Влияние красного шлама на предотвращение полиморфизма двухкальциевого силиката и саморазрушение агломерата

Целью работы является количественная оценка влияния красного шлама на стабильность β-фазы двухкальциевого силиката, основанная на ранее выявленной способности красного шлама повышать прочность агломерата. Работа направлена на решение проблемы уменьшения количества складируемых отходов красного шлама, образующихся при получении глинозема из бокситов. Накопители красного шлама занимают большие площади, наносят вред окружающей среде и являются источником чрезвычайных ситуаций, которые возникают с известной периодичностью. Перспективная сфера утилизации красного шлама связана с его использованием в металлургии черных металлов в качестве протектора самопроизвольного разрушения доменных агломератов. При этом эквивалентно снижению количества мелочи в шихте (частиц фракции 0-5 мм) повышается производительность доменных печей и уменьшается расход кокса. Самопроизвольное разрушение офлюсованного железорудного агломерата объясняется возникновением внутренних напряжений, причиной которых является увеличение на 10% объема кристаллической решетки двухкальциевого силиката - 2СaO^.SiO₂ (Ca₂SiO₄) и химическая неустойчивость свободной извести в составе агломерата. При охлаждении до 675°С двухкальциевый силикат претерпевает полиморфное превращение, связанное с изменением кристаллической структуры при переходе из β- в γ-модификацию и увеличением ее объема. Зерна СаО взаимодействуют с влагой, содержащейся в воздухе, превращаясь в Ca(OH)₂. Процесс агломерации воспрозводили на примере шихты заданного состава с ее спеканием при температуре 1200-1250°С. Устойчивость к саморазрушению брикетированной шихты после ее термообработки определялась по содержанию образующейся мелочи (частиц крупностью 0-5 мм) после охлаждения агломерата. В качестве материала для исследований использовались красные шламы - техногенное сырье производства глинозема одного из отечественных заводов. Результаты исследований показали, что при содержании не менее 3-5% масс. красного шлама в шихте с отношением CaO/SiO₂ = 2 обеспечивается устойчивость к саморазрушению образующихся продуктов спекания. Все образцы спеков, полученные с добавлением красного шлама в количестве 3-5% масс., обладают способностью препятствовать полиморфизму двухкальциевого силиката и, следовательно, предотвращать саморазрушение окускованного материала. Установлено, что данный эффект усиливается при увеличении содержания в красном шламе Al₂O₃ и Na₂O(K₂O).

красный шлам, техногенное сырье, двухкальциевый силикат, офлюсованный агломерат, полиморфизм