ТОПЛИВНЫЕ ЗОЛЫ И ШЛАКИ
Большое значение в сырьевом балансе цементной промышленности начинает приобретать использование в качестве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси золо шлаковых отходов ТЭС 134—36]. Использование зол позволяет уменьшить расход известняка, понизить влажность шлама при мокром способе производства и соответственно — расход теплоты на обжиг, повысить производительность печей.
Общее количество зол и шлаков, выдаваемых ежегодно тепловыми электростанциями страны, измеряется миллионами тони, их использование позволит тепловой энергетике уменьшить капитальные затраты на строительство и эксплуатацию золошлакоотвалов ТЭС и снизить тем самым себестоимость электроэнергии.
Химический состав минеральной части важнейших видов твердого топлива СССР колеблется в широких пределах [37], % по массе: SiO2 — 20—66; Тi)2 — 0,2—1,2; Аl2O3 — 5—39; Fe2O3 — 4—22; СаО — 1—55; MgO — 0,2—5; К20 — 0,2—4; Na2O — 0,2—3,6. Золы каменных углей и антрацитов состоят в основном из SiO2 и Аl2O3, количество в них оксида кальция обычно не превышает 5 %. Содержание СаО в минеральной части большинства бурых углей составляет менее 10—15 %, в золе бурых углей Канско-Ачинского бассейна 25—35 % и выше. Особенно много оксида кальция находится в минеральной части прибалтийских сланцев, включая прослои карбонатной породы (до 63—65 %).
В зависимости от вида углей и условий их сжигания в золах имеется от 0,5 до 20 %, а иногда и более несгоревших частиц твердого топлива. Достаточно обширные сведения по химическому составу топливных зол и шлаков приведены в [35—37], однако нет описания изменения составов в пределах одного источника образования, что затрудняет изучение химико-минералогической однородности этих материалов.
Полученные результаты согласуются с литературными данными о минеральном составе зол ТЭС. Минеральный состав кислых зол каменных и бурых углей, антрацита и торфа большинства месторождений СССР характеризуется наличием метакаолинита, различных модификаций свободной кремнекислоты, глинозема, муллита и некоторых других компонентов. Температура начала плавления топливных зол изменяется (см. табл. 1.5) в пределах от 1135—1170 °С (таких составов мало} до 1300 °С (подавляющее большинство составов) и 1380 °С (золы прибалтийских сланцев). Соответственно высока и температура окончания плавления, изменяющаяся от 1300 до более чем 1600 °С.
Химический состав топливных шлаков в зависимости от состава минеральной части твердого топлива изменяется в широких пределах, % по массе: SiO2 — 35—65; Аl2О3 — 10—25; СаО — 1— 50. В них входит, как правило, до 20 % и более оксидов железа. Содержание кристаллической фазы в топливных шлаках может колебаться от нескольких единиц до 80 %, обычно она представлена муллитом, геленитом, псевдоволластонитом, иногда железистым монтичеллитом, двухкальциевым силикатом.
По химико-минералогическому составу топливные шлаки можно разделить на 3 группы, сверхкислые, кислые, основные. Топливные гранулированные шлаки представляют значительный интерес для цементной промышленности, так как их использование, как правило, не вносит заметных изменений в существующий технологический процесс. Кроме того, они отличаются пониженным содержанием некоторых компонентов, нежелательных в составе цемента, например, щелочей.
Принципиальная возможность применения топливных зол и шлаков в качестве алюмосиликатного сырья при производстве портландцемента не вызывает сомнений, однако в каждом конкретном случае следует всесторонне оценивать техническую и экономическую целесообразность использования этих материалов. В отдельных случаях применение в качестве сырья золы обусловливает необходимость введения в сырьевую смесь нормального портландцементного состава значительных количеств корректирующих добавок, в результате чего содержание золы в шихте резко снижается. Золы основного химического состава могут вызывать загустевание и схватывание шлама и, следовательно, их можно приселять только при сухом способе производства цемента.