предварительным оценкам [1, 125, 102] общее количество твердых отходов производства алюминия составляет до 85 кг/т металла, из них до 40 кг/т составляет лом угольной футеровки – отход, образующийся при капитальном ремонте футеровки электролизеров [1, 125]. Отработанная футеровка электролизеров ориентировочно содержит по массе около 20 % углерода, 60 % огнеупоров и до 12–13 % фторидов. По гранулометрическому составу в преобладающей фракции (более 85 % масс.) составляют частицы размером от 0,25 до 0,5 мм. Фтор в угольной футеровке в основном связан в устойчивом комплексе – криолите Na3 [AlF6]. Часть фтора содержится в легкорастворимых простых солях: NaF и AlF3. Поскольку с точки зрения экологической безопасности содержащийся в угольной футеровке фторид натрия необходимо связывать в нерастворимый продукт, угольную футеровку модифицировали крупнотоннажным отходом гидролизных производств – шламом нейтрализации варочной серной кислоты известью, как установлено в работе [71]. При тщательном перемешивании этих отходов образуется смесь, в которой при увлажнении происходит реакция
Растворимость NaF и AlF3 намного выше растворимости CaF2, ПДК водной вытяжки из такого материала меньше значений ПДК по фтору для водоемов и почв[101]. Шлам, способный вступать в химическую реакцию на ранней стадии гидратации, по химическому составу относится к ускорителям твердения минеральных вяжущих.
Следует остановиться еще на одном моменте, который может проявляться при эксплуатации затвердевшего в трещинах дорожного полотна ремонтного состава. В дождливый период материал подвергается настолько мощному напору воды, что это может быть сравнено с условиями нахождения материала в проточных водах. При твердении в портландцементе наряду с целым рядом гидратов образуется свободная гидратная известь, которая хорошо растворяется и снижает устойчивость цементного камня в напорных, проточных и слабоминерализованных водах. Поэтому целесообразно вводить в цемент активные добавки, которые содержат активную (растворимую) форму кремнезема и глинозема. Они придают портландцементу повышенную водостойкость за счет взаимодействия активного кремнезема и глинозема с Са (ОH)2 и образования нерастворимых гидросиликатов [46].
С этой точки зрения шлам тонкомолотой угольной футеровки является активной минеральной добавкой, которая, во-первых, может способствовать регулированию темпа набора прочности композиции в начальные сроки, во-вторых, придать композиции дополнительную плотность и водостойкость. Шлам тонкомолотой угольной футеровки по химическому составу может быть отнесен к кислым добавкам низкой активности (меньше 50 мг/г поглощенной извести из известкового раствора через 30 сут). Модуль, определенный по формуле [46]
меньше 1 (кислая добавка).
Поскольку угольная футеровка содержит значительное количество SiO2, то ее введение, несомненно, будет способствовать повышению плотности и прочности состава композиции за счет сопутствующей дополнительной реакции пуццоланизации между Ca (OH)2 и SiO2.
Рис. 2.1. Влияние