Введение к работе
Актуальность исследовании определяется ссгданием угле-стхслоемких аффективных керамических строительных материалов ;ш техногенных продуктов тспливно- энергетической промышленности и разработкой их ресурсосберегающей технологии, обеспечивающей сскрашекпе . расхода телеологического топлива л восполнение дефицита кондиционного глинистого сырья. Кроме того предоставляется возможность улучвить формовочные сзояс-тва керамической зюты и качественные показатели саыой продукции при сохранении достаточней механической прочности, а именно-, повысить морозостойкость изделий, одновременно снижая их среднюю плотность и обаую уср.дку.
3 иелом, комплексное исподьзозйшо "скрпппгнх пород и зол от сжигания многоголі-ньге угяей а качеств» керамического тепдивесодер.чзгего органе- минерального смрхл-; для производства керамических стеновых кзтеркалоз вносэт сукественный вклад в решение проблем по утилизации углеотходов данного региона и охраны окружающей ерзди. Сд:?а:;з по настоящее время для использования волн как плзстпф:щирузй,ее енрїз а состав гихты вводят дефицитные пластичны глзны» а применение эекрьшных пород з составе однокоиленентн'й керамических пихт требует дорогостоящего тонкого измельчения. Исследования ПС совместному применения вскршякх пород арпг^лит- алевролите-зого состава и голы от скягакия многозольных углей, яозас-ляюеих произвести полную замену дефицитного природного глинистого сырья, з производстве.керамических строиіельпнх материалов ранее не проводились, что предопределило актуальность выбранной темы.
Работа ировсдилас:> а соответствии с подпрограммой "Комплексное использование отходов добыч» и переработки углей", целевой комплексной программой "Региональное комплекс-коз использование минерально- сырьевых ресурсов в народном хозяйстве" на период дэ 20G0 года, утвержденной Госпланом бывшего СССР от 23,04.87 г. N 58.
2ля достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
оценка пригодности утлеотлсдон - зекрызнык арплглпт- алзь-розікозьїк пород и вол как г.эрашчбскоге гоплііЕссодержащего-органо- минерального сырья по результатам ііссгедоааник кк составов и сеойоте;
усїлковл&йііе еакоксілзркестой HsusuQusia структурне- реологических сьойсїа фориогочкых ызсс ьеллатюста от состава ї'СЬфьшнік аргпллш- алел-ролитол-ыл порах, ст соотнощния голи и отлодол угледобцчк в керамической шіхто;
улучл«:ке форгслпчлкл 0Е0ЙСТ2 ко Р амиче с vs. :: масс ііз органо-і;лнерлльлого анрьл-углестлодол as. счет упрлллелпя лнрлл:геро:,: отпуктурссйразованш е дкллеролл:; системе:: "лскрылкгл пороли-эола- ьода";
псполігсЕанле нетолоь кйт^лшческого планирования н фПгЦ-ЧесКОГЭ ІЛОД-ЗДКрЗЕЇІНІ'Я Upli ИССЛЄ ДОЕСЛ;;.;: ОТРуЛТУрйО-реОЛОГНЧа-
склл свойств:
установление елллішяі сооткс^гнлл кзмлолгнтоЕ углеотхздов Павлодар-ЗклСйстуесюго топлилио- зкергетичэскего комплексі', іПЗХЗІіа) нл теплоі!наосо5і:ел л сулллъкно слолсїел ;:ерлішч-о-кпх пгдг-лкл;
0;їрЄД:;ЛЄІПІ9 ОС06Є.ННОЄГЄЙ іісКОНЄ'ІПЛ rSDMK49CKKX ЛЕОПСТЛ ке-
ра:,:лчгскі:л образцов гл углео:лодов ГГВТЭКа л ззеисілчсстц от лл-тологкческого тиле лс;сршлшл пород і: содерллллгя гслл пллте;
- ІІЕІЕЕЛ'ЗІШЗ ЛЛЛЯКИЛ ЙОДЫ - уЧОС ИЗ ООрЕЗОіЗНаО ПОрПСТОЙ
структура з кораилч^сллл матеріале;: us углестлолсь ПЗСЇіл.,;
устлнол-леллй 2лл;пшк темперл-турц осллгл на слзігло- х:?л:а-ніїчєслїії- елоіл'тлз колл.;,:лчгслз'л натерислов лз углготходов ПЗГЗКі.:
лслбор ран юналыл::: ссеталсл і: разработка технологического
02ГЛЦЄКТа ирСЛЇІСЛСТЛХІ сЛЛЄКОЛЕНОГО лерамлчгслого КПрЛИЧї:
по углеослслле:'ІЇЗЇйЕз;
- ослоелл; 2 спірно- хшо;-лллі-нліл: уелолллл реоурссеоерегал-
л.-їії телнологии ісерл^лч-слого клрплча ;:г углэотлсдсл ГГЭТЗКз.
Научная новиг-иа. Кї. оонолї комплексны:: леолелоглніш yr-лєстмолое йе,Елаллр-Экитлстулокого 77:11-.-. 'ллкрллнш: лг"!ілллт-ллеле^литогіл: порол її вел}, как, стрел:- лчлгг л.-ного керамл-Чіскегс оіітія кллучел угоестлелееяклл :лл-лтллнлл кераилчес-У-іїу. клрлпч, рлотибстляе :: "т"ословлла ето v^l'-t"стое^егллллл
установлены критерий оценки пригодности углеотходов пэтЭКа для производства керамических строительных материалов по результатам исследований их составов и технологических свойств;
выявлены закономерности изменения деформационных характеристик формовочных масс s зависимости от состаза вскрышных зргиллит- алевролктовкх пород, от соотноиения золы н отходов угледобычи з керамической пихте;
установлены оптимальные структурно- реологические свойства формовочных масс иг органа- минерального сырья- углеотходов за счет управления характером структуросбразоЕшшя з дисперсных системах "вскрышная порода- зола- вода" путем рационального подбора компонентов пихты в зависимости от лигслогичес-когс типа вскрышных пород и изменении природы сил, действующих на границе раздела фаз, на основании которых с использованием математического планирования и физического моделирования определены области оптимальных составов, обеспечиза-кекх бездефектное пластическое формование;
установлены закономерности изменения коэффициента.диффузии влаги am в исследуемых керамических массах.в зависимости от антологического типа вскрыаноп породы, содержания золы и количественного соотношения компонентов в пихте;
определены суиильны? сеойствз керамических.строительных материалов из углеотходов ПЭТЭКа, установлена, взаимосвязь меи-ду этими свойствами и величиной коэффициента диффузии влаги на основании результатов исследований тепломассообмена при сушке керамических образцов из углеотходов различного состава и содержания их компонентов в шихте?
установлено влияние диалогического типа вскрышных аргил-лит-алевролитовых пород, количественного соотнесения их компонентов и содержания золы. в.пихте, температуры обкига на термические, физико-механические и эксплуатационные свойства керамических стексвых материалов из углеотходов:
обоснована и экспериментально подтверждена сравнительно высокая морозостойкость, и достаточная прочность керамических стеновых материалов (кирпич полнотелый, кирпич с пустотами.1 из углеотходов ПЭТЭКа и преимущество их эксплуатационных свойств, пс сравнения с традиционным глиняным кирпичом.
НсЕигна разработанных технологических решений я'сдтрер.».-
дена решяием экспертизы #,.2628 от S3.' .12. 1933 г. на выдачу предварительного патента Национального Латентного Ведомства Республики Казахстан. : : ;
Практическая ценность работы.^Предложенные оптимальные составы шихты йэ техногенных продуктов энергетической промышленности и рееурсосберегаюаая технология керамических строительных материалов повводящг полностьюисключить использование дефицитного кондиционного природного:глинистого сырья и. ввод технологического .топлива в/составы шихт, расонрать сырьевую базу керамической промыиденности,.получить углеотходсем-кий керамический; кирпич {.марка lOO.V.iSp) повышенной морозостойкости и пониженной.плотности,;";; '.-1'.::';:;л;-.у ;'/'',-
Разработанная ресурсосбербг&ізйая : технология керамичес-: ких стеновых 'материалов из техногенных продуктов іПавлодар-Экибзстузскогр ТЭКа способствует'"утилизации', крупнотоннажных отходов, угледобычи.и зол'ТЭС, что вносит определенный вклад в решение экологической проблемы.'."'
Реализация результатов. /Рекомендованные составы и технология керамических строительных . материалов из техногенных . продуктов. Пзвлодар-Зкибастузекого:ТЭКа проверены в 1990 году на опытно- экспериментальном.заводе разреза "Северный" Павло-" дарской области с выпуском опытно- промывленной партии керамического кирпича состава 60 . вскрыаной породы аргиллиго-вого состава и 40 воды.ив 1991 году выпущена там же вторая опытно-:промышленная партия эффективного.. керамического кирпича в количестве .28;тыс. штук из составов шихті і), аргиллит 60 %- езда'40.;',%:'.2)алевролит 35г%- зола '15' ?,; 3) пере-слаивание ?'.;-' зола.25.',.;'"'.'..'-'
Быпутея;-:ый эффективный керамичеениа ...кирпич из . углеотко- ' дов ПЭТЭКа при достаточной прочности (марка 100...150) характеризуется высокой морозостойкостью (более SO циклов попеременного замораживания її оттаивания), химической стойкостью (95... 97 -). и низкой- плотностью (1309...'1358 кг/ ыъ].
Разработанные" технологический регламент и рекомендации на проектирование и строительство, завода керамического кирпича из углеотходов. ПЭТ-"?Ка переданы заказчику''-....'Научно- техническому центру '.промышленности строительных материалов "Строминноцентр" г. "Мос;:вз для внедрения н Павлодар- Экибас-
тузском регионе Республики Казахстан. J
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на всесоюзной конференции "Физико- химические проблемы материаловеде-::;;" к новые технологии" (Белгород 1991 г. 5: всесоюзной научно- технической конференции "Использование вторичных ресурсов и местных материалов з сельском строительстве" (Челябинск 1991 год); 1-ой Региональной научно- технической конференции "Проблемы совершенствования производства стеновых материалов с нельи индустриализации строительства и повышения сейсмостойкости глзнкй" (Бишкек 1991 Г.)) республиканской научно- практической'конференции "Утилизация промышленных отходов для производства экологически чистых и эффективных строительных материалов" (Розно 1991 год); научно-техническом семинаре "Современные технологии и оборудования заводов малой моаясстп для производства:домостроительной продукции (Челябинск 1991 год]; республиканской научно-практической конференции "Основные, направления развития региональных строительных комплексов'в рыночных условиях экономики" (Гомель 1991 год;; XLIX научно-технической конференции профессором- преподавательского состава Новосибирской инженерно- строительной академии (Новосибирск 1992 год); республиканском научно- практическом семинаре- совещании "Экономика строительства и научно- технический прогресс" (Алматы 1992 год).
Публикации. Результаты выполненных в диссертационной работе исследований опубликованы в 12 печатных работах и защищены решением на выдачу предварительного патента на изобретение.
Ка гадиту выносятся; .
результаты комплексных псследовани;. составов и свойств техногенных продуктов Павлодар- Экибзстузского ТЗКа и критерии оценки пригодности утлэотходов для производства керамических строительных материалов;'
закономерности изменения структурно- реологических свойств формовочных масс в зависимости от состава вскрыпных пород и содержания золы и отходов угледобычи з керамической шихте;
оптимальные- структурно- реологические свойства формовочных масс л? органе- минерального сырья - углеотходов;
:.т 9 -
закономерности влияния влзмности керамических масс на значения пластической прочности дисперсных систем "вскрышная порода- зола- вода":
программы расчетов структурно- реологических характеристик пластических масс яа IBM, модели математического планирования экспериментов по. оптимизации керамической . шихты с Использованием метога регрессионного анализа и физического моделирования деформации пластического течения при постоянных напряжениях сдвига;
закономерности, изменения коэффициента диффузии влаги в ис-следуемых керамических массах в зависимости от составов.уг-леотходов и содержания их компонентов..в шихте;
взаимосвязь между сушильными свойствами и величиной, коэффициента диффузии Елаги и результаты исследований тепломассообмена при сушке керамического образца- сырца из углеотхо-. дов различного состава и -'.'содержания;..;
. - влияние литслогического типа вскрыякнхпород, количественного соотношения, вскрышных пород и золы б шихте, температуры обжига..-на термические характеристики', физико-. механические и
,эксплуатационные свойства'керамических материалов из углеот-
ХОДОВ;
- оптимальные составы и технологический регламент .произ
водства эффективного керамического кирпича из углеотходов
лэтэкз; ..,'- : -'-' '";'.' '"''. '
- результаты освоения:''в опытно-промышленных условиях ресур
сосберегающей технологии керамических стеновых. материалов йэ.
вскрышных, псрод и вод Павлодар-Экибзстугского ТЭКа, эксплуа
тационные с-зйства подученных изделий и технико- зкономичес-
кую эффективность принятых решений. " ' . ''. ".
