Топливные шлаки
После сжигания каменного угля, антрацита, бурого угля и других видов топлива остаются шлаки. Они представляют собой спекшиеся минеральные включения, всегда содержащиеся в ископаемых углях в виде примесей и сопутствующих пород.
Различают шлаки от сжигания кускового топлива и шлаки, получаемые при сжигании измельченного, пылевидного топлива.
Шлаки от сжигания кускового топлива. При слоевом сжигании кускового топлива на колосниковых решетках топок образуется шлак в виде кусков неправильной формы, ноздреватого строения, черного, темно-бурого и серого цвета, различной крупности, преимущественно до 50 мм. Выход шлаков составляет около 10% массы сжигаемого топлива, а иногда и более. В ряде мест топливные шлаки скапливаются в достаточных для использования объемах.
По составу топливные шлаки неоднородны. Помимо собственно шлака они содержат остатки несгоревшего или не полностью сгоревшего топлива, глинистые включения, в различной степени обожженные и т. д. Поэтому такие шлаки не всегда являются достаточно прочными и стойкими. Лучшими в этом отношении считаются шлаки от сжигания антрацита, худшими — от сжигания бурых углей.
Насыпная плотность топливных шлаков до 1000 кг/м3, плотность зерен 1,5 ... 2 г/см3.
В качестве заполнителей топливные шлаки применяются в бетонах, предназначенных для неответственных конструкций: шлакобетонных стеновых блоков, монолитных стен в малоэтажном строительстве, гипсобетонных перегородочных плит и т. д. Они могут рассматриваться как местный дешевый материал с ограниченными возможностями применения.
В шлаках, используемых для бетонов, не должно быть свободных оксидов кальция или магния. Остатки топлива не должны превышать 5 ... 10% (лишь в антрацитовых шлаках иногда допускается больше). Наличие сернистых соединений может вызвать коррозию цементного камня и арматуры. Часто шлак склонен к распаду.
Можно привести пример использования непроверенных шлаков для возведения шлакобетонных стен свинарника. За счет расширения шлакобетона продольных стен (первоначальная длина здания 50 м, через год 51 м) торцевые стены были сдвинуты с фундаментов. Поверхность шлакобетона покрылась трещинами. Под относительно прочным поверхностным слоем вся масса шлакобетона оказалась взрыхленной.
Экспертиза обнаружила в топливном шлаке значительное содержание извести. Примесь известняка в угле обжигалась в топках при очень высокой температуре. Получилась пережженная известь, крайне медленно гасящаяся. Из-за высокой влажности при эксплуатации свинарника ока постепенно загасилась, что и вызвало увеличение объема шлакобетона.
Поэтому свежие шлаки, не вылежавшие в отвалах хотя бы год, применять для бетона не рекомендуется. После выдержки шлаков в отвалах производится их обогащение отсевом мелких
фракций, в которых в основном сосредоточиваются остатки топлива и других вредных примесей.
Шлаки от сжигания пылевидного топлива. Уголь в топках тепловых электростанций сжигается в пылевидном состоянии. При этом наряду с золой образуется кусковой шлак (5 ... 20% общего выхода отходов).
Шлаки от сжигания пылевидного угля резко отличаются от шлаков кускового сжигания. Они представляют собой продукт спекания и оплавления наиболее легкоплавкой части золы. В большинстве случаев имеют малопористую стекловидную структуру с плотностью зерен более 1,6 г/см3. При сжигании бурых и смешанных каменных углей образуются пористые шлаки ячеистой структуры с плотностью зерен 0,5... 1,5 г/см3.
Согласно ГОСТ, содержание остатков несгоревшего топлива, определяемое потерей массы при прокаливании, ограничивается величиной от 3 до 7% в зависимости от вида топлива и назначения бетона (в армированных или неармированных конструкциях). Предусмотрено испытание на морозостойкость, стойкость против силикатного и железистого распада. Ограничивается содержание сернистых и сернокислых соединений, а также свободного оксида кальция.