WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Карпачева Анна Анатольевна

СТЕНОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ

И ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск - 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный

архитектурно-строительный университет (Сибстрин)»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Завадский Владимир Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Верещагин Владимир Иванович

кандидат технических наук, доцент

Лукьянчиков Сергей Альбертович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Сибирский Федеральный

университет», (г. Красноярск)

Защита состоится 20 февраля 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, учебный корпус № 5, ауд. № 307/5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан ___ января 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Копаница Н.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Накопление запасов техногенных продуктов производства при уменьшении запасов качественного природного сырья, делает актуальной проблему утилизации отходов, особенно в индустриальных районах. В Кузбассе сосредоточены горнодобывающая, металлургическая и другие отрасли промышленности.

Одним из путей решения этой проблемы является использование производственных отходов и попутных продуктов в промышленности строительных материалов. В частности, в производстве изделий стеновой керамики в качестве техногенного сырья применяются золы ТЭС, отходы обогащения и др.

Ежегодный объем образующихся отходов углеобогащения в горнодобывающей и обогащающей промышленности РФ составляет более 13 млн. т., часть из которых используется в строительстве, а остальная часть складируется в отвалы. На территории г. Новокузнецка работает 3 обогатительных фабрики, на которых образуется ежегодно около 1 млн. т. отходов углеобогащения, целенаправленная технологическая реализация которых снизит дефицит сырья и стоимость строительных материалов, в частности в Кузбассе.

Одним из реальных и экономически выгодных направлений использования отходов углеобогащения является получение на их основе керамических изделий с высокими эксплуатационными свойствами, удовлетворяющими требования ГОСТ на соответствующие виды изделий. Решение задачи предварительной подготовки отходов углеобогащения в виде механического тонкого измельчения и термообработки и разработки параметров получения керамических изделий на их основе является актуальной.

Работа выполнялась в соответствии с планом НИР НГАСУ на 2005 – 2008 г. № 7.1.2 раздел «Стеновые керамические материалы на основе отходов углеобогащения и корректирующих добавок».

Объект исследования – керамические материалы на основе отходов углеобогащения, глин месторождений Кемеровской области и техногенных железосодержащих продуктов.

Предмет исследования – процессы спекания и формирования структуры обожженных керамических материалов.

Цель работы - разработка составов и технологических приемов получения керамического кирпича на основе отходов углеобогащения с предварительной их механической и тепловой обработками, способствующих формированию прочной структуры изделий после обжига.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

  1. – исследование вещественного состава и технологических свойств отходов обогащения угля, глинистых проб и корректирующих добавок, их оценка как сырья для получения керамических изделий;
  2. – изучение влияния различных видов корректирующих добавок на физико-механические свойства керамических образцов;
  3. – разработка оптимальных составов керамических шихт на основе отходов углеобогащения, обеспечивающих необходимые физико–механические характеристики керамических стеновых материалов при минимальном содержании глинистой составляющей сырья;
  4. – разработка основных технологических параметров получения керамических материалов на основе отходов углеобогащения и добавок;
  5. – исследование процессов структурообразования при обжиге образцов из разработанных шихт с учетом проведенного комплекса технологических операций при их обработке и прессовании;
  6. – исследование эксплуатационных свойств керамического кирпича на основе отходов углеобогащения, разработка технологического регламента на производство керамического кирпича и проверка в опытно–промышленных условиях результатов диссертационной работы;

Научная новизна работы.

  1. Предварительная механическая обработка измельчением алевролитсодержащих отходов обогащения угля, относящихся к пылеватым суглинкам, повышает их пластичность на 20-25 % (число пластичности с 9,2 до 11,5), что способствует увеличению прочности керамического черепка на 20-25 % до 8 МПа за счет изменения структуры глинистых минералов.
  2. Снижение свободного углерода в отходах углеобогащения путем термообработки при температуре 500-600 0С с 14 до 3,5-4 % приводит к 10-12 %-ному повышению плотности отформованного изделия, росту прочности кирпича на 40-45 % и обеспечивает получение марки М100.
  3. Введение в состав шихты на основе отходов углеобогащения железосодержащих техногенных продуктов в количестве 3-5 % (в пересчете на Fe2O3) способствует повышению прочности обожженных керамических образцов с 12 до 20 МПа за счет активного спекания керамических масс.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1. Предложены методы предварительной обработки отходов углеобогащения для улучшения технологических свойств и снижения содержания свободного углерода в их составе.

2. Установлен оптимальный гранулометрический состав керамической шихты на основе отходов углеобогащения, ее влажность и параметры прессования.

3. Подобраны оптимальные составы керамических шихт на основе отходов углеобогащения и суглинка с добавкой железосодержащих техногенных продуктов – отходов метизного производства, шламовой части отходов обогащения железной руды.

4. Разработан и утвержден технологический регламент для производства кирпича на основе отходов углеобогащения для кирпичных заводов, работающих по технологии полусухого прессования с использованием механической и термической обработок исходного сырья.

5. Проведены заводские испытания в цехе по производству кирпича ЗАО «Новокузнецкремстрой-Н» (г. Новокузнецк) Получен керамический кирпич марки 125.

6. Результаты работы используются в учебном процессе НГАСУ (Сибстрин) (г. Новосибирск) и СибГИУ (г. Новокузнецк) по дисциплинам «Технология стеновых материалов и изделий» и «Технология стеновой керамики».

Новизна технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2327668 от 27.06.2008 «Сырьевая смесь для получения керамических изделий».

Автор защищает:

- результаты предварительной механической и термической обработок отходов обогащения угля для производства керамического кирпича с высокими эксплуатационными свойствами;

- составы керамических шихт для производства кирпича на основе активированных отходов углеобогащения, с корректирующими добавками;

- результаты исследований обожженных керамических изделий;

- технологию получения керамического кирпича на основе отходов обогащения угля с корректирующими добавками.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы строительной отрасли» (НГАСУ (Сибстрин), Новосибирск, 2006-2008) и «Наука и молодежь на рубеже тысячелетий» (СибГИУ, Новокузнецк, 2005-2008), научно-практической конференции «Исследовательская и инновационная деятельность учащейся молодежи: проблемы, поиски, решения» (Кемерово, 2006), Всероссийской научно-технической конференции «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (СибАДИ, Омск, 2007), шестой региональной научно-практической конференции Интеллектуальные ресурсы ХТИ – Филиала СФУ – Хакасии-2007 (наука, техника, образование) (Абакан, 2007) и второй международной научно-практической конференции «Управление отходами – основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе» (Новокузнецк, 2008).

Личный вклад автора состоит в разработке методик и программ экспериментальных и теоретических исследований, анализе и обобщении результатов исследований, организации и проведении экспериментальных исследований в производственных условиях, организации и участии во внедрении технологических решений, изложенных в диссертационной работе.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 9 научных статьях, в т.ч. в журнале, входящем в перечень ВАК, получен патент на изобретение № 2327668 от 27.06.2008 «Сырьевая смесь для получения керамических изделий».

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, списка литературы, включающего 104 наименований, 7 приложений и содержит 123 страницы основного текста, 40 таблиц и 41 рисунок.

Автор благодарен к.т.н., доценту кафедры Архитектуры и строительных материалов СибГИУ Пановой В.Ф. за консультации при постановке и выполнении экспериментальных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены актуальность проблемы, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе (Современное состояние вопроса использования местного глинистого сырья и техногенных продуктов обогатительных фабрик при производстве керамических стеновых изделий) показана экологическая, организационно-технологическая и экономическая проблема утилизации отходов горно-обогатительных предприятий.

Проведён анализ известных направлений использования отходов угледобычи и углеобогащения в технологии изделий строительной керамики.

Основы теории и технологии производства керамических стеновых материалов на основе отходов промышленности были разработаны в различные годы П.П.Будниковым, В.Н.Бурмистровым, В.И.Верещагиным, П.И.Боженовым, Г.И.Стороженко, А.Ю.Столбоушкиным и другими. Значительный вклад в теорию и практику получения изделий стеновой керамики внесли А.И. Августиник, Г.И. Книгина, М.И.Роговой, М.И. Шпирт, С.Ж.Сайбулатов, В.Ф. Панова и другие учёные.

Применение отходов углеобогащения значительно снижает стоимость керамических изделий на их основе. Эффективные керамические материалы можно получить на основе минеральных техногенных продуктов с различными многофункциональными корректирующими добавками.

На основе анализа данных, приведенных в технической и патентной литературе, сформулирована цель и задачи исследований.

Во второй главе (Методы исследования и характеристика сырьевых материалов) представлена методологическая схема проведения исследований. При постановке экспериментальной части работы использованы стандартные методики исследования сырьевых материалов и стеновых керамических изделий. Для изучения вещественного состава, фазовых и структурных превращений в процессе обжига сырьевых компонентов шихты был использован комплекс методов исследований: химический, термический, рентгенофазовый, адсорбционно-люминесцентный и седиментометрический анализы.

Приведены результаты исследований свойств отходов углеобогащения обогатительных фабрик г. Новокузнецка; отмечены их особенности как сырья для производства керамических стеновых материалов. В составе отходов углеобогащения с помощью рентгенофазового анализа установлено наличие монтмориллонита по дифракционным линиям с d/n=0,219;0,233;0,357; 0,720 нм, полевого шпата, кварца, смешанослоистых глинистых минералов, кальцита и др.

Основными оксидами в составе отходов углеобогащения являются: SiO2 – 53-55 %; Al2O3 – 16-18 %; СаО – 3,5-4 %; MgO – 1-1,5 %. Содержание оксидов железа - Fe2O3 колеблется от 3,0 до 4,0. Согласно «Нормам радиационной безопасности» (НБР-99) по удельной эффективности естественных радионуклидов отходы углеобогащения относятся к первому классу материалов, которые могут использоваться для изготовления изделий, применяемых в жилых и общественных зданиях.

В качестве добавок в составе керамических масс исследованы природное глинистое сырье и техногенные продукты предприятий г. Новокузнецка:

Pages:     || 2 | 3 |






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