Шлак от угля применение

Каждый год в одних США электростанции и сталелитейные заводы выделяют 125 млн. тонн отходов, в основном, угольной золы и шлаков, которые являются результатом горения

Старший преподаватель Джорджийского Института Гражданского Строительства и Природопользования профессор Мулало Дойойо знает, что делать с этими материалами и разработал новый, на основе отходов, образующихся от горения угля. Данный материал, известный как сеноселл (cenocell), обладает такими свойствами как прочность и легкость и не содержит цемента, неотъемлемого составляющего бетона.

Имея огромные возможности применения и такие преимущества, как хорошая изоляционная способность и огнеупорность, новый экологичный материал мог бы заменить бетон, дерево и другие материалы в разных областях строительства, транспорта и даже аэрокосмической промышленности.

«Переработка золы, образующейся после сжигания угля – общемировая проблема,» — говорит Дойойо. – «Если найти ей применение, зола может из мусора превратиться в полезный продукт. Это также может создать новую индустрию и рабочие места в тех частях мира, которые в этом очень нуждаются».

Угольная зола состоит из мелких частиц. Большая ее часть должна быть утилизирована как отходы, хотя некоторые виды угольной золы могут частично заменить цемент в составе обычного бетона.

Сеноселл, полученный при реакции угольной золы или шлаков с органическими соединениями, не требует добавления цемента или заполнителя, как в производстве бетона. И, в отличие от бетона, он выходит из печи уже готовым, не требуя продолжительного времени, чтобы схватиться.

Поскольку сеноселл использует отходы производства вместо цемента — который выделяет углекислый газ, создающий парниковый эффект – новый материал можно считать ценным вкладом в окружающую среду. Материал обладает рядом свойств, которые позволят ему конкурировать с бетоном, особенно с новыми видами ячеистого бетона автоклавного твердения.

Например, плотность материала варьируется от 0,3 до 1,6, и он способен переносить давление свыше 3 тонн на квадратный дюйм. Можно изменять свойства материала, выбирая подходящий размер частиц золы, химический состав и время обжига, которое варьируется от 3 до 24 часов.

Материал может потенциально использоваться в следующих областях:

  • Строительство: структурные материалы, которые служат барьерами против звука или огня, тротуары, дренажные системы, усилители балок, заменители пены, дерева, бетона в домах личного и общественного пользования. Сеноселл превышает по легкости даже облегченный бетон, и его самые легкие модификации можно распилить обычной ленточной пилой.
  • Транспорт: амортизаторы, наполнители полов в трейлерах, центральные стойки в транспортных средствах.
  • Аэрокосмическая промышленность: ультралегкая теплозащита.
  • Защитные установки: огнеупорные взрывопрочные перегородки, воронки для опасных жидкостей.

Чтобы сохранить коммерческую тайну, Дойойо не раскрывает точного химического состава сеноселла, упоминая лишь, что процесс изготовления материала включает реакцию золы с органическими соединениями, при которой образуется пена, а затем кашица, напоминающая тесто. После этого материал помещают в формы и обжигают при температуре 100 градусов по Цельсию до достижения желаемой прочности.

В отличие от бетона, который представляет собой смесь материалов, химически соединенных между собой, сеноселл – однородный материал. При этом он теоретически может производиться на том же оборудовании, что и ячеистый бетон. По оценкам, себестоимость одного кубического ярда нового материала в среднем будет составлять .

Вопрос от нашей подписчицы Надежды:
Прочитала, что глинистую почву необходимо удобрять золой. А можно ли золу заменить на угольный шлак и не вреден ли он?

Читайте также:  Тепловой узел с элеватором

Добрый вечер Томас! Предлагаю ВАМ прочесть еще раз самый первый комментарий к этому посту. На мой взгляд, там есть основа для понимания сути этого материала.
Давайте разделим ваш ответ на две части.
Первая — воспоминание раннего детства о неожиданном мощном урожае. Кстати, вы не сказали какая культура там выращивалась.
Я боюсь омрачить ваши детские воспоминания, но абсолютно никто не знает, сколько тяжелых металлов поглотили те, кто вкусил того урожая.

ВЕДЬ СТРАННО ВЫСОКАЯ УРОЖАЙНОСТЬ НЕ ЕСТЬ СВИДЕТЕЛЬСТВО БЕЗВРЕДНОСТИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ.
Боюсь, это свидетельствует об обратном.

Вторая — неясная подмена понятия «уголь» понятием «шлак». Я совершенно с Вами, Томас, согласен, что «каменный уголь есть окаменевшая биомасса». И тут же Вы «подсовываете» (извините за выражение, мягче не обнаружил на языке) компост.
Между компостом и углем прошло, по мнению упомянутых вами ученых, не менее 300 млн.лет. Ну неужели вы думаете, что за эти годы ничего не произошло в структуре этого материала?

Предлагаю исключить из обсуждения полемическое восклицание «где логика?»
и обратиться к знаниям специалистов. Разумеется, специалистом в области влияния хим.добавок на качество продуктов питания я не являюсь. Но предупредить коллег-дачников от использования шлака я просто обязан. До вашего письма мы об этом успели предупредить за 2,5 года более 26 тысяч наших читателей. Искренне надеюсь, что часть из них воспользовалось нашим предостережением и не стали соблазняться сыром в мышеловке.

Шлак – это вторсырье, которое часто используется в строительстве в качестве наполнителя при приготовлении бетонных смесей. Промышленные отходы отличаются по химическому составу и физическим свойствам, при этом их стоимость значительно ниже других заполнителей. Это делает шлак очень популярным материалом при дорожном строительстве. Кроме этого из вторсырья изготавливают минеральную вату, шлакоблоки, пемзу, литье и многое другое. Благодаря использованию вторичного сырья обеспечивается безотходная технология производства стройматериала и значительно снижается уровень загрязнения окружающей среды.

Что такое шлак

Шлак – неметаллический искусственный силикат, который образуется на поверхностях различных металлов при:

  • плавке сырья;
  • обработке промежуточных продуктов;
  • рафинировании жидких сплавов.

Также, в процессе производства, шлаки строительные образуются при восстановлении руды, в ходе извлечения из сырья флюсов.

Если говорить о химическом составе отходов металлургии, то этот материал бывает нескольких видов:

  • Основным (CaO, MgO и FeO). В этом случае в материале содержится до 50% оксида кальция и порядка 10% глинозема.
  • Кислотным (SiO2 и TiO2) с содержанием оксида кальция не более 42% и глинозема до 15%.
  • Нейтральным (Al2O3 и ZnO) в котором присутствует порядка 45% оксида кальция.

Помимо этого, в отходах содержатся частицы кремния, алюминия, магния, марганца, серы и прочих компонентов. В зависимости от их объема шлак получает разные свойства.

Сфера применения и свойства шлака

Говоря о том, что такое шлак, стоит сказать о сфере применения этого материала. Чаще всего в строительстве используется граншлак разного диаметра:

  • Более крупные гранулы используются при изготовлении шлакоблоков, отличающихся износоустойчивостью, меньшим весом и повышенными показателями тепло- и влагоизоляции. Также крупный граншлак применяют при возведении фундамента (в качестве подложки), укреплении насыпей, обработке краев водоемов.
  • Из шлака более мелкой фракции можно сделать добавку для бетона или асфальта.
  • Пыль и самые мелкофракционные частицы применяют в качестве добавок при производстве тротуарной плитки и минваты.
  • Крошка добавляется в строительные смеси для повышения прочностных характеристик составов. Также крошку применяют для заполнения пустот в стенах.
Читайте также:  Как обшить вагончик на даче

По цвету, вторичное сырье может быть самым разным, начиная от насыщенного черного, заканчивая белым цветом. Нередко встречаются материалы перламутрового или сиреневого оттенка.

Плотность шлака колеблется в зависимости от компонентов, входящих в его состав.

Кальция 3,4
Магния 3,65
Кремния 2,26
Железа 5,7
Марганца 5,4

Соответственно, если измерять этот показатель в «кубах», то эти значения будут колебаться от 800 до 3 200 кг на метр кубический.

Удельный вес сырья (то есть масса его вещества) составляет от 2,5 до 3,6 г/см 3 . Приблизительно такими же показателями отличаются природные породы камней. Однако стоит учитывать, что удельный вес шлака может отличаться в зависимости от вида сырья:

  • У шлакобетона этот показатель составит порядка 2-2,4 т/м 3 .
  • Удельный вес кускового шлака колеблется от 2,1 до 2,8 т/м 3 .
  • Если используется вторсырье в виде щебенки, то вес материала будет самым наименьшим от 1,05 до 1,6 т/м 3 .

Кроме этого, свойства вторичного сырья определяются его типом. Сегодня в металлургии выделяют четыре основных вида шлака: черный, цветной, топливный и химический.

Шлаки цветной металлургии

Вторичное сырье этой категории пользуется меньшей популярностью ввиду дороговизны и трудоемкости его получения. В отличие от шлаков черной металлургии, цветное сырье обладает большим удельным весом и повышенным содержанием закиси железа, объем которого может доходить до 40%. Кроме этого, в состав таких материалов входят ценные и редкие металлы.

Иногда в строительной сфере применяют отходы цветной металлургии, которые образуются при выплавке никеля и меди. Медеплавное вторсырье отличается черным цветом и не распадается. При этом его плотность составляет от 3 300 до 3 800 кг/м 3 , а водопоглощение колеблется в пределах 0,1-0,6%.

Никелевое сырье обладает идентичными с медеплавными отходами показателями и свойствами.

Из шлаков такого типа редко изготавливаются строительные материалы, иногда их используют при производстве литых изделий или минваты. Намного чаще на производственную линию попадают доменные шлаки.

Шлаки черной металлургии (доменные)

Сырье этого типа бывает 3 типов:

  • Шлак доменный гранулированный, который получают при охлаждении чугуна во время его выплавки. Как правило, полученный граншлак используют в качестве заменителя более дорогостоящих минеральных добавок.
  • Доменный шлак не гранулированного типа. Его добывают в процессе воздушного охлаждения отходов металлургии, их дробления и последующего грохочения. Полученный материал чаще всего применяется в качестве наполнителя для асфальтобетона при строительстве дорожных полотен. Кроме этого, не гранулированное сырье нашло применение в сельскохозяйственной области, где отходы используют для раскисления земли.
  • Шлаковая пемза отличается тем, что она не обладает вяжущими свойствами. Поэтому это сырье чаще используют в качестве утеплителя, звукоизоляционного материала и при производстве шлакоблоков и прочих изделий из пористых и легких бетонов.
Читайте также:  Пучение грунта его причины механизм действия величина

Если говорить о свойствах шлака доменного, то он отличается высоким сопротивлением к измельчению, реакционной способностью и стабильностью. По гидравлическим свойствам гранулированный шлак бывает трех сортов:

  • 1 сорт. В таком материале допускается содержание оксида алюминия не менее 8%, магния не больше 15%, титана не более 4% и марганца не больше 2%.
  • 2 сорт. Оксид алюминия – 7,5%, магния – 15%, титана – 4%, марганца – 3%.
  • 3 сорт. Оксид алюминия – не более 7,2%, магния – 15%, титана – 4%, марганца – 4%.

Топливные шлаки

Каменноугольные и угольные шлаки, которые также часто называют золошлаками, сегодня широко применяются в промышленном строительстве. Такое сырье отличается от доменного более низким содержанием CaO и повышенным содержанием FeO. При этом угольный шлак отличается повышенной щелочностью.

Золошлак – это шлак гранулированный, который отличается черной окраской. Такой цвет образуется из-за двухвалентного железа, которое содержится в составе сырья. Встречается шлак коричневого, белого, оливкового и зеленого цвета (в зависимости от объема окисла). Для получения песка шлакового сырье измельчается, в этом случае его цвет будет серым.

Золошлаки получают в процессе сжигания различного топлива, в зависимости от типа которого можно определить, сколько вторсырья в нем содержится:

  • в буром угле содержание шлака составляет до 15%;
  • в каменном – от 3 до 40%;
  • в антраците – до 30%
  • в горючих сланцах – от 50 до 80%;
  • в дровах – порядка 0,5-1,5%;
  • в мазуте – не более 0,2%.

Однако стоит учитывать, вреден ли угольный шлак. Дело в том, что в этом материале содержатся радиоактивные вещества, поэтому использовать его в качестве наполнителя для бетонных стен и при организации стяжки для жилых объектов не рекомендуется.

Химические шлаки (электротермофосфорные)

Граншлаки – отходы производства фосфора, который изготавливается электротермическим методом. В таком вторсырье содержится до 98% стекла. Основу материала составляют CaO и Si02. Помимо этого в химических отходах содержатся частицы макулатуры, резиновой крошки, тряпья, полимерных материалов, попутных нефтепродуктов и многого другого. В связи с этим подобные шлаки довольно редко используются в строительстве.

Если говорить о самом распространенном типе шлаков, то это доменное вторсырье. Однако, несмотря на многочисленные преимущества, этот материал обладает и плюсами и минусами.