Шлак доменный что это такое

Что такое шлак: виды, характеристики, применение в строительстве

Шлак – это вторичное сырье, отходы металлургической промышленности или зола от сжигания ископаемых горючих: углей всех видов, горючего сланца, жидкого топлива. В металлургии – то, что остаётся после выплавки металла из руды. Из шлаков чёрной металлургии получают заполнители для шлакобетонов, шлаковую пемзу, минеральные ваты. Отходы цветной металлургии делятся на передельные и отвальные шлаки.

Гранулированный, или граншлак, получается путём быстрого охлаждения водой горячего шлака в доменном или конвертерном процессе. Имея отличные вяжущие свойства, используется для производства цемента как активная минеральная добавка к нему.

Шлак нельзя рассматривать как простой наполнитель для приготовления бетонных растворов. Он, кроме этой своей функции, несёт ещё одну, которая с течением времени становится всё более важной – экологическую. Если учесть, сколько вредных примесей, от кислот и щелочей до канцерогенных соединений, есть в его составе, связывание его цементными смесями решает задачу его безопасной утилизации.

А при выплавке металла защищающая его шлаковая составляющая предохраняет расплав от воздействия продуктов горения.

Применение шлака в строительстве

В строительстве в основном применяется в качестве наполнителей бетонных смесей. Шлак – отходы металлургического производства, как более безопасные по сравнению отходов сгорания угля. Ведь в ископаемом угле (буром, каменном чёрном и антраците) обязательно присутствуют радионуклиды. Их доля в исходном материале невысока, но при сгорании их концентрация резко увеличивается, и в буром и каменном угле доходит до неприемлемых в санитарном отношении величин. Так что ни в бетон стен, ни при возведении бетонированных подвалов, ни для заливки стяжек такой шлак не годится, радиоактивный фон в таких помещениях может оказаться превышающим ПДН.

Гранулированный шлак, идущий в производство цементов с исключительными вяжущими свойствами, позволяет получать очень прочные на разрыв и раскол плиты перекрытий в многоэтажном строительстве. А граншлак с более крупными фракциями идёт в бетон в качестве заполнителя для получения прочных и лёгких строительных блоков, отличающихся от обычного кирпича износоустойчивостью, небольшим удельным весом, хорошими влаго- и теплоизоляционными свойствами.

Мелкофракционный граншлак (в т. ч. и пылевой) используется как сырьё для получения шлаковаты, а также для изготовления тротуарной плитки, бордюров и брусчатки. Его крошка добавляется в бетонные смеси для их упрочнения, а также для заполнения пустот при строительстве зданий с насыпными стенами.

Присутствие в таких шлаках кальциевых силикатов позволяет применять тонкий помол для смеси с цементом, что даёт такой же эффект при создании конструкций, как и у портландцемента. Применение таких присадок позволяет:

• создавать тяжёлые и особо прочные бетоны классов прочности В15-В30.

• Производить сухие строительные смеси

• Изготавливать плиты перекрытий, ригелей, колонн, бетонных панелей, балок и других предварительно напряжённых строительных конструкций.

• Строить погреба, фундаменты любой степени сложности, которые делаются методом бетонной заливки, осуществлять отливку плит перекрытия и заливку в скользящую опалубку при возведении стен.

Доменный шлак, щебень из него

Являясь отходом доменного производства, такой щебень часто на порядок дешевле крошки из камня, которую нужно добыть, раздробить с помощью сложных и дорогих механизмов, доставить до места приготовления бетонных смесей.

Щебень из доменного шлака в своей кристаллической структуре представлен более чем 20 минералами, среди которых воластонит (однокальциевый силикат), двух кальциевый силикат, мелилит. Наличие кальциевых силикатов и делает продукты переработки этого шлака желанной присадкой для тяжёлых сверхпрочных бетонов.

Преимущества и недостатки

При этом плотность щебня, получаемого из доменного шлака по ГОСТ 3344, выше гранитного, но выше и поглощение воды. Правда, ниже и морозостойкость. Что ограничивает его применение как основного заполнителя в климатических зонах с суровыми погодными условиями.

Предел прочности на сжатие может варьироваться от 62 МПа у пористого до 140 МПа у медеплавильного. Для сравнения, у гранита этот предел составляет 120 МПа. Но! Самый дешёвый («дешевле только даром») пористый материал очень ограничен в применении, а вот его медеплавильный аналог при прочности больше гранитного, по стоимости почти догоняет его.

Благодаря своей способности поглощать воду доменный шлак находит широкое применение в дорожном строительстве, в котором такая его особенность, как способность быстро высыхать и уплотняться под воздействием содержащихся в нём связывающих веществ, а также способность легко поддаваться трамбовке делает его применение более предпочтительным, чем щебня из гранита.

При транспортировке гранитный щебень перетирается в мелкую пылевую фракцию, негодную к применению, её приходится вымывать или как-то отсеивать. Шлаковая же пыль служит дополнительным связывающим при использовании, повышая сцепляемость и вязкость конечного продукта.

Разновидности шлака

Металлургические

Подразделяются на шлаки цветной и чёрной металлургии. К шлакам чёрной металлургии относятся:

Шлаки цветной металлургии: к ним относятся отходы медеплавильного, никелевого, свинцового и цинкового производства.

Фосфорные

Получаются как отходы производства фосфорных удобрений. Используются в производстве пемзы или минеральной ваты. В качестве присадки к цементам добавляют, только если бетонные изделия из такого цемента проходят стадию высокотемпературного пропаривания.

Зольные

Представляют собой остаток от сжигания твёрдого угля и горючих сланцев. В жилищном строительстве практического применения не находят из-за высокого содержания в них радионуклидов, но могут применяться при производстве тротуарной плитки или если применяются как наполнители для асфальтовых смесей, где возможное образования пыли будет связываться смолистыми фракциями. Имеет значение ещё и метод охлаждения этих шлаков сразу после их образования: если охлаждение происходило водой, то есть быстро, образуется стекловидная структура, которая более стойкая, чем микрозернистая, получаемая при медленном, естественном остывании.

Характеристики доменного шлака

Могут отличаться у разных производителей, что связано с особенностями технологических циклов выплавки чёрных металлов.

Разными будут составы как кальцитов, так и силикатов, железа и алюминия в конечном продукте. Условные обозначения шлака, который отправляется как продукт для переработки в строительную индустрию, в зависимости от места производства, выглядят так:

Приведённый химический состав может зависеть от поступившей на плавку руды, кокса и марки выплавляемого чугуна. От этих же показателей будет зависеть удельный вес шлака на выходе. Вес также зависит от способа его охлаждения – стекловидный, получаемый охлаждением водой, будет тяжелее и прочнее.

Источник

Шлак в строительстве: особенности, виды и использование

В металлургическом производстве, в результате сгорания топлива, углей и прочих присадок, образуется шлак – вторсырье, металлургические отходы. Сгорание и образование шлака происходит в процессе выплавки стали из железной руды. Получаемые отходы активно используются в строительстве, из них и с их применением изготавливают: шлакобетоны, пемзу шлаковую, минеральную вату и прочие утеплители. В свою очередь, отходы цветной металлургии разделяются на: передельные и отвальные шлаки.

Граншлак или гранулированный шлак образуется в момент быстрого снижения температуры, охлаждения раскаленного шлака в доменной печи и конвекторе. Такой материал обладает высокими вяжущими характеристиками и добавляется в цемент в виде минеральной добавки.

Граншлак это не просто присадка для бетонных растворов, он, помимо своих физических и химических свойств, имеет еще одну функцию – экологическую. Учитывая, какое количество разнообразных примесей, добавок, соединений имеется в его составе после выплавки, то использование его внутри бетонных конструкций, автоматически решает вопрос утилизации шлака.

В процессе разливки стали, имеющаяся на поверхности шлаковая пленка, защищает расплав от воздействия продуктов горения.

Шлак — использование в строительстве

Самое распространенное применение в строительной отрасли – наполнитель бетонных составов. Как отход металлургического производства, шлак более безопасный, чем те же отходы сгорания углей, потому что в углях, залегающих под землей, будь это бурый, каменный, антрацит, имеются в наличии радионуклиды.

Сгорая, концентрация этих веществ в дыме, резко возрастает, хотя в исходном состоянии их доля не так уж и велика, а в некоторых углях (бурый, каменный) концентрация приобретает недопустимые значения в санитарном плане. Получается, что в строительстве зданий и сооружений, жилых помещений, такой шлак не пригоден, потому что радиоактивный фон здания будет превышать предельно допустимые нормы.

В строительстве высотных зданий используются бетонные смеси из цементов с повышенными вяжущими свойствами, применяемый в них граншлак значительно улучшает прочностные характеристики конструкций (плит перекрытия). В кирпич, с повышенной износоустойчивостью, влаго- и теплоизоляционными качествами, добавляют граншлак с большей фракцией, из таких смесей получается прочные и легкие строительные материалы.

При производстве шлаковаты, тротуарной плитки, бордюров и брусчатки применяют мелкофракционный шлак (в том числе и пылевой). Такой шлак в готовом изделии отлично заполняет все имеющиеся пустоты и значительно упрочняет конструкцию. Часто применяется при возведении зданий с насыпными стенами.

Аналогичный эффекту от применения портландцемента, достигается эффект при добавлении в цемент шлаков, содержащих кальциевые силикаты, которые подвергают тонкому помолу для смешивания. Использование таких добавок дает:

Щебень из доменного шлака

Потому как граншлак это отход производства, то и цена на щебень из него в разы меньше цены на тот же гранитный щебень, который нужно добыть, доставить и раздробить с применением множества технологического оборудования. Щебень, полученный из доменного шлака, в своей кристаллической решетке имеет до 20 минералов (воластонит, мелилит, двухкальциевой силикат). Именно присутствие кальциевых силикатов и обуславливает необходимость применения продуктов, получаемых из этого шлака, при изготовлении тяжелых сверхпрочных бетонов.

Положительные и отрицательные стороны

Согласно ГОСТ 3344 плотность доменного щебня (из шлака) больше, чем у гранитного, но, в то же время, он более гигроскопичный, при этом, морозостойкие качества у него хуже и поэтому использование такого щебня ограничено в климатических зонах с преобладанием отрицательных температур. Различны значения предела прочности на сжатие, например у пористого шлака это 62 МПа, а у медеплавильного 140 МПа, для информации, у гранитного щебня этот показатель составляет 120 МПа. Важный момент – пористый очень дешевый, но в применении не везде допускается, а возможный аналог, медеплавильный по своим прочностным характеристикам находится с гранитным и по цене, практически, на одном уровне.

Обладая высоким показателем водопоглащения, доменный шлак уверенно занял свою нишу в такой отрасли как строительство дорог. Здесь его отличительная черта пришлась как нельзя лучше, ведь доменный шлак отлично утрамбовывается, быстро пропускает сквозь себя жидкость, по этим параметрам его применение более предпочтительно, чем гранитного.

Источник

Применение доменного шлака

В связи с увеличением объемов строительства, а также существенным повышением цены на цемент актуальным станвоится вопрос экономии данного материала.

Одним из эффективных вяжущим, который может заменить цемент является тонкомолотый гранулированный доменный шлак.

Шлак гранулированный доменный получают при обработке огненно-жидких металлургических шлаков водой, происходит резкое охлаждение шлакового расплава и его грануляция-дробление на отдельные мелкие зерна.

Применение доменного гранулированного шлака

Молотый доменный гранулированный шлак, применяется для изготовления растворов и бетонов, при производстве сухих строительных смесей, в гидротехническом, сельскохозяйственном, дорожном строительстве, а также при строительстве промышленных, общественных и жилых зданий, в изготовлении искусственного конгломерата.

Доменный шлак применяется для получения различных видов цемента.Для получения клинкерных цементов шлак используют как добавку, а в бесклинкерны цементах-шлак применяется как основной компонет.

Также этот материал можно применять как частичный заменитель портландцемента при производстве легких бетонов, ячеистых бетонов, и при изготовлении пенополистирольных блоков.

Преимущества доменного шлака

Использованиемолотого гранулированного шлака при изготовлении бетона сокращает расход клинкерного цемента при этом не уменьшает прочностные показатели.

Экономия портландцемента бывае высока от 20до 70%. Процент замещения зависит от, активности портландцемента, состава бетона, состава песка, условий уплотнений бетонной смеси, температуры и прочее.

Электропрогрев увеличивает прочностные характеристики доменных шлаков.

Молотый шлак способствует улучшению структуры бетона и улучшает поверхность изделия за счет того, что он является микрозаполнителем.

Если в бетоне заменить 20-50% портландцемента молотым шлаком, значительно повышается морозостойкость пропариваемого бетона

Свойства молотого шлака.

Высокая реакционная спосбность, высокая водонепроницаемость, высокая адгезия, никая деформативность, низкие усадочные деформации при твердении, сульфастойкость, морозостойкость, повышенная трещиностойкость, повышенная коррозиостойкость, устойчивость до агрессивной среды, плотная и высопрочная структура искусственного камня.

Применение доменного шлака и шлакощелочного цемента

Нужно отметить, чтошлакощелочной цемент широко используется во всем мире. Среди лидеров по производству вяжущего является Япония и Сингапур.

Шлакощелочной цемент имеет ряд преимуществ перед портландцементом: химически устойчив, большая сопротивляемость проникновению хлоридов, имеет повышенную прочность, низкая температура гидратации, удобоукладываемость.

В России и странах СНГ использование шлакощелочного цемента минимально, хотя он не является новым видом строительного материала.

По последним даннымВ Европе цемент используется:

Великобритания-2млн тонн в год

Континентальная Европа-17,7 млн тонн в год:

Развитие производства шлакощелочного цемента признано в Европе приоритетным из-за того, что при производстве не нужен обжиг, соответственно, нет выбросов CO2 и, как следствие – минимальный вред окружающей среде, что нельзя сказать о производстве портландцемента с вреднейшими ротационными или вертикальными печами

Бетон, приготовляемый с использованием добавки молотого доменного гранулированного шлака, стоек к воздействию различных агрессивных сред. В частности он был применен при сооружении двух резервуаров, предназначенных для хранения сжиженного природного газа. Диаметр резервуаров равен 90 м, высота – 35 м.

Общий объем товарного бетона, примененного при строительстве резервуаров, составил 13400 куб.м. Содержание в бетоне молотого доменного гранулированного шлака достигало 66%. Положительный опыт примнения шлакощелочного цемента указанных объектов позволил использовать его при строительстве еще 5 резервуаров для хранения сжиженного газа.

В Блекпуле завершился проект, предусматривающий укрепление берега пляжа и набережной. В этом случае используются сборные железобетонные изделия. Общий объем бетона, предназначенного для их изготовления, равен 23000 куб.м. Содержание в бетоне молотого доменного гранулированного шлака – 50%. Он отличается повышенной стойкостью к воздействию содержащихся в морской воде хлоридов.

В настоящее время на примере Великобритании ежегодно для замены портландцемента в бетоне используется более 2 млн. т молотого доменного гранулированного шлака. При этом выбросы в атмосферу диоксида углерода сокращаются почти на 2 млн. т, что эквивалентно общему объему выбросов 500000 автомобилей в год. Расход электроэнергии сокращается на 2000 ГВт/год. Ежегодная экономия природных сырьевых материалов для приготовления бетона составляет 2,5 млн. т. Потенциальное сокращение объемов захоронений равно 2 млн. т /год. По оценке Научно-исследовательской организацией по строительству (Building Research Establishment) использование шлака примерно в 10 раз благоприятнее для окружающей среды, чем портландцемента.

Источник

Шлак доменный что это такое

Доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов

Производство цемента из доменных шлаков основано на том, что по своему химическому составу эти шлаки, в особенности основные (богатые окисью кальция), близки к составу обыкновенного портландцемента. Например, химический состав доменного шлака одного из наших металлургических заводов: СаО—50%, MgO—1,5%; SiO2—32%, Аl2О3—13% и т. д.

Химический состав доменного шлака

Он отличается от состава обыкновенного цемента меньшим содержанием СаО и большим содержанием SiO2, A12O3 и других окислов.
Эти окислы образуют в шлаке химические соединения: двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2 (обладает вяжущими свойствами), геленит 2СаО • SiO2 • А12О3 — инертное вещество и др.
В результате резкого охлаждения (грануляции) жидкого доменного шлака получается гранулированный шлак, который, кроме указанных соединений, входящих в состав кристаллической фазы, содержит алюмосиликатное стекло, обладающее химической активностью.

Барабанная установка для полусухой грануляции шлака: 1— шлаковозный ковш; 2 — приемная ванна; 3 — желоб; 4— вращающийся барабан; 5 — гранулированный шлак

Свойства гранулированного шлака

Гранулированный шлак обладает гидравлическими вяжущими свойствами. Они проявляются при действии на тонко измельченный шлак возбудителей твердения щелочных (известь, цементный клинкер) или сульфатных (сернокислый кальций и др.). Эти свойства шлака используются для производства шлаковых цементов посредством совместного размола гранулированного шлака с возбудителями твердения. Таким образом получают известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый цементы и шлакопорт-ландцемент. Кроме того, доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов.

Производство шлаковых цементов выгодно, так как оно основано на использовании очень дешевого сырья — отходов доменного производства — шлаков, получающихся в громадных количестав на металлгических заводах. Выход доменного шлака составляет в среднем 60% от веса выплавленного чугуна. Кроме того имеются огромные запасы старых отвальных шлаков, пользуемых для изготовления бетона в дорожном строительстве и др.

Получение доменных шлаков

Доменные шлаки получаются при выплавке чугуна в резултате сплавления глинистых и других примесей, входящих в состав руды и топлива, с известью, получаемой при обжиге известняка, вводимого в доменную печь.
В зависимости от состава шихты, применяемой при производстве чугуна, получают основной или кислый шлак.
Основным считается шлак, состав которого в процентах характеризуется модулем основности Мо, превышающим 1:
Мо= CaO+MgO разделить на SiO + Al2O3 > 1

У кислого шлака Мо 0,65), богатые глиноземом. Так называемый модуль активности шлака, выражающийся отношением % Al2O3 : % SiO2 должен быть у основных шлаков больше 0,17, а у кислых — больше 0,33.

Кроме того, в зависимости от сорта шлака содержание МпО должно быть не более 2—5%, а серы S

Источник

Доменные шлаки (свойства, состав, применение)

Второсортное сырье, использующееся в строительстве в качестве наполнителя для бетонных смесей и растворов, называется шлаком. Промышленные отходы разнятся в зависимости от химического состава, физических свойств, стоимости по сравнению с другими заполнителями. Эти характеристики придают шлаку популярность и высокие показатели спроса на материал в строительной индустрии. Теперь вы имеете понятие о том, что такое шлак.

Кроме основного предназначения, шлак используется для производства минеральной ваты, шлакоблоков, пемзы, литья и многого другого.

Основное преимущество использования вторичного сырья – безотходная технология производства строительного материала, позволяющая существенно понизить степень загрязнения окружающей среды. При использовании шлакоблока количество отходов и строительного мусора, скопившегося в процессе возведения здания, существенно уменьшается за счет положительных характеристик, высокой плотности и сопротивляемости материала. При этом шлакоблок сохраняет свою легкость и может подниматься на большую высоту для кладки.

Что такое шлак и из чего он состоит

Шлаки – неметаллические искусственные силикаты, образовывающиеся на поверхностях различных металлов в процессе:

С точки зрения химического состава бывают виды шлаков:

В составе шлаков присутствуют и кремниевые, алюминиевые, магниевые, марганцевые, серные частицы и прочие компоненты. В зависимости от компонентного состава и концентрации веществ приобретает шлак свойства, отличающиеся характеристиками.

Граншлак

Каталог статей > Сыпучие материаллы > Граншлак

Перейти к прайс листу на граншлак

Производство шлаков и виды шлаков

Шлаком называют неметаллический многокомпонентный расплав, который покрывает поверхность жидких металлов при металлургических процессах, таких как: плавка исходного сырья, обработка расплавленного промежуточного продукта и рафинирование жидкого расплава. При окончании металлургических процессов шлак имеет затвердевшее камневидное или стекловидное состояние, называемое еще «сплавом оксидов переменного состава». При металлургическом производстве шлаки появляются в сопровождении процесса восстановления руды и извлечения из неё так называемой пустой породы, флюсов и коксовой золы при их химическом взаимодействии с карбонатными породами. Основными компонентами шлака являются: кислотные оксиды SiO2 и TiO2, основные оксиды CaO, FeO, MgO, нейтральные оксиды Al2O3, ZnO. Тем самым в зависимости от количественного преобладания основных или нейтральных оксидов шлаки разделяются на основные и кислые.

Подразделение шлаков в зависимости от вида производства

Шлаки черной металлургии:

— Доменные которые могут быть не гранулированные, гранулированные, пемзы.

Шлаки цветной металлургии

— Медеплавильные, никелевые, алюминиевые (вторичные), прочие.

Шлаки химической промышленности

Шлаки черной металлургии: доменные и сталелитейные

В строительстве преобладает использование доменных шлаков получаемых при производстве чугуна.

Шлак доменный негранулированный получают путем воздушного охлаждения шлака с последующим его дроблением и грохочением. Использование такого шлака преимущественно наблюдается в дорожном строительстве в качестве замены щебня, как дополнительный наполнитель в асфальтобетон и бетон, в сельском хозяйстве для раскисления почв, а также в качестве железосодержащего материала для вторичной переплавки в доменных печах. Шлак доменный негранулированный гидравлическими свойствами не обладает.

Шлак доменный гранулированный получается при выплавке чугуна путем резкого охлаждения водой на гранустановке. Используется гранулированный доменный шлак преимущественно в качестве активной минеральной добавки в цемент.

Шлаковой пемзой называют литой кислый шлак. Для его создания необходим специфический режим охлаждения. Вяжущими свойства отсутствуют. Используют как утеплитель (подсыпка под перекрытия пола первого этажа домов), звукоизоляционный материал, необходим при производстве легких бетонов и изделий из них (шлакоблоки).

Рис1. Шлак черной металлургии

Основной полезной характеристикой доменного шлака является его основность, тоемть сопротивление измельчению, реакционная способность, химический состав и его стабильность. Плотность шлаков составляет 2,7-3 г/см3 (2700кг/м3-3000кг/м3), насыпная плотность – 1,3-1,5 г/см3 (1300кг/м3-1500кг/м3). Гидравлические свойства доменного граншлака определяются по величине коэффициента качества (К).

В зависимости от коэффициента качества и химического состава гранулированные доменные шлаки разделяются на три сорта:

КI сорт8,015,04,02,01,65II сорт7,515,04,03,01,45III сортдо 7,215,04,04,01,20

Шлаки цветной металлургии

В строительстве и производстве строительных материалов имеют интерес цветные металлургические шлаки от производства меди и никеля. Отвальные медеплавильные шлаки имеют черный цвет, которые не подвергаются распаду. Плотность таких шлаков шлаков составляет 3300-3800 кг/м3, водопоглощение 0,1-0,6%, предел прочности при сжатии 120-300 МПа.

Никелевые шлаки имеют столь же высокие показатели физико-механических свойств, как и медные. Относятся к кислым по химическому составу. Имеют стекловидную фазу, но не смотря на это практически не обладают гидравлической активностью. Применение шлаков цветной металлургии в настоящий момент не велико, находят место применения в производстве цемента и при получении минеральной ваты и литых изделий.

Рис2. Шлак цветной металлургии

Электротермофосфорные гранулированные шлаки

Являются отходами при производстве фосфора методом электротермической возгонки. Получаются быстрым охлаждением силикатного расплава, образующегося в электропечах при плавке шихты из фосфорной руды, кварцита и кокса.

Рис3. Электротермофосфорный гранулированный шлак

Граншлак

Цена: 14560.0 руб за 20т

Граншлак

Цена: 8400.0 руб за 10т.

Граншлак

Цена: 12320.0 руб за 15т.

Граншлак в мешке (50кг)

Цена: 90.0 руб за мешок

Граншлак

Цена: 5000.0 руб за 5т

Свойства и область применения шлаковых материалов

Вопрос, что такое шлак, не может быть полностью раскрыт, не охарактеризовав сферу использования этого материала. В строительной индустрии приемлемо использование гранулированного шлака, отличающегося диаметрально. Крупногранулированные куски шлака на фото ниже.

Они приемлемы при отливе шлакоблоков. Материал отличается износоустойчивостью, небольшим удельным весом, тепло- и влагоизоляционными свойствами.

Что такое шлак? Это вторичное сырье, которому придают разнообразные оттенки — от насыщенного черного до белого цвета. Нередко на рынке можно встретить перламутровые, даже фиолетовые оттенки шлака. Все они широко применяются в строительстве, а в сфере своего использования представляют незаменимые материалы или компонентные составы для производства блоков, растворов, бетона, заливки фундамента.

Важно знать, что плотность шлака зависит от компонентного состава смеси.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ШЛАКОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

На сегодняшний день отходы черной металлургии являются одним из главных источников загрязняющих веществ и в то же время обладают значительным ресурсным потенциалом. Они могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства, что позволило бы снизить объемы размещения неутилизируемых отходов в окружающей среде, уменьшить экологическую нагрузку и использовать ресурсный потенциал отходов вместо потребления первичных материалов.

Традиционно шлаки черной металлургии применяют в дорожном строительстве, производстве строительных материалов, в том числе облицовочных плит и вяжущих материалов, особенно для изготовления шлакопортландцемента,

Крупные гранулы отходов промышленности используютсяпри возведении фундамента и укреплении насыпей, а также при изготовлении шлакоблоков, отличающихся износоустойчивостью, меньшим весом и повышенными показателями тепло- и влагоизоляции. Из шлаков более мелкой фракции производят добавки для бетона или асфальта. Что касается пыли и самых мелкофракционных частиц, то их применяют в качестве добавок при производстве тротуарной плитки и минваты. Крошка добавляется в строительные смеси для повышения прочностных характеристик составов [3].

Все выше перечисленные направления предъявляют повышенные требования к качеству шлаков. В связи с этим для соответствия требованиям каждой области применения исходные шлаки подвергают обработке. Тем не менее повышенные требования к экологической эффективности окружающей среды могут ограничить применение шлаков в качестве строительных материалов [1].

Таблица 1.

Показатели основного химического состава отходов черной металлургии

В развитых странах созданы специализированные организации и научные институты, которые занимаются вопросами применения отходов в строительстве. Так, например, в Канаде существует Национальная шлаковая ассоциация, во Франции действует Техническая ассоциация по применению и изучению доменных шлаков, а в Англии имеется Британская ассоциация шлака. В таких странах, как Германия и Англия продукцию из шлака металлургические предприятия производят самостоятельно. Что касается других стран Европы, то здесь шлак передают сторонним организациям по производству строительных материалов на вторичное использование. Национальная шлаковая ассоциация США добилась на правительственном уровне признания шлака минеральным сырьевым материалом.

В странах Европы в год производится около 24 млн т шлаков черной металлургии, в России — около 17 млн т. При этом в странах ЕС используется практически весь объем вновь образующихся шлаков, а в России — только около 60 % [4].

Рециклинг шлаков черной металлургии в Германии достиг высокого уровня и на сегодняшний день степень их оборотного использования превышает 90 %, что наглядно видно в таблице 1.

Таблица 2.

Использование шлаков черной металлургии в Германии

Существенная разница присутствует и в структуре направлений применения шлаков черной металлургии. В странах ЕС порядка 65 % используется в производстве цемента и около 30 % в дорожном строительстве, а в России соответственно 35 и 57 %.

В настоящее время объем использования вновь образующихся шлаковых отходов черной металлургии в России существенно увеличился в основном за счет увеличения масштабов строительства.

Утвержден целый ряд стратегических документов, определяющих вектор развития основных потребителей металлопродукции. Прогнозируется рост потребления металлопродукции из черных металлов, направляемой на капитальное строительство, включая строительство новых магистральных газо- и нефтепроводов, дорожное строительство и ремонтно-эксплуатационные нужды, а также для обеспечения реализации национальных проектов [5].

Освобождение территорий от залежей шлаков и одновременное создание безотходного производства в РФ, обеспечивающее экологическую безопасность, контролируется Распоряжением Правительства РФ от 25 января 2020 г. №84-р.

Таблица 3.

Динамика изменения образования, использования, обезвреживания, захоронения и хранения отходов в РФ за 2007–2014 гг.

За границей шлаки используются в качестве заменителя щебня. За последние годы во Франции в качестве материала для совершенствования свойств песка, щебня и гравийно-песчаной смесей стали широко применяться немолотые доменные гранулированные шлаки. Смеси такого рода, как правило, производятся в стационарных смесительных установках. Например, для реконструкции магистральной дороги Нанси-Страсбург (1969г.) была установлена смесительная установка производительностью 350 т/ч, которая создавала смесь, в состав которой входили щебень (гравий)-50 %, песок-30 %, гранулированный шлак-20 %, известь-2 %, вода- 8 % [2].

Известно, что при добавлении доменного шлака в цемент, существенно меняются его свойства: увеличивается срок службы бетонов, повышаются плотность и стойкость к воздействию сульфатов.

В минувшие годы металлургические фирмы и предприятия в России по переработке шлака направили свои силы на повышение качества продуктов, получаемых из шлаков черной металлургии. Однако в настоящее получаемая при дроблении мелкая фракция шлака плохо поддается утилизации как в строительстве, так и в металлургии. Лишь небольшие объемы используются в производстве удобрений или для специальных целей при земляных работах или для укрытия отвалов.

Несмотря на большие успехи в нашей стране в области модернизации действующих предприятий черной металлургии можно сделать вывод о том, что использование шлаков в настоящее время сдерживается в силу ряда причин, ведущими из которых являются:

— несовершенство отечественной нормативно-правовой базы обращения с отходами, которая не стимулирует использование ресурсного потенциала, задолженного в отходах;

— отсутствие должного экономического стимулирования использования вторичных материалов, полученных из отходов или с их применением, при относительно низких ценах на первичное сырье, что делает экономически мало привлекательным освоение задолженного в отходах ресурсного потенциала;

— низкий уровень платежей за размещение неутилизируемых отходов в объектах окружающей среды;

-недостаточная разработанность методических подходов и критериальной базы по разработке наилучших доступных технологий по использованию отходов черной металлургии [4].

В Оренбургской области сырьевая база позволяет готовить продукцию не только из природного сырья, но и из отходов производства. Это одна из немногих областей, где заводы расположены в промышленной зоне вблизи металлургических комбинатов, что дает широкий простор для реализации научных разработок, связанных с утилизацией шлаков.

Черная металлургия области представлена Орско-Халиловским металлургическим комбинатом, ныне ОАО «Уральская сталь», расположенным в городе Новотроицке [6]. Доменные шлаки этого предприятия наиболее благоприятны по своему химическому составу для последующей переработки в строительные материалы.

Для обеспечения утилизации шлаков в будущем стоит осваивать новые ниши в областях, где предъявляются более высокие требования к качеству, которое не могут удовлетворить побочные продукты из других отраслей. Тем не менее потенциальные возможности металлургических шлаков реализованы еще не полностью. Требуются новые процессы переработки для повышения качества шлаков. Усилия черной металлургии направлены на расширение сферы применения шлаков на основе повышения их свойств.

Список литературы:

Негативные качества шлака

Потребитель выделяет некоторые недостатки вторсырья:

Перед тем как окончательно определиться с выбором материала для индивидуального, жилого или промышленного строительства определите достоинства и недостатки этого сырья, ознакомьтесь детальнее со свойствами и применением шлака. Если этот факт для вас не имеет значения, а в приоритете только дешевый материал, то можно сэкономить и приобрести вторсырье.

Источник