WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Тогидний Максим Леонидович

СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТЕНОВЫЕ

КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

СИЛИКАТНЫХ И КАРБОНАТНЫХ ОТХОДОВ

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск – 2011 2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Скрипникова Нелли Карповна;

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Саркисов Юрий Сергеевич;

кандидат технических наук Майдуров Владимир Анатольевич

Ведущая организация: Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)

Защита состоится «23» декабря 2011 года в 14 ч. 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 в Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, корп. 5, ауд. 307.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.

Автореферат разослан «» _ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Н.О. Копаница

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время уделяется большое внимание совершенствованию технологии производства керамических стеновых изделий, внедрению в технологический процесс нетрадиционного и техногенного сырья. В то же время такому виду сырья, как отходы горючих сланцев и отходы углеобогащения, и их использованию не уделяется должного внимания.

Накопление запасов техногенных продуктов производства при уменьшении качественного природного сырья делает актуальной проблему утилизации отходов. Известно о скоплении нескольких миллиардов тонн углеродсодержащих отходов и отходов горючих сланцев, количество которых из года в год увеличивается.

Проблема утилизации отходов является актуальной задачей.

Решение этой проблемы предполагает разработку эффективных технологий за счет комплексного использования сырья, что одновременно приводит и к ликвидации крупнотоннажных отвалов отходов. Одним из экономически выгодных направлений использования силикатных и карбонатных отходов является получение на их основе стеновых керамических изделий с высокими эксплуатационными свойствами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ.

Работа выполнялась в соответствии с программами Рособразования РФ в рамках целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» по теме № 1.06.02 «Создание строительных композиционных материалов на основе местного сырья и нетрадиционных технологий» № ГР 01.200204375, а также с программой НИР НИИСМ ТГАСУ по госконтракту «Разработка технологии утилизации золошлаковых отходов с целью получения различных видов строительных материалов» № 457/1 от 13.10.2010.

Объект исследования – стеновые керамические изделия с использованием силикатных и карбонатных отходов.

Предмет исследования – анализ исходного сырья; изучение физико-химических процессов, протекающих при обжиге материалов с использованием силикатных и карбонатных отходов.

Целью работы является разработка составов строительных керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

исследование свойств силикатных и карбонатных отходов и оценка пригодности их для получения керамических стеновых изделий;

разработка составов и технологических параметров производства стеновых керамических изделий на основе глинистого сырья с использованием силикатных и карбонатных отходов;

определение физико-механических характеристик керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов;

исследование физико-химических процессов формирования фазового состава керамических изделий;

оценка технико-экономической эффективности результатов работы.

Научная новизна:

1 Установлено, что углеродсодержащий компонент в процессе фазообразования создает восстановительную среду, понижает энергию силикатных связей и снижает температуру образования муллитоподобных соединений, что обеспечивает получение стенового керамического кирпича марок 125–150.

2 Установлено, что содержание флотационных отходов углеобогащения до 60 % в смеси с глиной обеспечивает образование муллитоподобных соединений в строительных керамических изделиях, обладающих прочностью при сжатии 15–17 МПа и плотностью 1200–1400 кг/м3.

3 Установлено, что введение карбонатов кальция в количестве до 30 % дисперсностью менее 60 мкм в композицию с глиной приводит к синтезу волластонита повышенной кристалличности в виде нитевидных кристаллов длиной 50–150 мкм, которые способствуют увеличению прочности изделия при изгибе в 1,8 раза.

Практическая значимость работы:

1 Разработаны и предложены для практической реализации составы смесей и технологические режимы по получению строительных керамических изделий с использованием композиции с глиной и флотационными отходами до 60 %, а также композиции с глиной и карбонатными отходами до 30 %, что позволяет решать вопросы экологического характера.

2 Составы стеновых керамических изделий с использованием флотационных отходов прошли апробацию в ООО «СК Сибдом» (г. Томск) и в ООО «ЛКЗСМ» (г. Ленинск-Кузнецкий).

3 Результаты исследований используются в учебном процессе Томского государственного архитектурно-строительного университета.

На защиту выносятся:

1 Экспериментальные данные по составам и технологическим режимам получения стеновых керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов и глины.

2 Результаты исследований физико-механических характеристик полученных строительных стеновых керамических изделий.

3 Результаты исследований физико-химических процессов, протекающих при получении стеновых керамических изделий.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работ, составляющие содержание диссертации, обсуждались на совещаниях, семинарах, конференциях всероссийского уровня, таких как VII, VIII, X Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (Белокуриха, 2007– 2010); 65-я Всероссийская научно-практическая конференция НГАСУ (Сибстрин) «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, 2008); «Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов» (Сибстрин, 2008); 56-я Научно-техническая конференция студентов и молодых ученых; VII Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук»

(Томск, 2010).

По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 статьи в рекомендуемых ВАК изданиях, получен 1 патент на полезную модель.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов по работе, списка литературы из 132 наименований. Работа изложена на 129 страницах текста, включая 31 рисунок и 21 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследований, изложена научная новизна полученных результатов и практическая значимость работы.

В первой главе (Состояние и перспективы развития производства строительных изделий в современных условиях) содержится анализ научной литературы, в котором изложены сведения о направлениях работ и достигнутых результатах в области получения строительных керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов. Исследованиям по изучению и использованию техногенных отходов для получения строительных керамических изделий посвящены работы: В.Ф. Завадского, В.И.

Верещагина, И.А. Коробецкого, В.Н. Бурмистрова и многих других.

На основании этих работ установлено влияние многих факторов на процесс формирования структуры керамических изделий в зависимости от вводимых корректирующих добавок.

Однако в рассмотренных работах нет результатов исследования структуры и свойств керамических изделий с использованием отходов обогащения угля и отходов от сжигания горючих сланцев.

На основании анализа литературных данных сформулирована цель и задачи исследований.

Во второй главе (Характеристика исходных материалов, методы исследований и методология работы) в результате исследования различных по химическому и минералогическому составов исходного сырья установлены критерии их пригодности для получения стеновых керамических изделий. Проведен анализ существующих методов исследования исходного сырья и готовых керамических изделий. Приводятся характеристики сырьевых материалов и методики исследования, используемые в работе (химический, дифференциально-термический анализ (STA 449 F3 Jupiter), рентгенофазовый анализ (ДРОН-3М), ИК-спектроскопический анализ (Bruker ALPHA), электронная микроскопия (Quanta 200 3D). В работе были использованы следующие сырьевые материалы: отходы флотационного обогащения угля, которые являются побочным продуктом в угольной промышленности, карбонатные отходы, образующиеся при сгорании горючих сланцев, и глина месторождения «Верховое» (Томская область). Химический состав используемого сырья приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав сырьевых материалов Наименование Из данных, представленных в таблице, следует, что по химическому составу все виды отходов несколько отличаются от традиционного глинистого сырья для получения строительных керамических изделий. По количественному содержанию оксида кремния в флотационных и карбонатных отходах (30,04–24,48 %) можно предположить, что сырьё менее запесочено, чем глина.

Потери при прокаливании показывают, что флотационные отходы на 56–57 % представлены остаточным углеродом, органическими примесями и водой. Потери при прокаливании, характеризующие содержание в сланцевых отходах карбонатных соединений, составляют 37,91 %.

По минеральному составу все сырье представляет собой смесь полиминерального состава, которая состоит из глинистых минералов, углеродсодержащих веществ, кварца, полевых шпатов, слюд и др. По гранулометрическому составу (таблица 2) флотационные отходы относятся к низкодисперсному, т. к. содержание в них глинистых частиц размером менее 0,001 мм составляет от 15 до 40 %. Карбонатные отходы состоят в большей степени из пылеватой фракции с размерами частиц от 0,005 до 0,06 мм.

Для установления возможности применения сырьевых компонентов был проведен ряд исследований по изучению реологических свойств, таких как пластичность, усадка, которые являются важными в производстве керамических изделий.

Число пластичности глины составляет 10,8, у флотационных отходов 8, а у карбонатных отходов менее 7.

Таблица 2 – Гранулометрический состав сырьевых компонентов Наименование сырья 1–0,25 0,25–0,06 0,06–0,01 0,01–0,005 0,005–0,001 Сумма Флотационные Карбонатные Томской области По числу пластичности флотационные отходы характеризуют как умереннопластичные, в то время как карбонатные отходы являются непластичным сырьевым материалом. В связи с низким значением пластичности сырья был выбран метод полусухого формования.

С целью исследования фазового состава флотационных отходов был проведен рентгенофазовый анализ, по результатам которого следует, что флотационные отходы представлены кварцем – d = 0,334, 0,426, 0,281, 0,129, 0,198, 0,181 и 0,154 нм, иллитом – d = 0,448, 0,256 и 0,249 нм, а также небольшим количеством каолинита – d = 0,715 нм, биотита – d = 1,06, 0,149 нм и кальцита d = 0,303 нм.

Исходя, из результатов рентгенографического анализа, следует, что в карбонатных отходах преобладает кальцит – d = 0,385, 0,304, 0,249, 0,228, 0,209, 0,191, 0,187, 0,160, 0,144 нм, и с примесями кварца d = 0,334, 0,288.

Состав глины представлен кварцем (d = 0,334, 0,425, 0,181, 0,166, 0,153 нм), гидрослюдой (d = 0,992, 0,197, 0,256 нм) и монтмориллонитом (d = 1,032, 0,318 нм).

Исследование основных физико-механических свойств образцов керамических изделий с использованием флотационных и карбонатных отходов проводились в соответствии с методиками действующих стандартов.

Во второй главе также приводится и обосновывается структурно-методологическая схема работы.

Третья глава (Физико-химические процессы, протекающие при получении стеновых керамических изделий в зависимости от исходных составов) посвящена разработке составов и исследованию физико-химических процессов при получении строительных стеновых керамических изделий с использованием карбонатных и силикатных отходов.

Вариация составов шихты проводилась с целью выяснения физико-химических процессов, происходящих при спекании глинистого сырья с карбонатными и силикатными отходами и определения физико-механических и теплофизических показателей готовых обжиговых изделий. Исследования включали в себя от 5 до 10 основных компонентных составов. Доля глинистого компонента в этих составах менялась от 100 % до полного отсутствия.

Из известных методов формования строительных керамических изделий наиболее приемлемым, исходя из физикомеханических характеристик полученных образцов, является метод полусухого формования.

Формование изделий проводилось полусухим способом прессования при давлении 15–25 МПа. Данный режим был выбран с учетом традиционных способов получения кирпича при полусухом способе формования. Температура обжига составляла 950 °С, экспериментально было доказано, что дальнейшее повышение температуры до 1000–1050 °С не дает значительного результата.

Одним из основных свойств керамических изделий является общая (воздушная и огневая) усадка. Усадка изделий оценивалась в зависимости от давления формования. Результаты представлены на рисунке 1, из которого следует, что при давлении формования 15 МПа полусухой массы влажностью 10 % (из флотационных отходов) усадка образцов составляет 12 %, а из карбонатных отходов – 9 %. При обжиге флотационных отходов происходит выгорание углеродсодержащих остатков, а также органической составляющей. В карбонатных отходах протекает процесс декарбонизации карбоната кальция, реакция сопровождается уменьшением объема материала на 8,5–9,5 %. При увеличении давления формования до 20 МПа усадка составляет 8,2 и 6 % для флотационных и карбонатных отходов соответственно. Оптимальным давлением формования для получения стеновых керамических изделий является давление 25 МПа. При указанном давлении общая усадка керамических изделий (1) и (2) составляет 2 %, что сравнимо с усадкой керамических изделий, изготовленных из глины (3).

Рисунок 1 – Влияние давления формования на общую усадку сырьевых материалов: 1 – флотационные отходы, 2 – карбонатные отходы, 3 – глина Оценка физико-механических свойств полученных изделий проводилась по таким основным критериям, как зависимость средней плотности, водопоглощение, предел прочности при сжатии и изгибе от содержания отходов.

Из данных, представленных на рисунке 2, следует, что при прочих равных условиях (давление формования и температура обжига) наибольшее изменение плотности происходит у образцов с повышенным содержанием флотационных отходов (60–100 %), за счет происходящих процессов удаления органических примесей и образования алюмосиликатных комплексов.

Средняя плотность образцов, в состав которых входят карбонатные отходы, снижается от 1900 до 1180 кг/м3 в зависимости от содержания их в сырьевой смеси. Резкое снижение средней плотности происходит при содержании в смеси с глиной карбонатных отходов до 30 %, при дальнейшем повышении содержания карбонатных отходов происходит снижение средней плотности изделий. Общее снижение средней плотности составляет 27–38 %.

При введении в состав шихты до 30 % карбонатных отходов, для получения керамических изделий происходит резкое снижение средней плотности, что связано с процессами декарбонизации карбонатной составляющей, входящей в состав отходов.

Рисунок 2 – Влияние содержания отходов на среднюю плотность керамических изделий (Тобж = 950 °С): 1 – флотационные отходы, 2 – карбонатные отходы Карбонатная составляющая требует равномерного распределения в мелкодисперсном состоянии в смеси с глинистым сырьем. Если же карбонатные отходы присутствуют в виде крупных включений и свыше 30 %, то после обжига оставшиеся оксиды кальция поглощают влагу из воздуха, образуя гидроксиды кальция, и разрывают керамический образец, что согласуется с литературными данными.

Одним из основных физических свойств стеновых керамических изделий является водопоглощение. Из данных, приведенных на рисунке 3, следует, что по водопоглощению предпочтительными являются образцы с содержанием флотационных отходов до 60 %, при котором водопоглощение составляет 14,8 %, что соответствует ГОСТ 530–2007.

При использовании карбонатных отходов до 50 % водопоглощение является стабилизированным значением, дальнейшее увеличение содержания отходов в смеси с глиной вызывает повышение водопоглощения до 25 %.

При увеличении карбонатных отходов свыше 50 % в сырьевой смеси с глиной водопоглощение увеличивается за счет переизбытка карбонатов и ведет к образованию кальциевых силикатов и свободного оксида кальция.

Рисунок 3 – Изменение водопоглощения керамических изделий в зависимости от содержания: 1 – флотационных отходов, 2 – карбонатных отходов Исходя из значений, представленных на рисунке 3, содержание карбонатных отходов в шихте может быть 30–50 %, при которых водопоглощение составляет 12,4–12,8 %, что соответствует ГОСТ 530–2007.

Рисунок 4 – Изменение прочности при сжатии керамических изделий в зависимости от содержания: 1 – флотационных отходов, 2 – карбонатных отходов Прочность при сжатии оценивалась в зависимости от компонентного состава и находится в пределах от 29 до 14,2 МПа для глины и флотационных отходов соответственно. На рисунке 4 показано, что при содержании в шихте до 60 % флотационных отходов получаемые керамические образцы обладают прочностью при сжатии до 15,5 МПа за счет образования комплексных алюмосиликатных соединений типа анортитоподобных и муллитоподобных, которые обладают повышенными прочностными характеристиками.

Использование карбонатных отходов в смеси с глиной показали (рисунок 4), что при 100 % содержании отходов прочность при сжатии составляет 5 МПа и практически линейно возрастает с добавлением в шихту глины.

Например, при содержании 20 % карбонатных отходов прочность при сжатии составляет 21,5 МПа, что соответствует марке М200 (ГОСТ 530–2007). При дальнейшем увеличении концентрации карбонатных отходов в керамической шихте происходит снижение прочности при сжатии, что согласуется с литературными данными.

При испытании строительных керамических изделий на прочность при изгибе наблюдается незначительное понижение (рисунок 5) прочности у образцов, в состав которых входят флотационные отходы. Так, при 100 % содержании глины прочность при изгибе составляет 7 МПа.

При увеличении концентрации флотационных отходов в керамической шихте происходит снижение прочности при изгибе и составляет: при 40 % – 6 МПа, 60 % – 5,8 МПа и при 100 % – 5,2 МПа. Однако это выше значений, предусмотренных ГОСТ 530–2007.

Рисунок 5 – Изменение прочности при изгибе керамических изделий в зависимости от содержания: 1 – флотационных отходов, 2 – карбонатных отходов С добавлением в сырьевую смесь с глиной карбонатных отходов от 20 до 35 % наблюдается всплеск повышения прочности на изгиб от 12,5 до 12,9 МПа соответственно. Это объясняется образованием наибольшего количества волластонитоподобных соединений, выполняющих эффект армирования за счет своей игольчатой структуры.

Дальнейшее повышение содержания карбонатных отходов в сырьевой смеси снижает общую прочность при изгибе готовых керамических изделий. Это связано с избытком непластичной составляющей, а также переизбытка карбоната кальция, что ведет к уменьшению образования волластонита, с преобладанием высококальциевых силикатов и свободного оксида кальция.

При испытании стеновых керамических изделий на морозостойкость, образцы, содержащие свыше 30 % карбонатных отходов, имеют низкую марку по морозостойкости – F15.

С целью изучения физико-химических процессов, протекающих при получении обжиговых керамических изделий на основе флотационных отходов, был проведен рентгенофазовый анализ готовых керамических образцов (рисунок 6).

По результатам рентгенофазового анализа следует, что керамический образец из глины (рисунок 6, а) представлен алюмосиликатными соединениями: кварцем (SiO 2 ) d = 0,334, 0,425, 0,269, 0,245, 0,197, 0,181 и 0,154 нм, анортитом (CaOAl2 O 32SiO 2) d = 0,320 нм, силлиманитом (Al2 O 3SiO2 ) d = 0,277 и 0,212 нм и частично аморфизированной фазой.

Флотационные отходы после обжига (рисунок 6, б) представлены в основном кварцем (SiO 2) (d = 0,334, 0,425 и 0,181 нм). В керамическом изделии, в состав которого входят флотационные отходы, происходит образование новых минералов алюмосиликатного характера. Рефлексы, с межплоскостными расстояниями d = 0,320, 0,363, 0,295 и 0,251 нм, идентифицируются как анортитоподобные соединения (рисунок 6, в). Кроме того, в керамическом изделии присутствуют такие алюмосиликаты, как силлиманит (подкласса муллиткианит) d = 0,277 и 0,212 нм.

Рисунок 6 – Дифрактограммы керамических изделий (Тобж = 950 °С):

а) глина; б) флотационные отходы; в) глина 40 %, флотационные отходы 60 % Рентгенофазовый анализ обжиговых керамических изделий с применением карбонатных отходов, представлен на рисунке 7.

Исходя из полученной дифрактограммы карбонатные отходы после обжига (рисунок 7, а) представлены следующими фазами: кварцем (SiO2) d = 0,334, 0,425, 0,245, 0,181, 0,373, 0,322 нм), волластонитом (CaSiO3) c d = 0,298 и 0,229 нм, геленитом (Сa2Al2SiO7) d = 0,175 нм, а также оксидом кальция (CaO) d = 0,239, 0,169 нм и двух кальциевым силикатом (С2S) 0,287 нм.

Дифрактограмма свидетельствует о полной декарбонизации отходов и образовании высококальциевых соединений с включениями волластонита и кристаллического кварца.

Рисунок 7 – Дифрактограмма керамических изделий (Тобж = 950 °С):

а) карбонатные отходы; б) глина 70 %, карбонатные отходы 30 % Керамические образцы (рисунок 7, б), состоящие из глины 70 % и карбонатных отходов 30 % представлены преимущественно рефлексами с межплоскостными расстояниями d = 0,298, 0,382, 0,776, 0,406, 0,349, 0,307, 0,229, 0,217 нм, которые идентифицируются как волластонитоподобные соединения. Кроме того, в образце наблюдаются рефлексы геленита (Ca2Al(SiAl)O7) c d = 0,284, 0,175 нм, мелилита (7CaO2Al2O35SiO2) c d = 0,171 нм и диопсида (0,252, 0,240, 0,201, 0,162 нм), также в образце присутствуют рефлексы кристаллического кварца (0,334 и 0,181 нм).

Результаты исследований микроструктуры готовых керамических изделий с использованием флотационных отходов представлены на рисунке 8, откуда видны области образования силикатных кристаллических соединений, хаотично расположенных по всему объему образца, (рисунок 8, а) при увеличении 500.

Рисунок 8 – Микроструктура керамического образца с применением флотационных отходов (60 %), обожженного при температуре 950 °С При дальнейшем увеличении до 4000 в образце можно увидеть беспорядочно расположенные удлиненно-призматические кристаллы, спаянные жидкой фазой с обилием мелких пор. Промежутки между иглами муллитоподобных соединений (рисунок 8, б), которые образуются за счет введения в состав шихты флотационных отходов, заполнены аморфизированной фазой вещества.

Результаты исследований микроструктуры строительных керамических изделий с использованием карбонатных отходов представлены на рисунке 9. В керамическом изделии происходит образование волластонита c характерным рефлексом для него (0,298 нм). Волластонит кристаллизуется в виде игольчатых кристаллов с длиной 50–150 мкм, о чем свидетельствуют микроструктурные исследования. Волокнистая структура отчетливо видна при увеличении в 8000 и более ярко выражена при увеличении в 30000. Кроме того, происходит образование крупных закрытых пор, которые отчетливо видны на рисунке 9, б, благодаря которым снижается средняя плотность керамических изделий.

Рисунок 9 – Микроструктура керамического образца с применением карбонатных отходов (30 %), обожженного при температуре 950 °С Четвертая глава (Исследование технологических параметров получения обжиговых стеновых изделий с использованием флотационных и карбонатных отходов) посвящена исследованию технологических параметров получения стеновых керамических изделий с использованием силикатных и карбонатных отходов.

Использование флотационных отходов в качестве сырьевой массы для получения строительных керамических изделий предполагает некоторые изменения в технологической цепочке их производства, которые заключаются в том, что техногенные отходы, получаемые при обогащении угля путем флотации, имеют исходную влажность до 60 %. Однако при их существовании в виде насыпей они теряют большую часть своей влажности, которая составляет в итоге 20–30 %. При получении кирпича с использованием флотационных отходов из оптимальных составов сырьевых масс были рассмотрены два технологических способа формования изделий – пластического и полусухого.

Стеновые керамические изделия, полученные с использованием карбонатных отходов, были изготовлены методом полусухого формования. Исходная влажность карбонатных отходов составляет 3–4 %, что дает возможность изготавливать керамические материалы методом полусухого формования, без дополнительного подсушивания. В таблице 3 приведены физико-механические и теплофизические характеристики стеновых керамических материалов, с использованием флотационных и карбонатных отходов. Из таблицы следует, что использование в качестве сырьевых материалов флотационных отходов позволяет получать стеновые керамические материалы с физико-механическими показателями, соответствующими марки кирпича 150.

Таблица 3 – Физико-механические и теплофизические свойства оптимальных составов стеновых керамических изделий компонентов, мас. % карбонатные Керамический кирпич При формировании изделий с применением флотационных отходов были использованы технологические параметры и режимы, применяемые в производственных условиях в ООО «СК СибДом» (г. Томск) и в ООО «ЛКЗСМ» (г. Ленинск-Кузнецкий), и был получен стеновой керамический кирпич со следующими характеристиками: средняя плотность 1200 кг/м3, прочность при сжатии 15 МПа.

При использовании карбонатных отходов от сгорания горючих сланцев (г. Сланцы) были получены образцы стеновых керамических изделий с физико-механическими показателями, соответствующие марке кирпича 200 и выше.

Для расчета технико-экономических показателей взяты данные цеха по производству керамического кирпича в количестве 10 млн шт. в год. Полная годовая себестоимость составляет 39610,5 тыс. р. для производства стеновых керамических кирпичей с использованием флотационных отходов. Полная годовая себестоимость для производства керамических кирпичей с использованием карбонатных отходов составляет 42518,8 тыс. р. Себестоимость керамического кирпича с применением флотационных отходов составляет 3,96 руб, с карбонатными отходами – 4,25 руб. за шт.

На основании проведенных экономических расчетов, использование отходов теплоэнергетики в производстве керамических материалов позволяют снизить себестоимость продукции в целом на 30–40 %, с учетом цен за 2011 г.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Исследуемые флотационные отходы Кузбасского региона представляют собой алюмосиликатные соединения, состоящие из кварца, гидрослюды, иллита и биотита, могут быть использованы совместно с глинами для получения стеновых керамических материалов.

2 Карбонатные отходы представляют собой смесь кальцита и кварца, которые в смеси с глиной при обжиге образуют алюмосиликатные соединения, обеспечивающие прочностные характеристики керамических материалов.

3 Использование флотационных отходов в количестве до 60 % (патент РФ 87162) совместно с глиной позволяет получать стеновые керамические изделия с прочностью 14,7–16,5 МПа за счет образования анортитоподобных и муллитоподобных соединений.

4 Использование отходов горючих сланцев (карбонатных отходов) совместно с глиной в количестве до 30 % позволяет увеличить прочность при изгибе стеновых керамических изделий в 1, раза за счет образования волластонитоподобных соединений с длиной кристаллов 50–150 мкм.

5 Температура обжига 950 °С является достаточной для получения стеновых керамических материалов, так как при такой температуре происходит образование анортитоподобных и волластонитоподобных соединений между силикатными и карбонатными отходами и минеральной частью глины.

6 Использование флотационных отходов в производстве керамических изделий методом полусухого формования позволяет получать изделия со следующими характеристиками: m = 1170– 1350 кг/м3, Rсж = 14,7–16,5 МПа, Rизг = 5,3–5,9 МПа, W = 14,6 –20, % и морозостойкостью не менее 50 циклов.

Использование карбонатных отходов в производстве керамических изделий методом полусухого формования позволяет получать изделия со следующими характеристиками: m = 1400-1700 кг/м3, Rсж = 20,0–23,2 МПа, Rизг = 8,8–12,9 МПа, W=12,1–12,4 % и морозостойкостью не менее 75 циклов.

7 Отработана технология получения стенового керамического кирпича полусухим способом формования с использованием отходов теплоэнергетики.

8 Использование отходов теплоэнергетики в производстве стеновых керамических изделий позволяют снизить себестоимость продукции в целом на 30–40 %, с учетом цен за 2011 г.

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

В изданиях, входящих в перечень ВАК 1. Тогидний, М.Л. Стеновые керамические материалы на основе породосодержащих отходов углеобогащения / М.Л. Тогидний // Вестник ТГАСУ. – 2009. – № 4. – С. 108–112.

2. Тогидний, М.Л. Эффективный керамический кирпич на основе флотационных отходов / М.Л. Тогидний // Вестник ТГАСУ. – 2010. – № 2. – С. 142–146.

3. Тогидний, М.Л. Стеновые керамические изделия на основе алюмосиликатных отходов / М.Л. Тогидний // Вестник ТГАСУ. – 2010. – № 4. – С. 109–116.

4. Пат. 87162 Российская Федерация. МПК2006 C04B33/00.

Строительное керамическое изделие / Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Тогидний М.Л. – опубл. 27.09.2009, Бюл. № 27. – 5 с.

В общероссийских журналах 5. Тогидний М.Л. Разработка технологии получения керамического кирпича из породообразующих материалов / М.Л. Тогидний // Сборник научных трудов Лесотехнического института. – 2009. – № 4. – С. 121–126.

В сборниках всероссийских конференций 6. Скрипникова, Н.К. Пеносиликатные материалы из минерального сырья и техногенных отходов / Н.К. Скрипникова, Г.Г.

Волокитин, Л.А. Аниканова, М.Л. Тогидний, О.Л. Алимпиева, К.Е. Орлов // VII Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». – Белокуриха. – 2007. – С. 73–76.

7. Тогидний, М.Л. Получение кирпича из породообразующих материалов / М.Л. Тогдиний // Актуальные проблемы строительной отрасли: Тезисы 65 Всероссийской научно-технической конференция: сб. статей. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). – 2008. – 37 с.

8. Скрипникова, Н.К. Обжиговые теплоизоляционные материалы / Г.Г. Волокитин, Н.К. Скрипникова, М.Л. Тогидний, К.Е.

Орлов, А.П. Селезнев // VII Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». – Белокуриха. – 2008. – С. 127–129.

9. Тогидний, М.Л. Процессы, протекающие при получении порокерамики // «Химия и химическая технология в XII веке». – Томск. – 2008. – С. 89–90.

10. Тогидний, М.Л. Порокерамические изделия на основе отходов химического производства // Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов: сб. статей. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). – 2008. – 47 с.

11. Скрипникова, Н.К. Технология получения керамического кирпича на основе отходов производства / Н.К. Скрипникова, М.Л. Тогидний // VII Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук»:

сб. науч. трудов. – Томск. – 2010. – С. 676–677.

12. Скрипникова, Н.К. Строительные керамические изделия на основе отходов горючих сланцев / Н.К. Скрипникова, М.Л. Тогидний // X Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». – Белокуриха. – 2010. – С. 125–128.

13. Тогидний, М.Л. Разработка технологии и составов строительных изделий с использованием отходов горючих сланцев / М.Л. Тогидний, О.Н. Яковлева, // 56-я Научно-техническая конференция студентов и молодых ученых: сб. статей. – Томск. – 2010. – С. 287–290.

Подписано в печать 21.11.2011 г. Формат 6084.

Бумага офсет. Гарнитура Таймс. Науч.-изд. л. 1.

Изд-во «ТГАСУ», 634003, г.Томск, пл. Соляная, 2.

Отпечатано с оригинал-макета автора в ООП «ТГАСУ».



 


Похожие работы:

«МАТАШОВА Марина Александровна ЭКОЛОГО-ГРАДОСТРОИТЕЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИРЕЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ КРУПНОГО ГОРОДА (на примере г. Хабаровска) Специальность 05.23.22 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2011 Работа выполнена на кафедре урбанистики и дизайна городской среды ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Научный руководитель :...»

«Кокодеева Наталия Евсегнеевна МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА Специальность 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«ХАМЗИН САБИТ КУРАШ-УЛЫ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (УЧЕБНИК ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО) 05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства Автореферат диссертации в виде учебника на соискание ученой степени доктора технических наук Омск-2001 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Постоянное совершенствование организационно-технологических решений в строительстве, определяемое...»

«САЛЛ МАГАТТЕ МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ ДОРОЖНЫЕ БЕТОНЫ С КОМПЛЕКСНОЙ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКОЙ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ростов - на – Дону 2009 2 Работа выполнена на кафедре технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ростовский...»

«Магомадов Заур Рамзанович ПОДГОТОВКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ИЗ МАЛОМОЩНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОИСТОЧНИКОВ 05.23.04 – Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва-2012 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет Научный руководитель : доктор...»

«Ефименко Сергей Владимирович ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЁТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ (на примере районов Западной Сибири) 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Омск-2006 2 Работа выполнена в Томском государственном архитектурностроительном университете Научный...»

«Яковлев Андрей Андреевич АРХИТЕКТУРНАЯ АДАПТАЦИЯ ИНДУСТРИАЛЬНОГО НАСЛЕДИЯ К НОВОЙ ФУНКЦИИ 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2014 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГБОУ ВПО НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель Гельфонд Анна Лазаревна доктор архитектуры, профессор Официальные оппоненты :...»

«Воронцова Дарья Сергеевна КОММУНИКАЦИОННО-РЕКРЕАЦИОННЫЕ ПРОСТРАНСТВА В АРХИТЕКТУРЕ ОБЩЕСТВЕННО-ТОРГОВЫХ ЦЕНТРОВ 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2011 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ГОУ ВПО УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-ХУДОЖЕСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ Научный руководитель кандидат архитектуры, профессор Меренков Алексей Васильевич...»

«ОНИЩЕНКО Сергей Владимирович АВТОНОМНЫЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ УСАДЕБНОГО ТИПА Специальность 05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009г. 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный технологический университет. Научный руководитель : кандидат технических наук, доцент Иванченко...»

«Сычугов Станислав Владимирович МОДИФИКАЦИЯ АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫМИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИМИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИМИ ШЛАМАМИ Специальность 05.23.05. – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова...»

«Сулейман Ахмад Мохамед Совершенствование конструкций и условий эксплуатации водосбросных грунтовых плотин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность – 05.23.07 – Гидротехническое строительство Москва, 2011 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства. Научный руководитель Доктор технических наук, профессор заслуженный деятель науки РФ Румянцев Игорь Семнович Официальные оппоненты :...»

«Ершов Константин Сергеевич ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВЫСОКОПОРОГОВЫХ ВОДОСБРОСОВ С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ВСТАВКОЙ НА ГРЕБНЕ Специальности: 05.23.16 – Гидравлика и инженерная гидрология 05.23.07 – Гидротехническое строительство Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук МОСКВА 2011 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства на кафедре Гидравлика Научный...»

«АПРЕСЯН Давид Шамилевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НАПОРНЫХ КОММУНИКАЦИЯХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ПРИ ПУСКЕ АГРЕГАТОВ Специальность 05.23.16 – Гидравлика и инженерная гидрология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства на кафедре Насосы и насосные станции Научный руководитель : доктор технических наук, профессор...»

«Исмаил Халед Д. Альдин ФРАКТАЛЬНЫЕ ПОСТРОЕНИЯ В КОМПОЗИЦИИ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ПАМЯТНИКОВ ИСЛАМСКОЙ АРХИТЕКТУРЫ) Специальность 05.23.20 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Барнаул - 2013 1 Работа выполнена в институте архитектуры и дизайна ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова на кафедре...»

«ЛИ ХУНДА ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОТДЕЛОЧНЫХ И КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ БЕРЁЗЫ ОБЪЁМНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ПРОПИТКОЙ ВОДОРАСТВОРИМЫМИ АНТИПИРЕНАМИ И КРАСИТЕЛЯМИ 05.23.05 - Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск - 2010 1 Работа выполнена в ГОУ ВПО Национальный исследовательский Томский политехнический университет, в Обособленном структурном подразделении Научно-исследовательский институт высоких напряжений...»

«Гыбина Майя Михайловна ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ИТАЛЬЯНСКОГО ФУТУРИЗМА Специальность 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва, 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский архитектурный институт (государственная академия) на кафедре Советская и современная зарубежная...»

«САЛАХУТДИНОВ МАРАТ АЙДАРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ СТАЛЬНЫХ КАРКАСОВ ОДНОЭТАЖНЫХ МНОГОПРОЛЕТНЫХ ЛЕГКИХ ЗДАНИЙ 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет. Научный...»

«Чесноков Александр Сергеевич МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Специальность 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук Воронеж – 2011 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский...»

«Гончарова Маргарита Александровна СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИТОВ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МАЛОИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Воронеж – 2012 Работа выполнена в ФГБОУВПО Липецкий государственный технический университет и ФГБОУВПО Воронежский государственный архитектурностроительный университет...»

«Ле Тхи Тху Хуэн ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМОИЗОЛИРУЕМОГО ЗДАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЗАМЕНЯЕМЫХ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЕЙСМОИЗОЛЯТОРОВ Специальность 05.23.17 - Строительная механика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2010 -2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Мондрус...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

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.