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:   || 2 | 3 |

Пигменты на основе шламов водоочистки для декоративного бетона и лакокрасочных композиций

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ШАЯХМЕТОВ РИНАТ ЗУФАРОВИЧ

ПИГМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ШЛАМОВ ВОДООЧИСТКИ

ДЛЯ ДЕКОРАТИВНОГО БЕТОНА И ЛАКОКРАСОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Специальность 05.23.05 – «Строительные материалы и изделия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Яковлев Владимир Валентинович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бабков Вадим Васильевич

доктор технических наук, профессор

Крамар Людмила Яковлевна

Ведущая организация ГУП «БашНИИстрой», г.Уфа

Защита состоится «28» мая 2010 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д. 212.289.02 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450080, г.Уфа, ул.Менделеева 195, ауд. 104/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Отзывы на автореферат просим высылать в количестве двух экземпляров, заверенных печатью, по адресу: 450062, г.Уфа, ул.Космонавтов 1, диссертационный совет Д. 212.289.02.

Автореферат разослан «28» апреля 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Недосеко И.В.

Актуальность проблемы. В настоящее время промышленность стройматериалов нуждается в расширении ассортимента пигментов для декоративных бетонов и лакокрасочных материалов, используемых для фасадной и внутренней отделки зданий. Пигменты, используемые в строительстве кроме общих требований должны обладать повышенной атмосферо- и щелочестойкостью. Этим требованиям обычно отвечают пигменты, полученные на основе неорганических материалов, сырьевая база которых ограничена. На сегодняшний день расширение сырьевой базы для производства пигментов может производиться за счет использования побочных продуктов и отходов промышленности.

Одним из таких отходов являются шламы, образующиеся при очистке питьевой воды подземных водооисточников. В общем объеме воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых нужд, около 30% приходится на долю подземных вод, для которых характерны высокие концентрации железа и марганца. Неоспоримым преимуществом подземных водоисточников является их защищенность от загрязнений природного и антропогенного происхождения, а также более низкая себестоимость очистки по сравнению с поверхностным забором воды, поэтому со временем будет наблюдаться тенденция к увеличению подземных водозаборов, а, следовательно, будет увеличиваться объем шламов, образующихся при ее очистке. Шламы представляют собой вещества, классифицируемые по IV классу опасности и обычно подвергаются захоронению на полигонах твердых бытовых отходов. Проблема утилизации таких шламов особенно характерна для Уральского региона, а также для северных и северо-восточных районов Сибири.

Предметом исследования выбран шлам, образующийся при очистке подземных вод на Патраковском инфильтрационном водозаборе г.Нефтекамска Республики Башкортостан. Образующийся в процессе биологической деманганации воды осадок представляет собой порошок черного цвета из-за присутствия в его составе оксида марганца. Шлам не используется и вывозится на полигон твердых бытовых отходов в объеме до 33 тонн в год. В связи с этим актуальным представляется вопрос переработки шлама. Одним из направлений утилизации осадка может быть использование продуктов его переработки в промышленности строительных материалов, в частности, получение пигментов для строительных красок и декоративных бетонов.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка технологии переработки шлама водоочистки подземных вод питьевого водоснабжения РБ для получения пигментов строительного назначения.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Проведение обзора литературных источников по получению строительных материалов из шламов в современном строительстве.

2. Изучение химического состава и анализ кристаллической структуры марганцевого шлама.

3. Разработка способов получения пигмента из марганцевого шлама водоочистки и исследование его свойств.

4. Исследование свойств декоративных бетонов и красочных композиций с пигментом из шлама водоочистки.

5. Разработка технологической схемы получения марганцевого пигмента;

6. Оценка экономической эффективности переработки шлама водоочистки в пигмент.

Научная новизна диссертационного исследования:

1. Выявлен механизм образования зерен шлама водоочистки, состоящих из кремниевого ядра, покрытого пленкой марганцовистых соединений, на основании которого предложен метод ослабления частиц шлама, позволяющий увеличить дисперсность пигмента при помоле с меньшими затратами энергии.

2. Исследованы фазовые переходы основных соединений исходного осадка при обжиге. В диапазоне 500…600 0С происходит фазовый переход MnO2Mn2O3 с уменьшением размеров блоков (от 46 до 34,1 ангстрем); при нагреве свыше 600 0С происходит фазовый переход Mn2O3Mn3O4 с резким увеличением размеров блока (от 34,1 до 93,6 ангстрем); фазовый переход beta-SiO2 alpha-SiO2 происходит при температуре около 600 0С, сопровождается незначительным уменьшением размера блоков двуокиси кремния.

3. Получен пигмент, содержащий более 50% оксидов марганца при содержании оксида кремния около 30%; марганцовистые соединения представлены в основном Mn2O3.

Практическая значимость и реализация работы:

1. Разработаны составы для получения декоративных бетонов. Установлено влияние добавки марганцевого пигмента на прочностные характеристики бетона и цементного камня. Для получения необходимой степени окрашивания без снижения прочности рекомендуется использовать не более 10% марганцевого пигмента. Получены составы лакокрасочных покрытых на основе акрилового лака и олифы. Для получения акрилового покрытия серого цвета необходимо ввести в акриловую белую краску (90% - акриловый лак, 10% - титановые белила) от 0,5 до 2% марганцевого пигмента; для получения лакокрасочного покрытия черного цвета необходимо в олифу (оксоль) добавить 10-15 % марганцевого пигмента.

2. Предложена технологическая схема переработки шламов в пигмент, обладающий требуемыми техническими свойствами. Результаты работы учтены в технологической схеме обезвреживания осадков на водоочистных сооружениях г.Нефтекамска. Разработана методика и произведен расчет экономико-экологической эффективности переработки марганцевого шлама и использование его при производстве строительных материалов. Ожидаемый экономический эффект свыше 3 млн. рублей при переработке годового объема шлама 33 т.

3. По разработанной технологии был получен марганцевый пигмент, свойства которого были исследованы в НИИ «Пигментные материалы» (г.Челябинск). В ООО «ОДА» получена опытная партия красочного состава: олифа – 82%, пигмент – 18%, использованная для окрашивания металлических конструкций.

Автор защищает:

1. Механизм образования шлама и установленные закономерности физико-химических процессов при его обжиге.

2. Технологию получения марганцевого пигмента, на основе шламов очистки подземных вод.

3. Составы лакокрасочных композиций на масляной и акриловой основе и окрашенных бетонов.

Достоверность результатов исследований, выводов и научных положений обеспечивается значительным объемом лабораторных и опытно-промышленных экспериментов, выполненных с использованием современного, прошедшего поверку оборудования, а также многократным взаимным подтверждением результатов, полученных на различном оборудовании.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2005-2009 гг.); на федеральном научно-практическом семинаре-совещании «Эколого-экономические проблемы жилищно-коммунального хозяйства и пути их решения» (г. Челябинск, 2004 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» (г.Челябинск, 2010).

Публикации: основное содержание работы опубликовано в 10 научных статьях, 5 из которых опубликованы в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки. Получен патент на изобретение №2325332 «Способ очистки воды от марганца».

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и 7 приложений; содержит 172 страницы машинописного текста, 56 иллюстраций и 21 таблицу. Список использованной литературы включает 113 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель диссертации, ее научная новизна и значимость для практики.

Первая глава посвящена рассмотрению возможности использования шламов в различных отраслях промышленности. Выполнен обзор литературных источников по исследованию существующих марганцевых пигментов, используемых в строительстве и технологиям их получения. Рассмотрена номенклатура строительных изделий, содержащих пигменты. Проанализированы основные свойства пигментов и лакокрасочных покрытий на их основе. Рассмотрены вопросы применения пигментов в декоративных бетонах и их влияние на основные свойства бетона. Освещен вопрос высолообразования и методы борьбы с данным явлением.

Во второй главе приведено описание методик и оборудования применяемого при исследовании исходного шлама, получения пигмента из марганцевого шлама, изучения основных свойств лакокрасочных покрытий и декоративных бетонов.

Для выполнения работы применяли следующие материалы:

- вяжущее ПЦ400Д20 ГОСТ10178-85 (ООО «Сода», г.Стерлитамак);

- мелкий заполнитель – песок Чесноковского карьера по ГОСТ 8736;

- крупный заполнитель – гравий Чесноковского карьера по ГОСТ 8736;

- связующее для лакокрасочных композиций – акриловый лак по ГОСТ 11066, олифа (оксоль) по ГОСТ 198;

- пигмент – белила титановые по ГОСТ 9808.

Оценка свойств исходных компонентов и разработанных изделий производилась по методикам соответствующих ГОСТ. Для качественного и количественного анализа исходного шлама и полученных материалов использовались: химический, калориметрический, термический, рентгеновский анализы, а также электронная растровая микроскопия с локальным микроанализом.

Третья глава посвящена изучению состава и характеристик исходного шлама. Выполнены химический, рентгеноструктурный и рентгенофлуоресцентный анализы марганцевого шлама. Приведено электронно-микроскопическое исследование исходного порошка.

Полный химический анализ, проведенный весовым, фотокалометрическими и атомно-абсорбционными методами показал, что исходный шлам содержит следующие компоненты, %: SiO2 – 42,23; MnO – 32,80; Fe2O3 – 4,43; СaO – 4,27; СО2 – 2,56; MgO – 2,50; Р2О5 – 0,66; Cr2O3 – 0,016; Al2O3 – 0,011; PbO – 0,01; CuO – 0,004; потери при прокаливании – 10,51.

Для установления кристаллической структуры отдельных компонентов шлама был проведен рентгеноструктурный анализ вещества. При этом определяются данные расчёта межплоскостных расстояний, углов 2, относительных интенсивностей, высоты рефлексов. Данные о фазах наиболее значительных компонентов, их весовое и объемное значения показаны в таблице 1.

Фаза Объемная доля (% ) Весовая доля (%)
SiO2(beta-quartz) MnO2(delta) (Mn,Ca)Mn4O9 * 3(H2O) Mn5Si4O10(OH)6 52.3 + 0.4 25.8 + 0.5 15.8 + 1.6 6.1 + 0.3 49.0 + 0.2 22.3 + 0.7 17.2 + 1.6 11.5 + 0.2


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.