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 |

Технология и свойства стеновой керамики на основе лессовидных суглинков с применением механоактивированных композиционных добавок

-- [ Страница 1 ] --

УДК 666.712 На правах рукописи

НАРИКОв КАНат АМАНГЕЛДИЕвич

Технология и свойства стеновой керамики на основе

лессовидных суглинков с применением механоактивированных

композиционных добавок

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Научно-исследовательском и проектном институте строительных материалов ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Монтаев С.А.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Жугинисов М.Т.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Мусаев Т.С.

кандидат технических наук

Жакипбеков Ш.К.

Ведущая организация: Казахский национальный технический университет им. К. Сатпаева

Защита состоится «02» июля 2010 г. в 1530 часов на заседании диссертационного совета Д 14.03.01 в Научно-исследовательском и проектном институте строительных материалов (ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ») по адресу: 050057, г. Алматы, ул. Радостовца, 152/6, к. 306.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследова-тельского и проектного института строительных материалов (ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ») по адресу: 050057, г. Алматы, ул. В. Радостовца, 152/6

Автореферат разослан « » мая 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н. А. Куатбаев

ВВЕДЕНИЕ


Актуальность работы. Развитие строительной индустрии на базе новейших достижений науки и техники относится к основным задачам концепции инновационной и индустриальной политики Республики Казахстан.

При большом разнообразии современных энергосберегающих стеновых материалов керамический кирпич всегда сохраняет свои позиции благодаря сочетанию ценных свойств. Основной тенденцией в отрасли керамических стеновых изделий является повышение эффективности производства за счет ввода новых мощностей с передовыми современными технологиями, а также совершенствования технологии и оборудования, вовлечения в процесс добавок различного назначения. Производство керамических изделий связано со значительным расходом природных ресурсов. Уменьшить их расход и тем самым способствовать охране природы можно, заменяя такие материалы различным техногенным сырьем и отходами промышленного производства.

Повышение пустотности и пористости изделий стеновой керамики необходимо для улучшения теплозащитных функций ограждающих конструкций зданий. Особенно это актуально в настоящее время в связи с ужесточением требований по термическому сопротивлению ограждения.

Работа выполнена в соответствии с программой по жилищному строительству, а также тематическим планом ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» во исполнение Послания Президента Республики Казахстан Н.А.Назарбаева о «…реализации программы жилищного строительства».

Целью диссертационной работы явилась разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии и исследование свойств стеновой керамики полусухого прессования на основе лессовидных суглинков с использованием механоактивированной композиционной добавки.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать рациональные составы керамической композиции с механоактивированными добавками для производства стеновой керамики на основе лессовидного суглинка методом полусухого прессования;

- исследовать влияние удельной поверхности механоактивированных комплексных добавок на изменение физико-механических свойств керамического черепка на основе разработанных составов;

- исследовать влияние температуры обжига на изменение физико-механических свойств керамических образцов, содержащих механактивированные композиционные добавки;

- установить закономерности структуро- и фазообразования в керамических массах с механоактивированными композиционными добавками в зависимости от температуры обжига;

- исследовать и разработать рациональные технологические режимы производства стеновой керамики с механоактивированными композиционными добавками;

- провести опытно-промышленные испытания и освоение технологии полусухого прессования с использованием лессовидных суглинков и механоактивированных композиционных добавок.

Научная новизна работы:

- разработана эффективная технология и установлена реальная возможность комплексного использования лессовидных суглинков в композиции совместно с механоактивированным доменным гранулированным шлаком и углем для создания качественной стеновой керамики по способу полусухого прессования. Новизна разработанных технологических решении подтверждена инновационным патентом РК (№62476);

- установлено, что интенсификация спекания керамического черепка при комплексном присутствии глинистых минералов, содержащихся в лессовидных суглинках и механоактивизированных композиционных добавок в системе доменный гранулированный шлак-уголь, обусловлена ускорением как твердофазовых, так и жидкофазовых процессов за счет образующихся легкоплавких эвтектик, а также за счет активной кристаллизации тонкодисперсного доменного гранулированного шлака с образованием высококальциевых минералов типа волластонита и анортита;

- установлена закономерность образования структуры и фазового превращения в керамической композиции в системе лессовидный суглинок-механоактивированная композиционная добавка в процессе обжига, которая заключается в том, что совместное присутствие в составе керамической массы тонкодисперсных частиц доменного гранулированного шлака и угля способствует снижению средней плотности, воздушной и огневой усадки, а также обеспечивает высокие прочностные характеристики стеновой керамики в области низких температур. При этом разработаны необходимые технологические условия, способствующие образованию прочной и пористой структуры керамического черепка не только за счет армирующих кристаллических фаз шлака, но и параллельного интенсивного выгорания тонкодисперсного угля.

Практическая ценность и реализация работы:

- Предложены новые оптимальные составы керамической композиции на основе низкокачественных суглинков и отходов промышленности для производства качественной стеновой керамики по способу полусухого прессования;

- применение предлагаемых технологических решений позволяет снизить максимальную температуру обжига на 100-1500С, повысить прочность готовой продукции на 25-30%, снизить среднюю плотность и сократить продолжительность обжига на 3–5 ч;

- результаты исследования внедрены в производственных условиях ТОО «Building Materials Company», г. Уральск, ЗКО;

- экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 39 млн. тенге при производстве 28 млн. шт. усл. кирпича в год.

Апробация работы и публикации

Разработанные составы и способ получения керамического кирпича апробированы на базе действующего кирпичного завода полусухого прессования ТОО «Building Materials Company» г. Уральск, ЗКО. Выпущена опытная партия в количестве 10000 штук керамического кирпича.

Основные результаты доложены на 8 научно-практических конференциях, форумах регионального и международного уровней. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах.


Научные положения, выносимые на защиту:

- результаты оптимизации научно-обоснованных составов керамической композиции, содержащей механоактивированную композиционную добавку, и влияния температуры термообработки на закономерности изменения физико-механических свойств образцов;

- основные закономерности изменения процессов минерало- и фазообразования предлагаемых керамических масс в процессе термообработки;

- исследование и разработка рациональных технологических режимов и параметров производства лицевой стеновой керамики полусухого прессования на основе лессовидного суглинка, содержащей механоактивированные композиционные добавки;

- результаты опытно-промышленного внедрения и технико-экономической оценки предлагаемых технологических решений.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений, содержит 120 страниц машинописного текста, 41 рисунок, 28 таблиц, список использованных источников из 152 наименований.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Анализ производства стеновой керамики с использованием лессовидных суглинков

В создание и развитие теории и практики керамических материалов значительный вклад внесли известные ученые А.И. Августиник, П.П. Будников, В.А. Балкевич, И.С. Кайнарский, У.Д. Кингери, Г.В. Куколев, П.А. Ребиндер, С.П. Ничипоренко, А.А. Балакирев, М.И. Роговой, В.Ф. Павлов, Г.Н. Масленникова, А.С. Садунас, С.Ж. Сайбулатов, С.Т. Сулейменов, Ж.Т. Сулейменов, А.В. Ралко, И.М. Пиевский, М.С. Белопольский, А.А. Новопашин, Н.Г. Чумаченко, М.К. Кулбеков, К.А. Нурбатуров, С.А. Монтаев и др.

В связи с дефицитом высококачественных глин одной из важнейших задач является возможность использования низкосортного, широко распростра­ненного во всех регионах страны глинистого сырья без ущерба для качества ко­нечного продукта. Решение этой задачи требует модификации добавками и использования различных видов активации сырья, которые в определенной степени способствуют повышению качества. В процессе механической активации минеральное сырье подвергается ин­тенсивному механическому воздействию в измельчителях-активаторах, где мине­ральные частицы не только измельчаются, но и претерпевают сложные структур­ные изменения. В результа­те этих изменений сырье аккумулирует значительную часть приложенной механической энергии и становится более реакционноспособным в различных технологи­ческих процессах. Выбор с точки зрения рационального использования, измельчающих аппаратов в качестве механоактиваторов имеет большое значение.

Существуют множество способов механической активации путем тонкого измельчения глинистого сырья, например, помол в шаровых и вибрационных мель­ницах. В шаровых мельницах периодического действия можно измельчать ма­териалы сухим и мокрым способами. На наш взгляд механическая активация сырьевых компонентов именно на указанном помольном оборудовании имеет позитивную перспективу с точки зрения практической реализации их непосредственно в производственных условиях, так как это оборудование отлично зарекомендовало себя в технологии производства цемента, силикатного кирпича, а также при производстве различных видов безобжиговых вяжущих веществ. Исходя из объективных аналитических исследований, для проведения экспериментальных работ выбрали шаровую мельницу как наиболее широко распространенный и доступный вид механоактиватора.

Для решения задач комплексного использования минерального сырья и отходов промышленности в технологии керамики способ пластического формования недостаточно приемлем. Производства изделий методом полусухого прессования, включающая в себя, как правило, первичную подготовку и дозировку сырьевых материалов, сушку, помол, рассев, доувлажнение и смешивание пресс порошка, прессование, сушку и обжиг изделий на печной вагонетке, характеризуется рядом недостатков и преимуществ. Исходя из этого, на сегодняшний день намечены следующие пути получения высококачественных керамических изделий равноплотной структуры из повсеместно распространенного полиминерального глинистого сырья методом полусухого прессования. Это:

- разработка специальных технологических приемов переработки сырья в зависимости от его структурно-механических свойств;

- получение более плотных пресс порошков заданного гранулометри-ческого состава и пофракционной влажности;

- подбор оптимального состава шихты, обеспечивающего получение спекшегося черепка высокого качества;

- прессование изделий из пресс порошков влажностью ниже критической, обеспечивающей целостность прессовок при скоростных режимах сушки и обжига;

- подбор и разработка прессующих устройств, режимов прессования.

Ограниченность запасов качественного глинистого сырья в Республике Казахстан требует научно-обоснованного подхода по рациональному использованию этих сырьевых ресурсов в композиции с механоактивированными композиционными добавками, включающими отходы промышленности для производства качественной и конкурентоспособной продукции.

2 Исследуемые материалы и методы оценки их свойств

В качестве основного сырья для разработки механоактивированной композиционной добавки использован доменный гранулированный шлак Карагандинского металлургического завода АО «Алселор Миттал Темиртау» (г. Темиртау). Доменный гранулированный шлак представляет собой зернистый материал серого цвета. Модуль крупности 3,9 - 4,1.

Гранулометрический состав шлака характеризуется соотношениями фракций, показанными в таблице 1.

Таблица 1 - Гранулометрический состав доменного гранулированного шлака

Диаметр отверстий сита, мм 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 менее 0,14
Остаток на сите, % 14-17 35-37 26-30 14-17 2-5 2-4

Химический состав доменного гранулированного шлака Карагандинского металлургического комбината представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав доменного гранулированного шлака

Наименование сырья Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO FеО MgO SO3 Na2O K2O CO2 TiO2 ShO п.п.п.
Шлак домен-ный гранули-рованный Ка-рагандинского металлургиче-ского завода 40,62 16,24 0,19-0,52 42,11 0,43 5,33-10,39 1,66 0.36-1,5 0,42-1,32 - 0,62-0,88 0.11-1,37 0,92

Резкое охлаждение шлакового расплава в процессе грануляции обусловливает в основном его стекловидное строение. Содержание стеклофазы в них составляет 65-97%. Закристаллизованная часть шлака в основном представлена псевдоволластонитом CaO·SiO2 c показателями светопре-ломления

Ng=1,652±0,0015; Np=1,608±0,0015.

В естественном состоянии шлаки рентгеноаморфны.

Изучение макроструктуры доменного гранулированного шлака (рисунок 1) показало, что частицы шлака в естественном виде пронизаны микро - и макропорами.

Результаты РФА гранулированного доменного шлака (ГДШ), обожженного при 800, 900 и 1000 0С, показывают, что во всех образцах основными кристаллическими фазами являются мелилит, анортит и -кристобалит.

С увеличением температуры обжига наблюдается увеличение количества всех кристаллических фаз, о чем свидетельствует рост интенсивности дифракционных максимумов. Кроме того, наблюдаются дифракционные пики усиленной интенсивности, характерные для волластонита.

Суглинок Чаганского месторождения содержит до 12% монтморилло-нитового компонента, находящегося в форме смешаннослойных образований с гидрослюдой и каолинитом. Из кристаллических фаз в глине также содержатся

 Макроструктура доменного-1

Рисунок 1 - Макроструктура доменного гранулированного шлака Карагандинского металлургического комбината

кварц d/n=4,23; 3,34; 1,974; 1,813; 1,538*10-10м, полевой шпат d/n=3,18; 2,286*10-10 м, кальцит d/n=3,02; 2,018; 1,912*10-10м и гематит d/n=1,839; 1,686; 1,590*10-10м. По содержанию Al2O3 суглинок относится к группе кислого сырья, а по огнеупорности - к легкоплавким, по содержанию Fe2O3 - к сырью с высоким содержанием красящих оксидов (таблица 3).

Таблица 3 - Химический состав суглинка Чаганского месторождения ЗКО

Наимено- вание сырья Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Al2O3 TiO2 CaO MgO Fe2O3 P2O5 F SO3 CO2 Na2O K2O п.п.п.
Суглинок чаганский 52,58 12,25 - 12,0 2,13 5,10 - - 2,57 - 3,60 - 9,78


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.