Характеристика бетонов

Многочисленными исследованиями установлено, что шлаки медной и никелевой плавок, как правило, по прочностным характеристикам, теплофизическим свойствам, коэффициенту износостойкости, кислотостойкости значительно превышают аналогичные показатели доменных шлаков.

С использованием вяжущего из шлаков цветной металлургии при автоклавном твердении можно получать бетоны. По физико-химическим свойствам бетоны автоклавного твердения на вяжущих из гранулированных шлаков цветной металлургии мало чем отличаются от автоклавных бетонов на клинкерных цементах и могут быть применены при изготовлении бетонных и железобетонных изделий практически всей номенклатуры. Характеристика бетонов приведена в табл. 3.7.

Переработка шлаков цветной металлургии на песок и щебень после извлечения ценных металлов представляется наиболее оптимальным путем решения проблемы их утилизации, поскольку потребность в песке и щебне (гравии) очень велика и исчисляется для нашей страны сотнями тысяч и миллионами кубических метров.

Утилизация золы и шлаков тепловых электростанций. При сжигании твердого топлива из его минеральной части образуются зола и шлак, содержание которых различно для различных видов топлива. Они составляют, %: в бурых углях -- 10-15; в каменных углях - 3-40; антраците - 2-30; горючих сланцах — 50-80; топливном торфе — 2-30; дровах — 0,5-1,5; мазуте -- 0,15-0,2 и т.д.

В настоящее время на большинстве ТЭЦ топливо сжигают в пылевидном состоянии, причем температура в топочной камере достигает 1200--1600°С. При этом конгломераты различных соединений, образующихся из его минеральной части, выделяются в виде пылевидной массы. Мелкие и легкие частицы (размеры от 5 до 100 мкм), содержащиеся в золе в количестве до 80—85 %, уносятся из топок конгломератов дымовыми газами, образуя так называемую золу-унос. Более крупные частицы оседают на под топки, оплавляются в кусковые шлаки или стекловидную массу, которую затем подвергают грануляции. Количественное соотношение между образующимися шлаками и золой-уносом различно, оно зависит от конструкции топки на ТЭЦ и ГРЭС. Так, в топках с твердым шлакоудалением в шлак обычно переходит 10—20 % всей золы топлива. В топках с жидким шлакоудалением в шлак переходит 20—40 %, а в циклонных топках — до 85— 90 % всей золы топлива. Топливные шлаки и зола-унос различаются по составу и свойствам в зависимости от вида топлива и способа его сжигания.

Зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал с малым размером частиц, что позволяет использовать ее для ряда производств без дополнительного помола. Характерной особенностью золы является присутствие в ней около 5—6 % несгоревшего топлива, а также железа, в основном в закисной форме. Частицы шлака имеют размеры от 0,2 до 20—30 Мм. В топках с жидким шлакоудалением шлак получается в гранулированном виде. Для него характерна стекловидная структура.

По аналогии с металлургическими топливные шлаки можно классифицировать на кислые, нейтральные и основные. Большинство топливных шлаков относится к классу кислых или нейтральных. Шлаки каменных углей отечественных месторождений большей частью являются кислыми. К основным шлакам, содержащим повышенное количество закиси железа и до 40 % СаО, относятся шлаки некоторых бурых углей и сланцев. Решение проблемы утилизации золы и шлаков тепловых электростанций в связи с развитием энергетики приобретает все большую актуальность. Под золо- и шлакоотвалами крупнейших ТЭЦ находятся тысячи гектаров земли, пригодной к использованию в сельском хозяйстве. Использование отходов ТЭЦ имеет и большое экологическое значение, поскольку они загрязняют водный и особенно воздушный бассейны, часто в количествах, превышающих ПДК. Самоудаление золы и шлаков в отвалы и содержание последних требуют затраты колоссальных средств. Достаточно сказать, что только за одни сутки работы ТЭЦ мощностью 1 млн. кВт сжигается около 10000 т угля и образуется 1000 т шлака и золы, под складирование которых (высотой 8 м) требуется более 1 га в год.

Существует опасность необратимого загрязнения биосферы вследствие распыления золы ТЭЦ при хранении в отвалах, поскольку при сгорании угля в золе остаются радиоизотопы уран-радиевого и ториевого рядов, содержащиеся в исходном угле. Они не разбавлены массой углерода, т.е. находятся в концентрированном, а следовательно, более опасном виде.

Между тем золы и шлаки ТЭЦ при правильном и эффективном их использовании представляют собой богатый источник расширения сырьевых ресурсов различных отраслей народного хозяйства, в первую очередь, промышленности строительных материалов. По расчетам ПИИ экономики строительства Госстроя СССР, использование 25—30 млн. т золы и шлаков ТЭЦ в качестве строительного сырья взамен традиционно применяющихся материалов обеспечивает экономию капитальных вложений на развитие материально-технической базы строительства в размере не менее 400 млн. руб.

Области применения золы и шлаков многочисленны. Кусковой шлак используют как заполнитель для бетона в дорожном строительстве, для теплоизоляционных засыпок; золу-унос — в качестве гидравлической добавки к цементу (10— 15 %), как компонент цементной сырьевой смеси (основные золы); в качестве кремнеземистого компонента — при производстве автоклавного и безавтоклавного газобетона, легких плотных и поризированных керамзитобетонов; для производства искусственных заполнителей (аглопоритного и зольного гравия, золокерамзита); как отощающую и выгорающую добавку в производстве глиняного кирпича; в качестве кремнеземного компонента при производстве силикатного кирпича. Золошлаковые смеси находят применение в производстве местных вяжущих компонентов типа известково-зольных, цементно-зольных.

В последние годы все большее значение приобретает изготовление на основе топливных зол и шлаков, описанных выше, таких материалов, как золоситаллы и шлакоситаллы.

Однако, несмотря на очевидные выгоды и перспективы широкого применения золы и шлака ТЭЦ, в отечественной практике их используют явно недостаточно: в США, например, утилизируют 20 % золы ТЭЦ, во Франции — 62 %, в ФРГ — до 76 %, в СССР же пока годовое потребление золы не превышает 5 %. Причина заключается в том, что ликвидация золоотвалов ТЭЦ и переработка зол и шлаков в строительные материалы связана с необходимостью решения целого комплекса вопросов: транспортирования, строительства золопогрузочных устройств и установок по раздельному отбору золы и шлаков на ТЭЦ, разработка ТУ на их применение и т.д.

Дата добавления: 2015-07-19