III.1. Thành phần hóa học của xỉ bọt
Các thành phần hóa học chính của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF là: CaO, oxit sắt FexOy, MgO, MnO2, SiO2 và Al2O3,…ở các phức bền vững, trong đó thành phần chính là CaO, SiO2 và FexOy chiếm đến 80% trọng lượng của xỉ bọt từ lò EAF. Các phân tích của nhiều nghiên cứu khoa học cho thấy xỉ bọt từ lò EAF có chứa nhiều khoáng chất, chiếm đa số là Wustite (FeO), DiCalcium và TriCalcium Silicates (2CaO.SiO2, dạng C2S và 3CaO.SiO2, dạng C3S), Brownmillerite (Ca2(Al,Fe)2O5, dạng C4AF) và Mayenite (12CaO.7Al2O3, dạng C12A7) và CaO, MgO tự do. Thành phần khoáng chất của xỉ bọt từ lò EAF bao gồm:
Bảng 2. 1 Thành phần hóa học của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF (đơn vị tính %)
Thành phần Xỉ EAF So sánh
Đất núi Đá andezit Xi măng
SiO2 13,8 59,6 59,6 22 CaO 34,3 0,4 5,8 64,2 Al2O3 1,5 22,0 17,3 5,5 ΣFe 16,5 -- 3,1 3,0 MgO 6,4 0,8 2,8 1,5 S 0,07 0,01 -- 2,0 MnO 5,3 0,1 0,2 -- TiO2 1,5 -- 0,8 --
Nguồn: 6th CANMET/ACI international Conference on Recent Advances in Concrete Technology Bucharest Romania pp 451-464, June 2003
Ký hiệu:
- W: Wustite (FeO).
- CS: Calcium Silicates (2CaO.SiO2, dạng C2S và 3CaO.SiO2, dạng C3S).
- B: Brownmillerite (Ca2(Al,Fe)2O5, dạng C4AF). - M: Mayenite (12CaO.7Al2O3, dạng C12A7). - P: khe rỗng. - Và thép (phần mầu trắng). Hình 2. 1 Thành phần xỉ bọt
Một trong những thành phần chính của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF chủ yếu là khoáng CS, đây là loại khoáng chất chính có trong thành phần của xi măng Portland, hợp chất bao gồm các khoáng Tricalcium Silicate (dạng C3S), Dicalcium Silicate (dạng C2S), Tricalcium Aluminate (dạng C3Al). Ngoài ra, thành phần của xỉ thép còn có các khoáng Brownmillerite, Mayenite là một loại khoáng chất có trong đá vôi dùng cho ngành công nghiệp sản xuất xi măng.
“Xỉ thép sau khi tái chế có thành phần hóa, khoáng gần giống như thành phần hóa và khoáng của xi măng mác thấp, khi nghiền mịn và hoạt hóa với nước nó có khả năng đóng rắn và cường độ. Đây là nguồn nguyên liệu phục vụ ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng như: làm phụ gia xi măng, gạch không nung, làm phụ gia asphalt”. Văn bản số 31/BXD-VLXD ngày 07/6/2011 của Bộ Xây Dựng.
III.2. Tính cơ – lý của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF:
Xỉ bọt từ luyện thép lò điện hồ quang có tính chất cơ học rất tốt do cấu trúc tinh thể đặc biệt, được so sánh với cấu trúc của đá tự nhiên. Tính chất vật lý của xỉ thép (Nguồn: The Utilisation of Recycled Aggregates Generated From Highway
Arisings and Steel Slag Fines – The University Birmingham, May 2004) như sau:
- Khối lượng riêng: (3.3÷3.6) tấn/m3; - Khối lượng riêng (rời): 1,482 tấn/m3; - Độ pH: 10÷11;
- Độ dẫn điện: 3.7 mS/cm.
Bảng 2. 2 So sánh tính chất vật lý của xỉ bọt từ lò EAF với đá vôi tự nhiên
Tính chất EAF Xỉ Đá vôi sau khi qua nghiền, sàng để làm vật liệu đổ bê tông
Trọng lượng riêng (kg/m3) 3330 2680
Trọng lượng riêng rời (kg/m3) 1482 1382
Độ rỗng (%) 55,5 48,3
Độ hút nước (%) 2,50 0,75
Khả năng chống phân mảnh (%) 13,9 24,1
Chỉ số bong tróc (%) 8,0 38,4
Khả năng chống tan chảy 1%NaCl) 0,81 0,87
Tính bền vững của MgS (%) 23,6 21,4
Nguồn: utilization of Electric Arc Funace Steel Slag in Concrete Products, loanna Papayianni, Laboratory of Buildings Materials Aristotle Universty of Thessaloniki, Greece.
Hình 2. 2 Tổ chức tế vi của xỉ EAF
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm, kết luận xỉ bọt trong luyện thép lò EAF có những tính cơ – lý ưu điểm như sau:
- Nặng hơn so với hầu hết cốt liệu tự nhiên. - Độ ma sát tốt hơn so với bê tông asphalt. - Độ bền cao.
- Thành phần chủ yếu là các khoáng chất tương tự như thành phần của xi măng.