смесь для получения безожигового зольного гравия

Формула изобретения

Смесь для получения безобжигового зольного гравия на основе кислой золы ТЭС, включающая негашеную известь, сульфатный компонент и ускоритель твердения, отличающаяся тем, что она содержит в качестве сульфатного компонента ангидрит, а в качестве ускорителя твердения - сталерафинировочный шлак, размолотый до размера частиц менее 100 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

негашеная известь	5-15
ангидрит	5-15
указанный шлак	5-50
кислая зола	остальное

Описание изобретения к патенту

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.

Известная смесь для получения БЗГ, включающая негашеную известь, 6-12%, сульфатный компонент, в виде гипсового камня, 0,5-1,5%, ускоритель твердения - хлорид кальция, CaCl₂ , 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 2	Al2O3	Fe2O3	СаО	MgO	SO 3
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

Использовали известь с содержанием (СаО+MgO)_aкт 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:

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_T - 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, CaCl₂, - 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++	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+	0,8	8	1,9	1000	1,8	2,4	3,6	4,2
Примечание: + - шлак немолотый; ++ - 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.