Е. Федоренко, Э. Хоботова
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
ХИМИЧЕСКИЙ
СОСТАВ ОТВАЛЬНОГО ДОМЕННОГО ШЛАКА ПАО «ММК ИМЕНИ ИЛЬИЧА»
Состав кристаллической части отвального
доменного шлака ПАО «Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича» определен
с помощью рентгенофазового анализа, проведенного на порошковом дифрактометре
Siemens D500 в медном излучении с графитовым монохроматором. Согласно первичным дифрактограммам отдельных
гранулометрических фракций доменного шлака по результатам поиска в картотеке PDF-1 найдено несколько фаз: Ca3Si2O7 –
ранкинит, SiO2 – кварц, Ca14Mg2(SiO4)8
– бредигит, Ca2MgSi2O7 – окерманит,
CaSiO3 – псевдоволластонит, КAlSi3O8 – микроклин, K0,94Na0,06Al1,83Fe0,17Mg0,03(Al0,91Si3,09O10)(OH)1,65O0,12F0,23
– мусковит, (Mg0,56Fe0,44)2Si2O6 – энстатит, (Ca9,8Fe0,2)(PO4)6(F1,6(OH)0,4) – фторапатит, K(Al4Si2O9(OH)3) – иллит. В таблице приведена массовая
доля каждой из
Таблица – Результаты рентгенофазового
анализа гранулометрических фракций отвального доменного шлака ПАО «ММК имени
Ильича»
|
Фаза |
Массовая доля минералов (%) в гранулометрических фракциях, мм |
||
|
<0,63 |
2,5-5 |
>10 |
|
|
Кварц SiO2 |
7,2(3) |
24,5(5) |
3,0(2) |
|
Псевдоволластонит CaSiO3 (α-CaO∙SiO2) |
16,6(4) |
5,39(15) |
19,5(5) |
|
Окерманит Ca2MgSi2O7 (2CaO∙MgO∙2SiO2) |
38,2(9) |
24,4(4) |
46,5(8) |
|
Ранкинит Ca3Si2O7 (3CaO∙2SiO2) |
15,7(8) |
12,0(5) |
25,4(6) |
|
Микроклин КAlSi3O8 (0,5К2О∙0,5Al2O3∙3SiO2) |
2,2(6) |
15,0(3) |
– |
|
Мусковит K0,94Na0,06Al1,83Fe0,17Mg0,03(Al0,91Si3,09O10)(OH)1,65O0,12
F0,23 |
3,3(4) |
6,5(6) |
– |
|
Энстатит
(Mg0,56Fe0,44)2(Si2O6) |
8,4(1,2) |
8,5(9) |
– |
|
Бредигит
Ca14Mg2(SiO4)8 (α-2CaO∙SiO2) |
8,5(4) |
3,9(3) |
– |
|
Фторапатит (Ca9,8Fe0,2)(PO4)6(F1,6(OH)0,4) |
– |
– |
3,7(9) |
|
Иллит K(Al4Si2O9(OH)3)
(0,5К2О∙2SiO2∙2Al2O3∙1,5
Н2О) |
– |
– |
1,9(3) |
указанных фаз в образцах. В скобках указаны стандартные
отклонения величин, полученные в результате уточнения. Эти стандартные
отклонения следует считать нижним пределом ошибки определения.
Основным компонентом во всех фракциях
является окерманит – аналог геленита, в котором возможно замещение магния
железом в катионных полиэдрах. Окерманит относится к диортосиликатам.
Псевдоволластонит и окерманит характеризуются гидравлической активностью в
отличие от геленита, поэтому такая замена одного мелилита другим является выгодной
с позиций использования шлака в производстве вяжущих веществ. Псевдоволластонит
является метастабильным минералом, с чем и связана его повышенная активность.
Бредигит также гидравлически активен. Содержание данного минерала увеличивается
с уменьшением размеров частиц фракции, во фракции >20 мм данный минерал
отсутствует. Это может являться косвенным свидетельством того, что
недостаточное содержание стабилизатора Р2О5 в шлаке
привело к силикатному распаду β-модификации ортосиликата кальция.
Содержание гидравлически неактивного минерала ранкинита в крупной фракции
примерно вдвое превышает таковое в остальных фракциях. Присутствие ранкинта
характерно для бедных глиноземом доменных шлаков Украины.
Кварц содержится, в основном, во фракции
2,5-5,0 мм, в остальных фракциях его содержание существенно меньше. Фторапатит
и иллит найдены только в крупной фракции в незначительных количествах.
Малое содержание аморфной фазы во фракциях шлака подтверждается отсутствием волнообразности и наличием четких пиков на дифрактограммах. Присутствие двухкальциевого силиката (бредигита) – минерала с высокой кристаллизационной способностью обеспечивает преобладание кристаллической части. Присутствие минералов в кристаллическом состоянии является полезным с позиций повышения прочности вяжущих на основе данных шлаков.