Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии изготовления бесцементных вяжущих с использованием металлургических шлаков

ФИО: Суворов Д.С.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Академическая группа: ФХ-11-3

Металлургическая отрасль промышленности является основным «поставщиком» техногенного сырья для промышленности строительных материалов. Известно, что металлургическое производство связано с образованием большого количества технологических отходов, например шлаков, которые очень давно накапливаются на металлургических заводах. Удельный выход шлака, при производстве черного металла изменяется в широких пределах – в доменном производстве от 280 до 960 кг/т чугуна, в сталеплавильном – от 80 до 250 кг/т стали, а в ферросплавном в несколько раз превышает выход выплавляемого металла. Основную проблему представляют шлаки, накопленные в виде отвалов высотой до 45–50 м. В России, по некоторым оценкам, только сталеплавильных шлаков накоплено свыше 250 млн. т, они занимают площадь около 1,3 тыс. га. Дополнительно, к этому, в отвалы ежегодно сваливается около 5–7 млн. т шлаков.

Близость химического состава доменных гранулированных шлаков к химическому составу портландцемента и стекловидное состояние, придающее им дополнительную химическую активность, определяют использование таких шлаков главным образом при изготовлении бесцементных шлаковых цементов.

Технология изготовления гранулированного шлака заключается в резком охлаждении жидкого расплавленного шлака водой или холодным воздухом. Из 1 т шлакового расплава получается 2–2,5 кубометров гранулированных шлаков. Считается, что наиболее целесообразно охлаждать шлаки, богатые окисью кальция (доменные, мартеновские), что позволяет предотвратить силикатный распад и получить стекловидную структуру с неупорядоченными химическими элементами, которая обладает вяжущими свойствами.

Металлургические шлаки являются продуктами высокотемпературных процессов и несут в себе значительный запас тепловой и химической энергии, что делает их высокореакционными веществами, способными при дополнительной переработке превращаться в высококачественные цементы.

Разработка технологии создания бесцементных вяжущих нового типа на основе высокоосновных шлаковых отходов металлургического производства, с целью создания материалов для дорожно-строительной индустрии, с использованием магнитно-индукционного помола.

Данная работа посвящена изучению возможности использования гранулированного шлака в качестве сырья для получения бетонов. Для использования в составе цементов и вяжущих был произведен размол шлака с использованием аппарата вихревого слоя (АВС – 80), который основан на магнитно-индукционном помоле, до средней величины удельной поверхности, равной 6–7 м2/г. Для исследований были изготовлены стандартные образцы кубической формы с длиной ребра 2 см.

Показано, что использование тонкоразмолотых металлургических шлаков позволяет получать бетоны с максимальной прочностью на сжатие сопоставимой с прочностью цемента марки М500 или М600.

Разрабатываемые материалы, могут быть использованы как строительный материал при устройстве автомобильных и железных дорог, в частности для укрепления грунтов, а также при захоронении твердых бытовых отходов и рекультивации полигонов промышленных отходов.