Исследование возможности использования алюминатных отходов алюминиевых сплавов для получения глиноземистого цемента (СФ ВолГТУ, АО «Себряковцемент», г. Михайловка)
https://doi.org/10.31675/1607-1859-2023-25-6-125-138
EDN: ZUZWRN
Аннотация
Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество с содержанием в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. Производство глиноземистого цемента способом плавления получило более широкое распространение. Плавление шихты, состоящей из бокситов и известняков, осуществляется при температуре 1500–1600 °С, что влечёт за собой колоссальный расход энергоресурса и, соответственно, рост себестоимости получаемого продукта. В настоящей статье приведены исследования возможности снижения температуры плавления, а также расходов на основной дорогостоящий компонент смеси – боксид – путём замены его алюмосодержащими отходами.
Актуальность. Ввиду высокой стоимости бокситов экономически более целесообразно взамен их использовать алюминосодержащие отходы различных производств.
Цель исследования – выявить, как изменяется вещественный состав двухкомпонентных сырьевых смесей для получения глиноземистого клинкера в зависимости от содержания Al2O3 в исходных алюминатных отходах. Определить оптимальную температуру обжига глиноземистого клинкера на алюминосодержащих отходах. Изучить прочностные характеристики полученного глиноземистого цемента, а также влияние ввода известняка на основной показатель качества.
Методы. Для определения химического состава исследуемых алюминатных отходов (шлам и порошок), приготовленных сырьевых смесей на их основе и полученных клинкеров в лабораторных условиях были использованы спектрофотометрические методы анализа и пламенной фотометрии согласно ГОСТ 5382–2019. Рентгенофазовый анализ отходов и клинкера определялся методом порошковой дифракции на дифрактометре ARL X'TRA. Физико-механические испытания полученных клинкеров проводились согласно ГОСТ 30744–2001 с использование полифракционного песка.
Результаты. Лабораторные исследования показали, что алюминатные отходы (шлам и порошок), состоящие из алюмосодержащих минералов гиббсита и бемита, пригодны в сочетании с известняком для получения глиноземистого клинкера. В зависимости от исходного содержания Al2O3 доля их в сырьевой смеси может колебаться от 60 до 75 %.
Выводы. Оптимальной температурой обжига глиноземистого клинкера в зависимости от состава является 1350–1400 ℃, минералогический состав клинкеров состоит на 85–90 % из алюминатов кальция. Прочность глиноземистых цементов, определенная в малых образцах в тесте нормальной густоты состава 1:0, показала в возрасте 2 сут высокую прочность, равную 33,7–40,6 МПа. Введение в цемент в качестве добавкинаполнителя 5 % кристаллического известняка ускоряет начальную скорость твердения и позволяет за счет дополнительного образования 3CaO·Al2O3·CaCO3·11H2O повысить прочность в 2 сут с 33,7 до 53,2 МПа.
Для цитирования:
Крутилин А.А., Крапчетова Т.В., Инькова Н.А., Пахомова О.К. Исследование возможности использования алюминатных отходов алюминиевых сплавов для получения глиноземистого цемента (СФ ВолГТУ, АО «Себряковцемент», г. Михайловка). Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2023;25(6):125-138. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2023-25-6-125-138. EDN: ZUZWRN
For citation:
Krutilin A.A., Krapchetova T.V., Inkova N.A., Pakhomova О.К. Aluminum waste in alumina cement production (Mikhailovka). Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture. 2023;25(6):125-138. (In Russ.) https://doi.org/10.31675/1607-1859-2023-25-6-125-138. EDN: ZUZWRN