Современное производство строительных материалов
Материалы на основе шламов металлургических производств
Основными направлениями применения шламов — побочных продуктов получения глинозема — являются изготовление бесклинкерных вяжущих, материалов на их основе, получение портландцемента и смешанных цементов. В промышленности особенно широко используется нефелиновый (белитовый) шлам. Расширяется применение бокситовых шламов.
Шламовые бесклинкерные и другие вяжущие. Наличие в шламах минералов, обладающих гидравлической активностью (C2S, C2F и др.), и их гидратов предопределяет возможность получения из них вяжущих веществ при сушке, измельчении и введении активизаторов.
Нефелиновый цемент является продуктом совместного помола предварительно измельченных нефелинового шлама (80—85%), извести или другого активизатора, например портландцемента (15—20%) и гипса (4—7%). Начало схватывания нефелинового цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец — не позднее чем через 6 ч после его затворения. Существуют следующие марки этого цемента: М100, М150, М200 и М250.
Максимальный эффект достигается при совместном введении извести-пушонки и двуводного гипса. При этом известь является основной активизирующей добавкой, она повышает пластичность вяжущего, способствует равномерности изменения объема и увеличивает водостойкость, а гипс замедляет сроки схватывания и снижает водо-потребность. Повышение активности нефелинового шлама добавками извести и гипса объясняется химическим взаимодействием их с алюмосиликатом и алюминатом натрия, содержащимися в шламе. В результате этих реакций образуются нерастворимые в воде гидроалюминат, гидросульфоалюминат кальция и другие соединения.
Нефелиновый цемент характеризуется медленным нарастанием прочности, малым тепловыделением при гидратации и повышенной стойкостью в агрессивных водах. Гидротермальная обработка в несколько раз ускоряет процесс твердения нефелинового цемента. Так, пропаривание увеличивает прочность образцов в 1,5—2 раза, а автоклавная обработка — в 2,5—3 раза.
Нефелиновый цемент является эффективным вяжущим для кладочных и штукатурных растворов, а также для бетонов нормального и особенно автоклавного твердения. По пластичности и времени схватывания растворы на нефелиновом цементе близки к известково-гип-совым. В бетонах нормального твердения нефелиновый цемент при расходе 250—300 кг/м3 обеспечивает получение классов В7,5—В15, в автоклавных — В25—В40.
Нефелиновый портландцемент. Химический состав металлургических шламов позволяет применять их как сырьевые компоненты портландцементного клинкера, а также как активную минеральную добавку в производстве портландцемента и смешанных цементов.
Для получения на основе нефелинового шлама сырьевой шихты типичного для портландцемента химического состава вводят в массу четыре компонента: около 41% шлама, 53 — известняка, 4,5 — боксита и 1,5% пиритных огарков.
Применение нефелинового шлама в качестве компонента цементной сырьевой смеси вместо традиционных видов сырья имеет определенные преимущества. Главное из них — повышение производительности вращающихся печей вследствие увеличения выхода клинкера из 1 т сырьевой смеси.
При использовании красного шлама для получения пигмента его обрабатывают на фильтр-прессе и подвергают мокрому размолу в шаровой мельнице.
