 2FeO*SiO2.

Основной гидравлически активной фазой таких шлаков является кислое глиноземисто-кремнеземистое или кремнеземистое стекло, присутствующее в их составе в количестве от 5 до 50%, чаще 20—30%. Для практического использования гидравлических свойств шлакового стекла необходимо, чтобы возможно большая доля поверхности частиц молотого шлака была представлена стеклом. В гранулированных разновидностях, описанных ранее, из стекла состоят практически все частички измельченного шлака и в процессе гидролиза участвует подавляющая часть его активной поверхности.
Характер поверхности частиц и степень ее вовлечения в процессы гидролиза и твердения зависят от микроструктуры шлака. При наличии крупных хорошо оформленных кристаллов пироксена или фаялита разрушение шлака будет происходить по трещинам спайности указанных фаз с обнажением инертной или весьма слабо активной их поверхности. Дендритная или точечная кристаллизация в стекле является более выгодной, так как в этом случае шлак будет разрушаться по более хрупкому стеклу с выделением частиц, включающих мелкие кристаллики с оболочкой из стекла. Основная часть активной поверхности этих частиц будет слагаться гидравлически активной фазой — стеклом.

Процесс твердения вяжущих на основе кислых фаялитово-пироксеновых шлаков рассматривается на примере двух шлаков, представляющих разновидность II-5-B: никелевого отвального шлака комбината Южуралникель, полученного яри переработке силикатных руд и содержащего пониженное количество FeO, и медеплавильного отвального шлака Карабашского завода, полученного при плавке сульфидных руд и содержащего максимальное количество FeO.

Результаты испытаний образцов (рис. 29) показывают, что шлаки не обладают вяжущими свойствами и не твердеют при

водотепловой обработке в нейтральной среде. Гипсовая активизация также не оказывает положительного действия. Введение гидрата окиси кальция приводит к затвердеванию вяжущего при пропаривании, однако прочность образцов остается весьма малой (в пределах 30— 70 кГ/см2). Под микроскопом устанавливается слабое изменение шлакового стекла, выражающееся в снижении светопреломления в поверхностной зоне на 0,003—0,005 и появлении небольшого количества гелевидных фаз в межзерновом пространстве. Термограмма известковошлакового образца на шлаке Южуралникеля (рис. 30, кривая 1) показывает присутствие несвязанного гидрата окиси кальция (523°С), кальцита (848°С) и гелевидной фазы (194 и 357°С).
Дополнительное введение гипса практически не влияет на прочность образцов, твердеющих при пропаривании, но несколько увеличивает степень связывания гидрата окиси кальция, о чем свидетельствует уменьшение величины эндотермического эффекта обезвоживания при 505° С (рис. 30, кривая 3). Значительно эффективнее применение водотепловой обработки при повышенном давлении. Исследования показали, что из изученных шлаков при правильном подборе активизаторов может быть получен автоклавный материал с прочностью 250—300 кГ/см2 (см. рис. 29).

Твердение вяжущих из кислых фаялитово-пироксеновых шлаков цветной металлургии при водотепловой обработке обусловлено в основном процессами гидролиза стекла. Гидролиз глиноземистого шлакового стекла (шлак комбината Южуралникель) в щелочной (известковой) среде при повышенных температурах и давлении проходит весьма активно с кристаллизацией в межзерновом пространстве кубических гидрогранатов ряда гибшит — трехкальциевый гидроалюминат. Гидрогранаты, частицы негидратированного стекла, шлаковые минералы и зерна заполнителя цементируются гелевидным веществом из низкоосновных гидросиликатов кальция.

Дополнительное введение тонкомолотого кварцевого песка в межзерновое пространство увеличивает степень насыщения кремнеземом жидкой фазы в зоне кристаллизации гидрогранатов. В связи с этим возрастает количество цементирующего гелевидного вещества. Гидрогранаты, возникшие при автоклавной обработке, имеют примерную формулу 3СаO*Al2O3*1,45—l,65SiO2*3,1—2,7Н2O (а = 12,7/12,22А).

Небольшая добавка гипса облегчает выщелачивание глинозема из гидратированного стекла за счет связывания его в межзерновом пространстве и на периферии зерен в труднорастворимые комплексные соединения. Следствием этого является ускорение гидратации шлакового стекла. Термограммы запаренных образцов (рис. 30, кривые 2 и 4) весьма похожи на термограммы соответствующих образцов, твердевших в условиях пропаривания, но отличаются резким снижением интенсивности или исчезновением эндотермического эффекта дегидратации несвязанного Ca(OH)2 и увеличением экзотермии перекристаллизации гелевидных новообразований (364—378°С). Эти данные вполне согласуются с отмеченным выше возрастанием при автоклавной обработке содержания гелевидных фаз и значительным повышением прочности образцов.

Низкоглиноземистые шлаки Карабашского завода при запаривании с известью твердеют за счет образования низкоосновного гидросиликата кальция группы CSH(B), устанавливаемого по рентгенограмме (линии с d/n =3,04 и 2,8А) и экзотермическому эффекту на термограмме с максимумом при 830° С (см. рис. 30, кривая 5). Под микроскопом этот гидросиликат имеет вид полупрозрачной гелевидной массы. Введение гипса не ускоряет гидратацию такого стекла. Песок, увеличивающий содержание гидросиликата CSH(B), весьма полезен, так как позволяет существенно повысить прочность шлакового вяжущего. Таким образом, оптимальным составом вяжущих из фаялитово-пироксеновых шлаков следует признать состав № 8 (см. рис. 29), а рекомендуемыми условиями твердения — автоклавную обработку при 8 ат и более.