Материалы и изделия из шлаковых расплавов

Степень использования отходов промышленности для производства строительных материалов и конструкций в настоящее время весьма низка. Так, в промышленном масштабе для изготовления строительных материалов применяют только незначительную часть расплавленных шлаков; основное же количество доменных шлаков текущего производства и отвальных шлаков почти не используют. По данным Гипромеза, слив шлака в отвалы обходится ежегодно более чем в 10 млн. руб., а для организации отвалов необходимы значительные площади и капиталовложения до 1,5 руб. на 1 т сливаемого шлака.

Вместе с тем огненно-жидкие шлаки металлургической промышленности служат ценным сырьем для получения различных материалов и изделий. Производство изделий из шлаковых расплавов выгодно и экономично, поскольку не требует дополнительных затрат топлива, отпадает необходимость в специальных плавильных печах и значительно снижаются удельные капитальные вложения и себестоимость единицы продукции. Однако для обеспечения надлежащего качества выпускаемых изделий шлаковые расплавы нуждаются в обогащении специальными добавками, что несколько усложняет их производство.

Из огненно-жидких шлаков получают изделия для покрытий полов промышленных предприятий, облицовочные плитки, используемые в коррозионных средах, тюбинги для крепления горных выработок, легкие материалы — термозит, шлаковую вату и др.

Термозит представляет собой ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания расплавленного шлака при быстром его охлаждении. Вспучивание шлака осуществляется в специальных машинах центробежным способом, на каскадных лотках или в бассейнах.

При центробежном способе расплавленный шлак сливают в приемный бункер, из которого затем подают в центробежную машину. Одновременно в последнюю поступает и вода. Расплавленный шлак под действием вращающейся крыльчатки распыляется, вспучивается парами воды и под действием центробежной силы отбрасывается на охлаждающий экран. Под охлаждающим экраном расположены приемный бункер и транспортер для удаления готового термозита.

При производстве термозита на каскадных лотках струя шлакового расплава, стекая с полки на полку, попадает между двух струй воды, которая, испаряясь, вспучивает расплав. Каскадный лоток представляет собой металлическую четырехступенчатую конструкцию с наклонными полками, впереди которых расположены перфорированные трубы для подачи воды.

Бассейновый способ заключается в том, что в металлический ящик размером 6X6 м поступает шлаковый расплав. В днище имеются отверстия, а под ящиком — специальные карманы, в которые под давлением поступает вода. Струи воды, подающиеся снизу, пронизывают слой расплавленного шлака и вспучивают его под действием образующегося пара и выделяющихся газов.

Щебень из термозита является хорошим заполнителем для легких термозитобетонов. При заливке расплавленного шлака в специальные формы можно получать изделия различного профиля и конфигурации. Для уменьшения напряжений и предотвращения образования трещин в период кристаллизации и последующего охлаждения изделий в формы перед их заливкой укладывают стальную арматурную сетку.

Проведенные исследования показывают, что в местах размещения металлургических заводов и ближайших районах преимущественное применение в ограждающих и несущих бетонных конструкциях должна найти шлаковая пемза как эффективный в экономическом отношении материал. Себестоимость шлаковой пемзы в 2…3 раза ниже керамзита. Соответственно в 1,5…2 раза ниже и уровень удельных капитальных вложений на ее производство. Анализ фактических показателей производства и применения наружных легкобетонных стен на основе шлаковой пемзы и керамзита показывает, что стоимость 1 м2 наружных шлакопемзобетонных стен является минимальной.

Шлаковая вата представляет собой материал, состоящий из тончайших волокон, получаемых из расплавленных огненно-жидких доменных шлаков или других минеральных расплавов, у которых модуль кислотности больше единицы. При производстве шлаковой ваты в вагранку загружают доменный шлак соответствующего состава и крупности (до 50…70 мм) и топливо, обладающее высокой механической и термической прочностями. В качестве топлива используют кокс, антрацит, древесный уголь. При температуре 1200…1400 °С шлаковый расплав, вытекая через летку вагранки, раздувается струей пара и в камере осаждается в виде тонких нитей. Из камеры осаждения минеральная вата с помощью транспортера перемещается в камеру охлаждения и далее на пост изготовления матов. На этом посту перемещаемый слой шлаковой ваты выравнивают, обклеивают бумагой или картоном, режут на куски заданной длины и отправляют на склад готовой продукции. Плотность матов 250…300 кг/м3, а теплопроводность 0,05 Вт/(м-°С). Изделия из минеральной ваты широко используют в качестве звуко- и теплоизоляционных материалов, они обладают высокой температуроустойчивостью и могут с успехом применяться для утепления всевозможных ограждающих строительных конструкций.