PL204475B1

PL204475B1 - Sposób obróbki surowego żużla hutniczego i sposób uzyskiwania z żużla hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadającego cementowi portlandzkiemu

Info

Publication number: PL204475B1
Application number: PL364160A
Authority: PL
Inventors: Poupardin Valérie Michaud; François Sorrentino
Original assignee: Lafarge Sa
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2010-01-29
Also published as: BR0206959A; CZ299078B6; US6946014B2; BR0206959B1; ATE347540T1; WO2002062720A1; UA74237C2; ZA200305835B; JP4102668B2; RU2003126593A; EP1370501B1; DE60216569T2; ES2275834T3; RU2261846C2; CA2437224A1; KR100806173B1; PL364160A1; EP1370501A1; JP2004526651A; DE60216569D1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki surowego żużla hutniczego i sposób uzyskiwania z ż u ż la hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadają cego cementowi portlandzkiemu, tzn. obróbka żużla hutniczego nadająca mu własności spoiwa hydraulicznego.

W szczególno ści przedmiotem wynalazku, jest obróbka ż u ż la hutniczego dają ca w rezultacie przetworzony żużel, którego skład mineralny sprawia, że jest on materiałem syntetycznym posiadającym lepsze własności w zastosowaniach budowlanych (takie jak betony lub granulaty drogowe, spoiwa hydrauliczne lub spoiwa o potencjale hydraulicznym).

Uzyskanie produktów hydraulicznych lub produktów o potencjale hydraulicznym z surowców nie emitujących CO2 napotyka problemy wynikające z ich własności chemicznych i składu mineralnego, które utrudniają uzyskanie spoiwa.

Termin „utrudniających” oznacza, że uzyskany produkt nie będzie użyteczny, ani stosowany pojedynczo, ani w mieszance z cementem portlandzkim, ponieważ nie pozwala on uzyskać wymaganej przez normy wytrzymałości lub spowoduje problemy związane z pęcznieniem lub uszkodzenia strukturalne. Taka sytuacja ma miejsce w przypadku żużla LD (uzyskanego z zastygłego żużla hutniczego).

Żużel LD jest produktem ubocznym rafinacji odlewanego żelaza hematytowego (żelaza odlewanego o niskiej zawartości fosforu) w tlenowym procesie stalowniczym. Taki materiał posiada dużą zawartość żelaza i wapna przy przeciętnym składzie mineralogicznym będącym wynikiem związków utworzonych z ortokrzemianów diwapnia, żelazianów wapnia, tlenków metali tak, że przeciętny skład chemiczny obejmujący główne składniki obejmuje:

Składnik	% wagowy
CaO	50
SiO2	13
AI2O3	3
MgO	6
Tlenki metali	28
Wolne żelazo	Do 20
Wolny CaO	Do 10

Użycie żużla LD w postaci granulatu do produkcji betonu lub przy budowie dróg do wykonania górnych warstw bitumicznych lub warstw podkładowych jest ograniczone przez obecność wolnego wapna powodującego pęcznienie drogi lub betonu.

Przekształcenie żużla LD w spoiwo hydrauliczne jest także przedmiotem badań.

Patent francuski FR-2,546,530 ujawnia sposób obróbki żużla hutniczego z uwzględnieniem jego późniejszego zastosowania jako cementu.

Ujawniony w tym patencie sposób obróbki obejmuje etapy dodawania do płynnego żużla składnika (boksytu) dostarczającego tlenku glinowego lub związku glinu tworzącego tlenek glinowy, etap dostarczania ciepła w ilości wymaganej do rozpuszczenia składników w żużla oraz etap mieszania tlenowego żużla.

Ilość składnika(ów) zdolnych do wytworzenia tlenku glinowego dodawanego do żużla jest taka, że przetworzony żużel zawiera od 5 do 25% wagowych tlenku glinowego.

Mimo że patent FR-2,456,530 ujawnia zastosowanie przetworzonego żużla jako spoiwa hydraulicznego, w tym do produkcji cementu, taka obróbka nie umożliwia uzyskania spoiwa hydraulicznego takiego, które byłoby zdolne do całkowitego zastąpienia cementu portlandzkiego.

Patent niemiecki DE 2,611,889 ujawnia sposób utleniającej obróbki pozostałości hutniczych poprzez etap dodanie wapna, po którym następuje etap bardzo szybkiego chłodzenia, dla uzyskania granulatu, w którym miele się od 3 do 8% wagowych gipsu.

Przetworzone pozostałości metalurgiczne zawierają przede wszystkim żużel piecowy.

Dokładniej, sposób ujawnia sposób konwersji 60 do 90% odpadów metalurgicznych przez dodanie od 10 do 40% wagowych wapna. Jednakże, takie odpady metalurgiczne zawierają 35% żużla

PL 204 475 B1 hutniczego, wymieszanego z 48% żużla piecowego i 17% innych odpadów metalurgicznych. W rzeczywistości tylko około 20 do 32% żużla technicznego ulega przetworzeniu.

Żużel LD przetworzony z użyciem tego sposobu posiada stosunkowo niską zawartość CaO (<45% wagowych) przy dużej zawartości Fe2O3 (>30% wagowych). Ponadto, taka obróbka zachodzi w wysokiej temperaturze z zakresu 1,600 do 1750°C, korzystnie z zakresu 1650 do 1700°C i wymaga zastosowania dodatkowego paliwa, takiego jak koks.

Zgłaszający zna sposób obróbki utleniającej żużla hutniczego obejmujący etapy dodawania do żużla źródła tlenku glinowego i źródła wapna, przy odpowiednim chłodzeniu tych składników do uzyskania przetworzonego żużla posiadającego skład mineralny odpowiadający jednej z następujących kompozycji:

a) amorficzna faza szklista;

b) kompozycja fazy pierwszej (1) składająca się w procentach wagowych, z 10-40 CA, 20-50 C2AS, 30-50 C6AF2 i 10-30 C2S;

c) kompozycja fazy drugiej (2) składająca się w procentach wagowych, z 20-40 C2F, 10-30 C2AS, 20-50 C6AF2 i 10-40 C2S; oraz

d) amorficzna mieszanina fazy szklistej i kompozycja fazy pierwszej lub drugiej.

Zgodnie z konwencjonalnymi wyrażeniami używanymi w przemyśle cementowym, należy przypomnieć, że:

C = CaO

A = Al2O3

S = SiO2

F = Fe2O3

P = PO4

Wspomniane powyżej fazy nie są czystymi składnikami, ale mogą zawierać, w roztworze stałym, zanieczyszczenia takie jak żelazo, magnez (MgO), fosfor (P2O5), siarkę i tym podobne.

Oprócz tego, że sposób wymaga zastosowania etapów kontrolowanego chłodzenia, istotne są także ilości dodawanych źródeł tlenku glinowego i wapna, zasadniczo jest to 25% wagowych lub więcej źródła tlenku glinowego i 40% wagowych lub więcej źródła wapna.

Celem prezentowanego wynalazku jest uzyskanie sposobu obróbki utleniającej surowego żużla hutniczego zawierającego w stosunku do całkowitego ciężaru surowego żużla hutniczego, przynajmniej 45% wagowych CaO i mniej niż 30% wagowych Fe2O3, przezwyciężającego wady stanu techniki.

W szczególności celem prezentowanego wynalazku jest sposób obróbki utleniającej surowego żużla hutniczego prowadzący do uzyskania żużla, który gdy zmieszany z cementem portlandzkim lub użyty osobno, jest odpowiednim spoiwem hydraulicznym, o zawartości C3S od 40 do 60%, co umożliwia uzyskanie akceptowalnej wytrzymałości mechanicznej, w szczególności wytrzymałości na ściskanie Rc po jednym dniu, powyżej 8 MPa.

Kolejnym celem wynalazku jest sposób utleniania żużla hutniczego takiego jak ten opisany powyżej, wymagający dodawania jedynie niewielkich ilości wapna, opcjonalnie dodawania źródła tlenku glinu i/lub krzemionki.

Żużel poddawany obróbce powinien mieć minimalną zawartość żelaza (w postaci FeO lub Fe2O3) tak, aby uzyskany żużel miał minimalną zawartość Fe2O3 13% wagowych. Umożliwia to obróbkę zasadniczo niskotemperaturową (w temperaturach równych lub niższych niż 1500°C - żużel opuszcza kadź w temperaturze około 1650°C i stygnie w sposób naturalny do 1450°C. Przyjmuje się, że obróbka zachodzi w temperaturze zbliżonej do 1500°C) i nie wymaga dostarczania energii innej niż ta powstająca w wyniku spalania tlenowego, w szczególności nie wymaga użycia dodatkowego paliwa takiego jak koks.

Wspomniane powyżej cele zostały osiągnięte według wynalazku przez sposób obróbki surowego żużla hutniczego, którego celem jest konwersja żużla na spoiwo hydrauliczne przynajmniej odpowiadające cementowi portlandzkiemu, który obejmuje etapy:

- prowadzenia obróbki utleniającej z dostarczaniem tlenu lub powietrza lub też ich mieszanki pod ciśnieniem w zakresie od 1 do 15 bar, korzystnie od 5 a 10 bar, w temperaturze w zakresie od

1650 do 1400°C, korzystnie w zakresie od 1550 do 1450°C, żużla hutniczego zawierającego w stosunku do całkowitego ciężaru żużla przynajmniej 45% wagowych CaO i mniej niż 30% wagowych

Fe2O3; oraz

PL 204 475 B1

- dodawania do takiego żużla źródła wapna uzupełnionego, w razie potrzeby źródłem krzemionki i/lub źródła tlenku glinowego, przy czym proporcje źródła wapna i opcjonalnie krzemionki i/lub źródła tlenku glinowego zostały wybrane tak, że żużel, po transformacji w temperaturze pokojowej, posiada proporcję FeO3 poniżej 13% wagowych, a kompozycja mineralna zawiera przynajmniej 40% wagowych fazy C3S i ponad 10%, wagowych korzystnie przynajmniej 40% żelazianu wapnia w postaci C2F i/lub fazy C4AF, względem całkowitego ciężaru przetworzonego żużla.

Korzystnie sposób obróbki według wynalazku zachodzi bez dostarczania dodatkowej energii, poza energią wyzwalaną przy spalaniu tlenu.

Korzystnie przetworzony żużel zawiera mniej niż 2%, korzystnie mniej niż 1% wagowych wolnego wapna a najkorzystniej nie zawiera go wcale.

Korzystnie, żużel po konwersji i w temperaturze pokojowej, zawiera mniej niż 10% wagowych fazy mineralnej C2S.

Źródłem wapna jest korzystnie wapno lub węglan wapniowy.

Źródłem tlenku glinowego jest korzystnie boksyt.

Ilość wapna, które należy dodać wynosi korzystnie co najwyżej 30% wagowych w stosunku do ciężaru surowego żużla.

Ewentualnie, ilość wapna, które należy dodać wynosi od 5 do 15% wagowych surowego żużla.

Korzystnie, ilość źródła tlenku glinowego, którą należy dodać wynosi od 0 do 10% wagowych surowego żużla, a ilość źródła krzemionki, które należy dodać wynosi od 0 do 5% wagowych surowego żużla.

Sposób uzyskiwania z żużla hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadającego cementowi portlandzkiemu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że polega na wymieszaniu przynajmniej 50% wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru przetworzonego żużla, cementu portlandzkiego z ż uż lem uzyskanym w wyniku obróbki według wynalazku.

W innej odmianie, sposób uzyskiwania z ż u ż la hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadają cego cementowi portlandzkiemu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że polega na wymieszaniu z żużlem uzyskanym w wyniku obróbki określonej którymkolwiek z zastrzeżeń od 1 do 9, przynajmniej 5%, korzystnie przynajmniej 10% wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru przetworzonego żużla źródła siarczanu wapnia.

Korzystnie, źródłem siarczanu wapnia jest gips lub anhydryt.

Jak wspomniano wcześniej surowy żużel hutniczy poddany obróbce według wynalazku zawiera przynajmniej 45% masy CaO, zasadniczo od 45 do 65% wagowych CaO i korzystnie od 48 do 62% wagowych, w stosunku do całkowitego ciężaru surowego żużla.

Ponadto surowy żużel zawiera mniej niż 30% wagowych Fe2O3, korzystnie mniej niż 30% do 10% wagowych Fe2O3, a najkorzystniej od 25% do 10% wagowych, względem całkowitej masy surowego żużla.

Zawartość Fe2O3 w przetworzonym żużlu wynosi przynajmniej 13% wagowych, korzystnie od 15 do 35%.

Korzystnie, surowy żużel poddawany obróbce zawiera od 5 do 20% FeO.

Również korzystnie, proporcje dodatków są takie, że skład mineralny żużla, po konwersji i w temperaturze pokojowej, zawiera mniej niż 10% wagowych fazy C2S, korzystnie jest pozbawiony fazy C2S.

Przy użyciu sposobu obróbki opisanego powyżej, uzyskano spoiwo hydrauliczne zachowujące się jak klinkier cementowy portlandzki.

Aby z żużla hutniczego przetworzonego według wynalazku uzyskać spoiwo hydrauliczne odpowiadające cementowi portlandzkiemu, do przedstawionego powyżej przetworzonego żużla, dodaje się, w trakcie mielenia żużla, źródło siarczanu wapnia, na przykład gips lub anhydryt, w celu poprawy kinetyki uwadniania żużla.

Ogólnie dodawane ilości gipsu i anhydrytu wynoszą przynajmniej 5% korzystnie przynajmniej 10% wagowych w stosunku do ciężaru żużla przetworzonego.

Możliwe jest również, w celu uzyskania z żużla hutniczego przetworzonego według wynalazku, spoiwa hydraulicznego odpowiadającego cementowi portlandzkiemu, wymieszanie przynajmniej 50% wagowych cementu portlandzkiego z przetworzonym i zmielonym żużlem.

PL 204 475 B1

Utlenianie surowego żużla hutniczego może być prowadzone dla żużla płynnego w temperaturze od 1400 do 1650°C, korzystnie od 1450°C do 1550°C, na przykład przez wdmuchiwanie tlenu, powietrza lub mieszaniny tlenu i powietrza do kadzi zawierającej płynny surowy żużel lub dla żużla zastygłego, na przykład przez zwykły kontakt surowego żużla z powietrzem w piecu obrotowym cementowni.

Podobnie, dodanie źródła wapna i opcjonalnie źródeł tlenku wapniowego i/lub źródła krzemionki może być przeprowadzone dla żużla płynnego jak i zastygłego. Dodanie takich domieszek może być przeprowadzone przed, w czasie lub po utlenieniu surowego żużla.

Oczywiście, gdy surowy żużel ma postać stałą powinien zostać podgrzany do temperatury wystarczającej do uzyskania żądanej konwersji, zasadniczo temperatury z zakresu 1450 do 1550°C, typowo około 1500°C.

Źródłem wapna może być dowolne odpowiednie źródło wapna takie jak wapno lub węglan wapnia.

Podobnie źródłami tlenku glinowego lub krzemionki może być czysty tlenek glinowy lub czysta krzemionka jak również boksyt.

Ilość dodawanego wapna w sposób oczywisty zależy od składu chemicznego surowego żużla i moż e zawierać się w przedziale od 30% wagowych w stosunku do ciężaru surowego ż uż la, ale korzystnie zawiera się w przedziale od 5 do 15% wagowych, korzystniej od 8% od 15% wagowych.

Ilość dodawanego wapna zasadniczo wynosi od 0 do 10% wagowych, podczas gdy zawartość krzemionki wynosi od 0 do 5% wagowych, w stosunku do ciężaru surowego żużla.

Aby poznać ilości materiałów, które należy dodać, aby uzyskać produkt zawierający od 40% do 60% C3S, należy wykonać następującą procedurę, przy następującym składzie żużla:

% CaO	% SiO2	% Al2O3	% Fe2O3	% FeO	% P2O5	% TiO2
Y	Z	A	U	V	P	T

Aby określić ilość krzemionki, jaką należy dodać:

jeśli Z <10,52, należy dodać Z' krzemionki w ilości zawierającej się pomiędzy (10,51 - Z) (tak, aby osiągnąć 40% fazy C3S i (15,8 - Z) (tak, aby osiągnąć 60% fazy, C3S), jeśli 10,52 < Z < 15,8, można dodać Z' krzemionki w ilości sięgającej do (15,8 - Z), oraz jeśli Z > 15,8, nie ma potrzeby dodawania krzemionki do żużla.

Dodanie tlenku wapniowego poprawia własności produktu uzyskanego w sposobie obróbki żużla. Jednakże tlenek wapniowy jest składnikiem drogim i często z ekonomicznego punktu widzenia rozsądnym jest dodanie tylko kilku procent tego składnika. Dodatek tlenku glinowego oznaczono symbolem A'.

Ilość dodawanego wapna jest określona wzorem:

%CaOaj= (A+A') · 1,10 + (Z + Z') · 2,8 + (U + V · 1,12) · 0,7 + P · 1,18 + T · 0,7-Y

Wychładzanie żużla hutniczego po obróbce powinno być przeprowadzone w sposób sprzyjający powstawaniu fazy C3S.

Szybkość wychładzania zasadniczo wynosi od 50 do 100°C/minutę.

Pozostały opis dotyczy figur, na których przedstawiono: fig. 1 zdjęcie mikroskopowe próbki porównawczej żużla; oraz fig. 2 zdjęcie mikroskopowe żużla według wynalazku.

W przedstawionych poniżej przykładach, jeśli nie stwierdzono inaczej, wartości procentowe i ułamkowe dotyczą procentów i części wagowych.

1. Żużel hutniczy

Aby zilustrować wynalazek, użyto żużla hutniczego, o składzie chemicznym i kompozycji mineralnej przedstawionych w tabeli I poniżej.

Użyte w poniższych tabelach terminy „Wustyt (FeO)” i „Wustyt SS” mają następujące znaczenie.

Termin „Wustyt (FeO)” oznacza mineralną postać tlenku żelaza (II) znajdowanego w meteorytach i w żelazie rodzimym. Wustyt tworzy również stały roztwór z peryklazem (MgO), przy czym Fe zastępuje magnez. Termin „Wustyt SS” oznacza stały roztwór (Fe, Ca, Mg)O.

PL 204 475 B1

T a b e l a I

Żużel hutniczy nr	Skład chemiczny (% wagowy)	Kompozycja mineralna (% wagowy)
CM O ώ	co o CM <	CO O CM Φ LL	O ro O	MgO	CM O i-	CO O CM c 2	LO O CM CL	O Φ LL	CA Żelazian wapnia	Wustyt (SS)	CL CO O _ ω ω o	Wolny CaO	Peryklaz
1	14,43	3,00	14,43	49,3	4,69	0,63	1,96	1,41	10,57	32	17	44	7	0
2	11,12	1,85	12,6	48,8	4,5	0,6	1,86	1,34	9,76	27	12,7	40	10	1,9
3	11,7	0	26,1	49	1	0,1	0,3	0,2	11,6	45	11,6	34,4	8	0
4	15,1	0	17,5	56,7	0,7	0,1	0,5	0,4	9	37	10,6	44,7	7	0
5	14	6,5	12,8	58,1	0,1	0,3	0,1	0,4	7,7	34,6	15,2	40,1	10	0

Wustyt SS: roztwór stały (Fe, Ca, Mg) O C2S/C3P SS: roztwór stały C2 (S, Px)

2. Próbki porównawcze C1 do C21

Wspomniane powyżej typy żużla zostały poddane procesowi utleniania i opcjonalnie poddane obróbce z użyciem dodatków wapna i krzemionki poza zakresem wynalazku. Temperatura na początku obróbki wynosiła 1650°C (temperatura wylotowa w kadzi zawierającej żużel) i jest równa 1450°C na końcu obróbki. Ciśnienie użytego tlenu wynosi 200 kPa (2 atmosfery), a czas trwania obróbki wynosił 30 minut.

Postać jak i ilość dodatków jak również uzyskany skład chemiczny i kompozycja mineralna zostały przedstawione w tabelach II i III.

T a b e l a II

Próbka nr	Żużel nr	% żużla	Dodatki
			CaO	Al2O3	SiO2
C1	1	100	-	-	-
C2	1	97	-	-	3
C3	1	94	3	-	3
C4	1	91	6	-	3
C5	1	88	9	-	3
C6	1	85	12	-	3
C7	1	94	-	-	6
C8	1	88	6	-	6
C9	1	82	12	-	6
C10	1	76	18	-	6
C11	1	74	20	-	6
C12	1	90	-	-	10
C13	1	88	8	2,4	0,5
C14	1	86	10	2,4	0,5
C15	1	94	-	1,8	3,4
C16	1	96	-	2,4	0,5
C17	1	93	5	1,2	0,25
C18	1	92	4	1,2	2,25
C19	1	95	3	1,2	0,25
C20	2	90	4	1,2	4,25
C21	1	83	12	3	0,62

PL 204 475 B1

Uwaga: W przykładach C13 do C21, suma składników żużel + C + A + S nie daje 100%, ponieważ dodatek tlenku glinowego ma postać boksytu, który wprowadza w szczególności pewną ilość żelaza (przeciętny skład boksytu przedstawiono poniżej):

60% Al2O3,

12,5% SiO2, oraz

27,5% Fe2O3.

T a b e l a III

Próbka nr	Kompozycja mineralna (% masy)	% Fe2O3
C3S	C2S	CS
C1	0	46	0	25
C2	0	32	13	24
C3	0	41	7	23
C4	12	56	0	22
C5	12	39	0	22
C6	24	28	0	21
C7	0	24	24	23
C8	0	39	11	22
C9	3	51	0	20
C10	26	32	0	19
C11	35	23	0	18
C12	0	9	40	23
C13	13	31	0	23
C14	22	22	0	22
C15	0	22	20	24
C16	0	32	8	25
C17	9	35	0	24
C18	0	39	5	24
C19	7	37	0	24
C20	25	22	0	23
C21	25	20	0	22

Próbki od C1 do C21 reprezentują materiały, których własności nie są zadowalające, ponieważ zawartość fazy hydraulicznej jest zbyt mała.

Próbka C1 przedstawia wyłącznie proces utleniania surowego żużla hutniczego bez dodawania składników mineralnych, powoduje zanik wustytu (FeO) i powoduje powstawanie tylko nieznacznych ilości hydraulicznej fazy C2S.

Dodanie krzemionki (próbki C2, C7, C12) prowadzi do zaniku części fazy C2S na korzyść fazy nie hydraulicznej fazy (CS).

Jeśli oprócz krzemionki dodane zostają rosnące ilości tlenku glinowego (próbki C3 do C6 lub C8 do C11) wzrasta zawartość fazy hydraulicznej (C3S).

Czasami z ekonomicznego punktu widzenia, bardziej korzystne jest dostarczenie dodatków w postaci naturalnie wystę pujących minerał ów takich jak boksyt (w szczególnoś ci dostarczają cy A, S i tlenki żelaza). Dodawanie samego boksytu prowadzi do wyników odpowiadających dodaniu S i A (próbka C16). Dodanie S do domieszki boksytu wzmocni występowanie faz nie hydraulicznych takich jak CS (próbka C15).

Dodanie wapna do boksytu (próbki C13, C14, C17, C19, C21) spowoduje, że pojawi się faza C3S, podobnie jak w przypadku dodania samej krzemionki.

PL 204 475 B1

W przypadku dodania krzemionki i tlenku glinowego, należałoby zwię kszyć ilość dodawanego wapna, co pozwoliłoby skompensować domieszki krzemionki i tlenku glinowego (próbki C18, C20), przy czym proporcje dodawanego wapna zależą od odpowiednich zawartości krzemionki, tlenku glinowego i wapna w przetwarzanym żużla.

Można więc zauważyć, że jeśli wprowadzono dodatki nie odpowiadające wartościom określonym przez równania, wynikowe składniki nie pozwolą na uzyskanie wymaganych zawartości procentowych fazy C3S.

3. Przykłady 1 do 6

Surowy żużel hutniczy został poddany obróbce utleniającej pod ciśnieniem około 10 barów, przez okres 30 minut, przy użyciu dodatków wapna i opcjonalnie tlenku glinowego i krzemionki według wynalazku. Temperatura na początku obróbki wynosiła 1650°C (temperatura żużla spuszczanego z kadzi).

Zastosowany żużel, zawartości dodatków i uzyskane fazy mineralne zostały przedstawione poniżej w tabelach IV i V.

T a b e l a IV

Próbka nr	Żużel nr	% żużla	Dodatki
CaO	AhOa	SiO2
1	3	90	10	-	-
2	5	89	9	-	2
3	6	95	5	-	-
4	1	89	11	-	-
5	1	88	12	-	-
6	1	82	15	3	-

T a b e l a V

Próbka nr	Kompozycja mineralna (% masy)	% Fe2O3
C3S	C2S	CS	C2F/G4AF ferryt roztwór stały
1	42	-	-	58	34
2	55	-	-	41	24
3	54	-	-	47	20
4	44	6	-	46	22
5	48	3	-	45	22
6	47	1	-	48	20

Figura 1 przedstawia mikrografię dla przykładu C8. „Kulki” widoczne na mikrografii są to C2S, przy czym fazę międzywęzłową stanowi CS i faza ferrytowa.

Figura 2 przedstawia mikrografię dla przykładu 3. „Graniastosłupy” widoczne na tej mikrografii to C3S, przy czym fazę międzywęzłową stanowi faza ferrytowa.

Przeprowadzono dwie serie zastosowań próbek przetworzonego żużla uzyskanego w przykładach porównawczych C1 do C21 lub w przykładach od 1 do 6 odnoszących się do wynalazku.

W pierwszej serii, której wyniki zestawiono w tabeli VI-A, każ dy typ ż u ż la został wymieszany w stosunku 50/50 wagowo z cementem portlandzkim.

Z każdej z powyższych mieszanek wykonano standardowe próbki zaprawy, zgodne z normą EN 196-1 i pomierzono wytrzymałość na ściskanie po 1 dniu i po 28 dniach.

Wyniki podano grupując różne typy żużli według klas, w zależności od zawartości w nich fazy

C3S.

Dla każdej klasy podano minimalne i maksymalne uzyskane wartości wytrzymałości (zależnie od typu żużla).

PL 204 475 B1

T a b e l a VI-A

Faza C3S w % wagowych	0	1 - 7	7 - 15	20 - 30	35	40 - 50	> 50
Żużel przetworzony próbka nr	C1/C2/C3/C7/ /C8/C12/C15/ /C16	C4/C9/C18	C5/C13/C17/ /C19	C6/C10/C14/ /C20/C21	C11	1/4/5/6	2/3
Cement portlandzki, % masy	50	50	50	50	50	50	50
Rc 1 dzień, MPa	4-6	4-6	4-6	4-6	6-8	10-14	3-17
Rc 28 dni, MPa	13-17	20-24	32-38	36-44	42-52	45-55	50-60

W drugiej serii, której wyniki przedstawiono poniż ej w tabeli VI-B, każ dy z typów ż u ż la został zagruntowany przy użyciu 10% gipsu, przeprowadzono te same badania jak w przypadku pierwszej serii.

T a b e l a VI-B

Faza C3S w % masy	0	1 - 7	7 - 15	20 - 30	35	40 - 50	> 50
Żużel przetworzony próbka nr	C2/C3/C7/ /C8/C12/C15/ /C16	C4/C9/C18	C5/C13/C17/ /C19	C6/C10/C14 /C20/C21	C11	1/4/5/6	2/3
Gips, % masy	10	10	10	10	10	10	10
Rc 1 dzień, MPa	0	0	0	1-3	1-3	10-14	13-17
Rc 28 dni, MPa	0	1-3	9-11	18-22	20-24	34-42	39-47

Uzyskane wyniki pokazują, że typy żużla poddane obróbce według wynalazku, w przeciwieństwie do tych z przykładów porównawczych, umożliwiają uzyskanie wytrzymałości mechanicznych na ściskanie, według normy EN-196-1 znacznie wyższych niż 8 MPa po jednym dniu, niezależnie od tego czy te typy żużla zostały wymieszane z cementem portlandzkim czy też nie.

Wytrzymałość mechaniczna po 28 dniach odpowiada wytrzymałości cementu portlandzkiego, według normy EN-197-1, dla klas 32,5 lub 42,5.

Claims

1. Sposób obróbki surowego żużla hutniczego przekształcający go w spoiwo hydrauliczne równoważne przynajmniej cementowi portlandzkiemu, znamienny tym, że zawiera następujące etapy: proces utleniania z dostarczaniem tlenu lub powietrza lub ich mieszanki pod ciśnieniem od 1 do 15 barów, korzystnie od 5 do 10 barów, w temperaturze w zakresie od 1650 do 1400°C, korzystnie w zakresie od 1550 do 1450°C, surowego żu ż la hutniczego zawierają cego, w stosunku do cał kowitego ciężaru żużla, przynajmniej 45% wagowych CaO i mniej niż 30% wagowych Fe2O3; oraz dodawania do tego żużla źródła wapna uzupełnionego, w razie potrzeby, źródłem krzemionki i/lub źródłem tlenku glinowego, przy czym proporcje źródła wapna i opcjonalnie źródła krzemionki/tlenku glinowego zostały wybrane tak, że żużel, po transformacji i w temperaturze pokojowej, posiada zawartość Fe2O3 przynajmniej 13% wagowych, a skład mineralny zawiera przynajmniej 40% wagowych fazy mineralnej C3S i ponad 10% wagowych, korzystnie przynajmniej 40% wagowych żelazianu wapnia w postaci C3F i/lub fazy mineralnej C4AF, w stosunku do ciężaru całkowitego przetworzonego żużla.

2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że obróbka zachodzi przy dostarczaniu jedynie energii wyzwalanej podczas spalania tlenu.

PL 204 475 B1

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przetworzony ż uż el zawiera mniej niż 2%, korzystnie mniej niż 1% wagowych wolnego wapna w stosunku do całkowitego ciężaru przetworzonego żużla.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że żużel, po konwersji i w temperaturze pokojowej, zawiera mniej niż 10% wagowych fazy mineralnej C2S.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e źródłem wapna jest wapno lub węglan wapniowy.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że źródłem tlenku glinowego jest boksyt.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e ilość wapna, które należ y dodać wynosi co najwyżej 30% wagowych w stosunku do ciężaru surowego żużla.

8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e ilość wapna, które należ y dodać wynosi od 5 do 15% wagowych surowego żużla.

9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ilość źródła tlenku glinowego, którą należy dodać wynosi od 0 do 10% wagowych surowego żużla, a ilość źródła krzemionki, które należy dodać wynosi od 0 do 5% wagowych surowego żużla.

10. Sposób uzyskiwania z żużla hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadającego cementowi portlandzkiemu, znamienny tym, że polega na wymieszaniu przynajmniej 50% wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru przetworzonego żużla, cementu portlandzkiego z żużlem uzyskanym w wyniku obróbki określonej którymkolwiek z zastrzeżeń od 1 do 9.

11. Sposób uzyskiwania z żużla hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadającego cementowi portlandzkiemu, znamienny tym, że polega na wymieszaniu z żużlem uzyskanym w wyniku obróbki określonej którymkolwiek z zastrzeżeń od 1 do 9, przynajmniej 5%, korzystnie przynajmniej 10% wagowych w stosunku do całkowitego ciężaru przetworzonego żużla źródła siarczanu wapnia.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że źródłem siarczanu wapnia jest gips lub an-