WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Материал

Расчетные характеристики: Прочность частицы (гранулы)

Еу,

МПа

,

град.

С,

МПа

сж

МПа

р

МПа

пр

МПа

природный песок:

крупный гравелистый;

средней крупности

130

129

42

40

0.005

0.005

гранулы керамического материала, полученного по плазменной технологии D 0.14-10.0 мм (песок крупный гравелистый)

105

32

0.008

9.7

1.3

6.4

керамзит гравиеподобный и его разновидности

90-120

30-40

-

0,3-6,0

-

-

аглопоритовый щебень

85-100

30-40

-

0.4-4.5

-

-

При определении морозостойкости керамита установлено, что по допускаемым потерям в весе, он выдерживает не менее 25 циклов замораживания – оттаивания. Изучение пучинистых свойств материала по-

казало, что величина Кпуч не превышает 1%. Это позволило классифицировать его в соответствии с ОДН 218.046-01, как грунт непучинистый.

Таблица 3

Характеристика водопроницаемости глинистого грунта

до и после высокотемпературного укрепления

Пробы суглинка среднего пылеватого

Время фильтрации, секср

Объем профильтровавшейся воды, м3

Коэффициент фильтрации

до высокотемпературной обработки

12107,5

50

Кфср=0,014

после высокотемпературной обработки,

фракция более 0,14 мм

90,4

50

Кфср=3,83

Результаты исследований комплекса свойств керамита, получаемого предлагаемой технологии и сопоставление их с действующими нормативными документами, регламентирующими применение материалов в строительстве, позволили сделать вывод о пригодности его, например, при возведении малоэтажных зданий и притрассовых сооружений.

Четвертая глава посвящена технологическим аспектам производства искусственного каменного материала с применением в качестве источника тепловой энергии электродуговых подогревателей. Здесь приведены результаты оценки эксплуатационной и экономической безопасности разрабатываемой технологии, рассмотрена эффективность производства и применения в строительстве зернистого керамического материала - керамита.

Анализ имеющегося к настоящему моменту опыта производства зернистых керамических материалов, позволяет считать, что термообработка сырцовых гранул с применением электроплазменных устройств может осуществляться на основе технологической схемы, включающей ключевые этапы и операции, проверенные многолетней практикой получения керамзита. За основу технологической линии по производству керамита можно принять схему, представленную на рис. 4. В составе операций технологического процесса следует выделить: добычу, пластическую переработку глинистого сырья и изготовление гранулированного сырца; сушку и скоростной высокотемпературный обжиг полуфабриката; охлаждение готового продукта и, при необходимости, его рассев и складирование. Предложенная технологическая схема производства нового керамического материала базируется на использовании серийно-выпускаемого отечественной промышленностью комплекта машин и оборудования.

Главная и наиболее ответственная операция в производстве керамита – обжиг переработанного глинистого сырья. На основании технического задания подготовленного по результатам теоретических и экспериментальных исследований по теме диссертации специалистами НИКИ СХК, была создана установка М 2152 для отработки технологического процесса термоукрепления гранул сырца в потоках плазменного теплоносителя. При проектировании установки были учтены следующие технические характеристики ее работы:

- производительность установки (проектная) по керамиту

3-5 т в час;

- тип подогревателя газа

плазмотрон

электродуговой;

- количество подогревателей

3 шт.;

- суммарная мощность подогревателей

300 кВт;

- суммарная потребляемая мощность оборудования установки

310 кВт;

- расчетное время контакта гранул с горячими газами

2 – 5 с.;

- содержание оксидов азота

до 2%;

- расчетные температуры газов

среднемассовая в реакторе

на выходе из термокамеры

3000 оС;

800 оС.

Определенное внимание в диссертации уделено вопросам, связанным с безопасностью работы обслуживающего установку персонала. Указано, что установка должна удовлетворять всем требованиям Государственных стандартов, касающихся вопросов электробезопасности, мер по снижению шума, работы с вредными веществами и ультрафиолетовым излучением.

В отличие от действующих производств зернистых керамических материалов, рассматриваемую технологию скоростной высокотемпературной обработки глинистых грунтов можно характеризовать как "экологически чистую". В работе показано, что величина максимальной приземной концентрации вредных веществ, выбрасываемых из одиночной технологической установки при высокотемпературной обработке глинистого сырья, составляет 0,01 мг/м3. Согласно СН 245 расчётная максимальная разовая концентрация оксидов азота (в пересчёте на N02) для промышленной площадки соответствует 1,7 мг/м3, а для населения в селитебной зоне (размер санитарно-защитной зоны 100м) - 0,085 мг/м3 Предельно допустимый холодный выброс вредного вещества в атмосферу из одиночного источника, составляет 0,01 г/с. Валовый же сброс источника загрязнения не превышает 0,0002 г/с. Таким образом, практически безотходное производство керамита с термической обработкой сырцовых гранул в электроплазменном реакторе обеспечивает соблюдение санитарно-гигиенических требований нормативных документов, предъявляемых к предприятиям промышленности строительных материалов.

Сырье глинистый Воздух Источник

грунт (суглинок, атмосферный питания

глина, супесь)

Переработка Компримирование Ресивер

сырья очистка от влаги азотный

и масла

Сушка сырья Редуцирование Подача воды

воздуха на охлаждение

дистиллята

Подача Генерация Охлаждение

сырья плазмы обработанного

в реактор дистиллята

Конденсация Термическое Сепарация твердой

парогазовой укрепление гранул фазы из смеси газа,

смеси из глинистого грунта пыли, пара

Закалка продукта Сборник

термоукрепления дистиллята

Нейтрализация Очистка Сортировка Дистиллятор

жидкости газа продукта

Газ в Торф Раствор Готовый Сборник

атмосферу мочевины продукт воды

(Керамит)

Вода из

водоема

Рис.4. Принципиальная технологическая схема скоростной высокотемпературной обработки глинистых грунтов

В условиях нестабильных цен на энергоносители представлялось важным оценить эффективность производства зернистых керамических материалов по критерию энергозатрат. При этом установлено, что в условиях малоосвоенных нефте-газоносных районов Западной Сибири энергозатраты на производство керамита могут составлять около 800 МДж/м3, что ниже затрат энергии при производстве альтернативных керамических материалов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана технология производства искусственного зернистого материала для районов со слаборазвитой инфраструктурой, не имеющих промышленных запасов горных пород, включающая переработку глинистого сырья, его сушку и обжиг в установке, оборудованной электродуговыми подогревателями, последующую закалку продукта и способствующая обеспечению мобильности, снижению капитальных и энергетических затрат, требований к составу и свойствам сырья, экологической безопасности производства.

2. Установлено, что форсированный ввод тепловой энергии в гранулы предварительно высушенного глинистого сырья, размером 5-15 мм при среднемассовой температуре газа в рабочей зоне опытно-промышленной установки 3000 °С, обеспечивает получение готового продукта с заданными свойствами, если время пребывания полуфабриката в зоне интенсивной тепловой обработки составляет 2-10 с, а продолжительность охлаждения продукта, например, имеющего диаметр зерен до 15 мм – 30 с.

3. По комплексу свойств крупности зёрен новый заменитель природных заполнителей (керамит) соответствует к группе изделий строительной керамики, классифицируется как пористый неорганический заполнитель, подразделённый на две подгруппы - крупные (с размером зёрен от 5 до 15 мм) и пористый песок. Морозостойкость керамита составляет 25 циклов. Коэффициент фильтрации > 3 м/сут. Свойства прочности и деформируемости характеризуются следующими показателями: угол внутреннего трения = 32 град.; сцепление С=0,008 МПа; модуль упругости - 105 МПа.

4. Эффективность производства и применения в строительстве зернистых керамических материалов, получаемых по традиционной и разрабатываемой технологиям оценена по критериям энергозатрат и стоимости. Расчёты показали, что в условиях Сибири, в местах, где имеются месторождения нефти и газа, энергозатраты на производство единицы объёма продукта скоростной высокотемпературной обработки глинистого грунта ниже затрат, связанных с получением альтернативных керамических материалов. Экологическая безопасность предлагаемой технологии подтверждена результатами расчётов и сравнением их с требованиями норм на санитарную гигиену.

Результаты исследований опубликованы в следующих работах:

  1. Авторское свидетельство 168504 СССР. Способ укрепления связных грунтов Б.И. 1991, № 38. С.238 В.Н. Ефименко, Ю.М. Чарыков С.И. Есипов, В.Б. Дурнин.
  2. Ефименко В.Н., Чарыков Ю.М. "Термический метод укрепления связных грунтов" /Автомобильные дороги. - 1991. № 4. -С. 22-24.
  3. Ефименко В.Н., Чарыков Ю.М., Дурнин В.Б., "Анализ свойств связных грунтов, обработанных низкотемпературной плазмой"/Межвуз. сб. "Проектирование, строительство автомобильных дорог и мостов в Сибири". - Томск: изд-во Том. ун-та, 1992. -С. 29-39.
  4. Ефименко В.Н., Нужина И.П., Чарыков Ю.М. Дурнин В.Б. "Эффективность применения в дополнительных слоях дорожных одежд автомобильных дорог термоукреплённых грунтов"/Межвуз. сб. "Проектирование, строительство автомобильных дорог и мостов в Сибири". - Томск: изд-во Том. ун-та, 1992. -С. 40-47.
  5. Ефименко В.Н., Ольховатенко В.Е., Чарыков Ю.М. "Закономерности изменения состава и свойств связных грунтов в процессе термического упрочнения"/ГЕОЭКОЛОГИЯ. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология 1993.- № 1.- С 89-93.
  6. Ефименко В.Н., Чарыков Ю.М. "Исследование зависимости состава и свойств от стадии нагрева связного грунта"/Межвузовский сб. труд. "Обеспечение надёжности транспортных сооружений в условиях Сибири". - Томск: Изд. Том. ун-та, 1993. - С. 45-54.
  7. Ефименко В.Н., Агафонов В.В. Чарыков Ю.М. "Получение зернистого керамического материала плазменным укреплением гранулированных связных грунтов"/Материалы 3-го международного симпозиума. ч. 5 "Реконструкция Санкт-Петербург – 2005".СПб. гос. арх. стр. ун-т, 1995. –С. 185-190.
  8. Ефименко В.Н., Левашов Б.М., Чарыков Ю.М. "Петрография гранул связного грунта, укрепленных в потоках низкотемпературной плазмы" /Межвузовский сб. трудов "Проектирование, строительство, ремонт и содержание транспортных сооружений в условиях Сибири". –Томск: изд-во Томского ун-та, 1997 –С 49-55.
  9. Ефименко В.Н., Путятин С.М., Путятина Е.Н., Чарыков Ю.М. "Метод расчета оптимальных технологических параметров в реакторе противоточного типа при сушке и обжиге слоя гранулированного материала" /Техника и технологии дорожного хозяйства. – Кемерово, 1998. № 2. –С. 61-73.
  10. Ефименко В.Н., Путятин С.М., Путятина Е.Н., Чарыков Ю.М. "К вопросу расчета технологических параметров плазменного укрепления грунтов применительно к дорожному строительству"/Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы строительного материаловедения".
    Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»