Отходы горнообогатительных комбинатов

Отходы образуются при обогащении бедной железной руды и представляют собой минеральную смесь (кварцево-железистую). По химическому составу: SiO₂ – 58…65 %, Fe – 11…18 %, ПИГ £ 5 %.

Состав: кварц и сростки кварца с магнезитом, гематитом.

Обычно отходы удаляются гидротранспортом в шламонакопители (механизм складирования такой же как и топливных зол и шлаков).

После гидравлической классификации получают мелкий заполнитель с М_к =1, 2 – 2, 0, r_оп = 1500…1600 кг/м³, пустотность – 23 %, ППП – 2 %.

Отходы можно применять:

1. в качестве мелкого заполнителя;

2. как сырье для получения пористых материалов методом агломерации;

3. в качестве заполнителя и минерального порошка в асфальтобетонах;

4. как тощающую добавку (вместо кварцевого песка).

Железистые кварциты преимущественно состоят из оксидов железа и кремнезема. Непригодные для обогащения материалы вывозятся в отвалы, однако из них можно получать заполнитель для особо тяжелого бетона.

Железные кварциты могут использоваться как мелкий и крупный заполнитель для бетонов.

Свойства: r_он = 2650…3070 кг/м³;

R_сж =9000 * 10⁴ … 11000 * 10⁴ Па

Коэффициент размягчения – 0.81…0.9

Дробимость 12.2 – 17 %;

Марка по Др – 1000…1200;

Пустотность 40…50 %

Пористость 0.2 – 4 %

Из отходов химической промышленности для производства строительных материалов наиболее ценным являются шлаки, железистые, гипсосодержащие и др. К высоко железистым относятся: пиритные огарки, колошниковая пыль – отход доменного производства, железный шлам – отход производства анилина.

Пиритные огарки. Используют как высоко железистую добавку. Это лишь часть используемая в цементной промышленности. В основном производство серной кислоты из серного колчедана.

Экологическая вредность пиритных огарков – содержит небольшое количество мышьяка. Лучшее решение – переработка в Fe, в промышленном масштабе не решена. Обычно количество пиритных огарков в пересчете на Fe₂O₃ – пределах 2…5 % (С₄АF).

Во львовском политехническом институте разработана технология высоко железистого цемента.

Исходные: мел – 60 %, огарки – 40 %. Обжигают при t = 1220 – 1250 °С. В полученном клинкере преобладают ферриты и алюмоферриты кальция.

Свойства цементов: нормальные сроки при введении до 3 %. R₂₈ = М150, М200.

При пропаривании и автоклавировании увеличивается в 2 – 2.5 раза. ПО могут быть добавкой и основным сырьем при производстве ИПЗ. Как добавка – 2…4 % для увеличения газотворной способности глин при получении керамзита, особенно в закислой форме (FеО), действуют как плавни, уменьшают температурный интервал.

Железосодержащие добавки в стеновой керамике кроме снижения объема, улучшают цветовые характеристики. Красный железооксидный пигмент (близок к железному сурику) устойчив к действию щелочей, кислот и светостоек.

Карбонатные отходы: СаСО₃ – вызывают размягчение по всей структуре, карбидная известь Са₂С+Н₂О = Са(ОН)₂+С как отход при газосварочных работах. Применяются в вяжущих (известково-керамзитных).

Состав: 8 % активных СаО и 20 % молотого песка. Совместный помол повышает количество вяжущего в 2 раза. При автоклавировании достигается R_сж =16…26 мПа, причем в качестве кремнеземистых могут быть использованы:

- горелая порода;

- отвальный доменный шлак.

Гипсосодержащие отходы и материалы. К ним относятся фосфогипс (при производстве фосфорной ки-ты). При обычной технологии получаются низкокачественные выжущие. Для сравнения НГ гипса 50…40 %, борогипса – 120…130 %. Отрицательно влияют примеси (остатки кислоты) – нейтрализуют известь. Для придания водостойкости добавляют цемент и пуццолановую добавку.

Получают фосфогипс при производстве фосфорной кислоты, на 1 т к-ты образуется 3.6 – 6.2 т отхода. На некоторых предприятиях количество отхода достигает 2.5 млн. т/год. Аналогичные отходы – борогипс, фторогипс и др. объемы выхода борогипса более 400 тыс. т/год.

Использование дробленых бетонов бывших в употреблении.

Обычно подвергают дроблению и фракционированию заполнители. При повторном использовании получают бетон такой же прочности (иногда на 10 % меньше)

- увеличивается деформативность бетона, причем она тем больше, чем меньше крупность заполнителя и прочность бетона;

- модуль упругости снижается на 7…18 %;

- в некоторых случаях увеличивает морозостойкость.

Цементная пыль. При производстве цементов. Общее количество улавливаемой пыли на цементных заводах составляет до 30 % от объема выпускаемой продукции. Основная масса пыли состоит из смеси обожженной глины и не разложившегося известняка. Минеральный состав достаточно сложный – до 20 минералов:

основные: bС₂S и gС₂S, двухкальцевый феррит 10…12 %, СuKF – 10…12 %, СаО – 2…14 %, щелочей - 1…8 %.

Утилизируют добавляя 5…15 % к сырьевому шламу при повышенном количестве – происходит загустевание шлама и снижение качества клинкера.

Используют при производстве силикатных бетонов, так как компоненты активно реагируют с SiО₂ при запаривании. Высоко щелочную смесь используют при производстве фарфора.