авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Метод разработки состава многокомпонентного минерального вяжущего на основе техногенного сырья

-- [ Страница 2 ] --

3 этап. При предварительной оценке пригодности техногенного сырья для производства строительных материалов необходимо убедиться не только в удовлетворительном валовом химическом составе и минимальном содержании вредных примесей, но и в их химико-минералогической однородности.

На данном этапе важно определить, при каких температурах происходит переработка промышленных отходов, и какие кристаллические фазы при этом формируются. Физические свойства и условия образования фаз в основном технологическом процессе характеризуют реакционную способность отходов промышленности, а также позволяют определять условия, при которых возможна активация их свойств.

Соотношение между параметрами физико-химической системы, в том числе промышленных отходов, для решения теоретических и экспериментальных задач, связанных с получением новых материалов и различным сочетанием свойств сырьевых компонентов может быть выполнено с помощью анализа диаграммы состояния CaO – SiO2 – Al2O3.

Поскольку в основном технологическом процессе промышленные отходы проходят высокотемпературную обработку с образованием минералов, представляется возможным их фазовый и химический составы рассматривать

в системе CaO - SiO2 - Al2O3, а диаграмму этой системы (рисунок 2) использо

вать в качестве технической модели для определения оптимального состава основных оксидов разрабатываемого вяжущего материала на базе техногенного сырья. Для решения задачи по проектированию оптимального состава композиционного безобжигового вяжущего в системе CaO - SiO2 - Al2O3 принята некоторая значимая область, к границам которой необходимо привести физико-химические характеристики сырьевых компонентов, которые наиболее близко отвечают его типичному составу и обобщены сходными признаками вяжущих веществ.

На данном этапе, исходя из анализа научных разработок по поиску оптимальных структур безобжиговых вяжущих с улучшенными эксплуатационными свойствами, принимая во внимание существующую сырьевую базу техногенных отходов с определенным фазовым составом, учитывая их свойства и химический состав, выдвинута гипотеза о возможности получения композиционного безобжигового вяжущего, проектируемого в системе CaO - SiO2 - Al2O3 из отходов промышленности.

Анализ областей расположения промышленных отходов по отношению к областям расположения известных материалов (стекло, глиноземистый цемент и т.п.) с совпадением (не совпадением) химического и минералогического состава в системе CaO–SiO2–Al2O3 позволяет определить, к границам какой группы материалов ближе находится исследуемый отход и, соответственно, в какую группу потенциально он может войти. При этом появляются логические выходы, зависящие от зоны охвата исследуемых материалов, рисунок 3.

В случае, когда значения промышленного отхода принадлежат рекомендуемым свойствам конкретного материала, например фосфогипс полностью совпадает с зоной извести (рисунок 2), тогда природный материал, в данном случае известь, можно заменять в производстве строительных материалов промышленным отходом (фосфогипсом), соответственно удовлетворяющим требованиям 1-го этапа.

Интересен для реализации идеи создания новых видов композиционных минеральных безобжиговых вяжущих вариант, когда значения находятся на границе множества свойств.

В данном случае можно поставить вопрос об активном воздействии приближения свойств промышленных отходов к свойствам конкретного материала, т.е. к множеству значений рекомендуемого свойства. Для этого на диаграмме тройной системы CaO – SiO2 – Al2O3 помещаем промышленные отходы с необходимыми свойствами и за счет комплексного использования (смешивания) в математически обоснованных соотношениях приближаем количественный химический состав к центру множества значений рекомендуемых свойств конкретного материала.

В ситуации, когда значения не принадлежат рекомендуемым свойствам конкретного материала, существуют определенные подходы к вопросу дальнейшей работы по вовлечению вторичного продукта промышленности в строительное производство: пассивный подход – отклонить исследуемый материал от использования; активный подход – проанализировать свойства на возможность их модификации различными методами, тем самым сместить в сторону возможности более эффективного применения в строительном материале.

Обобщая задачи логической схемы (рисунок 3) в целях реализации создания нового эффективного материала, необходимо: содержание основных оксидов CaO, Al2O3, SiO2 побочных продуктов промышленности вычислить в долях от 100 % по массе; математическим решением системы уравнений, используя современные программные продукты - Microsoft Office Excel, MathCAD и т.п., долевой химический состав привести к типичному составу основных оксидов конкретного строительного материала в системе CaO–SiO2–Al2O3.

Результатом является расчет состава шихты методом оптимизации для получения строительных композиционных материалов.

  1. Разработана «Схема комплексной переработки промышленных отходов в производство строительных материалов» с использованием базиса трехкомпонентной системы CaO-SiO2-Al2O3 в качестве технической модели для проектирования состава сырьевой смеси строительного композиционного материала.

Поэтапный всесторонний анализ информации образуемых промышленных отходов (побочных продуктов), рассматриваемых как минеральный сырьевой источник для переработки в строительной отрасли, с целью практического применения обобщен в разработанной схеме комплексной переработки промышленного сырья в строительное производство, рисунок 4.

Предложен алгоритм схемы в виде функциональных связей на трех последовательных этапах (рис.5): 1 этап – анализ на соответствие промышленных отходов (ПО) требованиям нормативно-технической документации; 2 этап – анализ минералогического состава и физико-химических свойств ПО; 3 этап – анализ направления комплексного вовлечения

побочных продуктов на базе технической модели и расчет состава шихты.

 Схема комплексной переработки-3

Рисунок 4. Схема комплексной переработки промышленных отходов в производстве строительных материалов




Рисунок 5. Алгоритм формирования сырьевой смеси композиционного строительного

материала при комплексной переработке промышленных отходов





Условные обозначения:

ОТП-X; ОТП-Y - основные отраслевые технологические производства: химической, металлургической и т.п. промышленности; ОПП - основной продукт производства; ПО – промышленные отходы; 1, 2, i... n - виды отходов производства; ГОСТ - государственный стандарт; СТО (ТУ) - стандарт организации (технические условия) на конкретный отход производства, рекомендующий его использование и гарантирующий безопасность для применения в строительной отрасли; НТД – нормативно-техническая документация; 1с, 2с, jС … mС – виды отходов производства (ОП), разрешенные к использованию в строительстве; СХ-1с, СХ-2с, СХ-jC … СХ-mC, – химические свойства j-го вида ОП, разрешенного к использованию в строительстве; СФ-1с, СФ-2с, СФ-jC … СФ-mC – физические свойства j-го вида ОП, разрешенного к использованию в строительстве; СС-1с, СС-2с, СС-jC … СС-mC, – специальные строительные свойства j-го вида ОП, разрешенного к использованию в строительстве; ОС – общая статистика по свойствам конкретного ОП; СС – специальная (отраслевая) статистика по свойствам конкретного ОП; ЛА – лабораторный анализ по свойствам отдельной партии ОП; СМ-1, СМ-2, СМ-k … СМ-f – сырьевые материалы из промышленных отходов; СКМ-1, СКМ-2, СКМ-t … СКМ-w, – строительные композиционные материалы.

  1. На основе предложенного метода, базирующегося на использовании трехкомпонентной диаграммы состояния CaO-SiO2-Al2O3, разработан новый состав многокомпонентного минерального вяжущего (ММВ) (патент № 2010146531).

На примере использования промышленных отходов Череповецкого промышленного узла был реализован метод разработки многокомпонентного минерального вяжущего.

Согласно требованиям 1-го и 2-го этапов (рис.1,2) исследованы и проанализированы факторы, влияющие на колебания химико-минералогического состава промышленных отходов Череповецкого промышленного узла на основе научной литературы, технических отчетов отраслевых институтов, выборочных лабораторных исследований. Установлена номенклатура и направления переработки органических и неорганических побочных продуктов промышленности, разрешенных к использованию в строительной отрасли в качестве сырьевых компонентов.

Определены объемы накоплений побочных продуктов промышленности и объемы реализации их в строительную отрасль за период 2005-2010 г.г.

Проведен анализ возможности использования промышленных отходов в производстве строительных материалов в соответствии с требованиями нормативных документов; определен химический и минералогический состав промышленных отходов металлургической, химической, энергетической отраслей. Обобщенные результаты среднестатистических (табл.1), отраслевых, лабораторных исследований по химическому составу показали, что границы отклонений лежат в значениях, характерных для многолетних исследований, откуда можно сделать вывод о стабильности химического состава техногенных отходов Череповецкого промышленного узла в целом.

Таблица 1

Среднестатистический состав промышленных отходов Череповецкого промышленного узла

Наименование показателя, единицы измерения CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO Fe общий FeO Fe2O3
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Сталеплавильные шлаки, в том числе шлак гранулированный из конвертерного шлама, % 34,0-45,0 10,0-24,0 0,5-11,8 3,4-24,8 0,4-4,9 14,7-34,4 5,8-23,4 2,6-23,7

Продолжение табл.1
Доменные шлаки, % 35,5-38,8 33,3-38,0 8,3-9,6 10,0-11,8 0,43-0,88 0,7-2,8 _ _
Наименование показателя, единицы измерения CaO SiO2 Al2O3 MgO SO3 Na2O K2O Fe2O3
Фосфогипс Фосфополугидрат, % 38,1-39,7 0,14-0,34 0,0015-0,02 0,009-0,021 56,2-59,2 0,26-0,3 0,06 0,018-0,042-
Фосфодигидрат, % 38,3-39,5 0,27-0,66 0,0015-0,03 0,003-0,014 55,0-58,6 0,05-0,12 0,05-0,08 0,026-0,028
Наименование показателя, единицы измерения CaO SiO2 Cu Zn SO3 SO4 Pb Fe2O3
Пиритный огарок,% ( кроме Au, Ag) 1,2-1,3 11,3-21,3 0,2-0,4 0,5-1,2 0,9-2,3 0,6-1,0 0,09-0,3 59,3-77,6
Наименование показателя, единицы измерения CaO SiO2 Al Zn F SO4 Mn Fe2O3
Кремнегель алюминийсодержащий, % 0,1-0,6 63,0-80,0 1,2 – 5,1 0,002-0,003 5,4-13,4 0,04-0,09 0,001-0,002 0,01-0,02
Наименование показателя, единицы измерения CaO SiO2 Al2O3 MgO К2О Fe2O TiO2 Na2
Зола Интинского каменного угля 4,0-8,0 54,0-58,0 18,0-20,0 1,6-3,0 1,0-1,5 11,0-15,0 0,8-1,0 0,9-1,4


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.