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 |

Получение керамического кирпича на основе бейделлитовой глины и отходов минеральной ваты

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Вдовина Елена Васильевна

ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА

НА ОСНОВЕ БЕЙДЕЛЛИТОВОЙ ГЛИНЫ

И ОТХОДОВ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Челябинск

2011

Работа выполнена в АМОУ ВПО «Самарская академия государственного и муниципального управления»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Абдрахимов Владимир Закирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гаркави Михаил Саулович

кандидат технических наук, доцент

Погорелов Сергей Николаевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Петербургский

государственный университет

путей сообщения»

Защита состоится «19» мая 2011 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.298.08 при ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76, Южно-Уральский государственный университет, главный корпус, ауд.1001.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.

Автореферат разослан « 14 » апреля 2011 г.

Отзыв на автореферат (2 экз.), заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76, ЮУрГУ,

диссертационный совет ДМ 212.298.08.

Ученый секретарь

диссертационного совета д.т.н., профессор

Б.Я. Трофимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В большинстве областей России отсутствуют или ограничены месторождения кондиционных глин и отощителей, пригодных для производства высокомарочного кирпича. В Самарской области сосредоточены запасы бейделлитовой глины, применение которой достаточно ограничено, т.к. в основном для производства керамических материалов используется гидрослюдистая и каолинитовая глины.

Проблема снижения цены сырьевых материалов при производстве керамического кирпича в России в связи с экономическим кризисом приобретает особую актуальность. Одним из аспектов решения этой проблемы является использование промышленных отходов в производстве кирпича. Наиболее перспективное направление в производстве строительных керамических материалов – это использование многотоннажного техногенного сырья. Разработка составов и технологий, позволяющих применять техногенное сырье в производстве строительных керамических материалов, способствует рациональному использованию и значительному сохранению имеющихся природных традиционных сырьевых ресурсов (глины, песка и др.); охране окружающей среды; утилизации промышленных отходов и снижению экологической напряженности в регионе; расширению сырьевой базы для строительных материалов.

Накопленные на сегодняшний день данные по применению техногенного сырья в керамических материалах не систематизированы, недостаточно изучены перспективные тенденции развития производства керамических строительных материалов, в том числе:

- не исследована возможность применения в керамическом кирпиче отходов: «королька» и продукта очистки отходящих дымовых газов от вагранки при получении расплава при производстве минеральной ваты в качестве отощителей и интенсификаторов спекания;

- недостаточно исследованы фазовые превращения, протекающие при обжиге керамического кирпича с использованием отходов минеральной ваты;

- недостаточно изучено влияние отходов минеральной ваты на кристаллизацию муллита;

- не изучено влияние отходов минеральной ваты на структуру пористости керамического кирпича;

- не исследована возможность получения глазурованного керамического кирпича на основе бейделлитовой глины и отходов производства минеральной ваты.

Бейделлитовая глина, непригодная как самостоятельное сырье для производства керамического кирпича из-за продолжительности сушки, имеет ряд преимуществ: может связать до 40% отходов минеральной ваты, является местным сырьем и качество готового кирпича с отходами минеральной ваты повышается.

Цель работы: разработка теоретических и практических основ технологии высокоэффективного кирпича из бейделлитовой глины с применением отходов минераловатного производства, обеспечивающих утилизацию техногенного сырья и повышение физико-механических показателей керамического кирпича.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- изучить химико-минералогические составы, физико-механические, реологические, термические и технологические свойства сырьевых материалов и керамической шихты;

- установить оптимальные составы для производства керамического кирпича на основе бейделлитовой глины с применением отходов производства минеральной ваты;

- исследовать фазовые превращения, протекающие при обжиге кирпича;

- изучить структуру пористости при различных температурах обжига кирпича;

- изучить взаимосвязь фазового состава и структуры пористости с физико-механическими показателями кирпича;

-исследовать возможность получения глазурованного керамического кирпича с повышенной термостойкостью.

Объект исследования – керамический кирпич с улучшенными физико-механическими характеристиками и низкой себестоимостью.

Предмет исследования – эффективные составы керамического кирпича на основе бейделлитовой глины с применением отходов производства минеральной ваты.

Достоверность и обоснованность научных выводов и результатов работы обеспечена большим объемом выполненных экспериментов с применением стандартных и современных методов исследования: рентгенографического, ИК-спектроскопического, электронной микроскопии, ртутной порометрии, дилатометрического, малоуглового диффузного рассеяния рентгеновских лучей, ядерной гамма-резонансной спектроскопии (ЯГРС) и других. При проведении экспериментальных методов анализа использовалось поверенное оборудование. Выводы и рекомендации работы подтверждены выпуском опытной партии образцов кирпичей в производственных условиях.

Научная новизна работы.

1. Выявлено, что использование отходов минеральной ваты, содержащих более 10% Fe2O3, в производстве керамического кирпича на основе бейделлитовой глины обеспечивает при относительно низкой температуре 950оС образование железистых стекол, благоприятствующих протеканию реакций для кристаллизации муллита.

2. При увеличении температуры обжига до 1050оС происходит кристаллизация короткопризматического муллита, что связано с замещением ионов Al3+ на Fe3+. Кристаллизация муллита в керамическом кирпиче способствует повышению его физико-механических показателей.

3. Выявлено, что введение отхода минераловатного производства – «королька» в составы керамических масс на основе бейделлитовой глины, способствует равномерному распределению пор по размерам при температуре обжига 1050 оС.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований влияния отходов минеральной ваты на фазовые превращения и физико-механические показатели кирпича;

2. Результаты исследований фазовых превращений и пористости при обжиге керамического кирпича;

3. Результаты исследования взаимосвязи фазового состава и пористости кирпича с его физико-механическими показателями;

4. Результаты исследования получения глазурованного керамического кирпича с повышенной термостойкостью;

5. Ресурсо- и энергосберегающая технология производства керамического кирпича с применением отходов минеральной ваты, используемых в качестве отощителей и интенсификаторов спекания;

6. Результаты промышленного освоения и технико-экономическое обоснование производства керамического кирпича с применением отходов минеральной ваты.

Практическая значимость работы. Впервые разработаны составы керамических масс для производства кирпича на основе бейделлитовой глины с применением в качестве отощителей и интенсификаторов спекания отходов минеральной ваты, что подтверждено патентом РФ, апробированные в производственных условиях на ООО «Челно-Вершинский комбинат строительных материалов». Получены высокоэффективные керамические кирпичи М150 и М175 при температуре обжига 1050 оС. Благодаря замене традиционного природного песка на техногенное сырье и за счет повышения физико-механических показателей кирпича, ожидаемый экономический эффект, рассчитанный в 2009 г., составит 12 млн. рублей при выпуске на этом предприятии 20 млн. штук кирпичей в год.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, межвузовских конференциях, в том числе: Международной научно-технической конференции «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» в Пензе (2006); 64, 65, 66-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика» в Самаре (2007 - 2009); ХI Международной научно-технической конференции при ХI специализированной выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство – 2007» в Уфе (2007); Международной научно-практической конференции «Строительство – 2008» в Ростове на Дону (2008); V Международной конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» в Волгограде (2009); 67-й Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» в Самаре (2010); II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Кадастр и геоинформационные технологии в управлении городским хозяйством» в Самаре (2010); Всероссийской научно-практической конференции «Качество и инновации – основа современных технологий» в Новосибирске (2010); II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и охраны труда» в Курске (2010).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК России по направлению «Строительство и архитектура», получен патент РФ и 1 положительное решение на патент РФ, две монографии, 15 научных работ в отраслевых изданиях и материалах конференций.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 188 страниц включает 32 таблицы, 59 рисунков и состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, библиографического списка из 193 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, задачи диссертационной работы, ее научное, теоретическое и практическое значение.

В первой главе «Основные тенденции и перспективы использования техногенного сырья в производстве керамических материалов» осуществлен обзор советского, российского и зарубежного опыта применения техногенных отложений в производстве керамических строительных материалов. Изучение литературы подтверждает, что исследование, использование и утилизация техногенного сырья это важные и взаимосвязанные народно-хозяйственные задачи.

Вопросам использования техногенного сырья в производстве керамических материалов посвящены многочисленные труды известных ученых: В.З. Абдрахимова, А.И. Августиника, Ю.М. Баженова, Г.И. Бердова, П.И. Боженова, П.П. Будникова, В.И. Верещагина, М.С. Гаркави, О.С. Грум-Гржимайло, И.С. Кашкаева, Г.И. Книгиной, В.К. Козловой, П.Г.Комохова, Г.Н. Масленниковой, В.Ф. Павлова, Т.М. Петровой, В.В. Прокофьевой, С.Ж. Сайбулатова, Л.Б. Сватовской и многих других.

Многие из отходов отличаются нестабильностью химико-минералогического состава, технологических свойств и содержат нежелательные примеси, что доказывает необходимость проведения специальных исследований перед их применением.

Во второй главе «Методы исследования и сырьевые материалы» дается описание сырьевых материалов, а также приведено описание основных экспериментальных методов исследования.

Исследование минералогического и фазового составов проводили петрографическим, рентгенофазовым, ИК-спектроскопическим, электронно-микроскопическим методами анализа и ДТА. Порошковые рентгенограммы получены на дифрактометре ДРОН-2 при условиях съемки: интервал углов 2 от 6 до 70 с использованием CuK–излучения. ИК-спектры поглощения получены на спектрографе «Speсord 75IR». Для анализа размера частиц в сырьевых материалах был проведен металлографический анализ на микроскопе МИМ-8М. Дифференциально-термический анализ материалов с получением комплексной термической кривой выполнялся в соответствии с требованием ГОСТ 31251-2003. Для получения полных сведений о структурообразовании в керамических материалах проводилось изучение микроструктуры с помощью электронного микроскопа ЭМВ-100Б. Дилатометрические исследования проводились на дилатометре ДКВ-5А в интервале температур 20-700 оС. Исследование пористой структуры керамических образцов проводилось с применением ртутного поромера 2000 «Карло Эрба». Исследование микроструктуры керамических материалов проводили с помощью электронного растрового сканирующего микроскопа Phillips 525M. Формирование структуры пористости керамических образцов исследовалось с применением метода малоуглового диффузного рассеяния рентгеновских лучей (РМУ). Микроанализ локализованных участков муллитизированного стекла керамического материала осуществлялся на установке с микрозондом фирмы «Сamebax».

При получении керамического кирпича использовались следующие сырьевые компоненты Самарской области: в качестве глинистого сырья бейделлитовая глина Образцовского месторождения, гидрослюдистая глина Даниловского месторождения была взята для сравнения, а каолинитовая глина Чапаевского месторождения для получения глазурованного кирпича; в качестве отощителей и интенсификаторов спекания – отходы производства минеральной ваты.

Химический состав исследуемых компонентов приведен в табл. 1.

Усредненные химические составы компонентов материалов

Таблица 1

Компоненты Содержание оксидов, мас. %
SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 R2O SO3 п.п.п.
Глинистые материалы месторождений
Образцовского 55,13 19,25 2,00 1,32 7,72 1,50 1,01 8,80
Даниловского 64,20 10,30 5,68 2,20 4,02 2,50 0,50 8,40
Чапаевского 69,80 16,38 3,02 1,42 3,10 0,20 0,20 5,08
Отходы производства минеральной ваты
«Королек» 43,20 7,30 23,60 14,60 6,72 2,79 0,90 0,80
Продукт очистки отходящих дымовых газов ВПР минваты 15,30 7,98 31,20 7,60 10,60 6,79 0,98 19,30

Минералогические составы и технологические свойства глинистых материалов представлены в табл. 2 и 3.

Минералогический состав глинистых материалов

Таблица 2

Глинистые материалы месторождений Содержание минералов, мас. %
Гидро-слюда Кварц Гипс Поле-вой шпат Каоли-нит Бейдел-лит Оксиды железа
Даниловского 25-30 25-30 5-7 10-15 10-15 4-5
Образцовского 5-10 20-25 2-3 10-15 3-5 35-45 5-7
Чапаевского 10-20 2-4 20-30 45-50 1-3

Технологические свойства глинистых материалов

Таблица 3

Глинистые материалы месторождений Число пластич-ности Содержание глинистых частиц размером менее 0,005 мм Огнеупор-ность, оС Спекаемость без деформационных искривлений
Даниловского 7-9 15-25 1100-1200 Не спекается
Образцовского 15-24 40-55 1320-1350 Не спекается
Чапаевского 10-15 30-35 1520-1550 Спекается


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.