Размещено на http://www.allbest.ru/

Топливные шлаки и золы

Топливные отходы можно разделить на два основных вида:

1. отходы от сжигания кускового угля топливные (котельные) доменные шлаки, состоящие в основном из сравнительно крупных кусков с примесями некоторого количества весьма мелких частиц (зола), а также частиц несгоревшего угля;

2. отходы от сжигания угля в измельченном(пылевидном)состоянии топливные золы, состоящие главным образом из оплавленных пылевидных частиц с примесью несгоревшего угля, а иногда некоторого количества сравнительно крупных вспученных или оплавленных кусков, называемых лаками, пылевидного, сжигания.

В зависимости от вида сжигаемого топлива получаются следующие доменные шлаки и золы:

антрацитовые (от сжигания антрацитов); каменноугольные; буроугольные и, в частности, подмосковные (от сжигания подмосковных углей); торфяные и т. д.

Часто встречаются смешанны шлаки, полученные or сжигания смесей различных углей (например, донецких каменных углей с подмосковными и т. п.).

Состав шлаков

Строение и свойства топливных шлаков зависят:

а) от вида угля;

б) от минералогического состава неорганической его части;

в) от условий сжигания угля (размера кусков, температуры, развивающейся при сжигании, и т. п.).

Неорганическая часть углей и сопровождающей их «пустой породы» состоит главным образом из глинистых веществ с примесью окислов железа, кварца, небольших количеств кальцита, доломита, гипса, пирита и т. п.

Антрацит, являющийся геологически наиболее «старым» видом каменного угля, характеризуется малым содержанием неорганических и летучих органических составных частей, а благодаря этому -- значительной атмосферостойкостью. Шлака в золы он дает сравнительно мало (7---10% от веса угля), но а них содержится обычно сравнительно много несгоревших частиц угля (до 20--30%). Так как при горении антрацит дает много тепла, то антрацитовые шлаки оказываются хорошо спекшимися (оплавленными), сравнительно прочными и атмосферостойкими.

Наоборот, наиболее молодые угли (бурые и подмосковные) содержат сравнительно много летучих составных частей, гуминовых кислот и других веществ коллоидального характера, а также много глинистых и других неорганических примесей (иногда до 25--30?% от веса топлива). Такие угли большей частью имеют рыхлое и слоистое строение, способны легко окисляться, набухать при увлажнении и растрескиваться при высыхании. Теплотворная способность их значительно ниже, чем у антрацитов, а шлака и золы они дают в 2,5--3 раза больше. Поэтому шлаки, образующиеся при кусковом сжигании бурых и подмосковных углей, оказываются в значительной части. недостаточно спекшимися, малопрочными и нестойкими, что снижает качество шлакобетона.

При сжигании подмосковных углей в пылевидном состоянии получают главным образом золу, но наряду с ней некоторое количество хорошо спекшихся и стойких шлаков.

Золы обычно состоят из очень мелких частиц, обладающих свойствами активных добавок. Если золы содержат мало несгоревшего угля (менее 3%), то они могут служить дисперсной добавкой к цементным и известковым растворам, а также к бетонам невысоких марок.

Каменные угли по свойствам являются как бы промежуточными между антрацитовыми и бурыми углями, причем прочность и стойкость каменноугольных шлаков большей частью приближается к соответствующим показателям антрацитовых шлаков.

Топливные шлаки состоят из следующих компонентов:

1. собственно шлаков пористых кусков различной крупности, получившихся в результате спекания или плавления (сопровождаемого вспучиванием) неорганической части угля; эти куски и являются важнейшей составляющей шлаков;

2. зол пылевидных, неспекшихся между собой частиц этой же неорганической части угля; к золам обычно относят частицы мельче 0,15 мм; большое количество золы в шлаке ведет к понижению прочности и морозостойкости шлакобетона;

3. кусков несгоревшего угля разной крупности, являющихся нежелательной примесью; бурые, подмосковные и некоторые другие виды каменных углей резко понижают стойкость шлакобетона, так как их объем изменяется при изменении влажности и температуры среды; куски же несгоревшего антрацита благодаря своей плотности и стойкости мало влияют на прочность и стойкость шлакобетонов;

4. кокса -- пористых частиц, образующихся при сухой перегонке некоторых каменных углей; такие частицы, потерявшие наиболее легко окисляемые компоненты, менее вредны для бетона, чем несгоревший каменный уголь;

5. недостаточно обожженных (неспекшихся)кусков неорганической части угля и пустой породы, сопровождающей уголь; эти куски состоят большей частью из глинистых пород, которые при недостаточном обжиге дают плохо спекшиеся и не прочные составляющие шлака, способные при увлажнении размягчаться и набухать, при высыхании растрескиваться, а при замерзании во влажном состоянии пучиться (увеличиваться в объеме и разделяться на слои); они чаще всего встречаются в буроугольных и подмосковных шлаках присутствие их резко уменьшает прочность и стойкость шлакобетона.

В шлаках могут встречаться и другие вредные примеси: легко растворимые соли (особенно сернокислые CaSO4 и др.). включения свободных СаО и MgO, а также FeS2. Легко растворимые соли дают выцветы, способные разрушать бетон. Сернокислые соли могут разрушать портландцемент, вступая с ним во взаимодействие, а включения свободных СаО и MgO, гасящихся в бетоне, вызывают его растрескивание. Пирит (FeS2) лри окислении в присутствии воды увеличивается в объеме и также способен разрушать бетон.

Лучшими видами топливных шлаков являются антрацитовые и хорошо спекшиеся каменноугольные шлаки, так как они состоят главным образом из вспучившихся остеклованных кусков, а несгоревшие частицы угля, антрацита или кокса, сравнительно атмосферо- и морозостойки.

К шлаку, применяемому в качестве заполнителя для шлакобетона, предъявляют следующие основные требования:

а) он не должен содержать землистых и глинистых примесей, кусков металла, случайного мусора, излишка золы и других примесей; б) содержание несгоревшего угля, определяемое прокаливанием, не должно превышать:

20% от общего веса материала в антрацитовых шлаках (более высокое содержание недопустимо, главным образом, из экономических соображений)

15%--в каменноугольных шлаках; 10% --в шлаках подмосковных и бурых углей (чем меньше, тем лучше).

Топливные шлаки, предназначенные для армированного бетона

(легкого железобетона), должны удовлетворять более строгим требованиям для того, чтобы стальная арматура не ржавела. Так как уголь с железом могут давать гальваническую пару, в которой разрушается железо (сталь), то необходимо, чтобы в смеси крупного и мелкого шлака общее содержание несгоревшего угля не превышало бы 5% от веса сухой смеси. Кроме того, необходимо, чтобы содержание сернокислых и сернистых соединений (в пересчете на SO3) не превышало 3%, так как эти соединения также могут вызывать коррозию стали при наличии влаги в пористом бетоне.

Для уменьшения содержания угля в смеси заполнигелей, а также для уменьшения расхода цемента мелкий шлак иногда заменяют (полностью или частично) обычным песком. Бетоны на таких смесях называют песчаными шлакобетонами.

Чтобы уменьшить содержание растворимых солей и обезвредить примеси CaO, MgO и FeS2, топливные шлаки до применения выдерживают в отвалах по крайней мере несколько месяцев. При этом примеси нестойких углей (например, подмосковных, бурых и некоторых каменных) окисляются и выгорают, растворимые соли вымываются из шлаков дождями, включения СаО и MgO гасятся, а серный колчедан разлагается.

Выдержанные в отвалах шлаки просеивают, разделяя их на шлаковый песок (с частицами менее 5 мм) и на шлаковый щебень (с частицами более 5 мм). Шлакобетон может быть хорошим лишь при надлежащем зерновом (гранулометрическом) составе, т. е. при определенных соотношениях мелкого и крупного заполнителей и при ограниченном содержании золы.

Если антрацитовые и каменноугольные шлаки содержат сравнительно много несгоревшего угля, который можно использовать как топливо, то выгодно отделять уголь от шлака. Это можно сделать с помощью магнитных сепараторов, действие которых основано на том, что хорошо спекшиеся куски шлака обычно содержат магнитную окись железа.

Самым простым способом уменьшения содержания угля в антрацитовых и каменноугольных шлаках является отсев от них мелких фракций шлака и последующая замена отсеянной мелочи обычным песком или дробленым шлаком. Отсеянный мелкий шлак, содержащий несгоревший уголь, является так называемым «шлаковым топливом, применяемым при производстве пористо-пустотелых видов кирпича и керамики эффективных керамических материалов для кладки стен).

Однако описанные выше способы не позволяют улучшить качество подмосковных и других недостаточно спекшихся шлаков. Хотя при длительном выдерживании таких шлаков в крупных отвалах большая часть угля в них выгорает, однако вследствие недостаточно высокой температуры, развивающейся при этом процессе, в отвале остается много неспекшихся слоистых кусков, а количество золы даже увеличивается. Поэтому лучшим способом подготовки таких шлаков является вторичный их обжиг до спекания на специальных спекательных устройствах (агломерация).

Агломерированные шлаки и золы

Способы агломерации шлаков и зол дают возможность не только выжечь из шлаков вредный уголь, но и получить прочный и стойкий пористый заполнитель вторичный шлак (агломерат), пригодный для легкого бетона и железобетона. Этот метод позволяет также получить пористый кусковой заполнитель из зол ТЭЦ или из смесей их со шлаками.

При спекании на агломерационных машинах смесей, содержащих около 10% угля, в спекаемом материале развивается очень высокая температура (до 1400--1600°), обеспечивающая не только выжигание угля и других вредных примесей (в частности, соединений серы), но и хорошее спекание. Поэтому пористые заполнители, полученные спеканием шлаков и зол, практически угля не содержат. Количествр других вредных примесей в них также незначительно.

Процесс спекания не требует затраты дополнительного топлива; он происходит благодаря сгоранию угля, содержащегося в шлаке или золе.

Спеканию подвергают дробленые шлаки или золы в смеси со шлаками и небольшим количеством глиняного молока, которое вводится для того, чтобы зола при смешивании с глиняным молоком скатывалась в комочки а получалась смесь с надлежащей воздухопроницаемостью.

Подготовленную смесь направляют на спекательные решетки, через которые просасывается воздух, поступающий в спекаемый слой сверху и обеспечивающий интенсивное горение угля. В результате смесь спекается и отчасти вспучивается, давая пористую массу; после охлаждения ее дробят и рассеивают, получая крупный и мелкий заполнитель, называемый вторичным шлаком.

Разработан способ механизированного получения такой шлаковой пемзы

Расплавленный шлак поступает из доменной печи или из шлаковозных ковшей в специальные машины, в которые подается через мелкие отверстия вода, пар или воздух. Пористость шлака можно регулировать, изменяя количество подаваемой воды или пара. Вспученный и затвердевший шлак поступает в дробилку, а затем его рассеивают с помощью вибрационных сит на мелкий и крупный заполнитель

Производство удобрений из шлаков

В связи с тем что доменные шлаки содержат соединения фосфора, кальция, магния, различные микроэлементы, их используют для производства минеральных удобрений в форме муки.

На рис. 8.8 приведена схема производства фосфат-шлакового удобрения из остеклованного кускового шлака размером 150-- 200 мм.

Первичное дробление производится в шаровой мельнице с периферийной разгрузкой. Фракция размером 25 мм сепарируется и тарельчатым питателем подается в мельницу тонкого помола, работающую в замкнутом цикле с воздушным сепаратором. Мелкие частицы (до 2 мм) попадают в циклон, из которого ковшовым элеватором подаются в силосный склад, а оттуда -- в бункер упаковочных машин. Вся линия подключена к обеспыливающим фильтрам и работает под небольшим вакуумом.

Представляет интерес использование в качестве удобрений гранулированных шлаков, так как такое удобрение будет разлагаться в почве в течение 10--15 лет, передавая все это время растениям необходимые питательные вещества. Такие гранулы не пылят, не слеживаются и не смерзаются, а потому их можно вносить в почву и летом, и зимой. Стоимость гранулированного шлака ниже стоимости муки.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ

При всей простоте способа, он отличается значительной длительностью и большим количеством операционных переходов, включающих подготовку ингредиентов, их смешение, сложную схему механического перемешивания, контроль кислотности и концентрации микроэлементов, центрифугирование и сушку. Используемый в качестве твердого носителя сополимер метакриловой кислоты с диметакрилатом триэтиленгликоля (сополимер СГ-1) подвержен разложению в почве, что позволяет подвергнуть сомнению долговременность действия (3-5 лет) удобрения.

Известен способ получения комплексных микроудобрений, включающий обработку при перемешивании измельченного металлургического шлака смесью отработанного раствора сернокислотного травления черных металлов и отработанными электролитами гальванических производств авт. св. СССР N 1488290, C 05 D 9/02, 1989.

Способ отличается экономичностью и низкой себестоимостью получаемого удобрения, однако он предусматривает химическое выщелачивание химических элементов из шлака, что значительно снижает срок действия удобрения. Применение такого удобрения в сельскохозяйственном производстве требует его регулярного применения, что отразится на себестоимости продукции.

Задачей изобретения является разработка простого способа получения многофункционального комплексного удобрения высокой эффективности и длительного срока действия и хранения.

Для решения поставленной задачи в известном способе получения комплексных удобрений, включающем обработку при перемешивании измельченного металлургического шлака отходами химического производства, используют шлак, измельченный до размера частиц не более 5 мм, а в качестве отходов химического производства используют отработанные водные растворы производства синтетического каучука, в пропорции шлак: раствор (25-30) : 1; при этом процесс перемешивания ведут при температуре, не превышающей 60oC, после чего продукт механически активируют истиранием до размера частиц не более 2 мм.

Порошок доменного шлака фракции менее 5 мм представляет собой некондиционную смесь строительной индустрии по применению металлургического шлака в производстве строительных материалов, имеет состав, мас.%:

CaO + MgO - 45 - 55

Al2O3 - 7-13

SiO2 - 35-42

P2O5 - Следы

Fe, Mn, Na, K (оксиды) - Остальное

pH - 8,5 - 9,0

Пример. 100 кг порошка доменного шлака засыпают во вращающийся барабан с мешалкой, добавляют 3,5 кг медно-аммиачного отработанного раствора Ефремовского завода синтетического каучука (СК) Тульской области, перемешивают в течении 10 мин. В процессе перемешивания происходит разогрев смеси до температуры 50-60oC за счет процессов обмена, гидратации, адсорбции,

K2O + H2O = 2KOH;

2[Cu(NH3)4](CH3COO)2 + 4KOH + 8H2O = Cu(OH)2 + 4CH3COOK + NH4OH;

CaO + 2CuSO4 + H2O = CuSO4 + (CuOH)2SO4

Полученная смесь дополнительно механически активируется истиранием в шаровой мельнице с целью раскрытия оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Готовый продукт имеет следующий состав; мас.%

CaO + MgO - 43 - 53

SiO2 - 34 - 41

Al2O3 - 6 - 12

Cu - 0,5 - 1,0

CH3COO- - 0,3 - 0,5

NH3 - 0,5 - 0,8

Вода - 1,0 - 2,0

P2O5 - Следы

Fe, Mn, Na, K (оксиды) - Остальное

pH - 8,7 - 10

При меньшем количестве вводимого отработанного раствора получается удобрение по производимому эффекту мало отличающееся от "чистого" металлургического шлака. При большом количестве вводимого раствора происходит более сильный разогрев смеси, удаление активного компонента - аммиака, снижается раскисляющая способность готового продукта.

Удобрение по заявляемому способу вносят в почвы в любой сезон (весной, осенью), под пары, совместно с основными неорганическими или органическими удобрениями под любые сельскохозяйственные культуры. Наибольшая эффективность получена в производстве злаковых, зернобобовых культур, картофеля. Данные опытов по применению минерального удобрения на основе доменного шлака, обогащенного макро-, микроэлементами, стимуляторам роста растений, при выращивании ячменя, сорта "Карина" на опытном участке серой лесной почвы, имеющей гумуса 1,3%, меди в подвижной форме 1,2 мг/кг, pHkcl 5,1, сведены в таблицу.

В производстве заявляемого удобрения используют отходы строительного производства на основе металлургических шлаков, отработанные растворы производства синтетического каучука. Получается комплексное удобрение длительного срока (3-5 лет) и с широким спектром действия: рыхление, раскисление, улучшение условий аэрации и гумификации почв, макро- и микроэлементное питание растений. Решаются вопросы ресурсосбережения, охраны окружающей природной среды за счет утилизации промышленных отходов и уменьшения выделения в атмосферу парникового углекислого газа, так как процесс нейтрализации кислоты в почве протекает в отличие от известкования по простой схеме обмена

MeO + 2H+ = Me+ + H2O

где MeO - оксид металла;

H+ - катион водорода;

Me+ - катион металла;

H2O - вода. Формула изобретения: 1. Способ получения комплексного удобрения, включающий обработку при перемешивании измельченного металлургического шлака отходами химического производства, отличающийся тем, что в качестве отходов химического производства используют отработанные водные растворы производства синтетического каучука в пропорции шлак : раствор (25 - 30) : 1, а после смешения продукт механически активируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отработанные водные растворы, содержащие, мас.%:

Cu2+ - 10 - 20

NH3 - 10 - 15

CH3COO- - 5 - 10

H2O - Остальное

рН - 11 - 12

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шлак, измельченный до размера частиц не более 5 мм, а механическую активацию проводят до размера частиц не более 2 мм.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что процесс перемешивания ведут при температуре, не превышающей 60oC.

АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ

Недостаток этой смеси низкая теплоустойчивость. Предел прочности при сжатии при температуре 50оС (Ксж 50оС) составляет всего 1,45 МПа. По требованиям ГОСТ 9128-84 этот показатель должен быть не менее 1,60 МПа. Низкое значение Ксж 50оС приводит к снижению показателей сдвигоустойчивости покрытия и не обеспечивает требуемую его работоспособность.

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является горячая мелкозернистая асфальтобетонная смесь [2] включающая битум и минеральную часть, составленную из известнякового материала при следующем соотношении компонентов, мас.

Известняк-ракушечник: Фракция 0-5 мм 60-65 Фракция 5-15 мм 27-32 Битум вязкий 7-8.

Недостатки указанной смеси низкий коэффициент водостойкости и показатель прочности при 50оС, повышенная способность к водонасыщению и старению и как следствие увеличенный расход органических вяжущих по сравнению с потребностью таких же вяжущих для битумоминеральных смесей, приготавливаемых со стандартными минеральными материалами.

Недостатки смесей из пористых материалов вытекают из того, что при взаимодействии органического вяжущего битума с поверхностью известняков-ракушечников, являющихся высокопористым материалом, происходит расслоение структуры битумов. Внутрь минеральных материалов по порам избирательно проникают молекулы масел и смол частично, а в поверхностном слое концентрируются молекулы и агрегаты асфальтенов. Образующийся на поверхности пористого минерального материала слой битумной пленки, состоящей в основном из асфальтенов, становится более жестким, а, следовательно, более хрупким, что ускоряет процесс старения асфальтобетонных покрытий. Поэтому в практике дорожного строительства при использовании пористых материалов, обработанных битумами, увеличивают количество органического вяжущего, что влечет за собой снижение показателя прочности при 50оС.

Цель изобретения повышение водостойкости и показателя прочности при 50оС асфальтобетонных смесей и снижение дефицитных органических вяжущих битумов.

Поставленная цель достигается тем, что асфальтобетонная смесь, содержащая в качестве минерального материала отходы распиловки известняков-ракушечников и связующего битума, содержит дополнительно в качестве активатора минерального материала высушенный кремнегель отход сернокислой переработки природных фосфоритов, при получении фосфорной кислоты и концентрированных фосфатных удобрений и в качестве гидрофобизатора пористого материала основных пород вторичный отгон жирового гудрона (отхода масложирового производства), при следующем соотношении компонентов, мас.

Отход распиловки известняка-ракушечника, Фракция 0-5 мм 60,0-65,0 Фракция 5-15 мм 27,9-29,85 Высушенный крем- негель отход сер- нокислой перера- ботки природных фосфоритов при по- лучении фосфорной кислоты и концентри- рованных фосфатных удобрений 1,5-3,5 Вторичный отгон жирового гудрона 0,10-0,15 Битум 5,5-6,5.

Введение добавки кремнегеля (отход переработки фосфоритов) способствует образованию более плотной структуры асфальтобетона, с частично замкнутыми порами за счет новообразований, имеющих место в поверхностном слое пористого известняка-ракушечника при взаимодействии с кремнегелем. Образующиеся при этом нерастворимые фториды и алюмосиликаты кальция на поверхности известняка-ракушечника, увеличивая его прочность, будут способствовать повышению водостойкости асфальтобетонной смеси, снижению расслоения структуры битума и уменьшению проникновения масел и смол внутрь минерального материала. Поверхностная пленка битума становится более пластичной, замедляя процессы старения смеси.

Вторичный отгон жирового гудрона, являясь гидрофобизатором, замеряет старение битумного вяжущего, способствуя более медленному окислению масел и смол в асфальтобетоне, продлевая тем самым срок его службы.

Использование кремнегеля (отход переработки фосфоритов) и вторичного отгона жирового гудрона позволяет сократить расход битумного вяжущего на 10-15% что способствует увеличению теплоустойчивости и сдвигоустойчивости смеси.

Отходы распиловки известняков-ракушечников образуются в карьерах при распиловке известняково-ракушечниковой породы на стеновые блоки. При этом образуется до 40% отходов.

Химический состав и физико-механические показатели средних проб отходов распиловки известняков-ракушечников приведены в табл.1-3.

Физико-механические показатели характеризуют отходы распиловки как пористые материалы с пределом прочности при сжатии кубика с ребром 5 см до 10 МПа. По зерновому составу фракция 0-5 мм на 50% состоит из частиц менее 0,315 мм, в том числе частиц менее 0,071 мм содержится до 30%

Кремнегель является отходом сернокислой переработки природных фосфоритов (апатитов) при получении фосфорной кислоты, фосфата аммония и других концентрированных фосфатных удобрений. В настоящей работе использовался кремнегель Невинномысского химического комбината "Азот".

Содержание воды в использованном кремнегеле составило 27% кремнефтористоводородной кислоты 0,7 08% удельная поверхность сухого материала 15000 см2/г (табл.4). Через сито 0,071 мм проходит 86,0% материала.

Химический состав средней пробы высушенного кремнегеля представлен в табл.5, а физико-механические свойства в табл.6.

Вторичный отгон жирового гудрона отход производства на масложирокомбинатах при дистилляции жировых кислот содержит жиры, глицирин, полимеры и т.п. Температура плавления (размягчения) около 60оС, температура горения (воспламенения) 280-300оС, число омыления 211 мг КОН/г, кислотное число 3,57 мг КОН/г, содержание жирных кислот 86,4% Нормативных документов на этот отход не имеется.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая асфальтобетонная смесь отличается введением новых компонентов, а именно кремнегеля отход переработки фосфоритов и вторичного отгона жировых гудронов. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений показал, что применение в составе асфальтобетонных смесей некоторых гидрофобизаторов и активаторов известны. Однако их применение в смесях в сочетании с пористыми известняками-ракушечниками не обеспечивает смесям такие свойства, которые они проявляют в заявленном решении, а именно, значительное увеличение коэффициента водостойкости и теплоустойчивости и как следствие повышение долговечности покрытия при меньшем расходе органического вяжущего. Таким образом, данный состав компонентов придает асфальтобетонной смеси новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены 5 вариантов составов смесей ингредиентов, из которых состав 3 является оптимальным (табл.7).

В качестве минерального материала использовали отходы распиловки известняка-ракушечника, в качестве вяжущего битум БНД 60/90, в качестве ПАВ гидрофобизатора вторичный отгон жирового гудрона и в качестве активатора высушенный кремнегель отход сернокислотной переработки природных фосфоритов при получении фосфорной кислоты и концентрированных фосфатных удобрений.

Смеси получали следующим образом. Сначала в мешалку принудительного действия подавали известняк-ракушечник фракции 5-15 мм, после чего вводился битум (предварительно приготовленный с добавками отхода вторичного жирового гудрона) в количестве 40-45% от общей его массы на замес. Смесь перемешивали в течение 20 с. Затем в мешалку подавали известняк-ракушечник фракции 0-5 мм, высушенный кремнегель и остальное количество битума с добавкой вторичного отгона жирового гудрона. Перемешивание смеси производилось в течение 45 с. Образцы из асфальтобетонной смеси формовали и испытывали по ГОСТ 12801-84. Результаты сравнительных испытаний сведены в табл.7.

Из табл. 7 следует, что асфальтобетонная смесь предлагаемого состава обладает по сравнению с прототипом, значительно более высоким коэффициентом водостойкости Кводост. 0,90-0,95, более высокими значениями Ксж 50оС 3,78-4,16 МПа, т.е. более высокой теплоустойчивостью.

Использование предлагаемого изобретения позволит:

повысить качество асфальтобетонных покрытий за счет повышения коэффициента водостойкости и показателя сопротивления сжатию при повышенных температурах, что особенно важно для южных районов IV и V климатических зон;

расширить сырьвую базу минеральных материалов за счет использования отходов распиловки известняков-ракушечни- ков и других отходов производства;

способствовать охране окружающей среды от отходов производства. Формула изобретения: АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ, включающая отходы распиловки известняков-ракушечников фракции менее 5 мм и фракции 5-15 мм, анионное поверхностно-активное вещество и битум, отличающаяся тем, что содержит в качестве анионного поверхностно-активного вещества вторичный отгон жирового гудрона и дополнительно высушенный кремнегель-отход сернокислотной переработки природных фосфоритов при получении фосфорной кислоты и концентрированных фосфатных удобрений при следующем соотношении компонентов, мас.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ШЛАКА

Шлак - побочный продукт процесса производства железа и стали. Доменный шлак (BF) вырабатывается во время производства железа, а шлак электродуговых печей (EAF) является побочным сталелитейного производства. Аналогичная ситуация и со шлаком конвертерных печей. Шлаки от BOF и EAF представляют собой промышленные отходы и вредные материалы, поскольку они могут содержать свободные молекулы MgO и CaO, которые поглощают Н2О и вредят окружающей среде. Обработка EAF при помощи традиционных методов дробления и размалывания очень затратна, и при этом конечные продукты ограничены в применении. По-прежнему существует проблема загрязнения, и шлак необходимо состаривать в течение долгого времени. Для этого требуются крупные участки складирования шлака в целях состаривания: новая технология измельчения расплавленного шлака представляет собой благоприятный для инноваций процесс, который устраняет все вопросы загрязнения и позволяет производить универсальную продукцию. В сравнении с традиционными методами данная технология проще и экономичнее.

Технология измельчения шлака (SAT) была изобретена, запатентована и выведена на рынок корейской компанией Ecomaister Co., Ltd. Многие заводы уже успешно работают, другие находятся в процессе строительства, по поводу 5-6 проектов ведутся переговоры. SAT - стратегия, нацеленная на преодоление экологических проблем, связанных со шлаком электродуговой печи. Современная технология и операционная система, уникальная и точная система технологического управления опасными материалами. «Точная» означает точную работу, поскольку расплавленный отработанный шлак после погрузки в систему SAT немедленно перерабатывается в экологичные PS-шарики.

EAF-шлак представляет собой отходы, которые в огромном количестве вырабатываются в плавильных цехах (15-20% от объема расплава). Он содержит остатки металла, его трудно обрабатывать, и при этом невозможно использовать рентабельные методы. Технология измельчения шлака (SAT) - новая система, которая была адаптирована (изобретена) для измельчения расплавленного шлака электродуговых печей наиболее эффективным методом. Помимо этого она самая дешевая по сравнению с традиционными методами состаривания и размалывания. В результате работы процесса SAT создаются PS-шарики сферической формы и различными диаметрами.

Технология измельчения шлака (SAT)

Технология измельчения шлака - это процесс преобразования расплавленного шлака (1300 - 1350 оС) в небольшие сферические шарики диаметром 0,1 - 4,5 мм. Процесс включает в себя высокоскоростную систему воздушной продувки, при этом катализатор и вода подаются к потоку расплавленного шлака от разливочного устройства к площадке для хранения. Высокоскоростной поток воздуха при помощи воды и катализатора, которые используются для этой цели, при помощи процесса быстрого теплообмена преобразует поток шлака в сферические шарики с гладкой поверхностью. Структура PS-шариков обычно представляет собой устойчивую шпинельную структуру, которая придает шарикам замечательные физические характеристики. PS-шарики распределяются по размерам, проходя через ситовую установку.

Основная часть расплавленного шлака пропускается через систему измельчения, Обычно это 75-80% расплавленного шлака. Остальной шлак состоит из тяжелых материалов, в том числе полезного метала, который скапливается на дне транспортного котла. Наш опыт работы на корейских SAT-заводах позволяет говорить о том, что в среднем 3% шлака составляет металл. Около 20% шлака загружается в колодец для охлаждения шлака и после охлаждения измельчается системами механического дробления. Измельченный шлак пропускается через магнитные сепараторы с целью отделения металла. Переработанный металл отбирался, и оставшийся шлак представляет собой материал, не содержащий железа, который можно использовать в качестве добавки на цементных заводах. Максимальный размер составляет 4,5 мм.

График 1, ниже: Результат рентген-дифракционного исследования PS-шариков.

Сравнение традиционной обработки шлака (CSP) и нового процесса SAT

А) Традиционный метод (CSP): В целом, это шлак, обрабатываемый после охлаждения в воде при обычной температуре. Такой шлак содержит свободный СаО в количестве от 0,1% до 20%. Содержание свободного СаО на уровне более 1% становится причиной расширения самого шлака. Также СаО участвует в загрязнении, что привело к ограничению областей его применения.

В результате реакции свободного СаО и Н2О образуется Са(ОН)2

Это означает, что свободный СаО превратится в Са(ОН)2 после реакции с водой. В конечном счете Са(ОН)2 непрерывно выветривается. Ввиду вышеуказанной причины использование шлака следует ограничить.

Для использования в строительстве шлак, изготовленный при помощи метода CSP, следует выветривать на площадке для шлака в течение одного-шести месяцев или состаривать при помощи пара, что увеличит расходы.

Б) Новый метод SAT: Как было указано ранее, свободный СаО и Fe2O3 измельчаются в твердый шлак, который принимает форму самой молекулы, если шлак обрабатывается методом CSP. В конечном счете свободный СаО и Fe2O3 после выветривается выбрасывается в воздух. Чтобы привести эту новую технологию в действие, расплавленный шлак следует немедленно охладить при помощи высокоскоростной продувки и воды, и различные неустойчивые элементы приобретают формы CaO-Fe2O3, SiO2-Fe2O3, Mg-Fe2O3.

Продукция не должна содержать свободный СаО, поверхность должна быть гладкой а структура - шпинельной. Такая структура представляет собой сочетание CaO-Fe2O3, CaO- SiO2 и тому подобное.

На Графике 1 отображаются результаты анализа рентген-дифракционного исследования шлака, который был обработан методом SAT, а также изображается процесс формирования двухкальциевого феррита {2 CaO-Fe2O3} и ларнита {?-2СаО- SiO2}. Кроме того, данная новая технология позволяет шлаку принимать мелкую и округлую форму, которая хорошо подходит для использования в цементных смесях.

Химические компоненты PS-шариков практически аналогичны шлаку, полученному при помощи традиционного метода, однако содержание свободного СаО меньше 0,15%, тогда как для традиционного метода оно составляет более 1%. Что касается физических характеристик, удельный весь PS-шариков составил 3.56, поскольку они содержать 2 CaO-Fe2O3, Fe2O3 и Fe2O4, скорость водопоглощения составила 0,42%, тогда как у природного песка - около 1%. Таким оказался результат метода SAT, новой стратегии по обработке расплавленного шлака, который закрывает PS-шарикам доступ к вентиляционному отверстию. данная технология позволяет использовать PS-шарики в различных областях.

Это объясняется тем, что гранулированный шлак потребляется в большом количестве в цементной промышленности и строительстве. Северстали завершаются строительно-монтажные работы на установке по переработке доменных шлаков, которая позволит обеспечить их стопроцентную переработку и эффективную реализацию. 300 000 т шлака, который до настоящего момента многие годы накапливался на прилегающих к заводу территориях. Переработка доменных шлаков позволит превысить их текущее образование, будут созданы предпосылки для работы предприятия без вывоза шлаков в отвал и постепенной переработки и ликвидации последних. Изучение рынка строительных материалов, а также опыт их производства в 1997-99г. Так, доменный щебень широко применяется в производстве железобетонных конструкций зданий и сооружений, дорожном строительстве.

Изучение рынка строительных материалов, а также опыт их производства в 1997-99г. Так, доменный щебень широко применяется в производстве железобетонных конструкций зданий и сооружений, дорожном строительстве. При этом для каждого вида шлаков (доменного, конвертерного, электроплавильного) разработаны технические требования (начиная от обработки жидких шлаков и заканчивая технологией переработки в твердом состоянии), влияющих на их свойства и определяющих виды производственных сфер, где они с наибольшей пользой могут быть использованы. Кроме того, в ближайшие годы территория предприятия, занимаемая складируемым шлаком, освободится под строительство новых производственных объектов. Кроме того, в ближайшие годы территория предприятия, занимаемая складируемым шлаком, освободится под строительство новых производственных объектов. России за многие десятилетия образовались десятки миллионов тонн накоплений доменных, конвертерных и мартеновских шлаков.

Новолипецкий металлургический комбинат, еще в 70-х гг. В качестве связки при производстве минераловатной продукции используют фенолформальдегидные смолы. Полимеризация и сушка ковра осуществляется продуктами сгорания топлива, циркулирующими из подподовых топок. Переработка доменных шлаков на сельскохозяйсвенные удобрения. Многочисленные эксперименты показали, что доменные шлаки не уступают обычным известковым удобрениям, а в некоторых отношениях превосходят их. Изучение рынка строительных материалов, а также опыт их производства в 1997-99г.

Так, доменный щебень широко применяется в производстве железобетонных конструкций зданий и сооружений, дорожном строительстве. Переработка доменных и сталеплавильных шлаков. Металлургические шлаки в доменном, сталеплавильном и ферросплавном производстве являются ценным продуктом, для строительной индустрии, дорожного. Из всего многообразия техногенных образований, получаемых в металлургическом производстве черных металлов, основной объем составляют шлаковые отвалы. В них накоплено более 350 млн. Переработка доменных и сталеплавильных шлаков.

Металлургические шлаки в доменном, сталеплавильном и ферросплавном производстве являются ценным продуктом, для строительной индустрии, дорожного. Швеции литые шлаковые камни применялись вместо кирпича для кладки верхней части шахт доменных печей. России и других странах отвальный шлак использовали в качестве щебня при постройке дорог. В последующие годы ценные свойства шлаков еще больше привлекают внимание ученых и практиков во всем мире к проблеме применения шлаков в строительстве. Основным потребителем является цементная промышленность. Ежегодно она перерабатывает миллионы тонн гранулированного доменного шлака.

Она заключается в быстром охлаждении шлакового расплава, в результате чего шлак приобретает стекловидную структуру и, соответственно, высокую активность. Переработка доменных и сталеплавильных шлаков. Металлургические шлаки в доменном, сталеплавильном и ферросплавном производстве являются ценным продуктом, для строительной индустрии, дорожного. Донбасса позволит значительно улучшить экологическую обстановку региона. Украине, ставит и перед специалистами, и перед предприятиями, и в целом перед государством задачу превратить экономию ресурсов и экономный принцип хозяйствования в основной источник обеспечения прироста потребностей страны в топливе, в сырье и материалах. Основным потребителем является цементная промышленность.

Ежегодно она перерабатывает миллионы тонн гранулированного доменного шлака. Она заключается в быстром охлаждении шлакового расплава, в результате чего шлак приобретает стекловидную структуру и, соответственно, высокую активность. Переработка доменных и сталеплавильных шлаков. Металлургические шлаки в доменном, сталеплавильном и ферросплавном производстве являются ценным продуктом, для строительной индустрии, дорожного. Однако существующие технологии переработки позволяют утверждать, что доменный шлак - это не отход, а промышленное сырье, которое в индустриально развитых странах используется практически полностью. В качестве связки при производстве минераловатной продукции используют фенолформальдегидные смолы.

ЛИТЕРАТУРА

топливный шлак зола удобрение

1. Мансуров И.З., Бромберг А.И. Ломоперерабатывающее оборудование. Обзор. - М.: НИИМАШ, 1982. - 96 с.

2. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. - М.: Экономика, 1986. - 229 с.

3. Морозов С.И. Оборудование для переработки легковесного лома. - М.: Металлургия, 1982. - 232 с.

4. Справочник по чугунному литью / под ред. Гиршовича Н.Г. - Л.: Машиностроение, 1978. - 758 с.

5. Высококачественные чугуны для отливок / под ред. Александрова Н.Н. - М.: Машиностроение, 1982. - 222 с.

6. Шевелева Л.Н., Метушевская В.И. Качество стали и влияние на него использования лома (по материалам Европейской экономической комиссии ООН) - М.: Машиностроение, 1995. - 176 с.

7. Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Авдеева М.В. Разработка способа переработки замасленной окалины прокатного производства / Межрегиональный сб. науч. тр.: Теория и технология металлургического производства. Вып. 7. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - С.150-.

8. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. - М.: Экономика, 1986. - 344 с.

9. Черепанов К.А., Черныш Г.И., Динельт В.М., Сухарев Ю.И. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. - М.: Металлургия, 1994. - 224 с.

10. Сокуренко А.В., Шеремет В.А., Кекух А.В. Опыт утилизации железосодержащих шламов и вторичной окалины // Сталь. 2006. №1. -.

Размещено на Allbest.ru