Шлаки. Определение. Классификации. Доменные шлаки. Требования к ним. Шлаковые вяжущие. Преимущества

Термин «шлак» применяют как название отходов, получаемых при плавке чугуна и различных металлов, а также при сжигании минерального топлива.

В зависимости от происхождения шлаки делят на металлургические и топливные (различаются химическим, минеральным составом, кристаллической структурой => химические, физические, технические свойства различны).

Металлургические шлаки делят на шлаки чёрной и цветной металлургии.

К чёрным относят – доменные, сталеплавильные, шлаки ферросплавов. К цветным – медеплавильные, никелевые шлаки и другие.

Различают топливные шлаки по виду сжигаемого топлива: антрацитовые, каменных углей, бурых, горючих сланцев, в зависимости от способа сжигания топлива – шлаки пылеугольных или решетчатых топок.

Доменные шлаки получают в результате обжига железной руды совместно с флюсами в восстановительной среде (топливо и восстановитель – кокс), оксидов Fe до металлического Fe и получения чугуна.

Флюсы (плавни) вводятся для отделения пустой породы, которая, как правило, является тугоплавкой.

В качестве плавней – карбонатные породы – известняк, доломит. В процессе плавки карбонаты взаимодействуют с компонентами пустой породы и минеральной части топлива, при этом образуются легкоплавкие силикаты и алюмосиликаты Ca и Mg. При t =1400 – 15000С соединения плавятся, образуя шлаковый расплав.

По химическому составу доменные шлаки отличаются от п/ц клинкера лишь соотношением компонентов: повышенное содержание кремнезёма, глинозёма и меньше окиси Са.

По скорости охлаждения различают доменные шлаки медленноохлаждающиеся (кристаллические) и быстроохлаждающиеся (стекловидные или гранулированные).

ШПЦ – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного помола ПЦ клинкера и гранулированного доменного шлака или электрофосфорного шлака (или тщательным смешиванием в сухом виде тех же раздельно измельчённых шлаков) с добавлением в обоих случаях гипса до 5%.

Содержание шлака в ШПЦ должно находится от 21 – 60% массы. Допускается замена части шлака (10% от Мцемента) гидравлическими добавками. Для производства ШПЦ используется обычно клинкер, приготовленный на сухой смеси содержащей шлак и обычный клинкер. Гипс вводят для регулирования сроков схватывания.

Свойства ШПЦ:

1) Ρнасыпная = 900 – 1200 кг/м3 в уплотнённом состоянии 1400 – 1700 кг/м3.

2)Водопотребность ШПЦ существенно не отличается от ПЦ. Воды для получения теста нормальной густоты необходимо несколько меньше 20 – 25%. Обычный ШПЦ содержит 50 – 60% шлака; схватывается медленнее, чем рядовой ПЦ. Но он удовлетворяет общих для всех клинкерных цементов нормам: начало схватывания не ранее 45 минут, конец – не позднее 10 часов.

3) Прочность выпускает 3х марок 300,400,500 по показателям прочности.

4) Равномерность изменения объёма: равномерное изменение объёма наблюдается даже при клинкере содержащим 3,5% свободного.СаО, т.к. связывается шлаком, ШПЦ менее чувствителен к повышенным добавкам гипса.