Содержание к диссертации
Введение
1 Исследование проблемы образования и утилизации отработанного силикагеля 8
1.1 Отработанные адсорбенты — отходы, образующиеся при осушке газа ..., 8
1.1.1 Осушка природного газа силикагелями 8
1.1.2 Физико-химическая характеристика силикагеля 11
1.1.3 Избирательность адсорбции на силикагелях 13
1.1.4 Регенерация силикагеля в процессе осушки газа 14
1.1.5 Процессы, протекающие на силикагеле при адсорбции-десорбции 15
1.1.6 Отходы процесса осушки газа 16
1.2 Термокаталитические превращения углеводородов 17
1.2.1 Каталитический крекинг. Превращение алканов 18
1.2.2 Превращение алкенов 20
1.2.3 Превращение аренов 21
1.3 Методы применения отработанного силикагеля в качестве BMP 23
1.3.1 Отработанный силикагель — гидравлическая добавка в гипсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ). 23
1.3.2 Применение силикагеля в качестве компонента при дорожном строительстве 26
1.3.3 Использование силикагеля в тампонажном материале 27
1.3.4 Отработанный силикагель в качестве стеклообразующего материала 28
1.4 Цели и задачи работы 29
2 Обоснование необходимости обезвреживания отработанного силикагеля и использования его в качестве BMP 31
2.1 Исследование физико-химических свойств и состава отработанного силикагеля 33
2.2 О структуре загрязняющих силикагель веществ 45
2.2.1 РЖ спектры 45
2.2.2 Хромато-масс-спектрометрия 50
2.2.2.1 Масс-спектры смеси №1 и компонентов 1а-в 54
2.2.2.2 Масс-спектры ЗВ в водных вытяжках отхода УПГТ 62
2.2.3 Спектры 'НЯМР 63
2.2.4 О термокаталитических превращениях углеводородов на поверхности силикагеля 64
2.2.5 Изучение углеводородного конденсата 67
3 Расчет класса опасности отработанного силикагеля 70
4 Получение ГЦПВ с использованием отработанного силикагеля 76
4.1 Обоснование использования отработанного силикагеля в качестве пуццолановой добавки 76
4.2 Определение активности силикагеля в реакции с СаО в строительных растворах 77
4.3 Разработка рецептуры ГЦПВ, изготовление и испытание опытных образцов бетона 80,
4.4 Термографический анализ отхода и продукта обезвреживания на 88 основе ГЦПВ
4.5 Экологическая безопасность бетона на основе ГЦПВ 96
5 Практическая реализация результатов исследования отработанного силикагеля в качестве гидравлической добавки 100
5.1 Получение ГЦПВ в производственном цикле 100
5.2 Разработка линии по производству ГЦПВ и бетона 102
6 Экспериментальная часть 106
6.1 Используемые реактивы и материалы 106
6.2 Методы анализа и контроля 106
6.3 Получение материалов и продуктов обезвреживания 109
Выводы 112
Список использованных источников 113
- Отработанные адсорбенты — отходы, образующиеся при осушке газа
- О структуре загрязняющих силикагель веществ
- Обоснование использования отработанного силикагеля в качестве пуццолановой добавки
- Разработка линии по производству ГЦПВ и бетона
Введение к работе
Актуальность работы. Силикагель широко используется на установке подготовки природного газа к транспорту (УПГТ). Промышленный силикагель Sorbead Н, WS (Germany) содержит некоторое количество примесей оксидов металлов, которые как активные катализаторы способствуют процессу каталитических реакций при высокотемпературной регенерации сорбента. Известно, что легкие углеводороды полностью выделяются при регенерации силикате ля. Тяжелые углеводороды от С5 и выше более прочно удерживаются силикагелем. При этом происходит их крекинг с образованием ненасыщенных углеводородов, которые превращаются в более сложные органические соединения, снижающие активность поглотителя. Отработанный силикагель — крупнотоннажный отход, содержащий около 5-8 % по массе углеродистых отложений. При наземном складировании отходы образуют пыль, под действием осадков — загрязненные водные стоки. Проблемы негативного влияния на окружающую среду отходов при их хранении без обезвреживания для Краснодарского края и других территорий требуют безотлагательных решений. Однако проблема изучена недостаточно, в научно-технической литературе мало работ, посвященных способам и разработке технологий обезвреживания отработанного силикагеля. В связи с этим исследования состава загрязнений и способов обезвреживания отходов для снижения негативного воздействия на природные экосистемы являются своевременными и актуальными.
Цель работы. Исследование технологических отходов процессов адсорбции-десорбции при подготовке газа к транспорту — отработанного силикагеля как источника загрязнения окружающей среды, научное обоснование степени его опасности и разработки способа его обезвреживания, обеспечивающего минимизацию воздействия образовавшихся загрязнений на живую природу.
В соответствии с поставленной целью определены основные задачи научного исследования:
1. Определение состава и количества загрязняющих веществ, образующихся на поверхности силикагелей при подготовке природного газа к транспорту.
Научное обоснование экологической опасности отработанного силикагеля, разработка метода определения количества загрязняющих веществ, поступающих из отхода и продукта утилизации в водную среду.
Анализ общих тенденций использования отхода как вторичного материального ресурса и определение универсального критерия применимости силикагеля при его обезвреживании.
Разработка метода применения отработанного силикагеля для получения экологически безопасных материалов.
Разработка рекомендаций для проектирования технологических линий по утилизации отхода.
Методы исследования выбирались, исходя из постановок решаемых задач, с учетом особенностей исследуемых объектов и включают: экстракцию отхода органическими растворителями и анализ состава и количества смеси загрязняющих веществ методами тонкослойной и колоночной хроматографии, протонного магнитного резонанса (*Н ЯМР), инфракрасной (ИК) и хромато-масс-спектрометрии, дериватографии, испытание на прочность опытных образцов на сжатие и изгиб. Использовались стандартные и специально разработанные алгоритмы и программы.
Научная новизна
Впервые предложен научно обоснованный метод выбора растворителей для экстракции загрязняющих силикагель веществ.
Разработан метод определения количества загрязнений, мигрирующих в водную среду из отхода и продукта переработки отхода, на основе тонкослойной хроматографии (ТСХ).
3. Научно обоснован новый способ получения гипсоцементно-
пуццоланового вяжущего (ГЦПВ) с отработанным силикагелем в качестве
кремнеземсодержащей добавки.
4. Впервые установлены удерживание силикагелем алкилзамещенных
бензолов в отходе и бетоне и миграция в водную среду преимущественно бо
лее полярных сложных эфиров фталевой кислоты.
7 Практическая значимость
Разработаны основы технологии получения бетона с высокой водостойкостью на основе ГЦПВ без применения энергозатратной тепловой обработки.
Получены опытные образцы ГЦПВ и водостойкого бетона на линии, которая является основой для проектирования производства бетонов, применяемых в строительстве влажных помещений.
Обосновано и практически реализовано использование отработанного силикагеля в качестве кремнеземсодержащей добавки при разработке линии по производству бетона.
Достоверность полученных результатов и выводов диссертации определяется корректностью поставленных задач, точностью показаний поверенных измерительных приборов, используемых в экспериментальных исследованиях при регистрации параметров работы приборов при взвешивании, титровании, оценке физико-механических параметров образцов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международной конференции «Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых» в секции «Экология переработки горючих ископаемых», 2006, Санкт-Петербург; ежегодных VI и VII конгрессах нефтега-зопромышленников России «Нефтегазопереработка и нефтехимия» в секции «Экология», 2006, 2007, Уфа; X Международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля», 2006, Пенза; IV Всероссийской конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах», секция «Экология и природопользование», 2007, Анапа; 2-й Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии», 2008, Астрахань.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе, 2 статьи в журнале, включенном в список ВАК РФ, две статьи в сборниках «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» и «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» и 4 тезиса доклада на российских и международных конференциях. Получен патент РФ.
Отработанные адсорбенты — отходы, образующиеся при осушке газа
Наличие огромного количества опасных отходов требует принятия неотложных и технологически эффективных мер для создания экологически безопасной ситуации на предприятиях отрасли. К сожалению, проблема утилизации отходов решается медленными темпами. В общем случае мероприятия системы комплексного управления отходами в иерархическом порядке включают: сокращение отходов; повторное их использование; захоронение той части отходов, которою не удалось использовать в качестве BMP. Однако в настоящее время обезвреживание отходов превращением их в продукты утилизации, нашедшие своего потребителя, является наиболее приемлемым для стабилизации состояния природных экосистем [4].
Производственная деятельность предприятий газовой промышленности в силу объективных и субъективных особенностей технологических процессов оказывает техногенное воздействие на окружающую среду. Рост объемов образования отходов газовой промышленности отмечен только на тех предприятиях, где активно велась добыча и расширение сети трубопроводного транспорта. Из основных видов отходов являются отработанные адсорбенты, образующиеся при осушке природного газа. В литературном обзоре представлены материалы, характеризующие источник, условия образования отработанного силикагеля на установке по подготовке газа к транспорту (УПГТ) и пути утилизации отхода.
Обеспечение качества природного газа при его транспортировке является важной задачей. Эффективность работы газотранспортной системы (ГТС) зависит в основном от присутствия в газе жидких и твердых примесей, поэтому газ перед подачей его в ГТС подвергается тщательной подготовке. Основная цель - обеспечить нормированное содержание компонентов, спо 9 собствующих коррозии металла, а также обеспечить состояние газа, из которого при изменении температуры и давления не будут образовываться гидраты, а также выделяться вода и жидкие углеводороды [3,4].
Самым надёжным способом борьбы с гидратами является осушка газа. Осушкой называется процесс удаления из газа паров воды. В результате осушки газа точка росы паров воды должна быть снижена ниже минимальной температуры при транспортировании газа.
На компрессорных станциях при подготовке газа к транспорту осуществляется последовательно осушка от воды и очистка от высоко молекулярных углеводородов. Последняя производится адсорбционным методом с использованием в качестве сорбента силикагеля. Для этого поток газа пропускают через адсорбер. Рабочий режим состоит из адсорбции и десорбции при повышенной температуре (от 200 до 250 С), после которой производят охлаждение адсорбера, требующееся для повторного запуска цикла. Разгрузка адсорбера осуществляется один раз в 3-5 лет в зависимости от качества силикагеля и содержания примесей в очищаемом газе. Изменение состава газа до осушки и после показано в таблице 1.1 (в результате уменьшается концентрация высоко молекулярных углеводородов).
Согласно технологической схеме, применяемой на различных предприятиях (рис. 1.1), влажный газ поступает в сепаратор для удаления механических примесей, капельной влаги, жидких углеводородов и направляется в адсорбер с регенерированным осушителем. Осушенный газ из адсорбера поступает в магистраль. Часть сырого газа подаётся в печь для подогрева, а затем в адсорбер с увлажнённым осушителем для регенерации последнего. Горячий газ после регенерации осушителя охлаждают в холодильнике и направляют в сепаратор для отделения влаги, удалённой из осушителя и выделившейся при охлаждении газа. После отделения влаги газ смешивается с основным потоком сырого газа и поступает на осушку. Перед включением на период осушки газа адсорбера с отрегенерированным осушителем последний необходимо охладить. Для этого в него подают часть холодного осушенного газа, уходящего из адсорбера. Охлаждающий газ из адсорбера поступает в общую магистраль осушенного газа [5,6].
Силикагель - это продукт обезвоживания геля кремниевой кислоты. По внешнему виду силикагель представляет собой твердые зерна: прозрачные или матовые, бесцветные или светло-коричневые размером в пределах от 0,1 до 7,0 мм [7]. Силикагель - инертное химическое соединение. Адсорбционные и химические свойства силикагелеи существенно зависят от наличия на их поверхности групп =Si-OH. Химическая структура силикагеля представлена на рисунке 1.2.
Заряд групп —ОН положительный. Поэтому в целом электронейтральная глобула силикагеля имеет положительно заряженную поверхность. Адсорбция на силикагеле, следовательно, небезразлична к наличию в молекулах адсорбатов тех или иных электронных неоднородностей. Значит, хорошо адсорбируются пары полярных веществ (например, воды). Т.е. силикагель, из-за наличия заряда поверхности, — один из лучших адсорбентов-осушителей. Адсорбированная вода удерживается на силикагеле за счёт водородных связей ОН-группы поверхности решетки. Молекулы парафиновых углеводородов не имеют периферийных электронов, и на силикагелях они адсорбируются в том же порядке, что на углях; пропан лучше этана, этан лучше метана. Но любой олефиновый углеводород, имеющий, подобно этилену, %-электроны, будет адсорбироваться на силикагеле лучше, чем углеводород парафинового ряда с тем же числом атомов углерода в молекуле. В частности, этилен — лучше, чем этан [8-10]. Однако поглощенная силикагелем влага уменьшает его способность адсорбировать пары других веществ. Поэтому в ряде случаев гидрофильность силикагеля может стать препятствием для его применения. Также гранулы силикагеля в присутствии воды подвергаются разрушению, следовательно, необходимо наличие защитного лобового слоя
Промышленный силикагель содержит некоторое количество примесей — оксидов алюминия, железа, кальция и других металлов. В крупнопористых силикагелях содержится 94% SiC 2 и в качестве примесей А1203 (от 0,2 до 0,5 %), Fe203 (до 0,1), оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Мелкопористые силикагели в качестве упрочняющей добавки содержат от 7 до 10 % А1203, содержание Si02 в них около 89 % [13,14]. В таблице 1.2 приведен типичный химический состав промышленного силикагеля [15].
О структуре загрязняющих силикагель веществ
Знание детального состава веществ, приводящих в негодность к использованию силикагель в качестве сорбента, а при хранении составляющих загрязнение окружающей природной среды, позволяет сэкономить значительные средства при разработке технологических процессов его использования, при экспертной оценке качества силикагеля и при обращении с отходом путем утилизации. Для исследования сложных смесей органических веществ применяют современные наукоемкие методы: хромато-масс-спектрометрия, ИК, масс-спектрометрия и ЯМР [42, 43].
До сих пор отработанный силикагель не изучен как опасный вид отхода и не описано его негативное воздействие на окружающую среду, не смотря на то, что он как отход 4 класса опасности (приложение 4) вывозится при разгрузке адсорберов для хранения на полигонах твердых бытовых отходов. Условия сбора и накопления определяются классом опасности отходов [44], который может быть определен расчетным методом на основе знания номенклатуры вредных веществ, входящих в состав отхода [45]. В этой связи нами изучены смесь органических веществ, растворимых в хлороформе и в воде спектральными методами: ИК и хромато-масс-спектрометрии и Н ЯМР.
ИК спектры веществ смеси 1 и разделенных фракций 1а-в (рис. 2.6-2.9) свидетельствуют о наличии предельных, непредельных, ароматических и карбонилсодержащих соединений в соответствии с полосами поглощения функциональных групп (табл. 2.6).
Интенсивные полосы при 2962 и 2872 см" принадлежат валентным колебаниям метильной группы (ассиметричные г СНз и симметричные і)3СНз, соответственно), а при 2926 и 2853 см"1 - валентным колебаниям мети-леновой группы ( азСНг и DSCH2). Полосы в области 3070-3035, 1612-1571 см" свидетельствуют о наличии в веществах ароматических циклов [24,25,26]. Наличие полос в области 1300 — 1000 см"1 говорит о деформационных и валентных колебаниях связи С-О; в области 1300-1250 см" — деформационных колебаниях связи О-Н, а в области 3355-3431 — валентных колебаниях ОН группы. Слабо разрешенные полосы в области 1175-1216 свидетельствуют о присутствии С-О-С связей. Смещение в более низкочастотную область полос при 1712-1690 см"1 характерно для валентных колебаний карбонильной группы С=0, сопряженной с двойной связью С=С или бензольным циклом, в кетонах, альдегидах, карбоновых кислотах, сложных эфирах.
Таким образом, фракция 1а соответствует углеводородной составляющей смеси загрязнений силикагеля, а фракции 1 б,в - сложным карбонил-содержащим органическим соединения [47-49].
При использовании хромато-масс-спектрометрии с эффективными капиллярными колонками с двумя видами наполнителя получили данные, несколько отличающиеся по основным группам веществ в составе смеси №1.
При хроматографировании на колонке Rtx-5MS нами рассмотрены 6 наиболее интенсивных пиков веществ 1а, Па, Ша, IVa, Va и Via со временем выхода 4,04, 6,66, 9,56, 11,83, 17,17 и 20,24 мин, соответственно (рис. 2.10). В смеси группа веществ Va, судя по площади пика, содержится в минимальном количестве. Однако в результате разделения смеси 1 на колонке с АЬОз выделена фракция 16, содержащая преимущественно соединение Va. Разде 53 ление смеси 1 в хроматографической колонке происходит на три группы веществ 1а-в, в каждой из которых выявлены следующие вещества (рис. 2.10): 1а - два основных пика IVa и Via; 16 - два основных пика Va; Vila (время выхода 22,33 мин, рис. 2.10); 1в - содержит не разделенные компоненты с временем выхода более 20 мин.
Таким образом, на колонке легкие фракции 1а-Ша вымылись элюен-том, а разделить удалось более тяжелые и полярные - IVa-VTIa. Эти вещества привлекают особое наше внимание, так как в водных вытяжках отхода присутствуют в большей мере вещества Va и Via (рис. 2.11). В водной вытяжке бетона выявилась, наряду с веществом Va, преимущественно вещество Villa со временем выхода 23,767 мин, которое в смеси экстрагируемых хлороформом из отхода не было основным (рис.2.11). Следовательно, вещества la-IVa удерживаются силикагелем, а более полярные вымываются водой согласно [8-Ю].
Обоснование использования отработанного силикагеля в качестве пуццолановой добавки
Отработанный силикагель, образующийся при подготовке газа к транспорту, является крупнотоннажным отходом производства. Проведенные нами исследования состава загрязнений силикагеля свидетельствуют о его многокомпонентности и возможном попадании в окружающую среду под воздействием осадков и при недолжном его хранении [41]. Превращение отхода в BMP и получение на их основе экологически безопасных материалов является предпочтительным при обращении с отходами [36].
Отработанный силикагель может быть использован в качестве крем-неземсодержащей добавки как при изготовлении тампонажного материала для крепления продуктивных пластов нефтяных, газовых, газоконденсатних и других скважин [34], так и в составе стеклообразующего материала при переработке радиоактивных донных отложений [35].
Учитывая физико-химические свойства силикагеля в виде отхода и способность взаимодействовать с гидроксидом кальция при нормальных условиях, мы определили основное направление применения его при изготовлении экологически безопасных материалов, в частности, бетонов на. основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ) [69, 70].
ГЦПВ представляют собой композиции, состоящие из гипсового вяжущего (полугидрата сульфата кальция), портландцемента и пуццолановой (гидравлической) добавки. Эти смешанные вяжущие материалы отличаются от чистых гипсовых вяжущих материалов способностью к гидравлическому твердению и повышенной водостойкостью, что объясняется химическим взаимодействием активной минеральной добавки с гидроокисью кальция с образованием водостойких и твердеющих в воде продуктов. В качестве кислых гидравлических добавок используют обычно такие материалы, как трепел, опоки, диатомит, активные вулканические породы и некоторые золы [25, 71, 72], содержащие активный кремнезем. Эти добавки, взятые в определенных соотношениях, во всех случаях предотвращают сульфоалюминатное разрушение гипсовых образцов на комбинированных вяжущих. Расширенное применение гипсоцементных материалов будет способствовать развитию технического прогресса в строительстве. Следует отметить, что не во всех регионах страны имеются сырьевые материалы, пригодные для получения ГЦПВ. Можно предположить, что добавка силикагеля, являющегося аморфным кремнеземом, будет оказывать такое же действие на ГЦП системы как и кремнеземсодержащие добавки. Поэтому целью данной работы явилось изучение возможности использования отработанного силикагеля в качестве гидравлической добавки в ГЦПВ, так как применение отработанного силикагеля решает и проблему сырья, и создания устойчивой экологически безопасной обстановки в окружающей природной среде утилизацией крупнотоннажного отхода установки осушки газа при подготовке к транспорту.
Характеристики силикагеля соответствуют свойствам пуццолановых добавок, применение которых улучшает свойства бетонов за счет такой их функции как снижение в водном растворе концентрации гидроокиси кальция до таких пределов, когда эттрингит возникает преимущественно в водной среде и способствует упрочнению образующейся структуры цементного камня. Это свойство впервые проверено нами определением изменения количества гидроокиси кальция в растворах смесей цемента, отработанного силикагеля и полуводного гипса через 2, 3, 7, 14, 28 дней согласно методике, разработанной Р.В. Иванниковой [73]. Титрованием 0,0 IN раствором соляной кислоты и измерением рН среды установлено, что и чистый, и отработанный силикагели вступают в реакцию с оксидом кальция в составе цемента и образуют нерастворимый в воде силикат кальция по схеме 4.1, вследствие чего постепенно снижается концентрация гидроксильных групп, что подтверждается снижением величины водородного показателя рН от 12,31 до 7,87 в водной среде в течение 28 дней (рис. 4.1, табл. 4.1).
Это явилось подтверждением целесообразности использования силикагеля в качестве добавки в ГЦПВ, ведущего при твердении к формированию кальцийсиликатной структуры, препятствующей образованию алюминатов — «цементной бациллы» 3CaO-Al203-3CaS04-31H20.Известно, что на ГЦП системы влияют добавки карбонатов щелочных металлов, снижающих рН среды [71] и интенсификация процесса гидратации портландцемента активацией [72]. Согласно [73, 74] кратковременная пропарка до сушки изделий позволяет увеличить их прочность более чем на 20% в результате улучшения условия гидратационного твердения цементной составляющей композиции в результате повышения скорости диффузии. Проведение предварительной гидратации цемента в сочетании с диспергирующим эффектом за счет ПАВ при отсутствии полуводного гипса улучшаются прочностные характеристики композиции [75]. В последние годы предложены композиционные гипсовые вяжущие нового поколения (КГВ) [76, 32], но для их производства предлагается довольно сложная технология.
Применимость силикагеля нами доказана получением опытных образцов при соотношении компонентов: портландцемент, строительный гипс и силикагель - 27,8, 55,5 и 16,7 %, соответственно. Часть образцов изготавливали с применением чистого силикагеля, а часть на отработанном силикагеле — отходе процесса осушки и подготовки природного газа к транспорту на установке УПГТ Краснодарской компрессорной станции.
Разработка линии по производству ГЦПВ и бетона
Известна линия- по производству стеновых камней на гипсоцемент-ном вяжущем, содержащая узел приготовления заполнителя, узел приготовления гипсоцементно-пуццоланового вяжущего и узел приготовления гидравлической добавки (трепел, отходы глиноземного производства, в котором она подвергается дроблению, а затем сушке до влажности 2-3% [83]. К недостаткам этой линии следует отнести сложность, громоздкость, необходимость подсушки гидравлической добавки.
Известно [84], что технологическая линия для производства вяжущего, включает расходные бункера компонентов, дозаторы-питатели, смеситель или шаровую мельницу, силосный склад или фасовочную и крытый склад [85]. Недостатком этой линии является необходимость силосного склада, при хранении в котором активность вяжущего заметного снижается. Кроме того, недостаточно используются потенциальные свойства портландцемента при перемешивании в смесителе, а при наличии шаровой мельницы требуется большой расход электроэнергии.
Наше предложение по созданию линии, обеспечивающей активацию цементной составляющей вяжущего при минимальных энергозатратах, направлены на расширение ассортимента выпускаемой продукции, использование отходов производства, совмещение процесса получения вяжущего и изделий из него. Решение поставленной задачи достигается тем, что технологическая линия по производству гипсоцементно - пуццоланового вяжущего и изделий из него включает установленные в технологической последовательности и связанные транспортными средствами бункера и питатели для сухих компонентов: цемента, гипсового вяжущего, активной гидравлической добавки, смеситель, при этом бункера с питателями для гипсового вяжущего и с активной гидравлической добавкой сообщены со смесителем, дополнительно содержит устройство для подачи воды с добавкой суперпластифика 103 тора С-3 или ЛСТ, сообщающееся с активатором для предварительной активации цемента, содержащим цилиндрический корпус и нижнюю коническую часть, в которой расположен приводной вал с закрепленным на нем перемешивающим диском с прорезями. Активатор связан со смесителем, который в свою очередь сообщен с питателями гипсового вяжущего и гидравлической добавки, в качестве которой применяется отработанный тонкоизмельченный силикагель, являющийся отходом УПТГ.
Применение активатора позволяет полнее раскрыть потенциальные свойства цемента, повысить его способность к взаимодействию с водой, ликвидировать флокулы, а использование отработанного силикагеля позволяет повысить водостойкость получаемых изделий и увеличить их прочностные показатели без применения тепловой обработки и обеспечить повышение оборачиваемости форм. Добавка в воду суперпластификатора С-3 или ЛСТ позволяет улучшить подвижность цементного теста и предотвратить быстрое схватывание гипсового вяжущего. На рисунке 5.2 приведена схема линии по производству гипсоцементно-пуццоланового вяжущего и изделий из него. Линия работает следующим образом. В активатор 5 поступает вода с добавкой суперпластификатора через клапан 4. После заданного количества воды датчик подает сигнал на закрытие клапана 4. Затем включается электродвигатель 11, приводя в движение вал 9 с диском 10, а через питатель 3 загружается цемент, причем тензодатчики подают сигнал на остановку питателя после загрузки в активатор заданного количества этого компонента. Вал активатора вращается со скоростью не менее 3000 об/мин, что обеспечивает дис-пергацию частиц цемента в водной среде и ускорение взаимодействия цемента с водой при минимальных энергозатратах. Активированная смесь цемента с водой подается в смеситель 12, куда одновременно подается гипсовое вяжущее через питатель 13 и отработанный силикагель через питатель 14 из бункеров 15 и 16. Смеситель в свою очередь сообщен с постом формования и распалубки изделий.
После перемешивания компонентов и получения однородной смеси ее выгружают в формы 17. После выдержки в течение 1-2 ч на посту 18 происходит распалубка изделий.
В итоге найден новый путь использования отработанного силикагеля — отхода УГПТ в качестве BMP - гидравлической добавки в ГЦПВ для получения водостойкого бетона, применяемого во влажных помещениях [80,84] и разработаны основы технологии его получения.При выполнении работы использовались следующие реактивы, подготовленные согласно требованиям [86]: хлороформ СНСІз, дихлорметан СН2СІ2, углерод четыреххлористый CCU х.ч., ацетон СзНбО, ацетонитрил C2H3N, толуол С7Н8, гексан СбН , петролейный эфир (техническая смесь парафинов) х.ч., этиловый спирт С2Н5ОН, уксусная кислота СН3СООН, сульфат натрия безводный х.ч., соляная кислота НС1, фенолфталеин С20Н14О4 ч.д.а. (2% раствор в спирте).
Для изготовления образцов-балочек продуктов утилизации отработанного силикагеля применялись: портландцемент ПЦ500Д20, ССПЦ500Д20, ПЦ500Д0 и ПЦ600Д0.; силикагель марки SORBEAD Н и отработанный силикагель — отход УПГТ; замедлители твердения 35 % раствор суперпластификатора С-3 или 2 % раствор лимонной кислоты, полуводный гипс двух типов (таблица 6.1).
