Характеристики района строительства

В данном проекте исследуется завод по производству шлакощелочного вяжущего. Это завод должен находиться вблизи железной дороги или к нему должна проводиться отдельная линия для подвоза сырьевых материалов. Завод должен располагаться вблизи места добычи (производства) основного сырьевого материала шлака, поэтому его следует строить в липецкой области. Шлак доставляется с Новолипецкого металлургического завода, который находится в г. Липецке, что делает доставку шлака экономичней.

Характеристика сырьевых материалов

Основными материалами для шлакощелочного вяжущего вяжущего является шлак, щелочной активизатор Na2CO3 и в качестве кремнезёмистого компонента кремнезём аморфный (трепел).

Химический и минеральный состав шлаков в зависимости от состава пустой породы руды, топлива, вида выплавляемого металла и особенностей металлургического процесса, условий сжигания топлива и, наконец, условий охлаждения колеблется в широких пределах. Многие разновидности металлургических, особенно доменных, шлаков по химическому составу приближаются к портландцементу и глинозёмистому цементу.

Железные руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей (кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы и др.), называемые в совокупности постой породой. Некоторые из них (соединения фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна. Неорганические примеси есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления руды. Поэтому в процессе доменного производства необходимо не только восстановить из оксидов железо, но и освободить его от примесей, вносимых с рудой и топливом.

В процессе плавки карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами пустой породы и минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие силикаты и алюмосиликаты кальция и магния. При 1400—1500°С эти соединения плавятся и в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей плотности над слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т чугуна на коксе в среднем получается 0,5—0,7 т шлака.

Химический состав доменных шлаков зависит от состава руды, плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна (табл. 1).

Таблица 1. Средний химический состав доменных шлаков.

Как правило в состав доменных шлаков входят оксиды CaO, Si0₂, А1₂0₃, MgO, FeO и сернистые соединения CaS, MnS, FeS, а иногда ТiO₂ и соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных шлаках являются CaO, Si0₂, А1₂0₃ и отчасти MgO, суммарное содержание которых достигает 90—95%.

По химическому составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция. Быстроохлажденные стекловидные доменные шлаки в зависимости от их химического состава способны в тонкоизмельченном состоянии взаимодействовать с водой и твердеть подобно портландцементу (при введении активизаторов).

В зависимости от коэффициента качества и химического состава шлаки разделяют на три сорта (табл.2).

Таблица 2. Характеристика шлаков.

Доменный гранулированный шлак Новолипецкого мк, согласно ГОСТ 3476–74 он относится к третьему сорту (К_лип р 1,41), по основности — к основным (M_Q 1,03), по количественному содержанию отдельных оксидов является известковым. Доменный гранулированный шлак в результате своего специфического строения обладает скрытыми возможностями по увеличению гидравлической активности, которые проявляются при определенной температуре сушки.

Причина увеличения гидравлической активности, заключается в процессах, происходящих со шлаковым стеклом в результате его термообработки. В доменных гранулированных шлаках не допускается наличие плотных кусков и посторонних примесей. Химический анализ шлаков проводят по ГОСТ 5382–73.

Влажность доменного гранулированного шлака 5−7%, тонкость помола должна соответствовать удельной поверхности не менее 3000 см²/г. [1].

Трепел — это природная активная минеральная добавка осадочного происхождения.

Таблица 3. Средний химический состав трепела, Содержание, в %.

Трепел представляет собой легкие пористые малопрочные породы светло-серого или желтовато-серого цвета, окрашенные иногда в темные тона органическими примесями. Эта порода часто перемешана с песком, глиной и карбонатными породами и т. п.

Средняя плотность трепла в кусках в зависимости от степени уплотнения и содержания указанных примесей обычно колеблется в пределах от 400 до 1000 кг/мі.

Истинная плотность трепла колеблется в пределах от 1,8 до 2,4 г/смі.

Природная влажность этих пород значительно колеблется в зависимости от времени года, погоды и глубины залегания. У чистых трепелов зимой и осенью влажность может достигать 30−40 и даже 50%, снижаясь потом до 15−25% (по массе сухого материала). Более плотные разновидности характеризуются меньшей влажностью. Искусственно высушенный трепел в силу своей гигроскопичности при хранении в воздушной среде Постепенно увлажняется до 5−10% и более в зависимости от относительной влажности воздуха. Трепел при размешивании с водой распускается, давая трепельное молоко или тесто.

Трепелы состоят в основном из скоплений водного кремнезёма размером 2−5 мкм. 1].

Активность трепла обусловлена высоким содержанием в нём водного кремнезёма, частицы которого характеризуются большой дисперсностью. Активность возрастает с повышением тонкости помола трепла.

Предел прочности при сжатии трепла — 10−30 МПа; насыпная плотность — 1000 кг/мі.

В нашем проекте мы используем нижнедевицкий трепел (Воронежская область) следующего химического состава: 83,1% кремнезёма, 10,9% глинозёма, 2,5% оксидов кальция и магния, п.п.п. 2,2%. Активность нижнедевицкого трепела (по качеству СаО, поглощённого 1 т из водного раствора извести в течение 30 суток) составляет 371 мг (ГОСТ6289).

Na2CO3 — сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100–85, один из главных продуктов основной химической промышленности. Представляет собой порошок белого цвета. При хранении на воздухе гидратируется, поэтому соду упаковывают в мягкие специализированные контейнеры разового использования или в четырех-, пятислойные бумажные мешки.