ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЯЖУЩИХ СВОЙСТВ КОНВЕРТЕРНЫХ ШЛАКОВ ПОСРЕДСТВАМ АНАЛИЗА ИХ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

Аннотация: Представлены и изучены основные характеристики и химический состав конвертерного шлака производства  ПАО НЛМК, как основной  составляющей строительных композитов общего и специального назначения с использованием их в качестве  матриц получаемых систем твердения.

Ключевые слова: конвертерный шлак, строительный композит, коэффициент основности, модуль основности, модуль активности, гидравлическая активность.

Характеризуя производство черной металлургии на предприятиях России необходимо указать, что основным попутным продуктом являются огненножидкие сталеплавильные (мартеновские, конвертерные, электросталеплавильные) и доменные шлаки. Ежегодно на НЛМК образуется более 2,0 млн. тонн сталеплавильных шлаков и более 3,0 млн. тонн доменных шлаков. На сегодняшний день утилизация отходов металлургической промышленности является дополнительной сырьевой базой для строительной индустрии.

При утилизации отходов металлургии в поле зрения ученых и инженеров оказалась лишь часть из их разновидностей. В большинстве случаев разработки касались доменных гранулированных шлаков, которые достаточно полно вовлечены в производство строительных материалов и изделий. В меньшей степени вовлечены в производство строительных материалов такие грубо-, микродисперсные отходы как конвертерные шлаки, металлургические шламы, пыли и другие твердые побочные технологические продукты, являющиеся потенциально полезными для использования их в стройиндустрии.

Отличительной особенностью конвертерных шлаков является наличие в них металлических включений в виде сростков металла и шлака, корольков и сквардовин. Наличие  металла в шлаке повышает плотность, изменяет механическую прочность. Установлено, что переработанный конвертерный шлак крупных фракций содержит  значительное количество металлических включений. Следовательно, в зависимости от способа  переработки и времени можно выделить следующие разновидности конвертерного шлака: -  шлак текущего выхода; - шлак текущего выхода после извлечения металлических  примесей и фракционирования; - шлак обладающий стабилизированной структурой, т.е переработанный и выдержанный на заводской площадке.

Характеризуя химический и фазовый состав конвертерных шлаков необходимо отметить, что основу конвертерных шлаков составляют следующие оксиды: СаО, SiO2, MgO. FeO, Fe2O3. По химическому составу в конвертерных шлаках 70 – 85 % занимают CaO, SiO2 и оксиды железа. Кроме того, они содержат металла до 12 %. В конвертный шлак металл попадает главным образом в результате его переноса пузырями при кипении ванны или ее продувке инертными газами. Для анализа на пригодность использования  конвертерных шлаков ПАО НЛМК в качестве сырья для строительной индустрии были выбраны химические составы усредненных проб комбината до и после выдержки на шлаковых отвалах в течение года (таблица 1).

Анализ химического состава шлаков позволяет спрогнозировать активность, основность и судить о возможности применения шлака в составе строительных композитов общего и специального назначения, в качестве их наполнителей.

Существует ряд характеристик  шлаков, в частности  большое распространение получили модуль основности (Мосн) и модуль активности  (Макт), коэффициент качества К. Данные модули являются  абстрактными величинами, полученными на основе статистических данных полимерных материалов. П.И. Боженов предлагает использовать для химической оценки полимерного сырья коэффициент основности Косн. 

Таким образом, в результате анализа установлено, что состав конвертерных шлаков изменяется вследствие явлений, происходящих со временем со свободным оксидом кальция: шлак текущего выхода – 52,34%, а в шлаке  после переработки – 41,67%.