Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Железные руды наряду с оксидами железа содержат то или иное количество примесей (кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения фосфора и серы и др.), называемых в совокупности пустой породой. Некоторые из них (соединения фосфора и серы) вредно отражаются на качестве чугуна. Неорганические примеси есть и в топливе, загружаемом в домну для плавления руды. Поэтому в процессе доменного производства необходимо не только восстановить из оксидов железо, но и освободить его от примесей, вносимых с рудой и топливом.

Так как пустая порода в руде редко бывает легкоплавкой, то для ее удаления в шихту вводят специальные добавки — плавни (флюсы), способные образовывать с ней легкоплавкие соединения. В качестве плавней применяют обычно карбонатные породы — известняк, доломит и т. п.

В процессе плавки карбонаты вступают в химическое взаимодействие с компонентами пустой породы и минеральной части топлива, причем образуются легкоплавкие силикаты и алюмосиликаты кальция и магния. При 1400—1500°С эти соединения плавятся и в виде шлакового расплава, скапливающегося вследствие меньшей плотности над слоем чугуна, выпускаются из доменной печи. При выплавке 1 т чугуна на коксе в среднем получается 0,5—0,7 т шлака.

Химический состав доменных шлаков зависит от состава руды, плавней, вида применяемого топлива и выплавляемого чугуна (табл. 25).

Обычно в состав доменных шлаков входят оксиды CaO, Si02, А1203, MgO, FeO и сернистые соединения CaS, MnS, FeS, а иногда Ti02 и соединения фосфора. В незначительных количествах встречаются в шлаках и другие оксиды, существенно не влияющие на их свойства. Преобладающими в доменных шлаках являются CaO, Si02, A1203 и отчасти MgO, суммарное содержание которых достигает 90—95 %.

По химическому составу доменные шлаки отличаются от портландцементного клинкера лишь соотношением некоторых компонентов. Шлаки содержат повышенное количество кремнезема, частично глинозема и меньше оксида кальция.

Быстроохлажденные стекловидные доменные шлаки в зависимости от их химического состава способны в тонкоизмельчеином состоянии взаимодействовать с водой и твердеть подобно портландцементу (при введении активизаторов).

Степень гидравлической активности шлаков по аналогии с портландцементным клинкером может быть в некоторой мере охарактеризована модулем основности и модулем активности. Модуль основности М0 доменного шлака представляет собой отношение содержащихся в нем основных оксидов (%) к сумме кислотных оксидов: Ма = (СаО + MgO)/(Si02 --!- А1203).

В зависимости от численного значения этого модуля различают шлаки основные, модуль основности которых равен или больше единицы, и кислые с модулем основности меньше единицы.

Гидравлическая активность доменных шлаков в большинстве случаев с увеличением модуля основности и особенно модуля активности возрастает. Однако роль отдельных оксидов в формировании гидравлической активности шлаков иная:, чем в портландцементном клинкере.

По ГОСТ 3476—74, гидравлическая активность гранулированных доменных и злектротермофосфорных шлаков должна оцениваться коэффициентом качества К. Он зависит от содержания (%) в шлаке   оксидов кальция, алюминия, магния и двуоксидов кремния и титана и определяется по формуле:

К = (СаО + А1203 + MgO)/(Si02 + Ti02).

Эта формула справедлива при содержании оксида магния в шлаке до 10%. При большем количестве расчет проводят по следующей формуле:

К = (СаО + А1203 + 10)/[SiO2 + ТЮ2 -f (MgO - 10)].

Чем выше показатель коэффициента качества, тем выше гидравлическая активность доменного граншлака.

В доменных гранулированных шлаках не допускается наличие плотных кусков и посторонних примесей. Химический анализ шлаков проводят по ГОСТ 5382—73.