מחקר ניסיוני על השימוש בלבני פסולת מגנזיה-אלומינה להכנת לבנים שאינן בוערות

במאמר זה, סיגי הפלדה המופשטים של פסולת לבני ספינל מגנזיה-אלומינה ופסולת מגנזיה-אלומינה ספינל משמשים כחומרי הגלם העיקריים, ומלט משמש להכנת לבנים שלא נשרפו. כדי להשיג פרמטרים אופטימליים של תהליך, הוא יכול לספק התייחסות טכנית לשימוש הכולל של חומרים עקשנים לאחר השימוש.
מִבְחָן
1.1 חומרי גלם
סיגי פלדה מופשטים ופסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל מתקבלים לאחר הפשטה, חיתוך ומיון על ידי כלים כגון פטישים ומכונות חיתוך.
(1) הפשטת סיגי פלדה: לאחר ריסוק, כרסום כדורים והקרנה, מתקבלים שלושה מפרטים שונים של 0-1, 1-3 ו-3-5 מ"מ. מכיוון שחומרי הגלם של סיגי הפלדה המופשטים 1-3 ו-3-5 מ"מ יכולים לשמש כמרכיב השלד בלבנה הבלתי שרופה ולמלא תפקיד תומך, לשפר את חוזק הלבנה הלא שרופה ולהפחית את עלות ייצור הלבנים , אז חול טבעי לא מתווסף ליחס. ההרכב הכימי של סיגי הפלדה המופשטים מוצג בטבלה 1. ניתן לראות כי חומרי הגלם של סיגי הפלדה המופשטים הם סיגי פלדה גבוהים בברזל (Fe2O3) וסוג חול גבוה (SiO2), והשלבים העיקריים של סיגי פלדה מופשטים הם שלב סיליקט דיקלציום ושלב תחמוצת סידן חופשי; מבנה השכבות נקבובי ואינו צפוף, בדומה למבנה המיקרו של חימר, כך שהוא יכול להחליף חימר כדי לייצר לבנים לא בוערות. ניתוח ה-EDS מראה שהמרכיבים העיקריים של סיגי הפלדה המקולפים הם Si, Mg, Al, Ca, Fe וכן הלאה.
(2) פסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל: עברו דרך מסננת רשת 45- לאחר טחינה כדורית כדי להבטיח שגודל חלקיקי חומר הגלם של המדגם קטן מ-0.5 ננומטר. המרכיבים העיקריים של פסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל הם Al2O3 ו-MgO; לאחר ניתוח, ניתן להסיק שהשלבים העיקריים של פסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל הם פאזה פריקלאז ופאזה מגנזיה-אלומיניום ספינל; ניתן לראות כי פסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל אבן היא מבנה שכבות. באמצעות ניתוח ספקטרום האנרגיה של EDS, ניתן לראות שהמרכיבים העיקריים של פסולת מגנזיה-אלומינה ספינל הם Al, Mg, Si וכו', ויש הרבה אלמנטים מאלומיניום, שיכולים לספק את החוזק הדרוש ללבנים שלא נשרפו.
(3) מלט: P·O42.5, הביצועים עומדים בדרישות GB175-2007 "General Portland Cement". המלט משמש כרכיב צמנטי וכמפעיל בלבנים לא שרופים.
1.2 הכנת דוגמא
דגימת בדיקה זו מוכנה על ידי תהליכי אצווה, ערבוב, יציקה ואשפרה. תנאי האצווה הם: סיגי פלדה מופשטים הם 60 אחוז, 70 אחוז (מחולקים לשלושה מפרטים של 0-1, 1-3, 3-5 מ"מ), פסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל היא 20 אחוז, 30 אחוז, מלט ומים קבועים בהתאמה כ-10 אחוז, 2 אחוז. מערבבים את החומר על ידי ערבוב יבש תחילה למשך 2 דקות, ולאחר מכן הוספת מים וערבול רטוב למשך 2 דקות. לאחר ערבוב אחיד של חומרי הגלם, תהליך הדפוס מאומץ. קוטר התבנית הוא 20 מ"מ ולחץ היציקה הוא 15 MPa. לאחר פירוק התבנית, הדגימות נרפאו בטמפרטורת החדר ובלחץ למשך 28 ימ', ומים רוססו כל 3 ימ' על מנת למנוע מהדגימות להיסדק, כדי לקבל דגימות לבנים שלא נשרפו. בתהליך היציקה נעשה תחילה שימוש בלחץ של 10MPa ליציקה, ונמצא שהדגימה לא נוצרה לחלוטין והאבקה נפלה. ובאמצעות השוואה, נמצא כי חוזק הלחיצה של הדגימות שנוצרו בלחץ של 15MPa גבוה מזה של הדגימות שנוצרו בלחץ של 10MPa.
1.3 אפיון מבני ובדיקת ביצועים
(1) באמצעות דיפרקטומטר D/max-rA דגם רנטגן של חברת Rigaku מיפן, בוצע ניתוח שלב של חומרי הגלם של סיגים פלדה וספינל מגנזיה-אלומינה והלבנים שלא נשרפו לאחר היווצרות ואשפרה.
(2) מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק S-3000N של Hitachi, יפן שימש לאפיון המורפולוגיה, המבנה, הצורה וההפצה של לבנים שלא נשרפו.
(3) באמצעות מכונת בדיקה אוניברסלית אלקטרונית (CTM4304, China MTS Company), בוצעו מבחני חוזק הלחיצה והכיפוף של דגימות הלבנים שלא נשרפו.
תוצאות וניתוח
2.1 צפיפות בתפזורת וספיגת מים של לבנים שלא נשרפו
(1) צפיפות התפזורת של לבנים לא שרופים מראה מגמת עלייה כללית עם עלייה בתכולת סיגי פלדה מופשטת וירידה בתכולת פסולת מגנזיה-אלומינה ספינל. כאשר ההדרגה של חלקיקי סיגי הפלדה המקולפים היא 0-1מ"מ25 אחוזים, 1-3מ"מ25 אחוזים ו-3-5מ"מ20 אחוזים, צפיפות התפזורת של הלבנה שלא נשרפה היא הגדולה ביותר , שהם 2863 ק"ג/מ"ק. הסיבה עשויה להיות שתכולת סיגי הפלדה המגולפים במדגם עולה, והצפיפות של סיגי הפלדה המפולפים גבוהה מזו של פסולת מגנזיה-אלומינה ספינל, מה שמוביל לעלייה בצפיפות הצבר הכוללת של לבנים שלא נשרפות. (2) כאשר דרגת החלקיקים של סיגי הפלדה המקולפים היא 0 ~ 1 מ"מ 15 אחוז, 1 ~ 3 מ"מ 15 אחוז, 3 ~ 5 מ"מ 30 אחוז, קצב ספיגת המים של הלבנה הלא שרופה הוא הקטן ביותר, שהוא 6.07 אחוז, והסיבה עשויה להיות 30 אחוז פסולת מגנזיה-אלומיניום ספינל. האבקה ו-0-1 מ"מ סיגי הפלדה המסולפים מילאו במלואם את החללים בשלד הלבנה הלא שרופה, וכתוצאה מכך ירידה בספיגת המים של הדגימה. וספיגת המים של הדגימות תואמות כולן לדרישות ספיגת המים של פחות מ-18 אחוז בתקן JC/T422-2007 "לבני זבל זבל לא מסוננים".
2.2 סטיית מימד של לבנים שלא נשרפו
מאחר והרכיבים הפעילים כגון C2S, C3S וסידן ברזל אלומינאט בסיג הפלדה המקולף הם ג'לטינים, ניתן ליצור מפעיל שיכול לעורר את פעילות המלט בתהליך ההידרציה, והמלט המופעל יוביל לנפח של לבנים לא בוערות. הרחבה, כך שיש לה השפעה מסוימת על הגודל של לבנים לא שרופים.
בבדיקה זו, כמות המלט בשימוש היא 10 אחוז, והשינויים הממדים הרדיאליים והציריים של חומר העבודה קטנים יחסית, ולא מופיעים סדקים על פני השטח. בהתאם ל-JC/T422-2007 "מראה וסטיית גודל של פחות מ-2 מ"מ הדרישות.
לסיכום
(1) ללחץ היווצרות וליחס חומרי הגלם יש השפעה על הביצועים של לבנים שלא נשרפו. הפרמטרים האופטימליים של תהליך ההכנה שהתקבלו באמצעות מחקר הם: קילוף סיגי פלדה 0-1מ"מ 25 אחוז, 1-3 מ"מ 15 אחוז, 3-5 מ"מ 20 אחוז, מגנזיום-אלומיניום ספינל 30 אחוז, צמנט 10 אחוז, לחץ יציקה 15MPa.
(2) בנוסף לתחמוצת המגנזיום המקורית ולסידן סולפט, הלבנה הבלתי שרופה שהתקבלה מייצרת גם שלב חדש של סרפנטין. ניתוח מורפולוגי מראה כי ללבנים שאינן בוערות יש חיפוי ומבנה משובץ, והחלקיקים העדינים של ספינל מגנזיה-אלומינה משובצים בשלד סיגי הפלדה הבלתי סדיר, הממלא תפקיד מילוי והופך את הלבנים הלא בוערות לצפופות.
(3) בבדיקה זו, קצב ספיגת המים המינימלי של הלבנים הלא שורפות המוכנות הוא 6.07 אחוז, וחוזק הלחיצה המרבי הוא 9.57MPa, העומד בדרישות התקן של JC/T446-2000 "לבני ריצוף בטון ". למחקר ניסיוני זה יש משמעות רבה לניצול הכולל של חומרים עקשנים לאחר השימוש.