СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗОЖИГОВОГО ЗОЛЬНОГО ГРАВИЯ
MIX FOR PRODUCTION OF UNSINTERED FLY-ASH GRAVEL

Изобретение относится к технологиям производства безобжигового зольного гравия (БЗГ) на основе кислой золы и добавок с последующей термообработкой, ускоряющей твердение гравия или без нее. Кислые золы отличаются повышенным содержанием кремнезема и глинозема, доля которых обычно превышает 70%, а содержание оксида кальция ниже 5%. Выход таких зол среди прочих в отечественной энергетике превышает 80%. Поэтому проблема их утилизации весьма актуальна.
Известна смесь для получения БЗГ на основе кислой золы, включающей цемент, до 20%, ускоритель твердения цемента, например, сульфат натрия, в количестве 1-3% и золу - остальное [1] (Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. М.: Высшая школа, 1991. - 272 с. С.224). К недостаткам этого состава следует отнести замедленное твердение и низкую прочность гравия, которая обычно не превышает ЗМПа. Кроме того, необходимость применения цемента существенно удорожает БЗГ.
2
Известная смесь для получения БЗГ, включающая негашеную известь, 6-12%, сульфатный компонент, в виде гипсового камня, 0,5-1,5%, ускоритель твердения - хлорид кальция, CaCl, 0,5%, и кислую золу - остальное [2] (Мичкарева В.И., Спектор М.Д., Кайзер А.А. Пористые безобжиговые заполнители для легкого бетона из пылевидных зол ТЭС. // Строительные материалы, 1964. №11. С 34-35). Недостатком данной композиции является замедленное твердение гравия, особенно на начальной стадии твердения, что существенно удлиняет технологический цикл, для сокращения которого необходима термообработка.
Техническая задача, решаемая в изобретении, состоит в ускорении твердения гравия без применения термообработки, повышении его прочности и удешевлении.
Указанная задача решается использованием смеси на основе кислой золы, включающей: негашеной извести, 5-15%, сульфатную добавку в виде ангидрита, безводного сульфата кальция, 5-15%; ускоритель твердения, шлак сталерафинировочный, размолотый до размера частиц менее 100 мкм, 5-50%, кислая зола - остальное.
Эффективность заявляемого состава для получения БЗГ проверяли на материалах, состав которых указан в табл.1. Материалы измельчались, тщательно перемешивались в заданной пропорции, увлажнялись и подвергались грануляции. Полученные гранулы, размером 10-12 мм испытывались на прочность по сжатию и ударостойкость, а после этого помещались на нормальное хранение во влажные древесные опилки при 20°C.
Таблица 1
Химический состав исходных материалов
Материалы
Доля в мас.%
п.п.п.
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
СаО
MgO
SO<sub>3</sub>
Кислая зола
3,1
59,1
26,1
4,4
1,4
1,5
0,3
Гипсовый камень
22,6
3,6
2,2
0,8
31,6
3,2
37,8
Ангидрит
0,2
1,7
0,5
-
40,1
0,9
55,2
Шлак сталерафинировочный
0,6
15,4
27,1
0,9
43,3
5,9
4,7
aкт
Использовали известь с содержанием (СаО+MgO) 93%; * - шлак молотый до остатка на сите 008 - 11%. Дисперсность материалов по остатку на сите 008: гипсовый камень - 12%, ангидрит - 9%, зола - 16, шлак сталерафенировочный немолотый - 43%.
В табл.2 содержатся результаты определения свойств БЗГ разного исходного состава. В таблице обозначено:
T
2
НИ - негашеная известь; СК - сульфатный компонент; УТ - ускоритель твердения, шлак сталерафинировочный, Н - максимальная высота сброса гранулы без разрушения в м: n - число сбросов гранул с высоты 0,3 м без разрушения; R - точечная прочность гранул в Н; D - марка БЗГ по насыпной плотности. Прочность БЗГ определялась по ГОСТ 9757. К - контрольный состав по прототипу: сульфатный компонент в виде гипсового камня, а ускоритель твердения - хлорид кальция, CaCl, - сульфатный компонент: * - гипсовый камень или ** - строительный гипс. В остальных смесях в качестве сульфатного компонента использован ангидрит.
Таблица 2
Свойства сырцовых гранул и БЗГ на их основе
№
Состав смеси, мас.%
Св-ва сырцовых гранул
Прочность БЗГ, МПа
Зола
НИ
СК
УТ
Н
n
R, H/гp.
D
1 сут
3 сут
7 сут
28 сут
К
85
10
1,5
0,5
0,5
3
0,3
700
0,5
0,7
1,3
2,4
1
80
10
10*
-
0,7
1
0,5
900
0,6
0,75
1,4
2,6
2
75
10
10**
5
>1
>10
1,2
900
1,1
1,85
2,45
2,75
3
75
10
10
5
>1
>10
1,3
900
1,4
2,3
2,9
4
70
15
10
5
>1
>10
1,35
900
1,5
2,5
3,6
4,5
5
70
10
15
5
>1
>10
1,3
900
1,4
2,4
3,2
4,3
6
80
5
10
5
>1
>10
1,25
900
1,35
1,8
3,0
4,1
7
80
10
5
5
>1
>10
1,35
900
1,3
1,85
3,35
4,3
8
70
10
10
10
>1
>10
1,8
1000
2,3
2,8
3,5
5,1
8а
70
10<sup>++</sup>
10
10
0,7
5
1,4
900
1,1
1,4
2,5
3,8
9
69
8
8
15
>1
>10
2,3
1000
2,5
3,8
4,15
5,45
10
65
8
7
20
>1
>10
2,7
1000
2,8
4,1
4,8
5,7
11
50
10
15
25
>1
>10
3,3
1000
3,15
4,4
5,1
6,1
12
50
10
10
30
>1
>10
3,5
1100
3,4
4,8
5,6
6,4
13
50
5
5
40
>1
>10
4,4
1100
4,3
5,1
6,1
6,7
14
40
5
5
50
>1
>10
4,45
1100
4,5
5,2
6,4
6,8
15
40
5
5
50<sup>+</sup>
0,8
8
1,9
1000
1,8
2,4
3,6
4,2
Примечание: <sup>+</sup> - шлак немолотый; <sup>++</sup> - известь гидратированная.
Из представленного следует, что введение в состав смеси молотого сталерафинировочного шлака существенно ускоряет твердение зольных гранул, прочность сырцовых повышается более чем вдвое. При этом также возрастает прочность БЗГ, что исключает необходимость его термообработки. В составе 2 в качестве сульфатного компонента использован строительный гипс. При этом достигнуто существенное повышение прочности сырцовых гранул. Однако замена ангидрита на полуводный строительный гипс не рациональна вследствие удорожания композиции.
Сульфатная добавка в виде ангидрита эффективнее, нежели гипсовый камень, что следует из сравнения составов К и 1 с составами 3-5. В то же время нецелесообразно увеличивать долю известкового и сульфатного компонента свыше 15%, поскольку прочность БЗГ изменяется незначительно (составы 4 и 5). Уменьшение количества извести и сульфатов до 5% каждого из них допустимо, особенно при условии увеличения количества шлака свыше 5% (составы 6, 7 и 8, 9). В этом случае шлак компенсирует уменьшение прочности искусственного камня вследствие уменьшения в нем доли сульфатных и известковых фаз. Оптимум соотношения качества и затрат на производство БЗГ представлен составами 7-10. Замена негашеной извести гидратным аналогом замедляет твердение гранул и понижает их прочность - состав 8а.
Увеличение доли шлаковой добавки с 10 до 50% стабильно повышает прочность сырцовых гранул и БЗГ на их основе, обеспечивая максимальное повышение прочности БЗГ при наибольшем содержании шлака - составы 13, 14. При этом доля золы снижается до 40%, что невыгодно, поскольку зола дешевле шлака, который к тому же нуждается в доизмельчении. Использование немолотого шлака заметно ухудшает свойства сырца и продукта - состав 15.
Использование заявляемого состава позволит сократить длительность технологического цикла производства БЗГ не менее чем в 1,5-2 раза, а также увеличить, при некотором повышении его марки по плотности, прочность БЗГ на 2-4 марки.